什么是二氧化氮NO2?

2019-08-14 14:59:16 admin

二氧化氮是指高溫下棕紅色有毒氣體。在常溫下(0~21.5℃)二氧化氮與四氧化二氮混合而共存。有毒、有刺激性。溶于濃硝酸中而生成發(fā)煙硝酸。能疊合成四氧化二氮。與水作用生成硝酸和一氧化氮。與堿作用生成硝酸鹽。能與許多有機(jī)化合物起激烈反應(yīng)。

二氧化氮在臭氧的形成過程中起著重要作用。人為產(chǎn)生的二氧化氮主要來自高溫燃燒過程的釋放，比如機(jī)動車尾氣、鍋爐廢氣的排放等。二氧化氮還是酸雨的成因之一，所帶來的環(huán)境效應(yīng)多種多樣，包括：對濕地和陸生植物物種之間競爭與組成變化的影響，大氣能見度的降低，地表水的酸化、富營養(yǎng)化（由于水中富含氮、磷等營養(yǎng)物藻類大量繁殖而導(dǎo)致缺氧）以及增加水體中有害于魚類和其它水生生物的毒素含量。

中文名: 二氧化氮
英文名: nitrogen dioxide
別稱: 過氧化氮
化學(xué)式: NO?
分子量: 46.01
CAS登錄號: 10102-44-0
EINECS登錄號: 233-272-6
熔點: −11 ℃(lit.)
沸點: 21 ℃(lit.)
水溶性: 易溶于水
密度: 2.05 g/L 在 25 ℃(lit.)
外觀: 室溫下為有刺激性氣味的紅棕色氣體

閃點: 無意義
應(yīng) 用: 制備硝酸；用作氧化劑
安全性描述: 是一種重要的大氣污染物
危險性符號: R：R26-R34
危險性描述: 二氧化氮吸入后對肺組織具有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕性，出現(xiàn)肺水腫。
危險品運輸編號: 23012
安全術(shù)語: S1/2-S9-S26-S28-S36/37/39-S45
發(fā)現(xiàn)者: 約瑟夫·普雷斯特利
聯(lián)合國編號: 1067
安全包裝方法: 鋼質(zhì)氣瓶
主要用途: 用于制硝酸、硝化劑、氧化劑等。

分子結(jié)構(gòu)

二氧化氮是大π鍵結(jié)構(gòu)的典型分子。大π鍵含有四個電子，其中兩個進(jìn)入

二氧化氮分子結(jié)構(gòu)

成鍵π軌道，兩個進(jìn)入非鍵軌道。二氧化氮分子是V形分子、極性分子。

判斷NO2分子的結(jié)構(gòu)

在NO2分子中，N周圍的價電子數(shù)為5，根據(jù)價層電子對互斥理論（VSEPR理論），氧原子不提供電子，因此，中心氮原子的價電子總數(shù)為5，相當(dāng)于三對電子對.。其中有兩對是成鍵電子對，一個成單電子當(dāng)作一對孤電子對。氮原子價層電子對排布應(yīng)為平面三角形。所以NO2分子的結(jié)構(gòu)為V字形，O-N-O鍵角約為120度。

物理性質(zhì)

外觀與性狀：黃褐色液體或棕紅色氣體，其固體呈無色，有刺激性氣味。

相對密度（水=1）：1.45

相對蒸氣密度（空氣=1）：3.2

飽和蒸氣壓（kPa）：101.32（22℃）

臨界溫度（℃）：158

臨界壓力（MPa）：10.13

性質(zhì)與穩(wěn)定性

當(dāng)溫度高于150℃時開始分解，到650℃時完全分解為一氧化氮和氧氣。與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；與濃硫酸反應(yīng)生成亞硝基硫酸，與堿反應(yīng)生成等摩爾硝酸鹽和亞硝酸鹽。二氧化氮在氣相狀態(tài)下有疊合作用，生成四氧化二氮，它總是與四氧化二氮在一起呈平衡狀態(tài)存在。 [2]

化學(xué)性質(zhì)

二氧化氮 (NO2）在21.1℃溫度時為棕紅色刺鼻氣體。常溫下化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。

自身的化合

二氧化氮加壓時很容易聚合。通常情況下與其二聚體形式

二氧化氮和四氧化二氮

四氧化二氮 [3] （無色抗磁性氣體）混合存在，構(gòu)成一種平衡態(tài)混合物：二氧化氮轉(zhuǎn)化成四氧化二氮放熱。升高溫度，平衡向二氧化氮生成的方向移動；降低溫度，平衡向四氧化二氮生成的方向移動。

和水的反應(yīng)

二氧化氮溶于水并與水反應(yīng)生成硝酸或硝酸和一氧化氮。但二氧化氮溶于水后并不會完全反應(yīng)所以會有少量二氧化氮分子存在，為黃色。由于硝酸同時會分解，所以可以看作可逆反應(yīng)。因二氧化氮溶于水后還生成一氧化氮，所以不是硝酸的酸酐。

二氧化氮可以直接被過氧化鈉吸收 [4] ，生成硝酸鈉：

其他復(fù)分解反應(yīng)

也可以被氫氧化鈉吸收（發(fā)生的是歧化反應(yīng)）：

若和一氧化氮一起被吸收，則發(fā)生歸中反應(yīng)：

和金屬氧化物可以發(fā)生反應(yīng)生成無水硝酸鹽和一氧化氮：

氧化性

二氧化氮中氮元素化合價為+4，有氧化性。

二氧化氮可以和氧氣一樣支持某些金屬和非金屬的燃燒：（現(xiàn)象：固體在紅棕色氣體中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的光芒，氣體的紅棕色逐漸褪去）

例如與氨氣反應(yīng)：

主要用途

二氧化氮在化學(xué)反應(yīng)和火箭燃料中用作氧化劑，在亞硝基法生產(chǎn)硫酸中用作催化劑,在工業(yè)上可以用來制作硝酸。 [5]

危險性

健康危害

侵入途徑：吸入。
　　健康危害：氮氧化物主要損害呼吸道。吸入初期僅有輕微的眼及上呼吸道刺激癥狀，如咽部不適、干咳等。常數(shù)小時至十幾小時或更長時間潛伏期后發(fā)生遲發(fā)性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征，出現(xiàn)胸悶、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫紺等。可并發(fā)氣胸及縱隔氣腫。肺水腫消退后兩周左右可出現(xiàn)遲發(fā)性阻塞性細(xì)支氣管炎。
　　慢性影響：主要表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合征及慢性呼吸道炎證。個別病例出現(xiàn)肺纖維化。可引起牙齒酸蝕癥。 [6]

毒理學(xué)資料及環(huán)境行為

各類含氧氮化合物的構(gòu)型

急性毒性：LC50126mg/m3，4小時(大鼠吸入)
　　致突變性：微生物致突變：鼠傷寒沙門氏菌6ppm。哺乳動物體細(xì)胞突變：大鼠吸入15ppm(3小時)，連續(xù)。
　　生殖毒性：大鼠吸入最低中毒濃度(TCL0)：8.5µg/m3，24小時(孕1-22天)，引起胚胎毒性和死胎。

危險特性：本品不燃燒，但可助燃。具有強(qiáng)氧化性，遇衣物、鋸末、棉花或其它可燃物能立即燃燒。與一般燃料或火箭燃料以及氯代烴等猛烈反應(yīng)引起爆炸。遇水有腐蝕性，腐蝕作用隨水分含量增加而加劇。
　　燃燒(分解)產(chǎn)物：氮氧化物。 [6]

應(yīng)急處理方法

急救措施

皮膚接觸：脫去污染的衣著，用流動清水沖洗。
　　眼睛接觸：立即提起眼瞼，用流動清水沖洗。
　　吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
　　食入：飲足量溫水，催吐，就醫(yī)。 [6]

防護(hù)措施

呼吸系統(tǒng)防護(hù)：空氣中濃度超標(biāo)時，佩戴自吸過濾式防毒面具(全面罩)。緊急事態(tài)搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。
　　眼睛防護(hù)：呼吸系統(tǒng)防護(hù)中已作防護(hù)。
　　身體防護(hù)：穿膠布防毒衣。
　　手防護(hù)：戴橡膠手套。
　　其它：工作現(xiàn)場禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè)，須有人監(jiān)護(hù)。[6]

泄漏處理

迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。盡可能切斷泄漏源。若是氣體，合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋、溶解。構(gòu)筑圍堤或挖坑收容產(chǎn)生的大量廢水。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗后再用。若是液體，用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。若大量泄漏，構(gòu)筑圍堤或挖坑收容；噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運至廢物處理場所處置。 [6]

消防措施

滅火方法：本品不燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具(全面罩)或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服。在上風(fēng)處滅火。切斷氣源。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑：干粉、二氧化碳、禁止用水、鹵代烴滅火劑滅火。 [6]

處置儲存

操作注意事項：嚴(yán)加密閉，提供充分的局部排風(fēng)和全面通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩），穿膠布防毒衣，戴橡膠手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。遠(yuǎn)離易燃、可燃物。防止氣體或蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與還原劑接觸。搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

儲存注意事項：儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不宜超過15℃。應(yīng)與易（可）燃物、還原劑、食用化學(xué)品分開存放，切忌混儲。儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

接觸防護(hù)

職業(yè)接觸限值

中國MAC(mg/m3)：5[NO2]

前蘇聯(lián)MAC(mg/m3)：2

TLVTN：ACGIH 3ppm,5.6mg/m3

TLVWN：ACGIH 5ppm,9.4mg/m3

監(jiān)測方法：鹽酸萘乙二胺比色法

工程控制：嚴(yán)加密閉，提供充分的局部排風(fēng)和全面通風(fēng)。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備。

呼吸系統(tǒng)防護(hù)：空氣中濃度超標(biāo)時，佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩）。緊急事態(tài)搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。

眼睛防護(hù)：呼吸系統(tǒng)防護(hù)中已作防護(hù)。

身體防護(hù)：穿膠布防毒衣。

手防護(hù)：戴橡膠手套。

其他防護(hù)：工作現(xiàn)場禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè)，須有人監(jiān)護(hù)。

毒理學(xué)

吸入- 大鼠 LC50: 88 PPM/4h; 吸入- 小鼠 LC50: 1000 PPM/10min

生態(tài)學(xué)

其它有害作用：該物質(zhì)對環(huán)境有危害，應(yīng)特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。

廢棄處置

廢棄處置方法：根據(jù)國家和地方有關(guān)法規(guī)的要求處置。或與廠商或制造商聯(lián)系，確定處置方法。

運輸信息

危險貨物編號：23012

UN編號：1067

包裝類別：O52

包裝方法：鋼質(zhì)氣瓶。

運輸注意事項：采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應(yīng)將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護(hù)欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動。嚴(yán)禁與易燃物或可燃物、還原劑、食用化學(xué)品等混裝混運。夏季應(yīng)早晚運輸，防止日光曝曬。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，禁止在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。鐵路運輸時要禁止溜放。

法規(guī)信息

法規(guī)信息化學(xué)危險物品安全管理條例（1987年2月17日國務(wù)院發(fā)布），化學(xué)危險物品安全管理條例實施細(xì)則（化勞發(fā)[1992] 677號），工作場所安全使用化學(xué)品規(guī)定 ([1996]勞部發(fā)423號）等法規(guī)，針對化學(xué)危險品的安全使用、生產(chǎn)、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應(yīng)規(guī)定；常用危險化學(xué)品的分類及標(biāo)志 (GB 13690-92）將該物質(zhì)劃為第2.3 類有毒氣體；劇毒物品分級、分類與品名編號（GA 57-93）中，該物質(zhì)的液化或壓縮品被劃為第一類 A級無機(jī)劇毒品。

危險化學(xué)品重大危險源辨識（GB18218-2009）中，該物質(zhì)的臨界量為1噸，滿1噸即成為重大危險源。

來源

二氧化氮除自然來源外，主要來自于燃料的燃燒、城市汽車尾氣。此外，工業(yè)生產(chǎn)過程也可產(chǎn)生一些二氧化氮。據(jù)估計，全世界人為污染每年排出的氮氧化物大約為5300萬噸。

另外閃電也可以產(chǎn)生NO2，在閃電時由于空氣中電場極強(qiáng)，空氣中的一些物質(zhì)的分子被撕裂而導(dǎo)電，雷電電流通過時產(chǎn)生大量的熱，使已經(jīng)呈游離狀態(tài)的空氣成分N2、O2結(jié)合。

N2+O2==放電或高溫==2NO，NO進(jìn)一步與空氣中O2反應(yīng)，生成NO2：2NO+O2===2NO2，NO2與云中的水結(jié)合成HNO3：3NO2+H2O=2HNO3+NO，與雨水一起落下，進(jìn)入土壤中，溶解一些巖石中的礦物質(zhì)成為硝酸鹽，變成天然氮肥。

實驗制法

制取方法

實驗室通常用不活潑金屬與濃硝酸反應(yīng)：

收集方式

向上排空氣法（由于二氧化氮易溶于水，故不可用排水法進(jìn)行收集。）

尾氣處理

通入氫氧化鈉溶液即可快速吸收

常見謠言

謠言：把少量NO?氣體通入過量小蘇打溶液中,再使溢出的氣體通過裝有足量的過氧化鈉顆粒的干燥管,最后收集到的氣體是A.氧氣B.二氧化氮C.二氧化氮和氧氣D.二氧化氮和一氧化氮

駁斥：這種所謂習(xí)題存在根本性的科學(xué)錯誤，NO、NO2均能與Na2O2直接反應(yīng)而不會有殘留，因此不可能出現(xiàn)通過過氧化鈉充分吸收后殘留一氧化氮或二氧化氮的情況，只可能殘留氧氣O2，然而又因為存在如下反應(yīng)

2NO+O2=2NO2（注意這與過氧化鈉直接吸收NO的反應(yīng)互相競爭，總反應(yīng)可以看成2NO+O2+Na2O2=2NaNO3），形成的二氧化氮又可以被過氧化鈉繼續(xù)吸收。所以實際上的情況是氣體全部被吸收或者只剩余氧氣，并且由于兩個反應(yīng)競爭性的進(jìn)行，無法進(jìn)行定量分析與討論。

名詞解釋來源：百度百科