Оксиды азота, их некоторые свойства и источники

В природе известны следующие оксиды азота

Оксид азота (I) N2O представляет собой бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом. Он известен как «веселящий газ», выделяется из почвы при внесении азотных удобрений. Оксид азота (1) довольно хорошо растворяется в воде (один объем воды поглощает при 0°С около 1,3, а при 25°С — 0,6 объема N2O), однако с ней химически не взаимодействует. Он не взаимодействует также с кислотами и щелочами. При высоких концентрациях вызывает удушье вследствие вытеснения кислорода из легких. Оксид азота (I) малотоксичен, вдыхание его в смеси с воздухом вызывает характерное состояние опьянения, сопровождающееся ослаблением болевых ощущений. Поэтому смесь оксида азота (1) с кислородом может применяться для наркоза (80% N0 и 20%О2). При температурах выше 500°С оксид азота (1) разлагается с образованием молекулы азота и кислорода

2N2O2N2 +О2

Оксид азота (II) N0 — бесцветный токсичный газ. ПДК с.с. =0.06 мг/м3. Фоновые концентрации N0 составляют до 7,4 мкг/ м3. Оксид азота плохо растворяется в воде (в одном объеме воды при 0°С растворяется лишь 0,007 объемов N0) и в химическую реакцию с ней не вступает. Температура плавления оксида азота равна -164°С, а температура кипения составляет 151°С. В твердом и жидком состояниях оксид азота имеет синий цвет. Оксид азота под действием сильных окислителей окисляется, а в присутствии восстановителей — восстанавливается. Так, он легко окисляется с кислородом и озоном.

Диоксид азота (IV) NO2 представляет собой в обычных условиях газ бурого цвета, обладает раздражающим и прижигающим действием на дыхательные пути. Более токсичен, чем NO. ПДКс.с.=0,04 мкг/ м3. Фоновые концентрации NO2 изменяются в пределах 0,4-9,4 мкг/ м3 .Он хорошо растворим в воде, один моль воды растворяет два моля диоксида азота.

Диоксид азота легко переходит в жидкость, кипящую при 21 °С. При температуре ниже 11 °С жидкий диоксид азота застывает с образованием бесцветной кристаллической массы в которой молекулы NO2 образуют димеры N2O4. Полный распад димеров на молекулы диоксида азота происходит лишь при температурах выше 140°С. Таким образом, каждой температуре в промежутке между -11° и +140°С отвечает определенное состояние равновесия обратимой реакции

NO2 +NO2N2O4

кроме них в различных производственных условиях могут образоваться следующие стабильные оксиды: N2O3 и N2O5.

NO и NO2 в атмосфере и составе газовых выбросов всегда присутствуют вместе и поэтому обобщенно обозначаются как NOX (NO +NO2=NOX). Они относятся к массовым загрязнителям атмосферы. Установлено что даже сравнительно небольшие концентрации оксидов азота в воздухе при постоянном воздействии на организм человека вызывают не благоприятную реакцию с гемоглобином крови. При концентрациях 1000-5000 мг/м3 оксид азота токсичнее диоксида азота.

Особую опасность представляет взаимодействие оксидов азота с кислородом и находящимися в воздухе углеводородами, приводящее в присутствии солнечного излучения к протеканию следующих реакций:

2NO + O2 2NO2

NO 2 NO + O О+О2 Оз альдегиды кетоны

Оз+RCH3 органические кислоты свободные радикалы

O3 + N02 + RCH3 RCOONO2 // О

Видно, что в результате этих реакций, лежащих в основе фотохимического смога, образуется пероксиацетилнитрат, вызывающий резь в глазах, раздражающий легочную ткань.

Оксиды азота представляют опасность для озонового слоя в связи с тем, что они попадают в стратосферу в составе выхлопных газов реактивных самолетов, особенно боевых, летающих на высоте 20-50 км. Содержание оксидов азота в таких выбросах достигает 0.1% об. Под действием мягкого УФ-излучения Солнца, которое в стратосфере озоном почти не задерживается, диоксид азота разлагается с выделением оксида азота, а последний окисляется озоном. В результате ряда последовательных реакций одна молекула оксида азота способствует уничтожению в среднем 10 молекул озона.

В природных условиях оксиды азота образуются в количествах порядка 700 млн. тонн в год в результате извержения вулканов, лесных пожаров, грозовых разрядов, а также в почве и поверхностных слоях океана - вследствие протекания анаэробных процессов. Однако такое количество оксидов азота равномерно распределяется в атмосфере и образует лишь фоновые концентрации, не представляющие опасности для растений и живых организмов. Часть атмосферного диоксида азота взаимодействует с дождем и в виде азотной кислоты поступает в почву. Вероятность выпадения диоксида азота в виде кислотных дождей составляет 0,4. Азотная кислота в почве превращается в нитраты и поглощается растениями, являясь азотным удобрением природного происхождения. Полагают, что таким путем ежегодно в почву вносится до 150 кг связанного азота на гектар.