Wikipedie

Oxid dusný

chemická sloučenina

Oxid dusný, triviálním názvem rajský plyn či azoxid, v medicíně nazývaný Nitrogenium oxydulatum nebo Dinitrogenii oxidum, je za laboratorních podmínek bezbarvý, nehořlavý plyn s nevýraznou, ale příjemnou vůní a nasládlou chutí.

Oxid dusný
3D model molekuly N2O
3D model molekuly N2O
3D schéma molekuly N2O
3D schéma molekuly N2O
2D schéma molekuly N2O
2D schéma molekuly N2O
Obecné
Systematický názevOxid dusný
Triviální názevRajský plyn, azooxid, Nitro
Anglický názevNitrous oxide
Německý názevDistickstoffmonoxid
Sumární vzorecN2O
VzhledBezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS10024-97-2
PubChem948
ChEBI17045
UN kód1070 (stlačený)
2201 (kapalný)
Číslo RTECSQX1350000
Vlastnosti
Molární hmotnost44,013 g/mol
Teplota tání−102,4 °C
Teplota varu−88,48 °C
Hustota1,225 7 g/cm3 (kapalina, tv)
1,977 8 kg/m3 (plyn, 0 °C)[1]
Dynamický viskozitní koeficient0,013 7 cP (0 °C)
0,018 3 cP (100 °C)
0,022 5 cP (200 °C)
0,030 3 cP (400 °C)
Index lomunD= 1,000 5
Kritická teplota Tk+36,43 °C
Kritický tlak pk7 255 kPa
Kritická hustota0,453 g/cm3
Rozpustnost ve vodě130 ml/100 g (0 °C)
87,8 ml/100 g (10 °C)
63 ml/100 g (20 °C)
56,7 ml/100 g (25 °C)
Relativní permitivita εr1,001 03
Van der Waalsovy konstanty stavové rovnicea= 0,383 2 Pa m6 mol−2
b= 44,15×10−6 m3 mol−1
Ionizační energie12,894 eV
Struktura
Krystalová strukturakrychlová
Tvar molekulylineární
Dipólový moment0,166 D
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°82,09 kJ/mol
Entalpie tání ΔHt148,6 J/g
Entalpie varu ΔHv376,3 J/g
Standardní molární entropie S°219,8 J K−1 mol−1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°104,1 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp0,874 0 J K−1 g−1
Bezpečnost
GHS03 – oxidační látky
GHS03
GHS04 – plyny pod tlakem
GHS04
[2]
Nebezpečí[2]
R-větyR8
S-větyS9,S17,S38
NFPA 704
0
2
0
OX
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.
Bombičky s N2O k výrobě šlehačky

Oxid dusný jako třetí nejdůležitější skleníkový plyn s dlouhou životností významně přispívá ke globálnímu oteplování.[3]

PřípravaEditovat

Oxid dusný se připravuje tepelným rozkladem dusičnanu amonného:

NH4NO3 → N2O + 2 H2O.

Tato reakce je silně exotermní, při lokálním přehřátí může probíhat až explozivně; to je i podstatou průmyslových trhavin na bázi dusičnanu amonného.

Mnohem bezpečnější je příprava zahříváním směsi alkalického dusičnanu (např. dusičnanu sodného) se síranem amonným

2 NaNO3 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 2 N2O + 4 H2O,

nebo redukcí kyseliny dusičné například chloridem cínatým za přítomnosti kyseliny solné

2 HNO3 + 4 SnCl2 + 8 HCl → 4 SnCl4 + N2O + 5 H2O,

nebo zinkem za přítomnosti kyseliny sírové

2 HNO3 + 4 Zn + 4 H2SO4 → 4 ZnSO4 + N2O + 5 H2O.

Chemické vlastnostiEditovat

Molekula oxidu dusného je lineární (grupa symetrie C∞v). Na základě výpočtů byl určen řád vazby N–N 2,73 a N–O 1,61, což znamená, že vazba mezi dusíkovými atomy leží mezi dvojnou a trojnou vazbou, zatímco mezi kyslíkovým a dusíkovým atomem mezi jednoduchou a dvojnou vazbou. Proto strukturní vzorec N2O musí být zobrazován dvěma krajními mezomerními stavy. Jeho elektronová struktura je velmi blízká (téměř izoelektronová) struktuře molekuly oxidu uhličitého CO2.

Jeho reaktivita je za normální teploty nízká. Po zahřátí na 600 °C se však rozkládá na dusík a kyslík. Protože v prvním stupni tohoto rozkladu vzniká molekulární dusík a atomární kyslík

2 N2O → 2 N2 + 2 O → 2 N2 + O2,

působí za těchto vyšších teplot jako velmi silné oxidační činidlo. To vede k některým jeho aplikacím.

Působením elektrického výboje se dá směs plynného oxidu dusného s vodíkem přivést k explozivní reakci

N2O + H2 → N2 + H2O.

Vzhledem k tomu, že se při této reakci prakticky nemění objem, nemá tato exploze velkou brizanci.

Ekologické vlivyEditovat

 
Modrofialová oblast označuje ozonovou díru nad Antarktidou k 24. září 2006

Vliv na ozonovou vrstvu ZeměEditovat

V srpnu 2009 byla v časopise Science publikována studie, podle které oxid dusný v současnosti představuje největší nebezpečí (větší než freony) pro ozonovou vrstvu Země a měl by jím být i v průběhu celého 21. století. Je to způsobeno tím, že s ozonem oxiduje:

N2O + O3 → 2 NO2.

Zhruba dvě třetiny celkových ročních emisí (cca 20 milionů tun) se uvolňují z půdy přirozenou cestou a zbývající třetina je výsledkem lidské činnosti, např. výroby a užívání průmyslových hnojiv.[4]

Vliv na klimaEditovat

Oxid dusný patří mezi skleníkové plyny, jejichž emise jsou regulovány Kjótským protokolem. Má potenciál globálního oteplování 298 (při časovém horizontu 100 let), tedy jedna tuna oxidu dusného způsobuje stejný skleníkový efekt jako skoro 300 tun oxidu uhličitého nebo 10 tun methanu.[5]

Účinky na lidské zdravíEditovat

Vdechování působí nejprve stavy veselosti (odtud název rajský plyn) nebo hysterie, při vyšších dávkách útlum až anestetický spánek. Dlouhodobé nebo intenzivní vdechování však může vést k zástavě dýchání, nebo přílišnému útlumu srdeční činnosti, případně až k zástavě srdce, v obou případech s následkem smrti.

VyužitíEditovat

 
Southworth & Hawes: Opětovné uzákonění používání rajského plynu v praxi, 16. října 1846, daguerrotypie
  • V medicíně se dříve používal ve směsi s kyslíkem (85 % N2O + 15 % O2) jako anestetikum ke krátkodobým narkózám; dnes aplikován dávkovacím zařízením (např. Entonox) zajišťujícím bezpečnost se může používat v porodnictví nebo ve stomatologii.
  • Používá se jako hnací plyn v bombičkách na přípravu šlehačky (v Evropské unii pod kódem přídatné látky E 942). K tomuto je vhodný pro svoji rozpustnost v tucích, kterou ostatní zvažované hnací plyny postrádají.[6]
  • V raketových motorech, zejména hybridních, slouží jako oxidační činidlo.
  • V některých případech (dragstery) se vstřikuje do spalovacích motorů pro zvýšení výkonu, protože jeho rozkladem se získá více kyslíku než ze vzduchu. Také ho z tohoto důvodu používají nelegální závodníci.
  • Ze stejných důvodů se využívá v analytické chemii v metodě atomové absorpční spektrometrie (AAS) jako oxidační plyn při spalování ethynu namísto vzduchu. Je tak možno dosáhnout plamene o teplotě téměř 3000 °C a analyzovat tak prvky s velmi stabilními oxidy, např. hliník nebo titan.
  • V gastronomii se nově používá k přípravě espum.[7]

Historická poznámkaEditovat

Oxid dusný pozoroval poprvé John Mayow v roce 1669 a později Joseph Priestley v roce 1772. O dvacet let později Humphry Davy stanovil jeho složení a testoval jej na sobě a přátelích. Výsledkem těchto testů bylo objevení narkotických vlastností oxidu dusného, což vedlo k jeho používání v humánní medicíně.

Při porodech byl poprvé použit jako anestetikum S. Klikovičem v roce 1880 v Petrohradu. Většího rozšíření v porodnictví doznal však až po roce 1915.

Za druhé světové války oxid dusný používala německá stíhací letadla s pístovými motory. Systém krátkodobého zvýšení výkonu motoru GM-1 měl za cíl dát pohonné jednotce větší výkon při operacích ve vyšších letových hladinách pomocí vstřikování směsi zkapalněného oxidu dusíku do kompresoru[8]

OdkazyEditovat

ReferenceEditovat

  1. ↑ NITROUS OXIDE | 10024-97-2. www.chemicalbook.com [online]. [cit. 2020-11-29]. Dostupné online. 
  2. ↑ a b Nitrous oxide. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. ↑ Thompson, R.L., Lassaletta, L., Patra, P.K. et al. Acceleration of global N2O emissions seen from two decades of atmospheric inversion. Nat. Clim. Chang. (2019) doi:10.1038/s41558-019-0613-7
  4. ↑ Největším ničitelem ozonové vrstvy je prý takzvaný rajský plyn
  5. ↑ Myhre, G., D. Shindell, F.-M. Bréon, W. Collins, J. Fuglestvedt, J. Huang, D. Koch, J.-F. Lamarque, D. Lee, B. Mendoza, T. Nakajima, A. Robock, G. Stephens, T. Takemura and H. Zhang (2013) "Anthropogenic and Natural Radiative Forcing". In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing
  6. ↑ Nitrous Oxide in Whipped Cream [online]. [cit. 2018-03-07]. Dostupné online. 
  7. ↑ http://www.labuznik.cz/clanky/espuma-kraci-evropou-hit-v-oblasti-studene-kuchyne/
  8. ↑ Messerschmitt Bf 109 – Operační manuál pro piloty a pozemní personál pro GM-1 systém v Bf 109 G (Německy)

LiteraturaEditovat

  • VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5. 
  • BLACKAH, PAUL; LOWE, Malcolm V.; FERKL, Martin. Messerschmitt Bf 109 - Všechny verze od roku 1935. [s.l.]: Grada Publishing, 2011. ISBN 978-80-247-3522-1. 

Externí odkazyEditovat

Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxid_dusný&oldid=21722730“