พันธบัตรระยะเวลาระหว่างไนโตรเจนอะตอมและอะตอมออกซิเจนเป็น 119.7 น ความยาวของพันธบัตรนี้สอดคล้องกับลำดับพันธบัตรระหว่างหนึ่งถึงสอง
ซึ่งแตกต่างจากโอโซนโอ3ที่พื้นดิน รัฐอิเล็กทรอนิกส์ของก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์เป็นรัฐคู่เนื่องจากไนโตรเจนมีอิเล็กตรอน unpaired, [9]ซึ่งลดผลอัลฟาเทียบกับไนไตรท์และสร้างปฏิสัมพันธ์พันธะที่อ่อนแอกับออกซิเจนคู่คนเดียว อิเล็กตรอนเดี่ยวในNO
2ยังหมายความว่าสารประกอบนี้เป็นอนุมูลอิสระดังนั้นสูตรของไนโตรเจนไดออกไซด์จึงมักเขียนเป็น• NO
2.
สีน้ำตาลแดงเป็นผลมาจากการดูดกลืนแสงพิเศษในพื้นที่สีน้ำเงินของสเปกตรัม (400 – 500 นาโนเมตร) แม้ว่าการดูดกลืนจะขยายไปทั่วส่วนที่มองเห็นได้ (ที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า) และเข้าไปในอินฟราเรด (ที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า) การดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า 400 นาโนเมตรส่งผลให้เกิดโฟโตไลซิส (เพื่อสร้าง NO + O, ออกซิเจนอะตอมมิก); ในบรรยากาศ การเติมอะตอม O ที่ก่อตัวเป็น O 2ส่งผลให้เกิดโอโซน
ไนโตรเจนไดออกไซด์มักเกิดขึ้นจากการเกิดออกซิเดชันของไนตริกออกไซด์โดยออกซิเจนในอากาศ: [10]
2 ไม่ + O2→ 2 ไม่
2
ไนโตรเจนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นในกระบวนการเผาไหม้ส่วนใหญ่โดยใช้อากาศเป็นตัวออกซิไดซ์ ที่อุณหภูมิสูงไนโตรเจนจะรวมตัวกับออกซิเจนเพื่อสร้างไนตริกออกไซด์ :
โอ2+ นู๋
2→ 2 ไม่
ในห้องปฏิบัติการNO
2สามารถเตรียมได้ในสองขั้นตอน โดยที่การคายน้ำของกรดไนตริกทำให้เกิดไดไนโตรเจน เพนทอกไซด์ซึ่งต่อมาผ่านการสลายตัวด้วยความร้อน:
3→ นู๋
2โอ
5+ H
2โอ2 N
2โอ
5→ 4 ไม่
2+ โอ
2
การสลายตัวทางความร้อนของโลหะไนเตรตบางชนิดยังให้NO
2:
3)
2→ 2 PbO + 4 NO
2+ โอ
2
อีกทางหนึ่งคือการลดกรดไนตริกเข้มข้นด้วยโลหะ (เช่น ทองแดง)
4 HNO3+ Cu → Cu(NO
3)
2+ 2 ไม่
2+ 2 H
2โอ
หรือสุดท้ายโดยการเติมกรดไนตริกเข้มข้นบนดีบุก สแตนนิกออกไซด์ไฮเดรตจะถูกผลิตเป็นผลพลอยได้
4 HNO 3 + Sn → H 2 O + H 2 SnO 3 + 4 NO 2ปฏิกิริยาหลัก
คุณสมบัติทางความร้อนพื้นฐาน
ไม่
2มีอยู่ในสมดุลกับก๊าซไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์ไม่มีสี( N
2โอ
4):
2⇌ N
2โอ
4
สมดุลมีลักษณะเฉพาะโดยΔ H = −57.23 kJ/molซึ่งเป็นคายความร้อน นิยมใช้ NO 2ที่อุณหภูมิสูงกว่า ในขณะที่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า ไดไนโตรเจน เตตรอกไซด์ (N 2 O 4 ) จะมีอิทธิพลเหนือกว่า ไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์ ( N
2โอ
4) สามารถรับได้ในรูปของแข็งสีขาวที่มีจุดหลอมเหลว -11.2 °C [10] NO 2เป็นparamagneticเนื่องจาก unpaired อิเล็กตรอนในขณะที่ N 2 O 4เป็นแม่เหล็ก
เคมีของไนโตรเจนไดออกไซด์ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวาง ที่ 150 °C NO
2สลายตัวด้วยการปล่อยออกซิเจนผ่านกระบวนการดูดความร้อน ( Δ H = 14 kJ/mol ):
2→ 2 ไม่ + O
2
เป็นตัวออกซิไดเซอร์
ตามที่แนะนำโดยจุดอ่อนของพันธะ N–O, NO
2เป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี ดังนั้นมันจะเผาไหม้บางครั้งระเบิดมีสารประกอบจำนวนมากเช่นไฮโดรคาร์บอน
ไฮโดรไลซิส
มันไฮโดรไลซ์เพื่อให้กรดไนตริกและกรดไนตรัส :
2 ไม่2( นู๋
2โอ
4) + H
2O → HNO
2+ HNO
3
ปฏิกิริยานี้เป็นขั้นตอนเดียวในกระบวนการ Ostwaldสำหรับการผลิตกรดไนตริกจากแอมโมเนียทางอุตสาหกรรม [11]ปฏิกิริยานี้ช้าลงเล็กน้อยที่ความเข้มข้นต่ำของลักษณะเฉพาะของNO 2ของบรรยากาศรอบข้าง แม้ว่าจะดำเนินไปตามการดูดซึมของNO 2สู่พื้นผิว ปฏิกิริยาพื้นผิวดังกล่าวคิดว่าจะผลิตก๊าซHNO 2 (มักเขียนว่าHONO ) ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งและในร่ม (12)
การก่อตัวจากการสลายตัวของกรดไนตริก
กรดไนตริกสลายตัวช้าเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์โดยปฏิกิริยาโดยรวม:
4 HNO3→ 4 ไม่
2+ 2 H
2โอ + โอ
2
ไนโตรเจนไดออกไซด์ที่ก่อตัวขึ้นจะให้สีเหลืองที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งมักแสดงโดยกรดนี้
การแปลงเป็นไนเตรต
ไม่
2ใช้เพื่อสร้างไนเตรตโลหะปราศจากน้ำจากออกไซด์: [10]
2→ ม (NO
3)
2 + ไม่
การแปลงเป็นไนไตรต์
อัลคิลและโลหะไอโอไดด์ให้ไนไตรต์ที่สอดคล้องกัน:
2 CH3ฉัน + 2 ไม่
2→ 2 CH
3ไม่
2+ ฉัน
2TiI
4+ 4 ไม่
2→ Ti(NO
2)
4+ 2 ฉัน
2
ไม่
2ถูกนำเข้าสู่สิ่งแวดล้อมโดยสาเหตุตามธรรมชาติ รวมถึงการเข้ามาจากสตราโตสเฟียร์ การหายใจของแบคทีเรีย ภูเขาไฟ และฟ้าผ่า แหล่งที่มาเหล่านี้ทำให้NO
2ร่องรอยการปล่อยก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งจะมีบทบาทในการดูดซับแสงแดดและการควบคุมทางเคมีของtroposphereโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกำหนดโอโซนความเข้มข้น [13]
ไม่
2จะถูกใช้เป็นสื่อกลางในการผลิตกรดไนตริก , เป็นตัวแทนไนเตรตในการผลิตของสารเคมีระเบิดเป็นพอลิเมอยับยั้งสำหรับacrylatesเป็นตัวแทนแป้งฟอกขาว . [14] : 223และเป็นตัวแทนการฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิห้อง [15]นอกจากนี้ยังใช้เป็นสันดาปในจรวดเชื้อเพลิงเช่นในสีแดงเป็นไอกรดไนตริก ; มันถูกใช้ในจรวดไททันเพื่อเปิดตัวProject Geminiในยานขับดันของกระสวยอวกาศและในยานสำรวจอวกาศไร้คนขับที่ส่งไปยังดาวเคราะห์ต่างๆ [16]
สำหรับประชาชนทั่วไป แหล่งที่มาที่โดดเด่นที่สุดของNO
2มีเครื่องยนต์สันดาปภายในการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล [8]กลางแจ้ง, ไม่
2อาจเป็นผลมาจากการจราจรจากยานยนต์ [17]
ภายในอาคาร การสัมผัสเกิดขึ้นจากควันบุหรี่[18]และบิวเทนและฮีตเตอร์น้ำมันก๊าดและเตา (19)
คนงานในอุตสาหกรรมที่NO
2ใช้ยังสัมผัสและมีความเสี่ยงต่อโรคปอดในการทำงาน และNIOSHได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสและมาตรฐานความปลอดภัย [6] คนงานเกษตรสามารถสัมผัสกับNO
2ที่เกิดจากการสลายตัวของเมล็ดพืชในไซโล การได้รับสารเรื้อรังอาจทำให้ปอดถูกทำลายในสภาวะที่เรียกว่า " โรคไซโล-ฟิลเลอร์ " (20) [21]
อดีตก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ยังถูกผลิตโดยบรรยากาศการทดสอบนิวเคลียร์และเป็นผู้รับผิดชอบในการสีแดงของเมฆเห็ด [22]
ก๊าซNO
2กระจายเข้าสู่เยื่อบุผิวของเหลว (ELF) ของเยื่อบุผิวทางเดินหายใจและละลาย ที่นั่น ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโมเลกุลของสารต้านอนุมูลอิสระและไขมันในเอลฟ์ ผลกระทบต่อสุขภาพของNO
2เกิดจากผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาหรือสารเมตาโบไลต์ของพวกมัน ซึ่งเป็นสปีชีส์ของไนโตรเจนที่ทำปฏิกิริยาและสปีชีส์ของออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยาได้ซึ่งสามารถกระตุ้นการหดตัวของหลอดลมการอักเสบ การตอบสนองของภูมิคุ้มกันลดลง และอาจส่งผลต่อหัวใจ [23]
เส้นทางที่ระบุด้วยเส้นประคือเส้นทางที่มีหลักฐานจำกัดเฉพาะการค้นพบจากการศึกษาในสัตว์ทดลอง ขณะที่หลักฐานจากการศึกษาการสัมผัสของมนุษย์ที่ควบคุมได้สำหรับเส้นทางที่ระบุด้วยเส้นทึบ เส้นประบ่งชี้ถึงความเชื่อมโยงที่เสนอไปยังผลลัพธ์ของการกำเริบของโรคหอบหืดและการติดเชื้อทางเดินหายใจ เหตุการณ์สำคัญคือผลกระทบที่ไม่แสดงอาการ จุดสิ้นสุดคือผลกระทบที่มักวัดในคลินิก และผลลัพธ์คือผลกระทบด้านสุขภาพที่ระดับสิ่งมีชีวิต NO 2 = ไนโตรเจนไดออกไซด์; ELF = ของเหลวซับในเยื่อบุผิว [23] : 4–62
ท่อกระจายไนโตรเจนไดออกไซด์สำหรับตรวจสอบคุณภาพอากาศ อยู่ใน เมืองลอนดอน
อันตรายเฉียบพลันเนื่องจากNO
2การสัมผัสมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในสถานประกอบการเท่านั้น การสัมผัสกับผิวหนังโดยตรงอาจทำให้เกิดอาการระคายเคืองและแสบร้อนได้ เฉพาะความเข้มข้นที่สูงมากของรูปแบบก๊าซทำให้เกิดความทุกข์ทันที: 100–200 ppm อาจทำให้เกิดการระคายเคืองเล็กน้อยที่จมูกและลำคอ 250–500 ppm อาจทำให้เกิดอาการบวมน้ำนำไปสู่โรคหลอดลมอักเสบหรือปอดบวมและระดับที่สูงกว่า 1,000 ppm อาจทำให้เสียชีวิตได้เนื่องจาก ภาวะขาดอากาศหายใจจากของเหลวในปอด มักไม่แสดงอาการใดๆ ในเวลาที่ได้รับสาร นอกจากอาการไอชั่วคราว เหนื่อยล้า หรือคลื่นไส้ แต่การอักเสบในปอดทำให้เกิดอาการบวมน้ำเป็นเวลานานหลายชั่วโมง [24] [25]
สำหรับการสัมผัสทางผิวหนังหรือดวงตา บริเวณที่ได้รับผลกระทบจะถูกล้างด้วยน้ำเกลือ สำหรับการสูดดม, การให้ออกซิเจน, ยาขยายหลอดลมอาจได้รับ, และหากมีสัญญาณของmethemoglobinemia , เงื่อนไขที่เกิดขึ้นเมื่อสารประกอบที่มีไนโตรเจนส่งผลกระทบต่อฮีโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดง, อาจให้เมทิลีนบลู . [26] [27]
มันถูกจัดประเภทเป็นสารอันตรายอย่างยิ่งในสหรัฐอเมริกาตามที่กำหนดไว้ในมาตรา 302 ของกฎหมายการวางแผนฉุกเฉินและสิทธิ์ในการรู้ชุมชนของสหรัฐอเมริกา(42 USC 11002) และอยู่ภายใต้ข้อกำหนดการรายงานที่เข้มงวดโดยโรงงานที่ผลิต จัดเก็บ หรือใช้ในปริมาณมาก (28)
แม้แต่รูปแบบวันต่อวันเล็กน้อยในNO
2ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของปอด [29]การสัมผัสกับNO .เรื้อรัง
2สามารถทำให้เกิดผลต่อระบบทางเดินหายใจรวมทั้งการอักเสบของทางเดินหายใจในคนที่มีสุขภาพดีและอาการระบบทางเดินหายใจที่เพิ่มขึ้นในผู้ที่เป็นโรคหอบหืด ไม่
2สร้างโอโซนซึ่งทำให้เกิดการระคายเคืองดวงตาและทำให้ระบบทางเดินหายใจรุนแรงขึ้น ส่งผลให้มีการเยี่ยมแผนกฉุกเฉินและเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลเนื่องจากปัญหาระบบทางเดินหายใจ โดยเฉพาะโรคหอบหืด [30]
ผลของความเป็นพิษต่อสุขภาพได้รับการตรวจสอบโดยใช้แบบสอบถามและการสัมภาษณ์แบบตัวต่อตัวเพื่อพยายามทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างNO
2และโรคหอบหืด อิทธิพลของมลพิษทางอากาศในร่มที่มีต่อสุขภาพมีความสำคัญ เนื่องจากคนส่วนใหญ่ในโลกใช้เวลามากกว่า 80% ในบ้าน [31]ระยะเวลาที่ใช้ในบ้านขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ได้แก่ พื้นที่ทางภูมิศาสตร์ กิจกรรมในการทำงาน และเพศท่ามกลางตัวแปรอื่นๆ นอกจากนี้ เนื่องจากฉนวนในบ้านมีการปรับปรุง จึงส่งผลให้มีการกักเก็บมลพิษทางอากาศในร่ม เช่นNO . มากขึ้น
2. [31]สำหรับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ความชุกของโรคหอบหืดอยู่ในช่วง 2 ถึง 20% โดยไม่มีข้อบ่งชี้ชัดเจนว่าอะไรเป็นตัวขับเคลื่อนความแตกต่าง [31]นี่อาจเป็นผลมาจาก "สมมติฐานด้านสุขอนามัย" หรือ "วิถีชีวิตแบบตะวันตก" ที่รวบรวมแนวคิดของบ้านที่มีฉนวนอย่างดีและมีผู้อยู่อาศัยน้อยลง[31]การศึกษาอื่นตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับไนโตรเจนในบ้านกับระบบทางเดินหายใจ และพบอัตราต่อรองที่มีนัยสำคัญทางสถิติที่ 2.23 (95% CI: 1.06, 4.72) ในกลุ่มผู้ที่ได้รับการวินิจฉัยทางการแพทย์ว่าเป็นโรคหอบหืดและการสัมผัสเตาแก๊ส[32]
แหล่งที่มาหลักของการสัมผัสกับNO .ในร่ม
2คือการใช้เตาแก๊สหุงต้มหรือให้ความร้อนในบ้าน จากการสำรวจสำมะโนประชากร พ.ศ. 2543 ครัวเรือนในสหรัฐฯ มากกว่าครึ่งใช้เตาแก๊ส[33]และระดับNO indoor ในที่ร่ม
2โดยเฉลี่ยแล้วในบ้านที่มีเตาแก๊สสูงขึ้นอย่างน้อยสามเท่าเมื่อเทียบกับเตาไฟฟ้าที่มีระดับสูงสุดในบ้านหลายครอบครัว การสัมผัสกับNO
2เป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับเด็กที่เป็นโรคหอบหืด การวิจัยพบว่าเด็กที่เป็นโรคหอบหืดซึ่งอาศัยอยู่ในบ้านที่มีเตาแก๊สมีความเสี่ยงที่จะเกิดอาการระบบทางเดินหายใจ เช่น หายใจมีเสียงหวีด ไอ และแน่นหน้าอก [32] [34]นอกจากนี้ การใช้เตาแก๊สยังสัมพันธ์กับการทำงานของปอดที่ลดลงในเด็กผู้หญิงที่เป็นโรคหอบหืด แม้ว่าจะไม่พบความสัมพันธ์นี้ในเด็กผู้ชายก็ตาม [35]การใช้เครื่องช่วยหายใจเมื่อเปิดเตาแก๊สอาจลดความเสี่ยงของอาการระบบทางเดินหายใจในเด็กที่เป็นโรคหอบหืด
ในการศึกษาตามรุ่นร่วมกับเด็กชาวแอฟริกัน อเมริกัน บัลติมอร์ที่เป็นชนกลุ่มน้อยในเมือง เพื่อดูว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างNO . หรือไม่
2และโรคหอบหืดสำหรับเด็กอายุ 2-6 ปี ที่มีการวินิจฉัยทางการแพทย์ว่าเป็นโรคหอบหืด และการเข้ารับการตรวจที่เกี่ยวข้องกับโรคหอบหืด 1 ครั้ง ครอบครัวที่มีสถานะทางเศรษฐกิจและสังคมต่ำกว่ามีแนวโน้มที่จะมีเตาแก๊สในบ้านของพวกเขา ผลการศึกษาสรุปได้ว่าระดับNO .ที่สูงขึ้น
2ภายในบ้านมีความเชื่อมโยงกับอาการทางเดินหายใจในระดับที่สูงขึ้นในหมู่ประชากรที่ศึกษา นี่เป็นตัวอย่างเพิ่มเติมว่าNO
2ความเป็นพิษเป็นอันตรายต่อเด็ก (36)
ปฏิสัมพันธ์ของNO
2และNO .อื่นๆ
xกับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆ ในบรรยากาศสามารถก่อให้เกิดฝนกรดซึ่งเป็นอันตรายต่อระบบนิเวศที่ละเอียดอ่อน เช่น ทะเลสาบและป่าไม้ [37]ระดับสูงของNO
2ยังสามารถทำร้ายพืชผัก ลดการเจริญเติบโต และลดผลผลิตพืช [38]
ในขณะที่ใช้เตาแก๊ส ขอแนะนำให้ใช้การระบายอากาศด้วย จากการศึกษาพบว่าในบ้านที่มีเตาแก๊ส หากใช้การระบายอากาศขณะใช้เตาแก๊ส เด็กมีโอกาสเป็นโรคหอบหืด หายใจมีเสียงหวีด และหลอดลมอักเสบน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเด็กในบ้านที่ไม่เคยใช้การระบายอากาศ [39]หากไม่สามารถระบายอากาศได้ การเปลี่ยนเตาแก๊สเป็นเตาไฟฟ้าอาจเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง การเปลี่ยนเตาแก๊สเป็นเตาไฟฟ้าสามารถลดการสัมผัสกับ NO 2ในร่มได้อย่างมากและปรับปรุงการทำงานของระบบทางเดินหายใจของเด็กที่เป็นโรคหอบหืด มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทำให้เตาก๊าซและเครื่องทำความร้อนในการซ่อมแซมที่ดีเพื่อให้พวกเขาจะไม่ก่อให้เกิดมลพิษพิเศษ NO 2 ประมวลกฎหมายที่อยู่อาศัยระหว่างประเทศ พ.ศ. 2558 ที่กำหนดให้ใช้เครื่องดูดควันสำหรับเตาทุกประเภทและกำหนดมาตรฐานสำหรับอาคารที่พักอาศัย สิ่งนี้ต้องการให้เครื่องดูดควันทุกช่วงมีช่องระบายอากาศที่ปล่อยภายนอก คุณยังสามารถป้องกันการสัมผัสกับNO 2ได้ด้วยการหลีกเลี่ยงการสูบบุหรี่และอย่าเดินเบาในรถของคุณเมื่อทำได้ [40]