Диоксид азота

Диоксид азота – в обычных условиях представляет собой газовую смесь бурого цвета с удушливым запахом, наряду с молекулами собственно диоксида (NO 2) содержит также молекулы гемитетраоксиду азота (N 2 O 4), что представляет собой димер диоксида. Эта смесь при 21,15 ° С сгущается в прозрачную желтую жидкость, а при -11,2 ° С замерзает в бесцветную массу.
Структура молекулы диоксида азота При температуре -11,2 ° С и ниже полностью состоит из молекул гемитетраоксиду. При высокой температуре молекулы N 2 O 4 диссоциируют на молекулы диоксида азота NO 2 с образованием смеси темно-бурого цвета. С повышением температуры равновесие диссоциации все смещается в сторону образования диоксида, а при 140 ° С происходит полная диссоциация N 2 O 4. При высокой температуре существуют только молекулы NO 2. Таким образом, в температурном интервале от -11,2 ° С до + 140 ° С оба оксиды находятся в равновесии друг с другом. Это равновесие можно изобразить следующим уравнением:

N 2 O 4 (100% при -11,2 ° С) 2NO 2 (100% при +140 ° С)

Смещением равновесия объясняется то, что с повышением температуры цвет смеси становится темнее, а при понижении температуры постепенно светлеет до полного обесцвечивания при температуре замерзания. В свою очередь, диоксид азота при температуре выше 140 ° С тоже начинает разлагаться и при 600 ° С полностью переходит в монооксид азота NO и кислород:
Поэтому с повышением температуры свыше 140 ° С черно-бурый цвет газа постепенно светлеет, а при 600 ° С газ становится бесцветным.
В лабораторных условиях диоксид азота обычно получают термическим разложением нитрата свинца по реакции:
В промышленности его добывают в больших количествах для производства азотной кислоты окислением монооксида азота кислородом воздуха.
В химическом отношении диоксид и гемитетраоксид) азота проявляет себя как очень сильный окислитель. Да, он легко окисляет сульфитный ангидрид SO 2 в сульфатный ангидрид SO 3:
Диоксид азота очень ядовит. Вдыхание его вызывает сильное раздражение дыхательных органов. Поэтому работать с ним следует очень осторожно.
В воде оба оксиды азота хорошо растворяются. При этом гемитетраоксид азота вступает в химическое взаимодействие с водой и образует смесь азотной и азотистой кислот:
Если смесь этих оксидов растворять в едких щелочах, то образуется смесь соответствующих нитратов и нитритов, например:
Структура молекулы гемитетраоксиду При обычных условиях стабильной конфигурацией молекулы гемитетраоксиду является плоская, в которой две нитрогруппы соединяются слабой связью между атомами азота O 2 N-NO 2. Другие изомерные формы молекулы гемитетраоксиду (в частности, ON-O-NO 2, в которой один атом азота пятивалентного, а второй – трехвалентный и ON-O-O-NO) отличаются меньшей стабильностью.