氮氧化物
氮氧化物指的是只由氮,、氧兩種元素組成的化合物,。常見的氮氧化物如下:
一氧化氮(NO)
二氧化氮(NO2)
一氧化二氮(N2O)
疊氮化亞硝酰(N4O)
三氧化氮自由基(NO3)
三氧化二氮(N2O3)
五氧化二氮(N2O5)
三硝基胺(N(NO2)3)
其中除五氧化二氮常態(tài)下呈固體外,其他氮氧化物常態(tài)下都呈氣態(tài),。作為空氣污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2,。
圖1氮氧化物的模型(紅色為氧,藍色為氮)
從左到右,,從上至下分別為NO,、NO2,、N2O、N2O3,、N2O4,、N2O5
化學(xué)性質(zhì)
氮氧化物都為非可燃物,不過都可以助燃,。因此一氧化二氮,、二氧化氮和五氧化二氮等遇高溫或可燃性物質(zhì)能引起爆炸。氮氧化物中有許多酸酐,,遇水可生成硝酸,、亞硝酸等酸類。
此外許多氮氧化物有毒,,且多為神經(jīng)毒氣,。純的一氧化二氮無毒性。有神經(jīng)毒性的系不純的一氧化二氮含有其他的氮氧化物,,如二氧化氮:對人體神經(jīng)危害,,會破壞人體之中樞神經(jīng),長期吸入會引起腦性麻痹等危害,。特別是二氧化氮的危害特別明顯,,大量吸入時會引起中樞神經(jīng)麻痹,記憶喪失,,四肢癱瘓,甚至死亡等病變,。一氧化氮亦可與血紅蛋白結(jié)合引起高鐵血紅蛋白血癥,。
下面對部分常見的氮氧化物進行詳細介紹。
一氧化氮(NO)
一氧化氮是氮的化合物,,化學(xué)式NO,,分子量30,氮的化合價為+2,。由于一氧化氮帶有自由基,,這使它個化學(xué)性質(zhì)非常活潑,。具有順磁性,。當(dāng)它與氧反應(yīng)后,可形成具有腐蝕性的氣體——二氧化氮(NO2),。一氧化氮在標準狀況下為無色氣體,,液態(tài)、固態(tài)呈藍色,。
一氧化氮起著信號分子的作用,。當(dāng)內(nèi)皮要向肌肉發(fā)出放松指令以促進血液流通時,,它就會產(chǎn)生一些一氧化氮分子,這些分子很小,,能很容易地穿過細胞膜,。血管周圍的平滑肌細胞接收信號后舒張,使血管擴張,。
免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的一氧化氮分子,,不僅能抗擊侵入人體的微生物,而且還能夠在一定程度上阻止癌細胞的繁殖,,阻止腫瘤細胞擴散,。
在神經(jīng)系統(tǒng)中,一氧化氮促進學(xué)習(xí),、記憶過程,,并可調(diào)節(jié)腦血流。
一氧化氮對血管有三大作用:1,、血管擴張2,、防止低密度脂蛋白(LDL)氧化,降低單核細胞黏附血管壁3,、降低血小板的黏稠度,。
二氧化氮(NO2)
二氧化氮(化學(xué)式:NO2),是氮氧化物之一,。室溫下為有刺激性氣味的紅棕色順磁性氣體,,易溶于水。二氧化氮吸入后對肺組織具有強烈的刺激性和腐蝕性,。作為氮氧化物之一的二氧化氮,,是工業(yè)合成硝酸的中間產(chǎn)物,每年有大約幾百萬噸被排放到大氣中,,是一種重要的大氣污染物,。
二氧化氮是一種影響空氣質(zhì)量的重要污染物。雖然吸入二氧化氮會導(dǎo)致中毒反應(yīng),,但由于二氧化氮過于刺激反而使得中毒事故較容易避免,。在吸入少量但潛在致命的劑量的二氧化氮后,中毒癥狀(肺水腫)會在幾小時后顯現(xiàn),。低濃度(4ppm)的二氧化氮會使鼻子麻痹,,從而可能導(dǎo)致過量吸收。長期暴露在NO2濃度為40到100毫克/立方米的環(huán)境中會導(dǎo)致不利的健康影響,。
zui重要的NO2排放源是內(nèi)燃發(fā)動機,,火力發(fā)電廠,以及制漿廠,。大氣核試驗也是二氧化氮的一個來源,。這也是核爆時蘑菇云略帶紅色的緣故,。這些過程都需要大量的空氣來幫助燃燒,從而將氮氣引入到高溫的燃燒反應(yīng)中,,zui終產(chǎn)生了氮氧化物,。因此,控制氮氧化物要求精細的控制為助燃而吸入的空氣量,。并且二氧化氮對大氣化學(xué)(比如對流層臭氧的形成)有影響,。
一氧化二氮(N2O)
一氧化二氮或氧化亞氮(英語:Nitrous oxide),無色有甜味氣體,,又稱笑氣,,是一種氧化劑,化學(xué)式N2O,,在一定條件下能支持燃燒,,但在室溫下穩(wěn)定,有輕微麻醉作用,,其麻醉作用于1799年由英國化學(xué)家漢弗萊·戴維發(fā)現(xiàn),。該氣體早期被用于牙科手術(shù)的麻醉,現(xiàn)用在外科手術(shù)和牙科,。“笑氣”的名稱是由于吸入它會感到欣快,,并能致人發(fā)笑。一氧化二氮能溶于水,、乙醇及濃硫酸,,但不與水反應(yīng)。它也可以用來作為火箭和賽車的氧化劑,,以及增加發(fā)動機的輸出功率,。一氧化二氮是強溫室氣體。
增加車輛速度:使用氮氧加速系統(tǒng)的改裝車輛將一氧化二氮送入引擎,,遇熱分解成氮氣和氧氣,提高引擎燃燒率,,增加速度,。氧氣有助燃作用,加快燃料燃燒,。
火箭氧化劑:一氧化二氮可以用作火箭氧化劑,。這比其他氧化劑優(yōu)勢化處是因為它是無毒的,在室溫下穩(wěn)定,,易于儲存和相對安全地進行飛行,。第二個好處是可以很容易分解成呼吸的空氣。
用作麻醉劑:醫(yī)生會讓病人吸入一氧化二氮和氧氣,,以降低對疼痛的感覺,,同時讓病人在清醒狀態(tài),,作出相應(yīng)的口腔動作。
一氧化二氮的主要安全隱患在于,,它是一種有分解性的麻醉劑,,而且通常以加壓液化的形式儲存。在正常儲存時,,它是很穩(wěn)定的,,使用起來也很安全。但是如果錯誤地使用,,它會很容易分解而且很有可能爆炸,。液態(tài)的一氧化二氮是有機物的良好溶劑,不過用它制成溶液有可能會生成一些對外界刺激敏感的爆炸性物質(zhì),。一氧化二氮和少量的燃料的混合物發(fā)生爆炸,,隨即引起剩余一氧化二氮的爆炸性分解。
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