Диоксид азота: влияние на человека. Диоксид азота: класс опасности

Оксид азота – химическое соединение группы окисей азота, в котором азот присутствует во II степени окисления. Он имеет один непарный радикальный электрон, следовательно, является нестабильным, имеет высокую реакционную способность и обладает свойствами свободного радикала.

Получение оксида азота

В лабораторных условиях получение оксида азота возможно путем проведения реакции разбавленной азотной кислоты с медью или восстановлением азотистой кислоты в виде нитрита натрия или нитрита калия.

Основным природным источником оксида азота являются электрические разряды молний в грозу. Оксид азота является побочным продуктом, возникающим при сгорании веществ в автомобильных двигателях и топлива на электростанциях.

Также получение оксида азота возможно из свободных элементов, для этого необходимо при температуре 1200-1300°C провести соединение азота с кислородом.

Что такое закись азота

Гемиоксид азота, более известный как веселящий газ, впервые был получен Джозефом Пристли в начале 1770-х годов.

Вещество бесцветно, имеет едва уловимый аромат и сладковатый привкус, способно растворяться в воде, а при определенных условиях – переходить в жидкое состояние.

Небольшое количество газа производит эффект опьянения и легкой сонливости. Если вдыхать его в чистом виде, то может развиться удушье, но при соблюдении установленной дозировки и смешивании с кислородом применяется в качестве наркоза и не дает побочного эффекта. Попадая в организм, остается в неизменном виде, связей с гемоглобином не формирует. Как только подача газа прекращается, он полностью выводится через дыхательные пути в течение 15 минут.

Оксиды азота

При описании свойств азота отмечалось, что при непосредственном взаимодействии азота с кислородом образуется только оксид азота (II) NO. Однако существуют оксиды азота со всеми возможными степенями окисления (от +1 до +5).

При обычной температуре N2O – бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом; обладает наркотическим действием, вызывая сначала судорожный смех, затем – потерю сознания.

Способы получения

1. Разложение нитрата аммония при небольшом нагревании:

NH4NO3 = N2O↑ + 2Н2О

2. Действие HNO3 на активные металлы

10HNO3(конц.) + 4Са = N2O↑ + 4Ca(NO3)2 + 5Н2О

Химические свойства

N2O не проявляет ни кислотных, ни основных свойств, т. е. не взаимодействует с основаниями, с кислотами, с водой (несолеобразующий оксид).

При Т > 500'С разлагается на простые вещества. N2O – очень сильный окислитель. Например, способен в водном растворе окислить диоксид серы до серной кислоты:

N2O + SO2 + Н2О = N2↑ + H2SO4

NO – оксид азота (II), монооксид азота

При обычной температуре NO – бесцветный газ без запаха, малорастворимый в воде, очень токсичный (в больших концентрациях изменяет структуру гемоглобина).

Читайте также:  Какое время можно хранить открытую и закрытую упаковку гейнера

I. NO – окислитель

2NO + SO2 + Н2О = N2O↑ + H2SO4

2NO + 2H2 = N2 + 2Н2О (со взрывом)

II. NO – восстановитель

2NO + O2 = 2NO2

10NO + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 10HNO3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 4Н2О

NO2 – оксид азота (IV), диоксид азота

При обычной температуре NO2 – красно-бурый ядовитый газ с резким запахом. Представляет собой смесь NO2 и его димера N2O4 в соотношении -1:4. Диоксид азота хорошо растворяется в воде.

NO2 – кислотный оксид, смешанный ангидрид 2-х кислот

NO2 взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. Но реакции протекают не так, как с обычными оксидами – они всегда окислительно – восстановительные. Объясняется это тем, что не существует кислоты со С.О. (N) = +4, поэтому NO2 при растворении в воде диспропорционирует с образованием 2-х кислот – азотной и азотистой:

2NO2 + Н2О = HNO3 + HNO2

Если растворение происходит в присутствии O2, то образуется одна кислота – азотная:

4NO2 + 2Н2О + O2 = 4HNO3

Аналогичным образом происходит взаимодействие NO2 со щелочами:

в отсутствие O2: 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + Н2О

в присутствии O2: 4NO2 + 4NaOH + O2 = 4NaNO3 + 2Н2О

NO2 – очень сильный окислитель

По окислительной способности NO2 превосходит азотную кислоту. В его атмосфере горят С, S, Р, металлы и некоторые органические вещества. При этом NO2 восстанавливается до свободного азота:

10NO2 + 8P = 5N2 + 4P2O5

2NO2 + 8HI = N2 + 4I2 + 4Н2О (возникает фиолетовое пламя)

В присутствии Pt или Ni диоксид азота восстанавливается водородом до аммиака:

2NO2 + 7Н2 = 2NH3 + 4Н2О

Как окислитель NO2 используется в ракетных топливах. При его взаимодействии с гидразином и его производными выделяется большое количество энергии:

2NO2 + 2N2H4 = 3N2 + 4Н2О + Q

N2O3 и N2O5 – неустойчивые вещества

Оба оксида имеют ярко выраженный кислотный характер, являются соответственно ангидридами азотистой и азотной кислот.

N2O3 как индивидуальное вещество существует только в твердом состоянии ниже Т пл. (-100С).

С повышением температуры разлагается: N2O3 → NO + NO2

N2O5 при комнатной температуре и особенно на свету разлагается так энергично, что иногда самопроизвольно взрывается:

2N2O5 = 4NO2 + O2

Способы уменьшения количества выбросов оксида азота

В настоящее время проблема загрязняющих газообразных выбросов решается двумя способами:

Снижение концентрации в процессе сжигания

Решение данной задачи связано с обеспечением необходимых параметров процесса сгорания в отношении «время — температура — состав газа». Для обеспечения данных условий применяется топливо высокого качества и тонкая регулировка системы подачи топлива до достижения необходимой концентрации оксидов азота в отработавших газах.

Очистка отходящих газов от оксидов азота. Когда невозможно полностью уменьшить выброс загрязняющих веществ во время сжигания топлива, отходящие газы дополнительно очищаются.

Получение диоксида азота в лабораторных условиях

В лабораториях двуокись азота в основном получают путем воздействия концентрированной азотной кислоты на медь:

Cu + 4HNO3 → (CuNO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O.

Кроме того, соединение образуется при термическом разложении нитрата свинца.

Читайте также:  Bcaa olimp xplode: как принимать, вкусы, состав

В промышленных условиях применяется при производстве азотной и серной кислот, в качестве нитрующего агента для получения безводных нитратов и в роли окислителя в смесевых взрывчатых веществах и жидком ракетном топливе.

Симптомы, первая помощь и лечение

Высокая концентрация азота может попасть в организм при вдыхании паров газа или перорально. Симптомы интоксикации начинают проявляться уже через 15 мин. В зависимости от предпринятых мер, они развиваются в легкой или тяжелой степени.

При легкой форме отравления азотом наблюдается слабое головокружение, сухой кашель и состояние, похожее на опьянение. Тяжелая интоксикация затрагивает:

  • дыхательную систему: сильный кашель, отек легких;
  • кожу: синюшность и бледность;
  • сердечно-сосудистую систему: аритмия, тахикардия, повышение давления;
  • мышцы: спазмы, судороги;
  • ЖКТ: спазмы в животе, боль, рота, понос.

Отравление оксидом азота и азотной кислотой требует следующих мер:

  • промывания глаз водой в течение минимум 10 минут;
  • очищение участка кожи, на которую попало химическое соединение, чистой водой или слабым раствором соды;
  • промывание желудка зондовым методом при проглатывании вещества;
  • введение морфина или атропина в условиях стационара.

Вреден ли азот в воздухе при промышленных выбросах? Превышение концентрации азотистых соединений в атмосфере — современная проблема экологии. Такие нарушения негативно сказываются на здоровье всех жителей города и могут привести к хронической интоксикации. При стандартной концентрации азота он совершенно безопасен.

Санитарно-гигиенические характеристики

Среди всех окислов группы NOx самым опасным для окружающей среды и человека является именно диоксид азота. Класс опасности – второй. Это значит, что NO2 относится к высокоопасным веществам. Предельно допустимая максимально-разовая концентрация (ПДК) диоксида азота в воздухе населенных пунктов равна 0,085 мг/м3, среднесуточная – 0,04.

Для воздуха рабочей зоны установлены другие нормативные значения. Так, значение предельно допустимой концентрации (ПДК р. з.) составляет 2 мг/м3 соединения (диоксид азота). Класс опасности – третий. То есть NO2 отнесен к опасным веществам.

Десмодиум

Десмодиум, или Desmodium gangeticum, многолетняя трава, произрастающая в Индии. Аюрведические целители используют растение в качестве сердечного тоника, а также для лечения инфекций верхних дыхательных путей, глистов и расстройств желудка. Активные ингредиенты включают:

  • алкалоиды;
  • изофлавоны;
  • птерокарпаны;
  • стеролы;
  • флавоноиды.

Растение обладает иммуномодулирующими, расслабляющими свойствами гладких мышц, противовоспалительными и иммуноукрепляющими действиями. Исследование, опубликованное в июньском номере журнала «Journal of Ethnopharmacology» за 2011 год, показало, что трава стимулирует производство макрофагов и оксида азота. Его влияние на иммунную систему усиливает резистентность против инфекции паразитов, известных как Лейшмания Донована (Leishmania donovani), вызывающие смертельное заболевание лейшманиоз.

В продолжение темы:

  • Корень солодки и лечение герпеса
  • Японский чай матча – польза и вред. 11 Удивительных преимуществ
  • Корень лопуха от акне

Возможные осложнения и профилактика

Попадание в организм человека больших доз азота чревато серьезным ухудшением здоровья. К чему же может привести бездействие?

  • нарушение в работе сердечно-сосудистой системы;
  • развитие болезней ЖКТ;
  • сбои в пищеварении (в т.ч. на примитивном уровне);
  • некачественное свертывание крови;
  • дисфункция системы дыхания (поэтапное проявление);
  • прогрессировании болезней легких и бронхов.
Читайте также:  Диета с бокалом в руках: калорийность коньяка

Профилактика интоксикации азотом заключается в выполнении ряда правил безопасности. Для этого в производственных цехах одевайте защитные костюмы. Перед каждой сменой проверяйте оборудование на предмет работоспособности. В быту не помешает минимизировать употребление пищи, которая не имеет химических добавок.

Особого внимания заслуживают любители плаванья и водолазы. Лучше всего, чтобы с вами был рядом инструктор. Специалист позаботится о состоянии аппаратуры. При первых признаках форс-мажора под водой (в т.ч. поступление азота), вы сможете проинформировать об этом профессионала.

Статья была одобрена редакцией

Летальные случаи асфиксии азотом

Смертельные случаи удушья от азота не редки. По данным американской правительственной Комиссии по химической безопасности и расследованию несчастных случаев, за период с 1992 по 2002 год в США было зафиксировано 80 смертей от удушья азотом на промышленных предприятиях, а также в медицинских и научных учреждениях. Поиск в российских поисковых системах позволяет найти многократные упоминания о подобных несчастных случаях, произошедших и в России.

Как и можно было бы предположить, бóльшая часть смертельных случаев азотной асфиксии происходят в закрытых пространствах без адекватной вентиляции. Наоборот, как это ни странно, значительная часть случаев произошла в результате ошибочного использования азота вместо сжатого воздуха: например, рабочий ошибочно использовал азот для продувки оборудования в закрытом помещении малого объема. Не ожидая создания азотной газовой среды и не заметив ее, рабочий погиб; его коллега, пытаясь спасти его, также погиб.

В другом случае, трое рабочих осуществляли очистку внутренних фильтров в резервуаре хранения водорода. Перед этим, резервуар был продут азотом. Один из рабочих поднялся на техническом лифте к верхней части резервуара, оборудованной люком, и в процессе выполнения работ частично перегнулся внутрь резервуара. Через некоторое время его коллеги заметили, что рабочий не реагирует на обращения к нему; оказалось, что он был без сознания; позднее он скончался.

Еще в одном случае, два работника компании-подрядчика проводили абразивную обработку труб внутри бойлера на химическом заводе. Оба дышали через респираторы, подсоединенные к 12-баллонной клетке воздушных баллонов. Третий работник находился снаружи – через некоторое время, попытавшись вызвать коллег звуком пневмогудка, он не получил ответа.

Похожий случай с тройным смертельным исходом произошел при проведении работ в покрасочной камере, которая перед этим была по ошибке продута вместо сжатого воздуха азотом.

Еще один случай произошел при попытке рабочего подрядчика использовать пневматический отбойный молоток для откалывания отложений с печи на алюминиевом заводе. Обнаружив 2 магистральные линии со сжатым газом, одну с маркировкой «природный газ», а другую с присоединенным к ней старым куском картона с надписью «воздух», рабочий присоединил шланги от этой линии к молотку и к своему респиратору. В ненадлежащим образом промаркированной магистрали содержался азот, и рабочий задохнулся.