Stikstofdioxide

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Stikstofdioxide
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van stikstofdioxide
Structuurformule van stikstofdioxide
Flessen gevuld met stikstofdioxide (links) en distikstoftetraoxide (rechts). De lichtbruine kleur in de rechtse fles is afkomstig van een kleine hoeveelheid stikstofdioxide, hetgeen de dynamische evenwichtstoestand van de dimerisatie illustreert.
Flessen gevuld met stikstofdioxide (links) en distikstoftetraoxide (rechts). De lichtbruine kleur in de rechtse fles is afkomstig van een kleine hoeveelheid stikstofdioxide, hetgeen de dynamische evenwichtstoestand van de dimerisatie illustreert.
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
NO2
IUPAC-naam stikstofdioxide
Andere namen stikstof(IV)oxide
Molmassa 46,0055 g/mol
SMILES
N(=O)[O]
InChI
1S/NO2/c2-1-3
CAS-nummer 10102-44-0
EG-nummer 233-272-6
PubChem 3032552
Vergelijkbaar met stikstofmonoxide, distikstoftetraoxide
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Oxiderend Drukhouder Corrosief Toxisch
Gevaar
H-zinnen H270 - H314 - H330
EUH-zinnen geen
P-zinnen P220 - P260 - P280 - P284 - P305+P351+P338 - P310
Carcinogeen ja
EG-Index-nummer 007-002-00-0
VN-nummer 1067
ADR-klasse Gevarenklasse 2.3, subrisico 5.18
MAC-waarde 9 mg/m³
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand gasvormig
Kleur roodbruin
Dichtheid 2,62 g/cm³
Smeltpunt -11,2 °C
Kookpunt 21,2 °C
Dampdruk (bij 20°C) 96 × 103 Pa
Goed oplosbaar in water
Brekingsindex 1,449 (589 nm, 20 °C)
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHog 33,10 kJ/mol
Sog, 1 bar 240,04 J/mol·K
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Stikstofdioxide is een anorganische verbinding van stikstof en zuurstof, met als brutoformule NO2. De zuivere stof komt voor als een giftig roodbruin gas, dat zeer goed oplosbaar is in water. Daarmee vormt het salpeterzuur. Het gas is een sterke oxidator, zwaarder dan lucht en reageert heftig met andere stoffen, zoals metalen.

Synthese[bewerken]

Stikstofdioxide wordt gevormd wanneer koper wordt opgelost in salpeterzuur. In eerste instantie ontstaat daarbij stikstofmonoxide:

\mathrm{3\ Cu\ +\ 8\ HNO_3\longrightarrow\ 3\ Cu(NO_3)_2\ +\ 4\ H_2O +\ 2\ NO}

Het stikstofmonoxide reageert vervolgens met zuurstof uit de lucht tot stikstofdioxide. Dit is zichtbaar als bruinrode nitreuze dampen.

\mathrm{2\ NO\ +\ O_2\longrightarrow\ 2\ NO_2}

In het laboratorium wordt stikstofdioxide bereid door de ontledingsreactie van salpeterzuur:

\mathrm{4\ HNO_3\ \longrightarrow\ 2\ H_2O\ +\ 4\ NO_2\ +\ O_2}

Dit proces verloopt formeel in twee stappen, waarbij distikstofpentaoxide als intermediair ontstaat:

\mathrm{2\ HNO_3\ \longrightarrow\ N_2O_5\ +\ H_2O}
\mathrm{2\ N_2O_5\ \longrightarrow\ 4\ NO_2\ +\ O_2}

Een alternatieve methode is de thermolyse van lood(II)nitraat:

\mathrm{2\ Pb(NO_3)_2\ \longrightarrow\ 2\ PbO\ +\ 4\ NO_2\ +\ O_2}

Eigenschappen en reacties[bewerken]

Dimerisatie tot distikstoftetraoxide[bewerken]

Stikstofdioxide staat onder vrijwel alle omstandigheden in evenwicht met het kleurloze dimeer distikstoftetraoxide:

\mathrm{2\ NO_2\ \rightleftharpoons\ N_2O_4}

Deze reactie verloopt volledig in de gasfase en is exotherm (ΔH = −57,23 kJ/mol). Wanneer een vacuüm getrokken reactievat wordt gevuld met stikstofdioxide zal de initële roodbruine kleur in intensiteit verminderen door dimerisatie tot distikstoftetraoxide. Echter, zelfs na lange tijd wachten zal het reactievat niet kleurloos worden. Dit is een formele indicatie dat er zowel stikstofdioxide als distikstoftetraoxide aanwezig zijn en dat de dimerisatiereactie niet volledig aflopend is. Door het principe van Le Châtelier toe te passen, in dit geval de temperatuur te verlagen of te verhogen kan het evenwicht naar links of naar rechts verschoven worden.

Ontleding[bewerken]

Boven 150°C ontleedt stikstofdioxide tot stikstofmonoxide en zuurstofgas:

\mathrm{2\ NO_2\ \longrightarrow\ 2\ NO\ +\ O_2}

Deze reactie is endotherm (ΔH = 114 kJ/mol).

Vorming van zure regen[bewerken]

Het ontstaat door uitstoot van elektriciteitscentrales, zware industrie en wegtransport, evenals door verbranding van biomassa. Ook bij bliksem wordt het geproduceerd. Omdat bij contact met water salpeterzuur wordt gevormd, is het één van de veroorzakers van zure regen:

\mathrm{3\ NO_2\ +\ H_2O\ \longrightarrow\ 2\ HNO_3\ +\ NO}

Vorming van nitraten en nitrieten[bewerken]

Stikstofdioxide wordt gebruikt om watervrije nitraatzouten te vormen, uitgaande van het overeenkomstig metaaloxide. Zo reageert koper(II)oxide tot koper(II)nitraat:[1]

\mathrm{CuO\ +\ 3\ NO_2\ \longrightarrow\ Cu(NO_3)_2\ +\ NO}

Wanneer stikstofdioxide in reactie wordt gebracht met metaaljodiden, ontstaan de overeenkomstige nitrieten. Een voorbeeldreactie is die van titanium(IV)jodide:

\mathrm{TiI_4\ +\ 4\ NO_2\ \longrightarrow\ Ti(NO_2)_4\ +\ 2\ I_2}

De reactie met alkalimetaalhydroxiden, zoals natrium- of kaliumhydroxide, leidt tot vorming van een equimolair mengsel van het overeenkomstig nitriet- en nitraatzout:

\mathrm{2\ NO_2\ +\ 2\ NaOH\ \longrightarrow\ NaNO_2\ +\ NaNO_3\ +\ H_2O}

Vorming van nitrietesters[bewerken]

De reactie met alkyljodiden levert nitrietesters:

\mathrm{2\ CH_3I\ +\ 2\ NO_2\ \longrightarrow\ 2\ CH_3NO_2\ +\ I_2}

Luchtvervuiling[bewerken]

In oktober 2004 publiceerde de ESA de resultaten van een onderzoek naar de concentratie stikstofdioxide op de Aarde. De resultaten zijn verzameld met de satelliet Envisat. Uit de gegevens blijkt dat Vlaanderen en Nederland in één van de sterkst vervuilde gebieden liggen.

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Bij opnemen in het menselijk lichaam kunnen longbeschadigingen (longoedeem) optreden, doordat het met water salpeterzuur vormt. Ook de rode bloedlichamen worden door dit gas aangetast, met als gevolg minder zuurstofopname.

Zie ook[bewerken]

Externe link[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. (en) A.F. Holleman & E. Wiberg (2011) - Inorganic Chemistry, Academic Press: San Diego - ISBN 0-12-352651-5