Stikstofoxide

Stikstofoxiden (soms afgekort tot NO_x) is een verzamelnaam voor de binaire verbindingen van zuurstof en stikstof:

• stikstofmonoxide (NO)
• stikstofdioxide (NO₂)
• distikstofoxide (N₂O) of lachgas
• distikstoftrioxide (N₂O₃)
• distikstoftetraoxide (N₂O₄)
• distikstofpentaoxide (N₂O₅)
• stikstoftrioxide (NO₃) Stikstoftrioxide moet niet verward worden met NO₃^-, (nitraat) dat een elektron meer heeft.

De verzamelnaam voor al de mono-stikstofoxiden (NO, NO₂ en NO₃) is NO_x. De laatste vier, N₂O₃, N₂O₄, N₂O₅ en NO₃, zijn bij kamertemperatuur en atmosferische druk niet stabiel:

2 N₂O₃ → 2 NO + N₂O₄

N₂O₄ → 2 NO₂

2 N₂O₅ → 4 NO₂ + O₂

De tweede, N₂O, is weinig stabiel.

2 N₂O → 2 N₂ + O₂

De eerste, NO, zet zich in lucht om tot de tweede, NO₂:

2 NO + O₂ → 2 NO₂

Hoewel NO het meest gevormd wordt, zal in de lucht dus vooral NO₂ voorkomen.

Stikstofoxiden ontstaan bij alle vormen van verbranding op hoge temperatuur, bijvoorbeeld in een verbrandingsmotor. Als we diesel met benzine vergelijken kunnen we concluderen dat diesels meer NO_x produceren, omdat de verbranding plaatsvindt bij hogere druk en bijgevolg ook hogere temperatuur. Andere voorbeelden van verbrandingsprocessen zijn huishoudelijke verwarming op gas, stookolie of kolen, industriële processen zoals thermische elektriciteitscentrales op kolen, olie of gas, cementovens, hoogovens voor staalproductie enz.

Het belangrijkste mechanisme is indertijd aangetoond door Zeldovich en luidt vereenvoudigd:

O₂ + N₂ → 2 NO

Bij 1500 °C levert dit 0,3 % NO op, bij 1930 °C 1 % en bij 2300 °C 2 %.

Stikstofoxiden worden gerekend tot de stoffen die verzuring van het milieu in de hand werken, zie onder andere milieuverontreiniging en zure regen. Inderdaad:

N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃ (salpeterzuur)

N₂O₃ + H₂O → 2 HNO₂ (salpeterigzuur)

2 NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂

Stikstofoxiden zijn schadelijk voor de luchtwegen van mensen en dieren en ook voor plantengroei. Stikstofoxiden tasten ook de ozonlaag in de stratosfeer aan

NO + O₃ → NO₂ + O₂

, veroorzaken ozon

NO₂ + O₂ → NO + O₃

en zo smog nabij de grond en veroorzaken mee broeikaseffect: N₂O werkt zoals CO₂ maar dan 294 keer zo sterk.

Om hier iets aan te doen, is een reductie in vele gevallen verplicht gesteld. Er zijn verschillende soorten reductie mogelijk: selectieve of niet-selectieve en katalytische of niet katalytische. Het best bekend zijn waarschijnlijk de katalysatoren voor de uitlaat van auto's op benzine. Ook industriële processen passen reductie toe. Het gaat dan om selectieve katalytische reductie of selectieve niet-katalytische reductie. Daarnaast passen industriële processen ook andere maatregelen toe.