9. előadás. A nitrogéncsoport elemeinek halogenidjei, halogenokomplexei, összetételük, stabilitásuk, előállításuk, fizikai és kémiai tulajdonságaik.

Átírás

1 9. előadás Az ammónia és a hidrazin fizikai és kémiai tulajdonságai, szerkezete, sav-bázis és redoxi tulajdonságai, oldószertulajdonságai, laboratóriumi és ipari előállításának módszerei, gyakorlati felhasználásaik. A foszfor, arzén, antimon hidridjei. A nitrogéncsoport elemeinek halogenidjei, halogenokomplexei, összetételük, stabilitásuk, előállításuk, fizikai és kémiai tulajdonságaik. A nitrogén és a foszfor oxidjainak az összetétele, szerkezete, kötésviszonyaik, előállításukra használható laboratóriumi és ipari módszerek, sav-bázis és redoxi tulajdonságaik, fizikai tulajdonságaik és kémiai reakcióik. A nitrogén-oxidok élettani hatásai. A nitrogén-monoxid szerepe az élő szervezetekben.

2 A nitrogéncsoport hidridjei EH 3 E 2 H 4 HN 3 minden elem esetén csak a N és P esetén egyedül a nitrogénnél EH 3 sp 3 trigonális piramisos szerkezet, egy helyet a nemkötő elektronpár foglal el. Op., fp. ammóniánál kimagaslóan nagy, az erős hidrogén kötéseknek köszönhetően. Minden képviselőjük mérgező hatású. Meggyújthatók, bár lángjuk általában nem önfenntartó. Levegővel megfelelő arányban keverve robbanó elegyet adhatnak. Ammónia belobbanása zárt szobában.

3 Ammónia, NH 3 A hidrogénkötések miatt viszonylag nagy az olvadás- és forráspontja (fp. -33 C), nagy a párolgáshője. Szobahőmérsékleten gáz halmazállapotú, gázpalackban megvásárolható. Könnyeztető hatású, a légzőszerveket kis koncentrációban irritáló, nagyobb koncentrációban égető és károsító, mérgező gáz. A természetben például szerves anyagok bomlása során képződik. 25%-os vizes oldatát hozzák forgalomba, ezt a koncentrációjú oldatot nevezzük tömény ammónia oldatnak. Az irodalomban, illetve régi könyvekben olvasható az ammónium-hidroxid név. Ennek használata nem helyes, mert NH 4 OH összetételű vegyületet vízmentes formában még nem állítottak elő.

4 Folyékony ammónia: vízszerű kinézetű, könnyen mozgó folyadék. ionizáló oldószer, tulajdonságai hasonlítanak a vízéhez. Az alkálifémek és az alkáliföldfémek egy része hidrogén fejlődés nélkül oldódik benne. Az oldódás során a nátriumionok mellett sötétkék színű, szolvatált elektronok keletkeznek. Na + nnh 3 = Na + + e (NH 3 ) n Katalitikus hatású részecskék, pl. átmeneti fémek hatására azonban bekövetkezik a szolvatált elektronokkal a hidrogénionok redukciója, elemi hidrogén fejlődik. Folyékony ammóniába helyezett nátrium gömböcske felületén sötétkék színt mutató, szolvatált elektronok, valamint szolvatált nátriumionok (színtelen) keletkeznek. 2NH 3 + 2Na (+katalizátor) = 2NaNH 2 + H 2 nátrium-amid

5 Vizes oldatban bázikus tulajdonságú: NH 3 + H 2 O NH OHˉ K=1, Autoprotolízise a vízéhez hasonló: NH 3 + NH 3 NH NH 2ˉ A víz és az amónia oldószertulajdonságainak összehasonlítása H 2 O NH 3 Autoprotolízis H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH NH 3 + NH 3 NH NH 2 Savas részecske H 3 O + NH 4 + Példa savakra HCl (H 3 O + Cl ), HNO 3 (H 3 O + NO 3 ) NH 4 Cl, NH 4 NO 3 Bázikus részecske OH NH 2 Példa bázisokra NaOH, Ca(OH) 2 NaNH 2, Ca(NH 2 ) 2 Példa sókra KCl, Na 2 SO 4 KCl, Na 2 SO 4 Semlegesítés H 3 O + + OH = 2H 2 O NH NH 2 = 2NH 3 Reakció Na-mal 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2Na + 2NH 3 = 2 NaNH 2 + H 2

6 Az ammónia erős Lewis-bázis, Lewis savakkal (pl. BX 3, BH 3, stb.) adduktokat képez: NH 3 BH 3, NH 3 BX 3 Jó komplexképző tulajdonságú, sok fémionnal stabilis amminkomplexeket ad: pl. [Ag(NH 3 ) 2 ] + ; [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ Az ammónia halogénekkel, oxigénnel nitrogénné oxidálódik: 8NH 3 + 3X 2 = N 2 + 6NH 4 X 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O Pt/Rh katalizátor jelenlétében, 290 C hőmérsékleten, 9 bar nyomáson az oxidációban nem nitrogén, hanem nitrogén-monoxid keletkezik. Ez a reakció képezi az alapját a nitrogén-monoxid ipari előállításának (Ostwald eljárás). 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O Az ammóniából előállítható ammóniumsók termikus stabilitása meglehetősen kicsi, gyakran ammóniára és savra disszociálnak (Például ammónium-kloridot használnak a forrasztások előtt a fémfelületek tisztítására). NH 4 Cl = NH 3 + HCl Az ammónium-nitrát hőbomlása során redoxireakció játszódik le, az ammóniumiont oxidálja a nitrátion. A reakciót dinitrogén-oxid előállítására használják. NH 4 NO 3 N 2 O + 2H 2 O (200 C) 2NH 4 NO 3 2N 2 + O 2 + 4H 2 O (>250 C) (robbanásveszély!)

7 Ammónia szintézis Az ammónia előállítása szintézissel, a Haber-Bosch eljárással történik, Fekatalizátor jelenlétében. A folyamat exoterm, mólszámcsökkenéssel jár, így az egyensúly megfelelő (és gazdaságos) beállítása nagyon fontos. Az egyensúly jobbra tolásának a kisebb hőmérséklet kedvezne, az átalakulás azonban olyan lassú lenne, hogy a gyakorlatban inkább a 400 C-on kisebb konverzió gyors beállását választják. A nagy nyomás (200 bar ) az átalakulást segíti. Az el nem reagált kiindulási anyagokat visszavezetik a folyamatban, a veszteség elhanyagolható. N 2 + 3H 2 2NH 3 - H Az ammónia a mólszámot tekintve a világon a legnagyobb mennyiségben előállított vegyipari termék. A Haber-Bosch eljárás az emberiség energiatermelésének kb. 1%-át használja fel, és cserébe az ammóniából készített műtrágyák segítségével az emberiség kb. 30%-ának az élelmiszerét segít megtermelni. Az éves világtermelés kb. 150 millió tonna. Ma már az emberi testben lévő nitrogén mintegy fele szintézissel előállított ammóniából származik. Fritz Haber Nobel díj,1918 Carl Bosch Nobel-díj, 1931

8 Modern ammónia gyártási eljárások 1) A ma használt eljárások túlnyomó része lényegében megegyezik a Haber- Bosch eljárással, de új, hatékonyabb katalizátorokat, kisebb nyomást és hőmérsékletet használnak, az energiafelhasználást csökkentik. 2) Szilárd fázisú ammónia szintézis (SSAS): új (kísérleti) eljárás, amelyben nem a hőmérséklet és nyomás által szabályozott egyensúlyi folyamatot használják. Porózus falú, két oldalán vezető réteggel bevont kerámiacsövekben gázfázisú elektrokémiai vízbontást végeznek, és azzal egyidejűleg a cső anyagába integrált katalizátor felületén helyben lejátszatják az ammóniaszintézist. A bruttó egyenlet: H 2 O + N 2 = NH 3 + O 2

9 Az ammónia gyakorlati felhasználásai: Széleskörű vegyipari alapanyag: N 2 H 4 Szódagyártás karbamid NH 3 HNO 3 Tisztítószerek, takarítószerek NH 4 NO 3 hűtőipar Műtrágya Az ammónia egy alternatív üzemanyag, könnyen cseppfolyósítható, a meglévő ipari kapacitással jól gyártható, égése során nem keletkezik nitrózus gáz. 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O Az R 4 N + tetraalkil-ammónium sók szerves oldószerben jól oldódnak, az anionokat át lehet a segítségükkel oldani vizes oldatból vízzel nem elegyedő szerves közegbe. Ammóniát üzemanyagként használó, kísérleti repülőgép (X-15)

10 Foszfin, PH 3 Kevésbé bázikus, mint az ammónia, vizes oldatból nem lehet foszfónium sót előállítani, vízmentes közegben azonban preparálhatók. A foszfinnak a gyakorlatban a trialkil, illetve triaril-származékait használják. A R 3 P trialkil-foszfinok spontán meggyulladhatnak a levegővel érintkezve, a Ar 3 P triaril-foszfinok levegőn stabilisak. A foszfinok nagyon jó komplexképző ligandumok, б-donor, π-akceptor tulajdonságúak: nemkötő e-párját donálni tudja б-donor üres d-pályára fogadni tudja a fémion d elektronjait π- akceptor 142 pm Laboratóriumi előállítása: Mg 3 P 2 + 6H 2 O = 2PH 3 + 3Mg(OH) 2 Baleset foszfinnal: 2008, Miskolc. Egy hordónyi, a rágcsálók irtásához használt alumínium-foszfidot a városi csatornahálózatba beleborítottak. A fejlődő foszfin mérgezést okozott, a zárt térben berobbant, lakóházak is megsérültek. AlP + 3H 2 O = Al(OH) 3 + PH 3 AlP + 3H 3 O + + 3H 2 O = [Al(H 2 O) 6 ] 3+ + PH 3

11 Hidrazin, N 2 H 4 A vízmentes hidrazin levegőn füstölgő, ammóniára emlékeztető szagú, színtelen folyadék (op. 2,0 C, fp. 113,5 C). Gázfázisban négyféle konformáció lenne lehetséges, de a nagy dipólusmomentum (1,85 D) és a spektroszkópiai adatok a csavart (gauche) forma létezését bizonyítják, a torziós szög értéke 95. Kétértékű bázis, első lépésben könnyen, második lépésben nagyon nehezen protonálódik. 145 pm N 2 H 4 + H 2 O [N 2 H 5 ] + + OH K b1 =1, [N 2 H 5 ] + + H 2 O [N 2 H 6 ] 2+ + OH K b2 = 8, A nitrogének oxidációs száma -2, ebből következőleg oxidációs és redukciós reakciókban is részt vehet, de jellemzően redukálószerként használják. gauche konformáció, nagy a rotációs energiagát A hidrazin endoterm képződéshőjű vegyület, oxigénnel lejátszódó égése jelentős mennyiségű hőt termel. N 2 H 4 + O 2 = N 2 + 2H 2 O ΔH = -622 kj/mol

12 Hidrazin előállítására szolgáló eljárások Raschig-eljárás: ammónia oldat hipokloritos oxidációjával történik, monoklóramin intermedieren keresztül. NH 3 + NaOCl = NH 2 Cl + NaOH NH 2 Cl + 2NH 3 = N 2 H 4 + NH 4 Cl A folyamat egy módosításában karbamidot használnak ammónia helyett a hipokloritos oxidáció során, a karbamid lúgos hidrolízise során ugyanis ammónia szabadul fel. (H 2 N) 2 C=O + NaOCl + 2NaOH N 2 H 4 + H 2 O + NaCl + Na 2 CO 3 Mindkét változatnál a hozamot csökkentő mellékreakció: N 2 H 4 + 2NH 2 Cl = 2NH 4 Cl + N 2 Fémionok katalitikus hatására növekszik a káros mellékreakciók aránya, ezért zselatint adnak a reakcióelegyhez, hogy a fémionokat megkössék. A zselatin fehérje típusú anyag (kollagén), a fémionokkal stabilis komplexeket képez.

13 Pechiney-Ugine-Kuhlmann (PUK) eljárás (1970): hidrogén-peroxiddal végzik a vizes ammónia oldat oxidációját, metil-etil-keton (MEK) jelenlétében. A MEK-ből és ammóniából egy azin keletkezik, amit elválasztanak és savas közegben hidrazin-szulfáttá hidrolizálnak. Az újra felszabaduló MEK-et visszavezetik a reakcióba. A bruttó egyenlet: 2NH 3 + H 2 O 2 H 2 N-NH 2 + 2H 2 O A hidrazin gyakorlati felhasználásai Elsősorban redukálószerként, fémbevonatok készítésére, a polimereknél habképző ágensként, rakéta hajtóanyagként. Kazánvíz, központi fűtés vizének oxigénmentesítésére, azáltal pedig a korrózió csökkentésére. A lejátszódó reakció: O 2 + N 2 H 4 = N 2 + 2H 2 O UDMH (unszimmetrikus dimetil-hidrazin): Folyékony dinitrogéntetraoxiddal együtt rakéta hajtóanyagként használják. Ilyen üzemanyagot használtak például az 1969-ben a Holdra leszálló egységben.

14 Hidrogén-azid, HN 3 Színtelen, kis koncentrációban halogénezett szénhidrogénekre emlékeztető, nagy koncentrációban kellemetlen, ingerlő szagú, 35,7 C forráspontú folyadék. Tiszta állapotban nagyon robbanékony, ezért általában valamilyen inert gázzal vagy oldószerrel hígított formában állítjuk elő. 10%-nál hígabb vizes oldata már biztonságosan kezelhető. Elsőként Curtius szintetizálta 1890-ben, hidrazínium-szulfát salétromossavas oxidációjával. N 2 H HNO 2 = HN 3 + H + + 2H 2 O Oxidálószerként salétromossav helyett hidrogén-peroxid, peroxo-diszulfát vagy klorát is használható. Tiszta, vizes oldata előállítható még bárium-azid kénsavas bontásával is, a keletkező bárium-szulfát csapadékot kiszűrjük. Ba(N 3 ) 2 + H 2 SO 4 = 2HN 3 + BaSO 4 A hidrogén-azid erős vérnyomáscsökkentő hatású anyag, híg gőzének rövid belélegzése is szinte azonnali eszméletvesztést okozhat. Nagyobb mennyiségben halálosan mérgező, kb. a HCN-dal azonos toxicitású. Gázfázisban mérhető molekulaszerkezet. A két N-N kötés nem azonos hosszúságú, tehát a kötésrendjük is különböző.

15 Laboratóriumban az egyik legkényelmesebben és legbiztonságosabban használható előállítása argon vagy nitrogén atmoszférában, reagens kénsavval megsavanyított nátrium-azid oldat dietil-éteres extrakciójával, majd az éteres oldat azonnali azeotrop desztillációjával történik. NaN 3 + H 2 SO 4 = HN 3 + NaHSO 4 A nátrium-azid nagyon mérgező, még a baktériumokat is elpusztítja. Más szervetlen azidokhoz hasonlóan savas közegben salétromossavval (nitrit + sav) megsemmisíthető: 2HN 3 + 2HNO 2 3N 2 + 2NO + 2H 2 O Az alkálifém- és alkáliföldfémionokkal képzett sói nem robbanékonyak, óvatos hevítés hatására nitrogén és fém keletkezése közben bomlanak. 2NaN 3 = 2Na + 3N 2 Az azidion analitikai tulajdonságait tekintve a kloridionhoz hasonló csapadékos reakciókat ad (ezért gyakran pszeudohalogenidnek tekintik), higany(i), ólom(ii) és ezüstionokkal vízben rosszul oldódó csapadékot ad: HgN 3, Pb(N 3 ) 2, AgN 3 A nehézfém azidok fokozottan robbanékonyak, nagyon érzékenyek ütődésre, szikrára, lángra, ezért iniciáló robbanóanyagként használják azokat.

16 Legfontosabb vegyülete a nátrium-azid, amelyet nátrium-amid ömledékből állítanak elő dinitrogén-oxiddal vagy nátrium-nitráttal. N 2 O + 2NaNH 2 = NaN 3 + NaOH + NH 3 (190 C) NaNO 3 + 3NaNH 2 = NaN 3 + 3NaOH + NH 3 (175 C) A nátrium-azidot a gépkocsikban a légzsák felfújására használják, a veszélyes fém nátrium keletkezését elkerülendő a nátrium-azidhoz adalékanyagokat, pl. kálium-nitrátot és szilícium-dioxidot adnak, hogy a bomlástermék veszélytelen nátrium-szilikát legyen. Légzsák robbanása lassított felvételen

17 A nitrogéncsoport halogenidjei N: NX 3, ----, XN 3, N 2 X 4 és N 2 X 2 P: PX 3, EX 5, ----, P 2 X 4 és P 2 X 2 As, Sb: EX 3, EX 5 Bi: BiX 3, BiF 5 Egy adott halogén esetén az elemek halogenidjeinek termikus stabilitása az oszlopban lefele, a nitrogéntől a bizmut irányában haladva nő. Egy kiválasztott elem halogenidjeinek termikus stabilitása a jodidtól a fluorid irányában nő. +5 oxidációs számú jodidok nem is léteznek. A termikus stabilitást nem szabad összetévesztenünk a hidrolitikus stabilitással. A BiF 5 például termikusan több száz fokos hőmérsékleten is stabilis, de rendkívül hevesen reagál vízzel. EX 3 : mindegyik hidrolizál, a hidrolízis egyensúlyi folyamat (a PCl 3 kivételével) NCl 3 + 3H 2 O NH 3 + 3HOCl 2AsCl 3 + 3H 2 O As 2 O 3 + 6HCl BiCl 3 + H 2 O BiOCl + 2HCl PCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl

18 A nitrogén legfontosabb biner halogenidjei NF 3 : színtelen, szagtalan, kémiailag majdnem inert gáz. Inertsége ellenére mérgező, mert a vérben a hemoglobinhoz kötődik. Előállítása ammónia és fluor réz katalizátor jelenlétében végzett reakciójával történik. 4NH 3 + 3F 2 (+Cu kat.) = NF 3 + 3NH 4 F Üvegházhatást fokozó gáz, ezért a környezetre nézve veszélyesnek tekintjük. A félvezetők és a napelemek gyártása során a szilícium lapok plazma segítségével történő maratására és tisztítására használják (fluor atomok keletkeznek). NCl 3 : Átható, kellemetlen szagú, sárgás színű, illékony, olajszerű folyadék, tiszta állapotban könnyen felrobban (Dulong 1811, 1 szem + 3 ujj). Előállítása ammóniumsók és klórgáz reakciójával történik: NH 4 Cl + 3Cl 2 = NCl 3 + 4HCl Hígított gáz formájában biztonságosan kezelhető, ezért ma a felhasználás helyszínén állítják elő NH 4 Cl ph4 oldatának az elektrolízisével, a keletkező NCl 3 -ot levegő átbuborékoltatásával hajtják ki az oldatból. Iparilag amerikában a liszt fehérítésére és tartósítására használták.

19 NI 3 : tiszta állapotban először 1990-ben izolálták, gyenge hozammal, -30 C-on CCl 3 F-ban bór-nitrid és jód-monofluorid között lejátszódó reakcióban: BN + 3IF NI 3 + BF 3 Szobahőmérsékleten csak az ammóniával, vagy más aminokkal képzett, (NI 3 NH 3 ) n összetételű, polimer szerkezetű adduktja formájában állítható elő. Ez utóbbi vörösesbarna színű, nagyon labilis szilárd anyag, már egy porszemtől vagy erősebb hangtól is felrobbanhat. Nedves állapotban veszélytelenül kezelhető. Bemutató kísérleteken találkozhatunk vele, gyakorlati felhasználása nincs.

20 A foszfor legfontosabb biner halogenidjei PX 3 : Előállításuk szintézissel, elemeikből történik: 2P + 3Cl 2 2PCl 3 2P + 3Br 2 2PBr 3 2P + 3I 2 2PI 3 fontos reagens, foszforossav származékok eá. HBr előállítása, brómozás HI előállítása Trigonális piramis alakú molekulák, pl.: PCl 5 : előállítása foszfor-trikloridból történik klórgáz fölösleggel: PCl 3 + Cl 2 PCl 5 Erős klórozó szer, például alkoholokból kloridokat lehet vele készíteni: PCl 5 + R-OH R-Cl + POCl 3 + HCl

21 As-, Sb-, Bi-halogenidek AsCl 3, SbCl 3 : kovalens vegyületek, oxidjuk sósavas oldásával keletkeznek AsCl 5, SbCl 5 : BiCl 5 : már nem létezik, mert a Bi(V) oxidálja a kloridionokat SbF 3 : fluorozószer SbF 5 : nagyon erős fluorid akceptor HF + SbF 5 = H[SbF 6 ] szupersav BiI 3 Bi 3+ színtelen Iˉ BiI 3 fekete Iˉ [BiI 4 ]ˉ narancs hő H 2 O BiOI vörös

22 A nitrogén oxidjainak és oxosavainak összetétele és szerkezeti képlete

23 Nitrogén oxidok Dinitrogén-oxid, N 2 O (nevetőgáz, kéjgáz) Fájdalom csillapító hatású, eufóriát, felszabadult közérzetet okozó gáz. A szervezetből gyorsan kiürül. A gyógyászatban kisebb műtéteknél, az élelmiszeriparban pl. tejszín habosítására, az analitikai kémiában és a hegesztéseknél (endoterm képződéshője miatt) magas hőmérséklet előállítására használják. Ipari előállítása ammónium-nitrát olvadék óvatos(!) hőbontásával történik. NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O (200 C) Habszifon patron A levegőhöz keverve megnöveli a robbanómotorokban az égés hatásfokát (nitrous oxide, NOS). Autóba szerelhető NOS készlet

24 Nitrogén-monoxid, NO Színtelen gáz, ipari előállítása NH 3 katalitikus oxidációjával történik. Endoterm képződéshőjű vegyület. Laboratóriumi előállítása 30%-os salétromsavból rézzel, vagy megsavazott kálium-nitrit oldat jodidionokkal történő redukciójával történik. 8HNO 3 + 3Cu = 2NO + 3Cu(NO 3 ) 2 + 4H 2 O KNO 2 + KI + H 2 SO 4 = NO + ½I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O Fluorral, klórral, brómmal reakcióba lép, nitrozil-halogenid képződése közben. A nitrozil-kloridból erős kloridion-akceptrorral nitrozilkationt tartalmazó só állítható elő: 2NO + Cl 2 = 2NOCl (nitrozil-klorid) NOCl + SbCl 5 = (NO + )[SbCl 6 ]ˉ Szobahőmérsékleten oxigénnel nitrogén-dioxiddá alakul, de a folyamat magasabb hőmérsékleten megfordítható: 2NO + O 2 2NO 2 A nitrogén-monoxid jó komplexképző ligandum.

25 Nitroprusszid nátrium (sodium nitroprusside, SNP): Na 2 [Fe(CN) 5 NO] 2H 2 O, (dinátrium-[pentaciano-nitrozil-ferrát], vörös kristályok.) Intravénásan beadva nagyon erős értágító hatású vegyület, az orvosi gyakorlatban magas vérnyomás okozta vészhelyzetekben használják. Hatásmechanizmusa azon alapszik, hogy a véráramban nitrogén-monoxidot ad le, annak van az erek falára tágító hatása. Szintén a szervezetben leadott NO-on alapszik a tüdőerek tágítására, illetve merevedési problémák kezelésére szolgáló gyógyszercsalád, amelynek mára számos képviselője van. A legrégebben ismert közöttük a Viagra, amelynek a hatóanyaga Sildenafil. SNP Angol nyelvű szójáték, ami egy a hatásmechanizmust ismertető tudományos közleményben szerepelt: Say NO to sex. Az analitikai kémiában a nitroprusszid nátriumot a szulfidion kvantitatív meghatározására, vékonyréteg kromatográfiában színreagensnek használják.

26 Dinitrogén-trioxid, N 2 O 3 : Sötétkék színű, bomlékony oxid, -21 C alatt keletkezik és csak -100 C-on létezik tisztán, annál magasabb hőmérsékleten nitrogén-monoxiddal és nitrogén-dioxiddal egyensúlyban van. N 2 O 3 NO 2 + NO K=1,9 bar A molekula sík szerkezetű, benne a N-N kötés szokatlanul hosszú. Valódi savanhidrid, vízzel salétromossavat alkot: N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 2 (0 C) Laboratóriumi előállítására olyan reakció használható, amelyben ekvimoláris mennyiségben keletkezik nitrogén-monoxid és nitrogén-dioxid, amelyek együtt egyensúlyi elegyben dinitrogén-trioxidot adnak: 2KNO 2 +H 2 SO 4 =NO 2 +NO+K 2 SO 4 +H 2 O 2HNO 3 +As 2 O 3 +H 2 O=NO 2 +NO+2H 3 AsO 4 Dinitrogén-pentaoxid, N 2 O 5 Op.: 30 C NO 2+ NO 3ˉ szilárd 2HNO 3 +P 2 O 5 = N 2 O 5 +2HPO 3 (-10 C) N 2 O 5 +H 2 O=2HNO 3

27 Nitrogén-dioxid és dinitrogén-tetraoxid, NO 2 és N 2 O 4 Egymással egyensúlyban lévő két oxid, az NO 2 rozsdabarna színű, paramágneses anyag, a N 2 O 4 színtelen, diamágneses. A tetraoxid olvadáspontján csak N 2 O 4 van jelen, magasabb hőmérsékleten egyre nagyobb az NO 2 aránya. 2 NO 2 N 2 O 4 Vegyes savanhidrid, vízzel való reakciója során diszproporcionálódik, majd a keletkező salétromossav is diszproporcionálódik: 6NO 2 + 3H 2 O = 3HNO 3 + 3HNO 2 3HNO 2 = HNO 3 + 2NO + H 2 O A bruttó egyenlet (egyszerűsítések után) a következő lesz: 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO Lúgoldatban elnyeletve a diszproporcionálódás megáll az első lépésnél: 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 Laboratóriumi előállítása pl. Pb(NO 3 ) 2 termikus bontásával, vagy tömény salétromsav és réz reakciójával történik. Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Ipari előállítását ammónia katalitikus oxidációjában előállított NO további oxidációjával végzik. 2NO + O 2 = 2NO 2

28 Nitrogén-dioxid kibocsátás Európában, ENVISAT IR felvétel

29 Nitrogén-dioxid kibocsátás az amerikai kontinensen, ENVISAT IR felvétel

30 Nitrogén-dioxid kibocsátás az eurázsiai, afrikai és ausztrál kontinenseken, ENVISAT IR felvétel