
一氧化二氮,又稱氧化亞氮(英語(yǔ):Nitrousoxide),俗稱笑氣,化學(xué)式為N2O,是一種無色有甜味氣體 , 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(guó)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(huì)感到欣快,并能致人發(fā)笑 。一氧化二氮能溶于水、乙醇、乙醚及濃硫酸,但不與水反應(yīng) 。它可以用來作為火箭和賽車的氧化劑,以及增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率 。在食品行業(yè)中,氧化亞氮可作為添加劑 , 用于打發(fā)奶泡與制作咖啡 。一氧化二氮是強(qiáng)溫室氣體 。現(xiàn)笑氣被用在很多娛樂場(chǎng)所 。
18世紀(jì)90年代,漢弗萊·戴維和他的朋友,包括詩(shī)人柯爾律治和羅伯特·騷塞試驗(yàn)了這種氣體 。他們發(fā)現(xiàn)一氧化二氮能使病人喪失痛覺,而且吸入后仍然可以保持意識(shí),不會(huì)神智不清(現(xiàn)代研究表明吸入過量一氧化二氮后會(huì)使人神智不清) 。
1844年12月11日,一氧化二氮首次被當(dāng)作麻醉劑在醫(yī)學(xué)治療中使用,牙醫(yī)霍勒斯·威爾士在拔牙過程中使用一氧化二氮減輕病人疼痛 。
制備工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)上在約250°C的溫度下小心加熱硝酸銨可以生成一氧化二氮和水蒸汽 。
添加各種磷酸鹽有利于在稍低的溫度下形成更純的氣體 。該反應(yīng)可能難以控制,從而導(dǎo)致爆炸 。
實(shí)驗(yàn)室制備硝酸銨的分解也是制備氣體的常用實(shí)驗(yàn)室方法 。同樣也可以通過加熱硝酸鈉和硫酸銨的混合物制得:
另一種方法涉及尿素、硝酸和硫酸的反應(yīng):
據(jù)報(bào)道,可用二氧化錳-三氧化二鉍催化劑直接氧化氨:參考奧斯特瓦爾德法 。
鹽酸羥胺與亞硝酸鈉反應(yīng)生成一氧化二氮 。如果將亞硝酸鹽添加到羥胺溶液中 , 則唯一剩余的副產(chǎn)物是鹽水 。但是 , 如果將羥胺溶液添加到亞硝酸鹽溶液中(亞硝酸鹽過量),則會(huì)形成有毒的高級(jí)氮氧化物:
也可用氯化亞錫和鹽酸處理硝酸:
連二次硝酸會(huì)分解為一氧化二氮和水,在25°C,pH值1–3時(shí)的半衰期為16天 。
結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一氧化二氮的分子是直線型結(jié)構(gòu) 。其中一個(gè)氮原子與另一個(gè)氮原子相連,而第二個(gè)氮原子又與氧原子相連 。它可以被認(rèn)為是
的共振雜化體 。
一氧化二氮可以被氧化為更高價(jià)的氮氧化物,如一氧化氮NO和二氧化氮NO2 。
將一氧化二氮與沸騰汽化的堿金屬反應(yīng)可以生成一系列的亞硝酸鹽 , 在高溫下 , 一氧化二氮也可以氧化有機(jī)物 。
應(yīng)用一氧化二氮是一種助燃劑,最初用在幫助二戰(zhàn)時(shí)德軍飛機(jī)迅速逃離戰(zhàn)?。?現(xiàn)今用于改裝汽車上,用于直線加速 。
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?dú)夂脱鯕猓岣咭嫒紵剩黾铀俣?。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 。比其他氧化劑更好的地方是因?yàn)樗菬o毒的 , 在室溫下穩(wěn)定,易于儲(chǔ)存和相對(duì)安全地進(jìn)行飛行 。第二個(gè)好處是可以很容易分解成幫助呼吸的空氣 。
用作麻醉劑醫(yī)生會(huì)讓病人吸入一氧化二氮和氧氣,以降低對(duì)疼痛的感覺,同時(shí)讓病人在清醒狀態(tài) 。
食品加工因不易與奶油中的成分發(fā)生反應(yīng),多用做奶油發(fā)泡劑 。
安全性人可能因?yàn)樵谖胄鈺r(shí)氧氣過少而引起突然的窒息 。暴露于笑氣中會(huì)短時(shí)間導(dǎo)致智力,視聽能力,手的靈活度降低 。長(zhǎng)期接觸可引起維生素B群缺乏癥 , 肌肉麻痺等 。
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(chǔ)存 。在正常儲(chǔ)存時(shí),它是很穩(wěn)定的,使用起來也很安全 。但是如果錯(cuò)誤地使用 , 它會(huì)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(jī)物的良好溶劑 , 不過用它制成溶液有可能會(huì)生成一些對(duì)外界刺激敏感的爆炸性物質(zhì) 。一部分火箭事故由于一氧化二氮被燃料污染而發(fā)生,少量的一氧化二氮和燃料的混合物發(fā)生爆炸,隨即引起剩余一氧化二氮的爆炸性分解 。
監(jiān)管在中華人民共和國(guó),笑氣被列入《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄(2015版)》,其仍可被用作食品添加劑以及醫(yī)用麻醉劑 。
與環(huán)境的關(guān)聯(lián)【一氧化二氮 一氧化二氮?dú)怏w廠家】氮氧化物,當(dāng)然也包括一氧化二氮,是一類溫室氣體 。因此,氮氧化物是控制溫室氣體排放時(shí)(比如京都議定書)的主要對(duì)象 。一氧化二氮本身是排在二氧化碳、甲烷之后的第三大溫室氣體 。它所能造成的溫室效應(yīng)的效果大約是二氧化碳的200倍 。在自然條件下,一氧化二氮主要從土壤和海洋中排出 。人類耕作、生產(chǎn)、使用氮肥、生產(chǎn)尼龍還有燃燒化石燃料和其他有機(jī)物的過程增加了一氧化二氮的排放量 。
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