檢視二氧化氮的原始碼

{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"
|<center>'''二氧化氮'''<br><img src="http://big5.eastday.com:82/gate/big5/imgtianqi.eastday.com/res/upload/ue/image/20160712/1468302491195425.jpg" width="250"></center><small>[http://big5.eastday.com:82/gate/big5/tianqi.eastday.com/news/4108.html 圖片來自東方天氣網]</small> 
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'''二氧化氮'''（[[化学式]]：NO2），是[[氮氧化物]]之一。室温下为有刺激性气味的红棕色[[顺磁性]]<ref>[https://zhuanlan.zhihu.com/p/25912264 顺磁性]，知乎</ref> 气体，易溶于水，溶於水部分生成[[硝酸]]和[[一氧化氮]]。二氧化氮吸入后对[[肺]]组织具有强烈的刺激性和腐蚀性。作为[[氮氧化物]]之一的二氧化氮，是工业合成[[硝酸]]的中间产物，每年有大约几百万吨被排放到大气中，是一种主要的[[大气污染|大气污染物]]。

== 结构 ==
二氧化氮是含有大[[π键]]结构的典型[[分子]]。大π键含有三个[[电子]]，其中两个进入成键π轨道，一个进入非键π轨道。NO<sub>2</sub>是一个[[顺磁性]]弯曲型的分子，[[对称点群]]为C<sub>2v</sub>。ONO键角为134.3°，N-O键长119.7pm。

二氧化氮分子含有一个未成对电子，因此它的很多反应类似于[[自由基]]。比如，它很容易发生二聚，且在有机合成中用作[[硝化]]剂，可以从饱和[[烃]]中夺取氢（见下面的反应），也可以与不饱和烃或芳香烃发生加成反应。
: rm RH+NO_2\rightarrow R\cdot + HONO

== 反应 ==
=== 主要反应 ===
150&nbsp;°C时二氧化氮分解放出氧气。该反应是一个吸热反应（ΔH = 114 kJ/mol）。
: rm 2NO_2 = 2NO+O_2

二氧化氮中的N-O键键能较低，故它是一个很好的[[氧化剂]]。特定条件下可以将[[氯化氢]]、[[一氧化碳]]等还原剂氧化。有时与[[烃]]混合后，会使烃类发生爆炸性燃烧。

与水反应[[歧化]]生成硝酸。该反应是工业上用[[氨]]制硝酸（[[奥斯特瓦尔德制硝酸法]]）的反应之一。
: rm 3NO_2+H_2O= NO+2HNO_3

溶于氢氧化钠溶液歧化生成亚硝酸钠与硝酸钠，该反应是除去实验中二氧化氮尾气的常用反应。
: rm 2NO_2+2NaOH=NaNO_3+NaNO_2+H_2O

与一氧化氮溶于氢氧化钠溶液归中生成亚硝酸钠
: rm NO+NO_2+2NaOH = 2NaNO_2+H_2O

光照或加热时，硝酸可以分解出二氧化氮，这就造成了大多数硝酸样品所特有的黄色：
: rm 4HNO_3 =4NO_2\uparrow+2H_2O+O_2\uparrow

NO<sub>2</sub>与金属氧化物反应生成无水金属硝酸盐：
: rm MO+3NO_2=2M(NO_3)_2+NO\uparrow

烷基和金属[[碘化物]]也可以通过类似的反应生成相应的[[硝酸酯]]和[[硝酸盐]]：
: rm TiI_4+8NO_2 =Ti(NO_3)_4+4NO\uparrow+2I_2
: rm 2CH_3I+4NO_2 \rightarrow 2CH_3ONO_2+2NO+I_2

=== 聚合反应 ===
NO<sub>2</sub>（红棕色顺磁性气体）很容易聚合。通常情况下与其二聚体形式——[[四氧化二氮]]（无色抗磁性气体）混合存在，构成一种平衡态[[混合物]]。
: rm 2NO_2 \rightleftharpoons N_2O_4</math>；<math>\rm \ \Delta H = -57.23 kJ/mol

NO<sub>2</sub>到N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>是个放热反应，因此顺磁性的NO<sub>2</sub>单体在高温时稳定。在低温下，二氧化氮（NO<sub>2</sub>）气体转化为无色的[[四氧化二氮]]（N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>）气体；在高温下，由N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>转变回NO<sub>2</sub>。无色[[抗磁性]]的N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>可以通过在–11.2[[°C]]的熔点熔化它的固体而得到。 固态时（凝固点以下），混合物几乎全部为四氧化二氮，二氧化氮占0.1%不到。温度高于140°C时，则全部解离。

== 制备 ==
工业上用空气中的氧气氧化[[一氧化氮]]制取二氧化氮：
: mathrm{2NO} + \mathrm{O}_2 \longrightarrow  \mathrm{2NO}_2

在实验室中，可以通过金属[[硝酸盐]]的热分解反应制备少量的二氧化氮：
: rm 2Pb(NO_3)_2=2PbO+4NO_2+O_2\uparrow

也可以通过[[五氧化二氮]]的热分解来制备NO<sub>2</sub>。五氧化二氮可以通过[[硝酸]]脱水得到。
: rm 2HNO_3 = N_2O_5\uparrow+H_2O
: rm 2N_2O_5 \stackrel{\Delta}{=\!=\!=\!=} 4NO_2+O_2\uparrow
生成的气体冷凝以除去硝酸，再通过[[五氧化二磷]]干燥，便得到较纯净的二氧化氮。

铜与濃硝酸也可以生成二氧化氮：
: rm Cu+4HNO_3=Cu(NO_3)_2+ 2NO_2\uparrow+2H_2O

硝酸光照也會產生。

== 污染及毒性 ==
二氧化氮會刺激眼睛、鼻、咽喉及呼吸道的黏膜，接觸低濃度的二氧化氮會令支氣管過敏及加劇哮喘病人對致敏原的反應。此外，二氧化氮亦會令慢性呼吸系統疾病患者的病情惡化。長時間接觸二氧化氮可能會減弱肺部功能以及降低呼吸系統抵抗疾病的能力。

[[空气]]中的二氧化氮可由大多数[[燃烧]]过程生成。在高温下，[[氮气]]與[[氧气]]结合而产生二氧化氮：
: rm 2O_2+N_2\rightarrow 2NO_2

最重要的NO<sub>2</sub>排放源是[[内燃机|内燃发动机]]，[[发电站|火力发电厂]]，以及[[制浆厂]]。大气[[核试验]]也是二氧化氮的一个来源。这也是核爆时[[蘑菇云]]略带红色的缘故。这些过程都需要吸入大量的空气来帮助燃烧，从而将氮气引入到高温的燃烧反应中，最终产生了[[氮氧化物]]。因此，控制氮氧化物要求精细的控制为助燃而吸入的空气量。

二氧化氮对[[大气化学]]（比如[[对流层臭氧]]的形成）有影响。一项最近由[[加州大学圣地亚哥分校]]的研究者发表的结果显示空气中NO<sub>2</sub>的浓度与[[嬰兒猝死症]]有一定联系。
== 參考文獻 == 
{{reflist}}
[[Category:340 化學總論]]