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| 一氧化二氮 | |
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一氧化二氮，（Nitrous oxide），無色有甜味氣體，又稱笑氣，是一種氧化劑，化學式N2O，在一定條件下能支持燃燒，但在室溫下穩定，有輕微麻醉作用，其麻醉作用於1799年由英國化學家漢弗萊·戴維發現。該氣體早期被用於牙科手術的麻醉，現用在外科手術和牙科起麻醉和鎮痛作用。「笑氣」的名稱是由於吸入它會感到欣快，並能致人發笑。一氧化二氮能溶於水、乙醇、乙醚及濃硫酸。它也可以用來作為火箭和賽車的氧化劑，以及增加發動機的輸出功率。需要注意的是，一氧化二氮是一種強大的溫室氣體，它的效果是二氧化碳的296倍。
目錄
簡介
一氧化二氮早期被用於牙科手術的麻醉，是人類最早應用於醫療的麻醉劑之一。它可由NH4NO3在加熱條件下分解產生，產物除N2O外還有水，此反應的化學方程式為 )NH4NO3====N2O↑+2H2O;等電子體理論認為N2O與CO2分子具有相似的結構(包括電子式)，則其空間構型是直線型，N2O為極性分子。也是一些遊戲裡面的氮氣加速裝置。
基本信息
中文名稱:一氧化二氮。[1]
英文名稱:Dinitrogen oxide;Laughing gas。
別名:氧化亞氮;笑氣。
CAS No.:10028-97-2。
EINECS號 233-271-0
InChI InChI=1/NO/c1-2/q-1
分子式:N2O。
相對分子質量:44.0128 [2]
危險標記:5(不燃氣體)。
包裝方法:鋼質氣瓶。
分子結構:N=N=O
結構
一氧化二氮的分子是直線型結構。其中一個氮原子與另一個氮原子相連，而第二個氮原子又與氧原子相連。它可以被認為是
的共振雜化體。 注意不要將一氧化二氮和其他的氮氧化物混淆，比如二氧化氮NO2和一氧化氮NO。 將一氧化二氮與沸騰汽化的鹼金屬反應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物。
物理性質
熔點-90.8℃
沸點-88.49℃
臨界溫度36.5℃
臨界壓力7.263×10^6Pa
相對密度1.977
折光率1.0005-7265 bar
化學性質
加熱硝酸銨可以生成一氧化二氮和水:NH4NO3=N2O↑+2H2O，工業上對硝酸銨熱分解可製得純度95%的一氧化二氮，一個笑氣分子與六個水分子結合在一起。當水中溶解大量笑氣時，再把水冷卻，就會有笑氣晶體出現。把晶體加熱，笑氣會逸出。人們利用笑氣這種性質，制高純笑氣。
歷史
這種氣體是約瑟夫·普利斯特里在1772年發現的。漢弗萊·戴維自己和他的朋友，包括詩人柯爾律治和羅伯特·騷塞在16世紀90年代試驗了這種氣體。他們發現一氧化二氮能使病人喪失痛覺，而且吸入後仍然可以保持意識，不會神志不清。不久後笑氣就被當作麻醉劑使用，尤其在牙醫師領域。因為通常牙醫師無專職的麻醉師，而診療過程中常需要病患保持清醒，並能依命令做出口腔反應，故在此氣體給牙醫師帶來極大的方便。
醫學應用
【別名】 笑氣，氧化亞氮，
N2O的Lewis電子式
連二次硝酸酐
【分子結構】一氧化二氮分子為直線形分子，極性分子。N2O的分子是直線形的(N-N-O)，N,O原子採取sp雜化，生成兩個σ鍵，兩個三中心四電子π鍵，N的氧化數為+1。
【英文名稱】Nitrous Oxide 西班牙名稱: Oxido Nitroso
【醫學適應症】 因全麻效果差，目前常與氟烷、甲氧氟烷、乙醚或靜脈全麻藥合用。現已少用。氧化亞氮(N2O)用於麻醉,對呼吸道無刺激，對心、肺、肝、腎等重要臟器功能無損害。在體內不經任何生物轉化或降解，絕大部分仍以原藥隨呼氣排出體外，僅小量由皮膚蒸發，無蓄積作用。吸入體內只需要30s~40s 即產生鎮痛作用，鎮痛作用強而麻醉作用弱，受術者處於清醒狀態(而不是麻醉狀態),避免了全身麻醉併發症，手術後恢復快。
【醫學上用量用法】 吸入:用量視手術需要和病人情況而定。
【醫學上注意事項】 1.大手術需配合硫噴妥鈉及肌肉鬆弛劑等;吸入氣體中氧氣濃度不應低於20%;麻醉終止後，應吸入純氧10分鐘，以防止缺氧。2.當病人有低血容量、休克或明顯的心臟病時，可引起嚴重的低血壓。氧化亞氮對有肺血管栓塞症的病人可能也是有害的。
【禁忌症】(1)氣囊腫(2)腸梗阻、腸脹氣(3)氣胸(4)氣腦(5)高頭位開顱手術
【醫學藥品規格】 氣體:用耐壓鐵筒裝。
【貯藏】 置耐壓鋼瓶內，在涼暗處保存。
【作用與用途】吸入純粹該品氣體能迅速引起麻醉狀態和窒息，因此，必須與氧混合使用。誘導時間短。若不補充維持劑量，可迅速甦醒。該品可用於馬、反芻動物、犬和貓的維持麻醉。
【用法與用量】該品用耐高壓鋼瓶盛裝。用於小動物麻醉:75%氧化亞氮同25%氧混合，通過面罩給予2-3分鐘，然後再加入氟烷，使其在氧化亞氮和氧混合氣體中達3%濃度，直至出現下頜鬆弛等麻醉徵象為止。
增加車輛速度
使用氮氧加速系統的改裝車輛將一氧化二氮送入引擎，遇熱分解成氮氣和氧氣，提高引擎燃燒率，增加速度。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。這比其他氧化劑優勢化處是因為它是無毒的，在室溫下穩定，易於儲存和相對安全地進行飛行。第二個好處是可以很容易分解成呼吸的空氣。
製取方法
原理
硝酸銨在169.5℃熔融，在220℃分解成一氧化二氮和水
NH4NO3=加熱=N2O↑+2H2O
用品
大試管、鐵架台、酒精燈、水槽、集氣瓶、乾燥硝酸銨粉末
操作
1.在能適當加熱的乾燥裝置中，在80--100℃的溫度下，使硝酸銨充分乾燥。然後用乾的研缽磨碎，再在80--100℃的溫度下乾燥後，迅速放入瓶里加塞保存備用。
2.取2g上述乾燥的硝酸銨，加入乾燥的試管里，加熱(剪短酒精燈的燈芯，使火焰不太大)後。硝酸銨熔融成液體，以後像水沸騰那樣，氣泡翻滾。用向上排空氣法收集一氧化二氮氣體。
備註
1.本實驗加熱的溫度不宜過高。溫度過高，可能分解生成氮氣、一氧化氮和二氧化氮。特別是在高溫下容易引起爆炸。
2.硝酸銨的用量控制在2g左右，以免發生爆炸。
3.試管口應略低於水平。這樣就能避免反應生成的水跟加熱部分接觸，引起試管破裂。
4.2g硝酸銨在常溫、常壓下理論上能收集到610mL一氧化二氮，但由於部分熔融硝酸銨隨生成的水流去，只能收集到300mL氣體，用一隻250mL集氣瓶就可以了
另外還可以用無水硝酸鈉和無水硫酸銨混合物加熱分解製得
2NaNO3+(NH4)2SO4=2N2O↑+Na2SO4+4H2O
其他製取方法:1、3HNO3(很稀)+8Fe===8Fe(NO3)3+3N2O↑+15H2O
2、4Zn+10HNO3(很稀)===4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O 但是上面這些製備方法都是紙上談兵，實施起來需要高溫操作，比較危險，而且純度還難以保證。
實際上實驗室最方便的製備笑氣的方法是鹼分解硝基脲
O2N-NH-CO-NH2+NaOH==N2O↑+H2O+NaOCN
這個反應的原理是，硝基脲水中水解生成硝酰胺，H2N-NO2
O2N-NH-CO-NH2+H2O==H2N-NO2+H2O+HOCN
有鹼存在時，HOCN與鹼反應成鹽，生成NaOCN
同時，鹼催化下H2N-NO2發生脫水反應生成N2O，也就是笑氣
H2N-NO2==N2O+H2O
鹽酸羥胺和亞硝酸鈉反應方程式
NH2OH·HCl+NaNO2=N2O+NaCl+2H2O
(歸中反應)
將鹽酸羥胺溶液與亞硝酸鈉溶液混合即可生成大量笑氣
應急處理
處置
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給予輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
呼吸系統防護:一般不需特殊防護。高濃度接觸時可佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護:一般不需特殊防護。
身體防護:穿一般作業工作服。
手防護:戴防化學品手套。
其他防護:避免高濃度吸入。進入罐、限制性空間或其他高濃度區作業，須有人監護。
泄漏應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處，並進行隔離，嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿一般作業工作服。儘可能切斷泄漏源。合理通風，加速擴散。漏氣容器要妥善處理，修復、檢驗後再用。
有害燃燒產物:氧化氮。
滅火方法:該品不燃。消防人員須佩戴防毒面具，穿全身消防服，在上風向滅火。用霧狀水保持火場中容器冷卻。迅速切斷氣源，用水噴淋保護切斷氣源的人員，然後根據着火原因選擇適當滅火劑滅火。
環境效應
一 氧化二氮(N2O)是一種具有溫室效應的氣體，是《京都議定書》規定的6種溫室氣體之一。N2O在大氣中的存留時間長，並可輸送到平流層，同時，N2O也是導致臭氧層損耗的物質之一。
與二氧化碳相比，雖然N2O在大氣中的含量很低，但其單分子增溫潛勢卻是二氧化碳的310倍;對全球氣候的增溫效應在未來將越來越顯著，N2O濃度的增加，已引起科學家的極大關注。目前，對這一問題的研究，正在深入進行。
管理信息
操作的管理:密閉操作，提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。遠離易燃、可燃物。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與還原劑接觸。搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。
儲存的管理:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30 ℃。應與易(可)燃物、還原劑分開存放，切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備。
運輸的管理:採用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，並應將瓶口朝同一方向，不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板，並用三角木墊卡牢，防止滾動。嚴禁與易燃物或可燃物、還原劑等混裝、混運。夏季應早晚運輸，防止日光曝曬。鐵路運輸時要禁止溜放。
廢棄的管理:處置前應參閱國家和地方有關法規。廢氣直接排入大氣。
毒理學資料
急性毒性:一氧化二氮作為吸入麻醉劑在醫藥上應用已久，目前已少用。吸入一氧化二氮和空氣的混合物，當其中氧濃度很低時可致窒息;吸入80%一氧化二氮和氧氣的混合物引致深麻醉，甦醒後一般無後遺作用。監測方法 1.現場應急監測方法
便攜式氣相色譜法。
2.實驗室監測方法
監測方法
類別
來源
鹽酸萘乙二胺分光光度法
空氣
徐伯洪，閆慧芳主編:《工作場所有害物質監測方法》
氣相色譜參照《分析化學手冊》(第四分冊，色譜分析)(化學工業出版社)
國家標準
1.中國職業接觸限值(GBZ 2-2002)
2.環境標準
消耗臭氧
2009年8月29日，美國一項最新研究顯示，這種無色有甜味的氣體已經成為人類排放的首要消耗臭氧層物質。美國國家海洋和大氣管理局地球系統研究實驗室研究人員利用數學模型推算出，人類通過使用化肥、化石燃料等每年向大氣中排放約1000萬噸一氧化二氮，如果人類不採取措施限制其排放，它將成為21世紀破壞性最大的消耗臭氧層物質。
研究人員表示，根據1987年通過的《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，人類逐步削減了氯氟烴、含溴氟烴等消耗臭氧層物質的使用，但一氧化二氮的使用和排放不受議定書限制，其對臭氧層的破壞作用也越來越明顯。
有關這項研究成果的論文28日將發表在美國最新一期《科學》雜誌上。研究人員在文章中表示，一氧化二氮也是一種溫室氣體，未來如果能夠限制一氧化二氮的排放，不僅將有效加速地球臭氧層的恢復，並且還能減緩氣候變化。
臭氧層是指距離地球25公里至30公里處臭氧分子相對富集的大氣平流層。它能吸收99%以上對人類有害的太陽紫外線，保護地球上的生命免遭短波紫外線的傷害，因此被譽為地球生物的保護傘。人類活動曾導致南極上空的臭氧層出現大面積空洞。
安全信息
危險類別：2.3 危險品運輸編碼：UN16602.3 WGKGermany：1 危險類別碼：R8 安全說明：S17-S23-S36/37/39-S45 RTECS號：QX0525000 危險品標誌：O,T 上下游產品 下游產品（共119個） 查看更多>>
無機氮化合物
NH3 N2H4 NF3 NCl3 NOCl N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 NO3 HNO H2N2O2 HNO2 HOONO HNO3 H3NO4 HNO4 HN3 (CN)2 NH4+
全球生態學術語
全球變暖 溫室效應 荒漠化 海平面變化 土地覆蓋變化 蓋婭假說 生物圈 水圈 岩石圈 生物圈2號 地質循環 土壤-植物-大氣連續體 淨生物群系生產力 生態系統淨交換 淨生態系統生產力 二氧化碳施肥效應 碳密度 碳源 碳匯 碳庫 碳固存 生物量碳 土壤呼吸 二氧化碳失匯 碳信用 碳貿易 生物質燃料 化石燃料 氣溶膠 炭黑 溫室氣體 二氧化碳 一氧化碳 甲烷 氯氟烴 氮沉降 氧化亞氮 臭氧 臭氧損耗 臭氧洞 臭氧傷害 臭氧層 臭氧屏障 太陽紫外輻射 紫外線 光化學反應 光化學煙霧 平流層 平流層突發性增溫 生物群系 生物區 生態梯度 植被帶 生命[地]帶 霍爾德里奇生命地帶 氣候 氣候帶 地帶性氣候 垂直氣候帶 海洋性氣候 溫暖指數 寒冷指數 桑思韋特氣候分類 生態氣候圖解 埃爾奇瓊火山爆發 皮納圖博火山爆發 厄爾尼諾 拉尼娜 恩索 南方濤動 北大西洋濤動 海洋溫鹽環流輸送帶 海嘯 前寒武紀 放射性碳定年 冰期 間冰期 新仙女木事件 全新世 小冰期 冰緣 永久凍土 極圈 極地帶 寒極 冰磧 林線 樹線 植被活動 通量 同位素 自由大氣二氧化碳濃度增加實驗 渦度相關技術 連續二氧化碳梯度裝置 冰芯 東方站冰芯 格陵蘭冰芯 冒納羅亞觀測站 樣帶 中國東北樣帶 動態全球植被模型 大氣環流模型 生態系統過程模型 遙感 衛星影像 衛星監測 再造林 政府間氣候變化專門委員會 國際地球物理年 國際山地年 國際地圈-生物圈計劃 全球變化與陸地生態系統 過去的全球變化研究計劃 全球環境變化的人文因素計劃 土地利用與土地覆蓋變化 京都議定書 國際水文發展十年計劃 硫氧化物