Hispanopedia WikiEl dióxido de nitrógeno es un compuesto químico con la fórmula NO₂ . Es uno de los óxidos de nitrógeno y un gas de color marrón rojizo. Es una molécula paramagnética , angular, con simetría del grupo puntual C₂v . Industrialmente , el NO₂ es un intermediario en la síntesis del ácido nítrico , del cual se producen millones de toneladas cada año, principalmente para la producción de fertilizantes . Es un radical libre.
El dióxido de nitrógeno es venenoso y puede ser mortal si se inhala en grandes cantidades. [ 8 ] Cocinar con una estufa de gas produce dióxido de nitrógeno que causa una peor calidad del aire interior . La combustión de gas puede provocar un aumento de las concentraciones de dióxido de nitrógeno en todo el entorno doméstico, lo que está relacionado con problemas y enfermedades respiratorias . [ 9 ] [ 10 ] La LC 50 ( dosis letal media ) para los humanos se ha estimado en 174 ppm para una exposición de 1 hora. [ 11 ] También está incluido en la familia de contaminantes atmosféricos NO x .
Propiedades
El dióxido de nitrógeno es un gas de color marrón rojizo con un olor penetrante y acre por encima de 21,2 °C (70,2 ° F ; 294,3 K) y se convierte en un líquido de color marrón amarillento por debajo de 21,2 °C (70,2 °F; 294,3 K) . Forma un equilibrio con su dímero , el tetróxido de dinitrógeno ( N₂O₄ ) , y se convierte casi por completo en N₂O₄ por debajo de −11,2 ° C (11,8 ° F; 261,9 K) . [ 7 ]
La longitud del enlace entre el átomo de nitrógeno y el átomo de oxígeno es de 119,7 pm . Esta longitud de enlace es consistente con un orden de enlace entre uno y dos. El dióxido de nitrógeno es un estado doblete . [ 12 ]
Preparación
Industrialmente, el dióxido de nitrógeno se produce y transporta como su dímero líquido criogénico, el tetróxido de dinitrógeno . Se produce industrialmente mediante la oxidación del amoníaco, el proceso de Ostwald . Esta reacción es el primer paso en la producción de ácido nítrico: [ 13 ]
- 4 NH₃ + 7 O₂ → 4 NO₂ + 6 H₂O
También puede producirse mediante la oxidación del cloruro de nitrosilo :
- 2 NOCl + O 2 → 2NO 2 + Cl 2
En cambio, la mayoría de las síntesis de laboratorio estabilizan y luego calientan el ácido nítrico para acelerar la descomposición. Por ejemplo, la descomposición térmica de algunos nitratos metálicos genera NO₂ : [ 14 ]
- Pb( NO₃ ) ₂ → PbO + 2 NO₂ + 1/2 O₂
Alternativamente, la deshidratación del ácido nítrico produce nitrato de nitronio ...
- 2 HNO 3 → N 2 O 5 + H 2 O
- 6 HNO 3 + 1 ⁄ 2 P 4 O 10 → 3 N 2 O 5 + 2 H 3 PO 4
...que posteriormente sufre descomposición térmica:
- norte 2 O 5 → 2 NO 2 + 1 ⁄ 2 O 2
El NO 2 se genera por la reducción de ácido nítrico concentrado con un metal (como el cobre):
- 4 HNO 3 + Cu → Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O
El ácido nítrico se descompone lentamente en dióxido de nitrógeno mediante la siguiente reacción global:
- 4 HNO 3 → 4 NO 2 + 2 H 2 O + O 2
El dióxido de nitrógeno así formado confiere el característico color amarillo que suele presentar este ácido. Sin embargo, la reacción es demasiado lenta para ser una fuente práctica de NO₂ .
Reacciones seleccionadas
El dióxido de nitrógeno se interconvierte en otros compuestos de NO. A bajas temperaturas, el NO₂ se convierte reversiblemente en el gas incoloro tetróxido de dinitrógeno ( N₂O₄ ) :
- 2 NO 2 ⇌ N 2 O 4
El equilibrio exotérmico tiene un cambio de entalpía Δ H = −57,23 kJ/mol . [ 15 ]
A 150 °C (302 °F; 423 K) , el NO 2 se descompone con liberación de oxígeno a través de un proceso endotérmico ( Δ H = 14 kJ/mol ):
- 2 NO 2 →2 NO + O 2
El dióxido nítrico se combina con el óxido nítrico para dar trióxido de dinitrógeno de forma reversible:
- NO + NO 2 ⇌ N 2 O 3
Esta reacción es un paso en el proceso de la cámara de plomo para producir ácido sulfúrico a partir de óxido de azufre. [ 16 ] La absorción de luz en longitudes de onda más cortas que aproximadamente 400 nm produce fotólisis para formar NO + O (oxígeno atómico). En la atmósfera, la adición del átomo de oxígeno así formado al O₂ produce ozono .
Hidrólisis
El NO 2 reacciona con el agua para dar ácido nítrico y ácido nitroso : [ 12 ]
- 2NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2
El ácido nitroso se degrada posteriormente a ácido nítrico y óxido nítrico.
Estas reacciones sustentan el proceso de Ostwald para la producción industrial de ácido nítrico a partir de amoníaco. [ 13 ] Esta reacción es insignificantemente lenta a bajas concentraciones de NO₂ características de la atmósfera ambiente, aunque sí se produce cuando el NO₂ se adhiere a las superficies. Se cree que dicha reacción superficial produce HNO₂ gaseoso (a menudo escrito como HONO ) en ambientes exteriores e interiores. [ 17 ]
Conversión a nitratos
El NO 2 se utiliza para generar nitratos metálicos anhidros a partir de los óxidos: [ 15 ]
- MO + 3 NO 2 → M(NO 3 ) 2 + NO
Los yoduros de alquilo y metal dan los nitratos correspondientes: [ 12 ]
- TiI 4 + 8 NO 2 → Ti(NO 3 ) 4 + 4 NO + 2 I 2
Con compuestos orgánicos
La reactividad del dióxido de nitrógeno frente a los compuestos orgánicos se conoce desde hace tiempo. [ 18 ] Por ejemplo, reacciona con amidas para dar derivados N-nitroso. [ 19 ] Se utiliza para nitraciones en condiciones anhidras. [ 20 ]
Usos
El NO₂ se utiliza como intermediario en la fabricación de ácido nítrico , como agente nitrante en la fabricación de explosivos químicos , como inhibidor de la polimerización de acrilatos , como agente blanqueador de harina , [ 21 ] : 223 y como agente esterilizante a temperatura ambiente. [ 22 ] También se utiliza como oxidante en el combustible para cohetes , por ejemplo, en el ácido nítrico fumante rojo ; se utilizó en los cohetes Titán , para lanzar el Proyecto Gemini , en los propulsores de maniobra del Transbordador Espacial y en sondas espaciales no tripuladas enviadas a varios planetas. [ 23 ]
Presencia ambiental
El dióxido de nitrógeno generalmente surge a través de la oxidación del óxido nítrico por el oxígeno del aire (por ejemplo, como resultado de una descarga de corona ): [ 15 ]
- 2 NO + O 2 → 2 NO 2
El NO₂ se introduce en el medio ambiente por causas naturales, como su entrada desde la estratosfera , la respiración bacteriana, los volcanes y los rayos. Estas fuentes hacen del NO₂ un gas traza en la atmósfera terrestre , donde desempeña un papel en la absorción de la luz solar y la regulación de la química de la troposfera , especialmente en la determinación de las concentraciones de ozono . [ 24 ]
fuentes antropogénicas
El dióxido de nitrógeno también se forma en la mayoría de los procesos de combustión . A temperaturas elevadas, el nitrógeno se combina con el oxígeno para formar dióxido de nitrógeno:
- N₂ + 2 O₂ → 2 NO₂
Para el público en general, las fuentes más importantes de NO₂ son los motores de combustión interna , ya que las temperaturas de combustión son lo suficientemente altas como para combinar térmicamente parte del nitrógeno y el oxígeno del aire para formar NO₂ . [ 8 ] El dióxido de nitrógeno representa una pequeña fracción (generalmente muy inferior al 0,1) de las emisiones de NOx de los automóviles. [ 25 ]
En exteriores, el NO₂ puede ser resultado del tráfico de vehículos motorizados. [ 26 ] En interiores, la exposición proviene del humo del cigarrillo, [ 27 ] y de calentadores y estufas de butano y queroseno . [ 28 ] Los niveles de exposición al NO₂ en interiores son, en promedio, al menos tres veces más altos en hogares con estufas de gas en comparación con estufas eléctricas. [ 29 ] [ 30 ]
Los trabajadores de industrias donde se utiliza NO₂ también están expuestos y corren el riesgo de padecer enfermedades pulmonares ocupacionales , y el NIOSH ha establecido límites de exposición y normas de seguridad. [ 7 ] Los trabajadores en áreas de alto voltaje , especialmente aquellas con generación de chispas o plasma , están en riesgo. Los trabajadores agrícolas pueden estar expuestos al NO₂ proveniente de la descomposición del grano en silos; la exposición crónica puede provocar daño pulmonar en una afección llamada " enfermedad del trabajador de silos ". [ 31 ] [ 32 ]
Toxicidad
El NO₂ se difunde en el líquido de revestimiento epitelial (ELF) del epitelio respiratorio y se disuelve. Allí, reacciona químicamente con las moléculas antioxidantes y lipídicas presentes en el ELF. Los efectos del NO₂ en la salud se deben a los productos de la reacción o sus metabolitos, que son especies reactivas de nitrógeno y especies reactivas de oxígeno que pueden provocar broncoconstricción , inflamación, disminución de la respuesta inmunitaria y, posiblemente, afectar al corazón. [ 33 ]
Exposición aguda
Los daños agudos debidos a la exposición al NO₂ son poco frecuentes. Concentraciones de 100 a 200 ppm pueden causar irritación leve de la nariz y la garganta; de 250 a 500 ppm pueden causar edema , que puede derivar en bronquitis o neumonía ; y niveles superiores a 1000 ppm pueden causar la muerte por asfixia debido a la acumulación de líquido en los pulmones. A menudo, no se presentan síntomas en el momento de la exposición, salvo tos transitoria, fatiga o náuseas, pero con el paso de las horas, la inflamación pulmonar provoca edema. [ 34 ] [ 35 ]
En caso de exposición cutánea u ocular, se lava la zona afectada con solución salina. En caso de inhalación, se administra oxígeno, se pueden administrar broncodilatadores y, si hay signos de metahemoglobinemia (una afección que se produce cuando los compuestos nitrogenados afectan a la hemoglobina de los glóbulos rojos), se puede administrar azul de metileno . [ 36 ] [ 37 ]
En Estados Unidos, se clasifica como una sustancia extremadamente peligrosa según lo definido en la Sección 302 de la Ley de Planificación de Emergencias y Derecho a la Información de la Comunidad de Estados Unidos (42 USC 11002), y está sujeta a estrictos requisitos de notificación por parte de las instalaciones que la producen, almacenan o utilizan en cantidades significativas. [ 38 ]
a largo plazo
La exposición a bajos niveles de NO₂ durante un tiempo prolongado puede provocar cambios en la función pulmonar. [ 39 ] Cocinar con una estufa de gas se asocia con una peor calidad del aire interior . La combustión del gas puede generar concentraciones elevadas de dióxido de nitrógeno en todo el entorno doméstico, lo que está relacionado con problemas y enfermedades respiratorias . [ 9 ] [ 10 ] Los niños expuestos al NO₂ tienen más probabilidades de ser hospitalizados por asma . [ 40 ]
En 2019, el Tribunal de Justicia de la UE dictaminó que Francia no cumplía con los valores límite de las normas de calidad del aire de la UE aplicables a las concentraciones de dióxido de nitrógeno (NO₂ ) en 12 zonas de calidad del aire. [ 41 ]
Efectos ambientales
La interacción del NO₂ y otros NOₓ con el agua, el oxígeno y otros compuestos químicos en la atmósfera puede formar lluvia ácida que daña ecosistemas sensibles como lagos y bosques. [ 42 ] Niveles elevados de NO2 también puede dañar la vegetación, disminuyendo el crecimiento y reduciendo los rendimientos de los cultivos. [ 43 ]
Véase también
- Tetróxido de dinitrógeno ( N₂O₄ )
- Óxido nítrico ( NO ): contaminante de corta duración que se convierte en NO₂ en presencia de ozono .
- Nitrito ( NO − 2 )
- Óxido nitroso ( N₂O ) – “gas hilarante”, una molécula lineal, isoelectrónica con el CO₂ pero con una disposición no simétrica de átomos ( NNO ) .
- Nitril
Referencias
- ↑ "dióxido de nitrógeno (CHEBI:33101)" . Entidades químicas de interés biológico (ChEBI) . Reino Unido: Instituto Europeo de Bioinformática. 13 de enero de 2008. Principal. Archivado del original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 4 de octubre de 2011 .
- 1 2 3 4 Haynes, 4.79.
- ↑ Mendiara, SN; Sagedahl, A.; Perissinotti, LJ (2001). "Estudio de resonancia paramagnética electrónica del dióxido de nitrógeno disuelto en agua, tetracloruro de carbono y algunos compuestos orgánicos". Resonancia Magnética Aplicada . 20 ( 1– 2): 275– 287. doi : 10.1007/BF03162326 . S2CID 97875925 .
- ↑ Haynes, 4.134.
- ↑ Haynes, 5.16.
- 1 2 "Dióxido de nitrógeno" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional .
- 1 2 3 4 5 Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "Dióxido de nitrógeno" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- 1 2 Este artículo incorpora material de dominio público de Nitrógeno dióxido . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. 23 de febrero de 2016.
- 1 2 "Aclarando el aire: Cocina a gas y contaminación en los hogares europeos" . CLASP . 8 de noviembre de 2023. Consultado el 5 de mayo de 2024 .
- 1 2 Seals, Brady; Krasner, Andee. "Estufas de gas: impactos en la salud y la calidad del aire y soluciones" . RMI . Recuperado el 5 de mayo de 2024 .
- ↑ "Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH): dióxido de nitrógeno" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH). Mayo de 1994. Consultado el 20 de octubre de 2023 .
- 1 2 3 Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. págs. 455-7. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Thiemann , Michael; Scheibler, Erich; Wiegand, Karl Wilhelm (2005). "Ácido nítrico, ácido nitroso y óxidos de nitrógeno". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a17_293 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. p. 456. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
- 1 2 3 Holleman, AF; Wiberg, E. (2001) Química inorgánica . Academic Press: San Diego. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ Müller, Hermann (2000). «Ácido sulfúrico y trióxido de azufre». Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi : 10.1002/14356007.a25_635 . ISBN 978-3-527-30385-4.
- ↑ Finlayson-Pitts, BJ; Wingen, LM; Sumner, AL; Syomin, D.; Ramazan, KA (2002-12-16). "La hidrólisis heterogénea de NO 2 en sistemas de laboratorio y en atmósferas exteriores e interiores: un mecanismo integrado" (PDF) . Physical Chemistry Chemical Physics . 5 (2): 223– 242. doi : 10.1039/B208564J .
- ↑ Riebsomer, JL (1945). "Las reacciones del tetróxido de nitrógeno con compuestos orgánicos". Chemical Reviews . 36 (2): 157– 233. doi : 10.1021/cr60114a002 .
- ↑ Emil White (1967). "Desaminación de aminas. Benzoato de 2-feniletilo mediante la descomposición de nitrosoamida". Organic Syntheses . 47 : 44. doi : 10.15227/orgsyn.047.0044 .
- ↑ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6.ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, pág. 687, ISBN 978-0-471-72091-1
- ↑ Subcomité sobre Niveles Orientativos de Exposición Continua y de Emergencia para Contaminantes Submarinos Seleccionados; Comité de Toxicología; Junta de Estudios Ambientales y Toxicología; División de Estudios de la Tierra y la Vida; Consejo Nacional de Investigación. Capítulo 12: Dióxido de Nitrógeno en Niveles Orientativos de Exposición Continua y de Emergencia para Contaminantes Submarinos Seleccionados. National Academies Press, 2007. ISBN 978-0-309-09225-8
- ↑ "Descripción general del mecanismo, junio de 2012" (PDF) . noxilizer.com . Noxilizer, Inc. Archivado del original (PDF) el 12 de abril de 2016. Consultado el 2 de julio de 2013 .
- ↑ Cotton, Simon (21 de marzo de 2013) Dióxido de nitrógeno . RSC Chemistry World .
- ↑ Directrices de la OMS sobre la calidad del aire – Segunda edición. Capítulo 7.1 Dióxido de nitrógeno .
- ↑ Wild, Robert J.; Dubé, William P.; Aikin, Kenneth C.; Eilerman, Scott J.; Neuman, J. Andrew; Peischl, Jeff; Ryerson, Thomas B.; Brown, Steven S. (2017). "Mediciones en carretera de las relaciones de emisión de NO2/NOx de vehículos en Denver, Colorado, EE. UU ." . Atmospheric Environment . 148 : 182– 189. doi : 10.1016/j.atmosenv.2016.10.039 . Consultado el 25 de febrero de 2025 .
- ↑ "Directrices sobre calidad del aire: actualización mundial 2005" . OMS . Archivado del original el 9 de marzo de 2014. Consultado el 19 de octubre de 2016 .
- ↑ Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos, Servicio de Salud Pública, Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades, División de Toxicología. Abril de 2002 ATSDR Óxidos Nitrosos .
- ↑ "El impacto de los aparatos de calefacción de gas sin ventilación en los niveles de dióxido de nitrógeno en interiores en hogares 'herméticos'" (PDF) . ahrinet.org . 21 de marzo de 2013. Archivado del original (PDF) el 5 de agosto de 2020. Consultado el 25 de septiembre de 2018 .
- ↑ Garrett, Maria H.; Hooper, Martin A.; Hooper, Beverley M.; Abramson, Michael J. (1998-09-01). "Síntomas respiratorios en niños y exposición en interiores al dióxido de nitrógeno y estufas de gas" (PDF) . American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine . 158 (3): 891– 895. doi : 10.1164/ajrccm.158.3.9701084 . PMID 9731022 .
- ↑ Este artículo incorpora material de dominio público de Información básica sobre el dióxido de nitrógeno . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos . Consultado el 23 de febrero de 2016 .
- ↑ Chan-Yeung, M.; Ashley, MJ; Grzybowski, S. (1978). "Polvo de grano y los pulmones" . Revista de la Asociación Médica Canadiense . 118 (10): 1271– 4. PMC 1818652. PMID 348288 .
- ↑ Gurney, JW; Unger, JM; Dorby, CA; Mitby, JK; von Essen, SG (1991). "Trastornos agrícolas del pulmón" . Radiographics . 11 (4): 625– 34. doi : 10.1148/radiographics.11.4.1887117 . PMID 1887117 .
- 1 2 U.S. EPA. Evaluación científica integrada para óxidos de nitrógeno: criterios de salud (Informe final de 2016). Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, Washington, DC, EPA/600/R-15/068, 2016. Aviso del Registro Federal del 28 de enero de 2016. Descarga gratuita disponible en la página del informe en el sitio web de la EPA .
- ↑ Toxnet Dióxido de nitrógeno: Efectos en la salud humana. Página consultada el 28 de marzo de 2016.
- ↑ Fichas Internacionales de Seguridad Química (ICSC) del CDC y NIOSH : Dióxido de nitrógeno. Última revisión de la página: 22 de julio de 2015; Última actualización de la página: 1 de julio de 2014.
- ↑ Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades a través de las Directrices de Manejo Médico de los Óxidos de Nitrógeno de los CDC . Última revisión de la página: 21 de octubre de 2014; Última actualización de la página: 21 de octubre de 2014.
- ↑ Hospital de la Universidad de Kansas, Centro de Control de Envenenamientos. Información sobre intoxicaciones: Sustancias químicas de gravedad media: dióxido de nitrógeno. Archivado el 11 de abril de 2016 en la página de Wayback Machine (consultado el 28 de marzo de 2016).
- ↑ "40 CFR: Apéndice A de la Parte 355: Lista de sustancias extremadamente peligrosas y sus cantidades umbral de planificación" (PDF) ( edición del 1 de julio de 2008). Oficina de Imprenta del Gobierno . Archivado del original (PDF) el 25 de febrero de 2012. Recuperado el 29 de octubre de 2011 .
- ↑ Int Panis, L (2017). "La exposición a la contaminación del aire a corto plazo disminuye la función pulmonar: un estudio de medidas repetidas en adultos sanos" . Environmental Health . 16 (1) 60. Bibcode : 2017EnvHe..16...60I . doi : 10.1186/s12940-017-0271-z . PMC 5471732. PMID 28615020 .
- ↑ Wang, Weiyi; Gulliver, John; Beevers, Sean; Freni Sterrantino, Anna; Davies, Bethan; Atkinson, Richard W.; Fecht, Daniela (2024). "Exposición a corto plazo al dióxido de nitrógeno e ingresos hospitalarios de urgencia por asma en niños: un análisis de casos cruzados en Inglaterra" . Journal of Asthma and Allergy . 17 : 349–359 . doi : 10.2147/JAA.S448600 . ISSN 1178-6965 . PMC 11016460. PMID 38623450 .
- ↑ "Calidad del aire: la Comisión decide remitir a Francia al Tribunal por incumplimiento de su obligación de proteger a los ciudadanos contra la mala calidad del aire" . Comisión Europea . 30 de octubre de 2020. Consultado el 11 de febrero de 2025 .
- ↑ US EPA, OAR (06-07-2016). "Información básica sobre el NO2" . US EPA . Consultado el 03-07-2020 .
- ↑ "Óxidos de nitrógeno" . Gobierno de Queensland . Consultado el 3 de julio de 2020 .
Fuentes citadas
- Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92.ª ed.). CRC Press . ISBN 978-1-4398-5511-9.
Enlaces externos
- Tarjeta Internacional de Seguridad Química 0930
- Inventario Nacional de Contaminantes – Ficha informativa sobre óxidos de nitrógeno
- Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos
- Informes de la OMS-Europa: Aspectos sanitarios de la contaminación atmosférica (2003) (PDF) y " Respuesta a las preguntas de seguimiento de CAFE (2004) (PDF)"
- Contaminación atmosférica por dióxido de nitrógeno
- Mapa global actual de la distribución del dióxido de nitrógeno
- Revisión de los impactos agudos y a largo plazo de la exposición al dióxido de nitrógeno en el Reino Unido. Informe de investigación del IOM TM/04/03.
- Reacción del dióxido de nitrógeno con hidrocarburos y su influencia en la ignición espontánea.
- Óxidos de nitrógeno
- Blanqueadores
- Niebla tóxica
- radicales libres
- aditivos alimentarios
- Gases con color
- Moléculas triatómicas
