Nitrogén-monoxid (I)

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 2-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .
Nitrogén-oxid (I).


Tábornok
Szisztematikus
név
Nitrogén-oxinitrid (I).
Chem. képlet N2O _ _
Fizikai tulajdonságok
Állapot színtelen gáz
Moláris tömeg 44,0128 g/ mol
Sűrűség 1,98 g/l (n.a.)
Ionizációs energia 12,89 ± 0,01 eV [1]
Termikus tulajdonságok
Hőfok
 •  olvadás -90,86 °C
 •  forralás -88,48 °C
 • bomlás +500 °C felett
Gőznyomás 51,3 ± 0,1 atm [1]
Osztályozás
Reg. CAS szám 10024-97-2
PubChem
Reg. EINECS szám 233-032-0
MOSOLYOK   N#[N+][O-]
InChI   InChI=1S/N2O/c1-2-3GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N
Codex Alimentarius E942
RTECS QX1350000
CHEBI 17045
ChemSpider
Biztonság
GHS piktogramok A CGS rendszer "Láng a kör felett" piktogramja
NFPA 704 NFPA 704 négyszínű gyémánt 0 2 0ÖKÖR
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A nitrogén-monoxid (I) ( dinitrogén- oxid , dinitrogén-oxid , nevetőgáz ) egy N 2 O kémiai képlete. Normál körülmények között színtelen, nem gyúlékony , kellemes édeskés szagú és ízű gáz .

A dinitrogén-oxid a harmadik legfontosabb hosszú élettartamú üvegházhatású gáz , amelynek a Föld légkörében való felhalmozódása a globális felmelegedés egyik oka , mivel a N 2 O a sztratoszférikus ózont lebontó anyag [2] .

Történelem

Először 1772-ben szerezte meg Joseph Priestley , aki " dephlogisztikus nitrózus levegőnek" nevezte [3] . 1799-ben G. Davy vizsgálta .

A molekula szerkezete

A nitrogén-monoxid(I) molekula szerkezetét a következő rezonanciaformák írják le:

A legnagyobb hozzájárulást a nitrogén-oxid (I) N-oxid formája adja. Az NN kötvény megbízás becslése 2,73, a NO kötvény megbízás 1,61. Az N 2 O molekulában a töltések ellentétes elrendezésének lehetőségével rendelkező rezonanciastruktúra határozza meg a molekula alacsony dipólusmomentumát , amely 0,161 D.

Fizikai tulajdonságok

Színtelen , a levegőnél nehezebb gáz ( relatív sűrűsége 1,527), jellegzetes édes szagú . Oldjuk fel vízben ( 0,6 térfogat N 2 O 1 térfogat 25 °C -os vízben , vagy 0,15 g/100 ml 15 °C -os vízben ), oldjuk etil-alkoholban, éterben, kénsavban is. sav. 0 °C - on és 30 atm nyomáson , valamint szobahőmérsékleten és 40 atm nyomáson színtelen folyadékká kondenzálódik . 1 kg folyékony dinitrogén-oxidból 500 liter gáz keletkezik. A dinitrogén-oxid molekula dipólusmomentuma 0,161 D , a törésmutatója folyékony formában 1,330 ( 589 nm hullámhosszú sárga fénynél ). A folyékony N2O gőznyomása 20°C - on 5150 kPa .

Kémiai tulajdonságok

Nem sóképző oxidokra utal, nem lép kölcsönhatásba vízzel, lúgok és savak oldataival. Nem gyullad meg, de támogatja az égést: egy parázsló fáklya beleeresztve meggyullad, mint a tiszta oxigénben. Az éterrel , ciklopropánnal , klór - etánnal készült keverékek bizonyos koncentrációkban robbanásveszélyesek . A nitrogén-monoxid (I) egy ózonréteget lebontó anyag, és egyben üvegházhatású gáz is . Normál körülmények között az N 2 O kémiailag közömbös; hevítve oxidálószer tulajdonságait mutatja:

Erős oxidálószerekkel való kölcsönhatás során az N 2 O redukálószer tulajdonságait mutathatja:

+500°C fölé hevítve a CN 2 O lebomlik:

A nitrogén-monoxid (I) fémamidokkal reagálva a megfelelő szervetlen azidokat képezi :

A katalizátor feletti ammóniával reagálva ammónium-azid képződik :

Getting

A nitrogén-oxidot (I) száraz ammónium-nitrát óvatos hevítésével állítják elő (robbanásveszélyes bomlás veszélye!) :

Kényelmesebb módszer a szulfaminsav 73%-os salétromsavval való melegítése :

Ezenkívül az (I) nitrogén-monoxid előállításának egyik kényelmes és biztonságos módja a hidroxil -amin-hidroklorid oldatának nátrium- nitrit oldatával való reakciója :

A vegyiparban a dinitrogén-oxid melléktermék, megsemmisítésére katalizátorokat használnak, mivel a kereskedelmi termékként való izolálás általában gazdaságilag nem kivitelezhető.

Biológiai jelentősége

A dinitrogén-oxid a nitrogén-monoxid (II) enzimes és nem enzimatikus redukciójával egyaránt képződik [4] . In vitro kísérletekben azt találták, hogy a nitrogén-oxid (II) nitrogén-monoxid és tiol vagy tioltartalmú vegyületek reakciója során keletkezik [5] . Beszámoltak arról, hogy a nitrogén-oxidból N 2 O képződését találták a hepatociták citoszoljában, ami arra utal, hogy ez a gáz fiziológiás körülmények között lehetséges emlőssejtekben [6] . A baktériumok szervezetében a denitrifikációs folyamat során dinitrogén-oxid képződik , amelyet a nitrooxid-reduktáz katalizál. Korábban úgy gondolták, hogy ez a folyamat bizonyos baktériumfajokra jellemző, és emlősökben hiányzik, de az új bizonyítékok arra utalnak, hogy ez nem így van. Kimutatták, hogy a dinitrogén-oxid fiziológiailag releváns koncentrációja gátolja mind az ionáramokat, mind az excitotoxicitás által közvetített neurodegeneratív folyamatokat, amelyek az NMDA receptorok túlzott gerjesztésekor jelentkeznek [7] . Ezenkívül a dinitrogén-oxid gátolja a metionin bioszintézisét, gátolja a metionin-szintetáz aktivitását és a homocisztein metioninná való átalakulásának sebességét, valamint növeli a homocisztein koncentrációját limfocita tenyészetekben [8] és humán májbiopsziákban [9] . Bár a dinitrogén-oxid nem a hem liganduma , és nem lép reakcióba tiolcsoportokkal, megtalálható a hem tartalmú fehérjék belső szerkezetében, mint például a hemoglobin , mioglobin , citokróm-oxidáz [10] . A dinitrogén-oxid azon képességét, hogy nem kovalensen, reverzibilisen megváltoztatja a hemtartalmú fehérjék szerkezetét és funkcióit, a hemoglobin cisztein tiolcsoportjainak infravörös spektrumának eltolódásának vizsgálata [11] , valamint az a tény, hogy a dinitrogén-oxid képes részlegesen és reverzibilisen gátolni a citokróm-oxidáz C működését [12] . A dinitrogén-oxid és a hem tartalmú fehérjék közötti nem kovalens kölcsönhatás pontos mechanizmusa és a jelenség biológiai jelentősége további kutatást érdemel. Jelenleg lehetségesnek tűnik, hogy az endogén dinitrogén-oxid részt vesz az NMDA aktivitásának szabályozásában [7] és az opioid rendszerben [13] [14] . Neurotoxikus tulajdonságokkal rendelkezik .

Alkalmazás

A dinitrogén-oxidnak két típusa van - élelmiszer, vagy gyógyászati ​​célú (magas tisztítási fokú), valamint műszaki - műszaki dinitrogén-oxid, amely szennyeződéseket tartalmaz, amelyek mennyiségét a vonatkozó műszaki feltételek (TU) jelzik erre a gázra. . Az "orvosi" dinitrogén-oxidot elsősorban inhalációs érzéstelenítőként használják, és az élelmiszeriparban (például tejszínhab készítésére ) is használják hajtóanyagként . Élelmiszerként E942 indexű . Néha a belső égésű motorok teljesítményének javítására is használják . Az iparban hajtógázként és csomagológázként használják. Használható rakétahajtóművekben oxidálószerként és egyetlen hajtóanyagként az egyhajtóanyagú rakétahajtóművekben is .

Inhalációs érzéstelenítés eszközei

A dinitrogén-oxid kis koncentrációja enyhe mérgezést okoz (innen a név - "nevetőgáz"). A tiszta gáz belélegzése esetén gyorsan kialakul a mérgezés és az álmosság. A dinitrogén-oxidnak gyenge narkotikus hatása van, ezért a gyógyászatban nagy koncentrációban használják. A megfelelő adagolású oxigénnel (legfeljebb 80% dinitrogén-oxiddal) keverve sebészeti érzéstelenítést okoz . Gyakran alkalmaznak kombinált érzéstelenítést, amelyben a dinitrogén-oxidot más érzéstelenítőkkel, fájdalomcsillapítókkal , izomrelaxánsokkal stb. kombinálják. Például a dinitrogén-oxiddal és hexenállal kombinált érzéstelenítést fentanil - fájdalomcsillapítással és izomlazítást ditilinnel alkalmaznak .

Az orvosi felhasználásra szánt (szennyeződésektől erősen megtisztított) dinitrogén-oxid nem irritálja a légutakat. A vérplazmában oldott belélegzés során gyakorlatilag nem változik és nem metabolizálódik, nem kötődik a hemoglobinhoz . Az inhaláció abbahagyása után (10-15 percen belül) változatlan formában ürül ki a légutakon keresztül. A felezési idő  5 perc.

A dinitrogén-oxidot sebészeti inhalációs érzéstelenítésre használják, rövid távú érzéstelenítésre (és kör érzéstelenítésre ) a sebészeti fogászatban , valamint a szülési fájdalom csillapítására (mert csekély hatással van a szülésre és nem mérgező a magzatra ) ).

Dinitrogén-oxid és oxigén keverékét állítják elő, és speciális érzéstelenítő gépekkel közvetlenül alkalmazzák. Általában 70-80% dinitrogén-oxidot és 30-20% oxigént tartalmazó keverékkel kezdje, majd növelje az oxigén mennyiségét 40-50%-ra. . Ha nem lehetséges elérni a kívánt mélységű érzéstelenítést, 70-75% dinitrogén-oxid-koncentráció mellett erősebb gyógyszereket adnak hozzá: halotán , dietil-éter , barbiturátok .

Az izmok teljesebb ellazulásához izomrelaxánsokat használnak , miközben nemcsak az izomrelaxáció fokozódik, hanem az érzéstelenítés menete is javul.

A dinitrogén-oxid-ellátás leállítása után az oxigént 4-5 percig folytatni kell a hipoxia elkerülése érdekében.

A dinitrogén-oxidot, valamint bármely érzéstelenítő szert óvatosan kell alkalmazni, különösen súlyos hipoxia és károsodott gáz diffúzió esetén a tüdőben.

A szülés érzéstelenítésére az intermittáló autoanalgézia módszerét alkalmazzák, dinitrogén-oxid (75%) és oxigén keverékével, speciális érzéstelenítő gépekkel. A vajúdó nő akkor kezdi belélegezni a keveréket, amikor az összehúzódás előhírnökei megjelennek, és a belégzést az összehúzódás magasságában vagy végén fejezi be.

Az érzelmi izgatottság csökkentése, az émelygés és hányás megelőzése, valamint a dinitrogén-monoxid hatásának fokozása érdekében premedikáció lehetséges 0,5%-os diazepam ( seduxen , sibazon ) oldat intramuszkuláris beadásával 1-2 ml (5-10 mg) mennyiségben. .

Kiadási forma: 10 literes fémpalackokban 50 atm nyomáson cseppfolyós állapotban. A hengerek szürkére vannak festve, és "Orvosi használatra" felirattal vannak ellátva.

A dinitrogén-oxid érzéstelenítésre történő alkalmazása és a B12-vitamin határszintje miatt polyneuropathia alakul ki , amelyet B12-hiány okoz [15] [16] . Folsav és B12 terápia szükséges.

Belső égésű motorokban

A dinitrogén - oxidot néha a belső égésű motorok teljesítményének javítására használják . Autóipari alkalmazások esetén a dinitrogén-oxid anyagot és az üzemanyagot a motor szívócsonkjába fecskendezik, ami a következő eredményeket eredményezi:

Sugárhajtóművekben

Néha oxidálószerként használják egyhajtóanyagú tüzelőanyagokban, amelyekben üzemanyagként etánt , etilént vagy acetilént használnak .

Az élelmiszeriparban

Az élelmiszeriparban a vegyületet E942 élelmiszer-adalékanyagként , hajtóanyagként és csomagológázként tartják nyilván (megakadályozza a termék megromlását). A dinitrogén-oxidot elsősorban élelmiszer-permetezésre használják.

Jegyzetek

  1. 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0465.html
  2. Thompson, R. L., Lassaletta, L., Patra, P. K. et al. A globális N2O-kibocsátás felgyorsulása a két évtizedes légköri inverzió során. – Nat. Clim. Chang. (2019) doi:10.1038/s41558-019-0613-7
  3. Joseph Priestly . Kísérletek és megfigyelések különböző levegőfajtákon . — Vol. 1. - 1775.
  4. Neil Hogg, Ravinder J. Singh, B. Kalyanaraman. A glutation szerepe a nitrogén-monoxid szállításában és katabolizmusában  //  FEBS Letters : folyóirat. - 1996. - március 18. ( 382. köt . , 3. sz.). - P. 223-228 . - doi : 10.1016/0014-5793(96)00086-5 . — PMID 8605974 .
  5. DeMaster EG, Quast BJ, Redfern B., Nagasawa HT. A nitrogén-monoxid reakciója a humán szérumalbumin szabad szulfhidril-csoportjával szulfénsavat és dinitrogén-oxidot eredményez  (angol)  // Biokémia : folyóirat. - 1995. - szeptember 12. ( 34. évf. , 36. sz.). - P. 11494-11499 . — PMID 7547878 .
  6. Jinjoo Hyun, Gautam Chaudhuri, Jon M. Fukuto. A nitrogén-oxid reduktív metabolizmusa a májsejtekben: lehetséges kölcsönhatás tiolokkal   // Gyógyszeranyagcsere és diszpozíció : folyóirat. - 1999. - szeptember 1. ( 27. évf. , 9. sz.). - P. 1005-1009 . — PMID 10460799 .
  7. 1 2 Jevtović-Todorović V., Todorović SM, Mennerick S., Powell S., Dikranian K., Benshoff N., Zorumski CF, Olney JW. A dinitrogén-oxid (nevetőgáz) egy NMDA antagonista, neuroprotektáns és neurotoxin  (angol)  // Nat. Med.  : folyóirat. - 1998. - április ( 4. köt. , 4. sz. ). - P. 460-463 . — PMID 9546794 .
  8. Christensen B., Refsum H., Garras A., Ueland PM. Homocisztein remetiláció a különböző koncentrációjú folátokat tartalmazó tápközegben tenyésztett sejtek dinitrogén-oxid expozíciója során  // J Pharmacol Exp Ther  . : folyóirat. - 1992. - június ( 261. évf . , 3. sz.). - P. 1096-1105 . — PMID 1602376 .
  9. Koblin DD, Waskell L., Watson JE, Stokstad EL, Eger EI 2. A dinitrogén-oxid inaktiválja a metionin-szintetázt az emberi májban  (angol)  // Anesth Analg : folyóirat. - 1982. - február ( 61. évf. , 2. sz.). - 75-78 . o . — PMID 7198880 .
  10. Vijaya Sampath, Xiao-Jian Zhao és Winslow S. Caughey. A nitrogén-monoxid érzéstelenítőszerű kölcsönhatásai albuminnal és hemeproteinekkel. A fehérjefunkció szabályozásának mechanizmusa  (angol)  // The Journal of Biological Chemistry  : folyóirat. - 2001. - április 27. ( 276. évf . , 17. sz.). - P. 13635-13643 . - doi : 10.1074/jbc.M006588200 . — PMID 11278308 .
  11. Aichun Dong, Ping Huang, Xiao-Jian Zhao, Vijaya Sampath és Winslow S. Caughey. A fehérjéken belüli érzéstelenítő dinitrogén-oxidoszkópiával elfoglalt helyek jellemzése infravörös spektrummal  (angolul)  // The Journal of Biological Chemistry : folyóirat. - 1994. - szeptember 30. ( 269. évf . , 39. sz.). - P. 23911-23917 . — PMID 7929038 .
  12. Olof Einarsdottir, Winslow S. Caughey. Az érzéstelenítő dinitrogén-oxid kölcsönhatásai a szarvasmarha szív citokróm c oxidázzal. Hatások a fehérje szerkezetére, oxidáz aktivitására és egyéb tulajdonságokra  (angol)  // The Journal of Biological Chemistry : folyóirat. - 1988. - július 5. ( 263. évf . , 19. sz.). - P. 9199-9205 . — PMID 2837481 .
  13. Gillman MA, Lichtigfeld FJ. A dinitrogén-oxid közvetlenül a mu opioid  receptorra hat //  Aneszteziológia : folyóirat. Lippincott Williams & Wilkins, 1985. - március ( 62. évf. , 3. sz.). - 375-376 . — PMID 2983587 .
  14. Gillman MA, Lichtigfeld FJ. A morfin-szulfát és a dinitrogén-oxid fájdalomcsillapítás hatásának összehasonlítása az ember krónikus fájdalomállapotaira  // J Neurol  Sci : folyóirat. - 1981. - január ( 49. évf. , 1. sz.). - P. 41-45 . — PMID 7205318 .
  15. Én Chanarin. Kobalaminok és dinitrogén-oxid: áttekintés  // Journal of Clinical Pathology. – 1980-10. - T. 33 , sz. 10 . - S. 909-916 . — ISSN 0021-9746 .
  16. R.B. Layzer. Myeloneuropathia hosszan tartó dinitrogén-oxid expozíció után  // The Lancet . — Elsevier , 1978-12-09. - T. 2 , sz. 8102 . - S. 1227-1230 . — ISSN 0140-6736 . Archiválva az eredetiből: 2019. április 14.

Irodalom