Kväveoxid(I)
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 juli 2022; kontroller kräver 6 redigeringar .| Kväveoxid (I). | |
|---|---|
| | |
| Allmän | |
| Systematiskt namn |
Kväveoxinitrid (I). |
| Chem. formel | N2O _ _ |
| Fysikaliska egenskaper | |
| stat | färglös gas |
| Molar massa | 44,0128 g/ mol |
| Densitet | 1,98 g/l (i.a.) |
| Joniseringsenergi | 12,89 ± 0,01 eV [1] |
| Termiska egenskaper | |
| Temperatur | |
| • smältning | -90,86°C |
| • kokande | -88,48°C |
| • nedbrytning | över +500 °C |
| Ångtryck | 51,3 ± 0,1 atm [1] |
| Klassificering | |
| Reg. CAS-nummer | 10024-97-2 |
| PubChem | 948 |
| Reg. EINECS-nummer | 233-032-0 |
| LEDER | N#[N+][O-] |
| InChI | InChI=1S/N2O/cl-2-3GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N |
| Codex Alimentarius | E942 |
| RTECS | QX1350000 |
| CHEBI | 17045 |
| ChemSpider | 923 |
| Säkerhet | |
| GHS-piktogram |
 |
| NFPA 704 |
0
2
0OXE |
| Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges. | |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
Kväveoxid (I) ( dikväveoxid , lustgas , lustgas ) är en förening med den kemiska formeln N 2 O. Kallas ibland "skratgas" på grund av den berusande effekt den ger vid skrattanfall. Under normala förhållanden är det en färglös, icke brandfarlig gas med en behaglig sötaktig lukt och smak .
Lustgas är den tredje viktigaste långlivade växthusgasen , vars ansamling i jordens atmosfär är en av orsakerna till den globala uppvärmningen , eftersom N 2 O är ett ämne som förstör stratosfäriskt ozon [2] .
Historik
Det erhölls först 1772 av Joseph Priestley , som kallade det " dephlogisticated nitrous air" [3] . År 1799 undersöktes det av G. Davy .
Molekylens struktur
Strukturen av kväveoxid(I)-molekylen beskrivs av följande resonansformer:
Det största bidraget görs av N-oxidformen av kväveoxid(I). NN-obligationsordern uppskattas till 2,73, NO-obligationsordern till 1,61. Resonansstrukturen med möjlighet till motsatt arrangemang av laddningar i N 2 O-molekylen bestämmer molekylens låga dipolmoment , lika med 0,161 D.
Fysiska egenskaper
Färglös gas, tyngre än luft ( relativ densitet 1,527), med en karakteristisk söt doft . Låt oss lösa upp i vatten ( 0,6 volymer N 2 O i 1 volym vatten vid 25 °C , eller 0,15 g/100 ml vatten vid 15 °C ), vi löser också upp i etylalkohol, eter, svavelsyra syra. Vid 0 °C och ett tryck på 30 atm , samt vid rumstemperatur och ett tryck på 40 atm , kondenserar det till en färglös vätska . Av 1 kg flytande lustgas bildas 500 liter gas. Lustgasmolekylen har ett dipolmoment på 0,161 D , brytningsindex i flytande form är 1,330 (för gult ljus med en våglängd på 589 nm ). Ångtrycket för flytande N 2 O vid 20 ° C är 5150 kPa .
Kemiska egenskaper
Avser icke-saltbildande oxider , interagerar inte med vatten, med lösningar av alkalier och syror. Den antänds inte, men stöder förbränning: en pyrande ficklampa, sänkt ner i den, antänds, som i rent syre. Blandningar med eter , cyklopropan , kloretan i vissa koncentrationer är explosiva . Kväveoxid(I) är ett ozonnedbrytande ämne och även en växthusgas . Under normala förhållanden är N 2 O kemiskt inert; vid upphettning uppvisar det egenskaperna hos ett oxidationsmedel:
När den interagerar med starka oxidationsmedel kan N 2 O uppvisa egenskaperna hos ett reduktionsmedel:
Vid uppvärmning över +500° bryts CN 2 O ned:
Kväveoxid (I) reagerar med metallamider för att bilda motsvarande oorganiska azider :
Vid reaktion med ammoniak ovanför katalysatorn bildas ammoniumazid :
![{\mathsf {2NH_{3}+N_{2}O{\xrightarrow[ {}]{Ni-Al_{2}O_{3))}NH_{4}N_{3}+H_{2}O))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/15abbaecda2c68518b6ec0f22e7bf16956327c9c)
Får
Kväveoxid (I) erhålls genom försiktig (risk för explosiv sönderdelning!) Upphettning av torrt ammoniumnitrat :
Ett bekvämare sätt är att värma sulfaminsyra med 73% salpetersyra :
Ett av de bekväma och säkra sätten att erhålla kväveoxid (I) är också reaktionen av en lösning av hydroxylaminhydroklorid med en lösning av natriumnitrit :
Inom den kemiska industrin är lustgas en biprodukt, och katalysatorer används för att förstöra den, eftersom isolering som kommersiell produkt vanligtvis inte är ekonomiskt genomförbar.
Biologisk betydelse
Lustgas bildas genom både enzymatisk och icke-enzymatisk reduktion från kväveoxid (II) [4] . I experiment in vitro fann man att dikväveoxid bildas genom reaktionen mellan kväveoxid (II) och tiol eller tiolinnehållande föreningar [5] . Det har rapporterats att bildandet av N 2 O från kväveoxid hittades i cytosolen av hepatocyter , vilket antyder möjlig bildning av denna gas i däggdjursceller under fysiologiska förhållanden [6] . I bakteriekroppen bildas dikväveoxid under denitrifieringsprocessen , katalyserad av nitrooxidreduktas. Tidigare ansågs denna process vara specifik för vissa bakteriearter och saknas hos däggdjur, men nya bevis tyder på att så inte är fallet. Det har visat sig att fysiologiskt relevanta koncentrationer av dikväveoxid hämmar både jonströmmar och excitotoxicitetsförmedlade neurodegenerativa processer som uppstår när NMDA-receptorer överexciteras [7] . Lustgas hämmar också biosyntesen av metionin , hämmar aktiviteten av metioninsyntetas och omvandlingshastigheten av homocystein till metionin och ökar koncentrationen av homocystein i lymfocytkulturer [8] och i humana leverbiopsier [9] . Även om lustgas inte är en ligand för hem , och inte reagerar med tiolgrupper, finns den i de inre strukturerna av hem-innehållande proteiner, såsom hemoglobin , myoglobin , cytokromoxidas [10] . Lustgasens förmåga att icke-kovalent, reversibelt förändra strukturen och funktionerna hos hem-innehållande proteiner visades genom en studie av förskjutningen av det infraröda spektrat av tiolgrupperna i hemoglobincysteiner [11] och det faktum att dikväveoxid är kan delvis och reversibelt hämma funktionen av cytokromoxidas C [12] . De exakta mekanismerna för denna icke-kovalenta interaktion av dikväveoxid med hem-innehållande proteiner och den biologiska betydelsen av detta fenomen förtjänar ytterligare forskning. Det verkar för närvarande möjligt att endogen dikväveoxid är involverad i regleringen av NMDA-aktivitet [7] och opioidsystemet [13] [14] . Har neurotoxiska egenskaper .
Applikation
Det finns två typer av dikväveoxid - livsmedel, eller medicinskt för medicinskt bruk (hög reningsgrad), och teknisk - teknisk dikväveoxid, som innehåller föroreningar, vars mängd anges i de relevanta tekniska villkoren (TU) för denna gas . "Medicinsk" dikväveoxid används främst som inhalationsbedövningsmedel och används även inom livsmedelsindustrin (till exempel för att göra vispgrädde ) som drivmedel . Som livsmedelsprodukt har den ett index på E942 . Används ibland även för att förbättra prestandan hos förbränningsmotorer . Den används inom industrin som drivmedel och förpackningsgas. Det kan användas i raketmotorer som oxidationsmedel och även som det enda drivmedlet i raketmotorer med monopropellant .
Medel för inhalationsanestesi
Små koncentrationer av lustgas orsakar mild berusning (därav namnet - "skratgas"). När ren gas andas in utvecklas snabbt ett tillstånd av berusning och dåsighet. Lustgas har en svag narkotisk aktivitet, och därför används den i medicin i höga koncentrationer. I en blandning med syre vid rätt dosering (upp till 80% lustgas) orsakar kirurgisk anestesi . Ofta används kombinerad anestesi, där lustgas kombineras med andra anestetika, smärtstillande medel , muskelavslappnande medel etc. Till exempel används kombinerad anestesi med lustgas och hexenal med fentanylanalgesi och muskelavslappning med ditylin .
Lustgas, avsedd för medicinsk användning (högt renad från föroreningar), orsakar inte irritation i luftvägarna. Att vara i färd med inandning upplöst i blodplasma förändras praktiskt taget inte och metaboliseras inte, det binder inte till hemoglobin . Efter upphörande av inandningen utsöndras det (inom 10-15 minuter) genom luftvägarna oförändrat. Halveringstiden är 5 minuter.
Lustgas används för inhalationsanestesi vid kirurgi , det är bekvämt för kortvarig anestesi (och rundbedövning ) i kirurgisk tandvård , såväl som för att lindra förlossningsvärk (eftersom det har liten effekt på förlossningen och är giftfritt för fostret ).
En blandning av dikväveoxid och syre erhålls och appliceras direkt med hjälp av speciella anestesimaskiner. Börja vanligtvis med en blandning som innehåller 70-80% dikväveoxid och 30-20% syre, öka sedan mängden syre till 40-50% . Om det inte är möjligt att få det erforderliga djupet av anestesi, vid en koncentration av dikväveoxid på 70-75%, tillsätts kraftfullare läkemedel: halotan , dietyleter , barbiturater .
För en mer fullständig avslappning av musklerna används muskelavslappnande medel , medan inte bara muskelavslappning ökar, utan även anestesiförloppet förbättras.
Efter att ha stoppat tillförseln av lustgas, bör syrgas fortsätta i 4-5 minuter för att undvika hypoxi .
Det är nödvändigt att använda dikväveoxid, liksom alla medel för anestesi, med försiktighet, särskilt med svår hypoxi och försämrad diffusion av gaser i lungorna.
För anestesi av förlossning används metoden för intermittent autoanalgesi med tillförsel av en blandning av dikväveoxid (75%) och syre med hjälp av speciella anestesimaskiner. Den födande kvinnan börjar andas in blandningen när sammandragningens föregångare dyker upp och avslutar inandningen i höjd med sammandragningen eller i slutet.
För att minska känslomässig upphetsning, förhindra illamående och kräkningar och förstärka effekten av lustgas är premedicinering möjlig genom intramuskulär administrering av en 0,5% lösning av diazepam ( seduxen , sibazon ) i en mängd av 1-2 ml (5-10 mg) .
Frigöringsform: i metallcylindrar med en kapacitet på 10 liter under ett tryck på 50 atm i flytande tillstånd. Cylindrarna är gråmålade och har inskriptionen "För medicinskt bruk".
Med användning av lustgas för anestesi och borderline nivåer av vitamin B12 utvecklas polyneuropati , orsakad av B12-brist [15] [16] . Folat- och B12-behandling behövs.
I förbränningsmotorer
Lustgas används ibland för att förbättra prestandan hos förbränningsmotorer . När det gäller bilapplikationer sprutas dikväveoxidämnet och bränslet in i motorns insugningsrör (sug), vilket resulterar i följande resultat:
- sänker temperaturen på insugningsluften till motorn, vilket ger en tät inkommande laddning av blandningen.
- ökar syrehalten i den inkommande laddningen (luft innehåller endast ~23,15 viktprocent syre).
- ökar förbränningens hastighet (intensitet) i motorcylindrarna.
I jetmotorer
Används ibland som oxidationsmedel i endrivna bränslen med etan , eten eller acetylen som bränsle.
I livsmedelsindustrin
Inom livsmedelsindustrin är substansen registrerad som livsmedelstillsats E942 , som drivmedel och förpackningsgas (förhindra produktförstöring). Lustgas används främst för matsprutning.
Anteckningar
- ↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0465.html
- ↑ Thompson, R. L., Lassaletta, L., Patra, P. K. et al. Acceleration av globala N2O-utsläpp sett från två decennier av atmosfärisk inversion. — Nat. Clim. Chang. (2019) doi:10.1038/s41558-019-0613-7
- ↑ Joseph Priestly . Experiment och observationer av olika typer av luft . — Vol. 1. - 1775.
- ↑ Neil Hogg, Ravinder J. Singh, B. Kalyanaraman. Glutations roll i transporten och katabolismen av kväveoxid // FEBS Letters : journal. - 1996. - 18 mars ( vol. 382 , nr 3 ). - S. 223-228 . - doi : 10.1016/0014-5793(96)00086-5 . — PMID 8605974 .
- ↑ DeMaster EG, Quast BJ, Redfern B., Nagasawa HT. Reaktion av kväveoxid med den fria sulfhydrylgruppen i humant serumalbumin ger en sulfensyra och dikväveoxid (engelska) // Biochemistry : journal. - 1995. - 12 september ( vol. 34 , nr 36 ). - P. 11494-11499 . — PMID 7547878 .
- ↑ Jinjoo Hyun, Gautam Chaudhuri, Jon M. Fukuto. Den reduktiva metabolismen av kväveoxid i hepatocyter: möjlig interaktion med tioler // Läkemedelsmetabolism och disposition : journal. - 1999. - 1 september ( vol. 27 , nr 9 ). - S. 1005-1009 . — PMID 10460799 .
- ↑ 1 2 Jevtović-Todorović V., Todorović SM, Mennerick S., Powell S., Dikranian K., Benshoff N., Zorumski CF, Olney JW. Lustgas (lustgas) är en NMDA-antagonist, neuroprotektant och neurotoxin (engelska) // Nat. Med. : journal. - 1998. - April ( vol. 4 , nr 4 ). - S. 460-463 . — PMID 9546794 .
- ↑ Christensen B., Refsum H., Garras A., Ueland PM. Homocysteinremetylering under dikväveoxidexponering av celler odlade i media innehållande olika koncentrationer av folater // J Pharmacol Exp Ther . : journal. - 1992. - Juni ( vol. 261 , nr 3 ). - P. 1096-1105 . — PMID 1602376 .
- ↑ Koblin DD, Waskell L., Watson JE, Stokstad EL, Eger EI 2nd. Lustgas inaktiverar metioninsyntetas i mänsklig lever (engelska) // Anesth Analg : journal. - 1982. - Februari ( vol. 61 , nr 2 ). - S. 75-78 . — PMID 7198880 .
- ↑ Vijaya Sampath, Xiao-Jian Zhao och Winslow S. Caughey. Anestetikaliknande interaktioner av kväveoxid med albumin och hemeproteiner. En mekanism för kontroll av proteinfunktion (engelska) // The Journal of Biological Chemistry : journal. - 2001. - 27 april ( vol. 276 , nr 17 ). - P. 13635-13643 . - doi : 10.1074/jbc.M006588200 . — PMID 11278308 .
- ↑ Aichun Dong, Ping Huang, Xiao-Jian Zhao, Vijaya Sampath och Winslow S. Caughey. Karakterisering av platser upptagna av anestetikum lustgas i proteiner med infrarött spektrum (engelska) // The Journal of Biological Chemistry: journal. - 1994. - 30 september ( vol. 269 , nr 39 ). - P. 23911-23917 . — PMID 7929038 .
- ↑ Olof Einarsdottir, Winslow S. Caughey. Interaktioner mellan bedövningsmedlet dikväveoxid med bovint hjärta cytokrom c oxidas. Effekter på proteinstruktur, oxidasaktivitet och andra egenskaper (engelska) // The Journal of Biological Chemistry : journal. - 1988. - 5 juli ( vol. 263 , nr 19 ). - P. 9199-9205 . — PMID 2837481 .
- ↑ Gillman MA, Lichtigfeld FJ. Lustgas verkar direkt på mu -opioidreceptorn // Anestesiologi : journal. Lippincott Williams & Wilkins1985. - Mars ( vol. 62 , nr 3 ). - s. 375-376 . — PMID 2983587 .
- ↑ Gillman MA, Lichtigfeld FJ. En jämförelse av effekterna av morfinsulfat- och dikväveoxidanalgesi på kroniska smärttillstånd hos människa // J Neurol Sci : journal. - 1981. - Januari ( vol. 49 , nr 1 ). - S. 41-45 . — PMID 7205318 .
- ↑ I Chanarin. Kobalaminer och dikväveoxid: en recension // Journal of Clinical Pathology. — 1980-10. - T. 33 , nej. 10 . - S. 909-916 . — ISSN 0021-9746 .
- ↑ R.B. Layzer. Myeloneuropati efter långvarig exponering för lustgas // The Lancet . — Elsevier , 1978-12-09. - T. 2 , nej. 8102 . - S. 1227-1230 . — ISSN 0140-6736 . Arkiverad från originalet den 14 april 2019.
Litteratur
- Leontiev A. V., Fomicheva O. A., Proskurnina M. V., Zefirov N. S. Modern kemi av kväveoxid (I) // Advances in Chemistry . - Ryska vetenskapsakademin , 2001. - T. 70 , nr 2 . - S. 107-122 .
- Mashkovsky M. D. Lustgas // Mediciner. - 15:e upplagan. - M . : New Wave, 2005. - 1200 sid. — ISBN 5-7864-0203-7 .
 Ordböcker och uppslagsverk |
|
|---|---|
| I bibliografiska kataloger |
|
| kväveoxider | |
|---|---|