חנקן דו-חמצני

חנקן דו־חמצני הוא תרכובת שנוסחתה NO₂. בטמפרטורת החדר תחמוצת חנקן זו היא גז רעיל, הפוגע בדרכי הנשימה ובריאות בפרט. צבעו חום וריחו חריף. החומר פאראמגנטי, על החנקן אלקטרון בלתי מזווג כך שהמולקולה היא רדיקל חופשי, שני הקשרים חנקן־חמצן חולקים אלקטרונים לא מאותרים כך שסדר הקשר הוא בין 1 ל־2.

אין לבלבל ערך זה עם הערך "ניטריט".

חנקן דו־חמצני

שם סיסטמטי	Nitrogen dioxide
שמות נוספים	Nitrogen(IV) oxide, Deutoxide of nitrogen
כתיב כימי	NO₂
מסה מולרית	46.0055 גרם/מול
מראה	גז כתום
מספר CAS	10102-44-0
צפיפות	2.62 גרם לליטר גרם/סמ"ק
מצב צבירה	גז
מסיסות	מתפרק במים
ממסים	מסיס בחומצה חנקתית, ופחמן ארבע־כלורי
טמפרטורת היתוך	11.2- °C -261.95 K
טמפרטורת רתיחה	21.2 °C 294.35 K
מקדם שבירה	1.449
אנתלפיית התהוות סטנדרטית	33.1 קילוג'ול למול
אנטרופיה מולרית תקנית	240.1±0.05 ג'ול למול־קלווין

חנקן דו־חמצני משמש כדלק לטילים ולתגובות ניטרציה. הוא מזהם אוויר הנוצר במנועי בעירה פנימית ונחשב לתחמוצת החנקן הנפוצה ביותר.

מבחנה לדגימת חנקן דו־חמצני כמזהם אוויר בלונדון.

הכנה

בדרך כלל מיוצר חנקן דו־חמצני מתגובה של חנקן חמצני (NO) עם חמצן אטמוספירי

• ${\displaystyle 2NO+O_{2}\Rightarrow 2NO_{2}}$

במעבדה ניתן לייצר חנקן דו־חמצני בתהליך דו שלבי: פרוק חומצה חנקתית נותן דו חנקן חמש חמצני (N₂O₅) העובר אחר כך פרוק בחימום:

• ${\displaystyle 2HNO_{3}\Rightarrow N_{2}O_{5}+H_{2}O}$
• ${\displaystyle 2N_{2}O_{5}\Rightarrow 4NO_{2}+O_{2}}$

NO2 נוצר גם מפרוק תרמי של כמה מלחי ניטראט למשל:

• ${\displaystyle 2Pb(NO_{3})_{2}\Rightarrow 2PbO+4NO_{2}+O_{2}}$

מחיזור חומצה חנקתית על ידי נחושת

• ${\displaystyle Cu+4HNO_{3}\Rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2H_{2}O+2NO_{2}}$

או בתגובה בין בדיל לחומצה חנקתית

• ${\displaystyle Sn+4HNO_{3}\Rightarrow H_{2}O+H_{2}SnO_{3}+4NO_{2}}$

תגובות

NO₂ נמצא בשיווי משקל עם הדימר N₂O₄

• ${\displaystyle 2NO_{2}\Leftrightarrow N_{2}O_{4}}$

שינוי האנתלפיה בתגובה ${\displaystyle \Delta H=-57.23kJ/mol}$ כלומר הדימריזציה אקסותרמית ולכן הצורה NO₂ תועדף בטמפרטורות גבוהות וככל שהטמפרטורה נמוכה ייטה שיווי המשקל לטובת הדימר N₂O₄ שהוא דיאמגנטי וחסר צבע מכאן ההבדלים בצבע הגז בטמפרטורות שונות כמודגם בצילום.

חנקן דו־חמצני בטמפרטורות שונות. מימין לשמאל: ,196°C,0°C, 23°C, 35°C, 50°C-

ב־150°C החומר מתפרק ל־NO ולחמצן

• ${\displaystyle 2NO_{2}\Rightarrow 2NO+O_{2}}$, הפירוק אנדותרמי ${\displaystyle \Delta H=114kJ/mol}$

בשל חולשת הקשר חנקן־חמצן במולקולה NO₂ הוא מחמצן חזק ועשוי להגיב בעצמה ולעיתים בפיצוץ עם תרכובות רבות כדוגמת פחמימנים.

הידרוליזה

חנקן דו־חמצני עובר הידרוליזה ומתקבלת חומצה חנקיתית (HNO₂) וחומצה חנקתית (HNO₃)

• ${\displaystyle 2NO_{2}+H_{2}O\Rightarrow HNO_{2}+HNO_{3}}$

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא חנקן דו-חמצני בוויקישיתוף

ערך זה הוא קצרמר בנושא כימיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.