Stikstofoxide

Een stikstofoxide is een binaire verbinding van zuurstof en stikstof, zoals een verbinding uit het rijtje:

• stikstofmonoxide (NO)
• stikstofdioxide (NO₂)
• distikstofmonoxide (N₂O), lachgas
• distikstoftrioxide (N₂O₃)
• distikstoftetraoxide (N₂O₄)
• distikstofpentaoxide (N₂O₅)
• stikstoftrioxide (NO₃)

Vaak worden willekeurige stikstofoxiden, of mengsels van willekeurige stikstofoxiden, aangeduid met "NO_x". Lachgas (N₂O) wordt bij standaardomstandigheden doorgaans niet tot de stikstofoxiden gerekend.

Stabiliteit

De verzamelnaam voor de mono-stikstofoxiden (NO, NO₂ en NO₃) is NO_x. De laatste vier, N₂O₃, N₂O₄, N₂O₅ en NO₃, zijn bij kamertemperatuur en atmosferische druk niet stabiel:

${\displaystyle {\ce {2 N2O3 -> 2 NO + N2O4}}}$

${\displaystyle {\ce {N2O4 -> 2 NO2}}}$

${\displaystyle {\ce {2 N2O5 -> 4 NO2 + O2}}}$

De tweede, N₂O, is bij hogere temperaturen weinig stabiel, ontleedt bij hoge temperatuur gemakkelijk en is dan bij hoge druk een krachtige oxidator:

${\displaystyle {\ce {2 N2O -> 2 N2 + O2}}}$

zodat ze als raketbrandstof gebruikt kan worden.

De eerste, NO, zet zich in lucht om tot NO₂:

${\displaystyle {\ce {2 NO + O2 -> 2 NO2}}}$

Hoewel NO het meest gevormd wordt, zal in de lucht dus vooral NO₂ voorkomen.

Ontstaan

Stikstofoxiden ontstaan bij alle vormen van verbranding op hoge temperatuur, bijvoorbeeld in een verbrandingsmotor. Als diesel met benzine vergeleken wordt, kan geconcludeerd worden dat diesels meer NO_x produceren, doordat de verbranding plaatsvindt bij hogere druk en bijgevolg ook hogere temperatuur. Andere voorbeelden van verbrandingsprocessen zijn huishoudelijke verwarming op gas, stookolie of kolen, industriële processen zoals thermische elektriciteitscentrales op kolen, olie of gas, cementovens, hoogovens voor staalproductie.

Het belangrijkste mechanisme is aangetoond door Zeldovich en luidt vereenvoudigd:

${\displaystyle {\ce {N2 + O2 -> 2 NO}}}$

Bij 1500 °C levert dit 0,3% NO op, bij 1930 °C 1% en bij 2300 °C 2%.

Eigenschappen

Stikstofoxiden worden gerekend tot de stoffen die verzuring en eutrofiëring van het milieu in de hand werken, onder andere zure regen. Een reactie met water levert de anorganische zuren salpeterzuur en salpeterigzuur op:

${\displaystyle {\ce {N2O5 + H2O -> 2 H+NO3^- (aq)}}}$

${\displaystyle {\ce {N2O3 + H2O -> 2 H+NO2^- (aq)}}}$

${\displaystyle {\ce {2 NO2 + H2O -> H+NO3^- (aq) + H+NO2^- (aq)}}}$