Dwutlenek azotu

Dwutlenek azotu
Azot-dwutlenek-2D-Dimensions-vector.svgAzot-dwutlenek-3D-vdW.png
Stickstoffdioxid.svg
Struktura dwutlenku azotu.
Identyfikacja
Nazwa IUPAC dwutlenek azotu
N O CAS 10102-44-0
N O ECHA 100,030,234
N O WE 233-272-6
N O RTECS QW9800000
PubChem 3609161
ChEBI 33101
UŚMIECHY [N +] (= O) = O
PubChem , widok 3D
InChI InChI: widok 3D
InChI = 1S / NO2 / c2-1-3 / q + 1
InChIKey:
OMBRFUXPXNIUCZ-UHFFFAOYSA-N
Wygląd czerwonawo-brązowy gaz lub brązowa lub żółta ciecz o ostrym zapachu.
Właściwości chemiczne
Brute formula N O 2   [Izomery]
Masa cząsteczkowa 46,0055 ± 0,0008  g / mol
N 30,45%, O 69,55%,
Moment dwubiegunowy 0,316  ± 0,010  D.
Właściwości fizyczne
T ° fuzja -11,2  ° C
* Temperatura wrzenia 21,2  ° C
Rozpuszczalność w wodzie: reakcja
Masa objętościowa 1,45  g · cm -3 (płyn)
Nasycenie prężności par przy 20  ° C  : 96  kPa
Punkt krytyczny 157,85  ° C , 20,17  MPa
Właściwości elektroniczne
1 energia re jonizacji 9,586  ± 0,002  eV (gaz)
Środki ostrożności
SGH
SGH04: Gazy pod ciśnieniemSGH05: ŻrącySGH06: Toksyczny
Niebezpieczeństwo H314, H330, H314  : Powoduje poważne oparzenia skóry i uszkodzenia oczu.
H330  : Wdychanie grozi śmiercią
WHMIS
A: Gaz sprężonyC: Materiał utleniającyD1A: Bardzo toksyczny materiał powodujący poważne skutki natychmiastoweE: Materiał żrący
A, C, D1A, D2B, E, A  : Gaz sprężony
Absolutne ciśnienie pary w temperaturze 50  ° C = 345  kPa
C  : Materiał utleniający.
Powoduje lub wspomaga spalanie innego materiału poprzez uwalnianie tlenu.
D1A  : Bardzo toksyczny materiał powodujący poważne skutki natychmiastowe
Transport towarów niebezpiecznych: klasa 2.3
D2B  : Materiał toksyczny powodujący inne skutki toksyczne.
Mutagenność u zwierząt.
E  : Materiał żrący.
Transport towarów niebezpiecznych:

ujawnienie klasy 8 na poziomie 1,0% zgodnie z wykazem składników.
Transport
265
   1067   
Kod Kemlera:
265  : trujący i utleniający gaz (sprzyja pożarowi)
Numer UN  :
1067  : DWUTLENEK AZOTU; lub DIAZOTE TETROXIDE
Klasa:
2.3
Etykiety: 2.3  : Gazy toksyczne (odpowiadają grupom oznaczonym przez duże T, tj. T, TF, TC, TO, TFC i TOC). 5.1  : Substancje utleniające 8  : Substancje żrące
Piktogram ADR 2.3

Piktogram ADR 5.1

ADR 8.svg
Inhalacja Śmiertelny, pojawienie się kwasu azotowego w płucach w wyniku reakcji z wodą
Ekotoksykologia
Próg zapachu niski: 0,05  ppm
wysoki: 0,14  ppm
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej.

Dwutlenku azotu jest związek chemiczny o wzorze NR 2. Skoncentrowany wygląda jak duszący, trujący, czerwono-brązowy gaz o charakterystycznym ostrym, ostrym zapachu. Jest prekursorem przemysłowej produkcji kwasu azotowego HNO 3oraz główne zanieczyszczenie atmosfery ziemskiej wytwarzane przez silniki spalinowe (głównie olej napędowy) i elektrownie cieplne  ; jest zatem odpowiedzialny za eutrofizację i zakwaszenie niesiarczonego „  kwaśnego deszczu  ” (NO 2 w połączeniu z antropogenicznym ozonem troposferycznym tworzy azotany, które są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie). Odpowiada również za obecność kwasu azotowego (gdzie ten ostatni powstaje w wyniku hydratacji NO 2):

3 NIE 2+ H 2 O→ 2 HNO 3+ NIE .

Wygląd

Czysty, ma brązowawy kolor ( lśniące opary ) i słodkawy zapach. To jeden z zapachów, które odczuwamy na ulicach zanieczyszczonych ruchem samochodowym .

Struktura

Bardziej stabilna struktura NO 2 to ON · -O z kątem 134 stopni i punktem reprezentującym ten pojedynczy elektron na atomie azotu oraz kreskami między dwoma NO, oprócz istnienia wiązania „normalnego” NO. Formalne opłaty byłyby wyższe niż w przedstawionej konstrukcji; jego obecność na atomie azotu jest bliższa rzeczywistości, chociaż wszystko to jest tylko kwestią gęstości prawdopodobieństwa obecności danego elektronu. Spędza „więcej czasu” na azocie niż na jednym z dwóch tlenu.

Jego rodnikowa struktura sprawia, że ​​jest bardzo reaktywny wobec cząsteczek organicznych.

Równowaga monomer-dimer

Gaz ten ma stałą równowagę, ale w zależności od warunków temperatury i ciśnienia, z jego dimerem , nadtlenkiem azotu N 2 O 4 :

2 NIE 2    N 2 O 4 : Δ H = −57,23  kJ  mol −1 .

Ta dimeryzacja, która jest egzotermiczna , jest preferowana w niskich temperaturach. Nadtlenek azotu N 2 O 4 , korpus przenikalnością bezbarwny można uzyskać za pomocą substancji stałej topiącej się w -11,2  ° C . I odwracalnie zamienia się z powrotem w NO 2, kolorowy monomer paramagnetyczny , w reakcji endotermicznej w wyższych temperaturach.

Środek zanieczyszczający

Niesparowany elektron dwutlenku azotu sprawia, że ​​jest utleniaczem i gwałtowną trucizną : jego wdychanie powoduje natychmiastową reakcję z wodą w wewnętrznej wyściółce płuc , prowadząc do produkcji kwasu azotowego .

Stale emitowany przez większość pojazdów, elektrownie opalane paliwami cieplnymi (głównie węgiel) i działalność przemysłową, dwutlenek azotu jest również prekursorem innych zanieczyszczeń, zwłaszcza ozonu w warstwie przyziemnej (zanieczyszczenie, które rośnie na całym świecie. poczynione wysiłki) i azotany , które powodują kwaśne deszcze , aw rezultacie zakwaszenie i eutrofizację wód słodkich.

Rozwój lokalny i globalny

Od lat 1960 do 2002 poziomy NO x i ozonu mierzone w niższych warstwach troposfery (gdzie oddychamy) kształtowały się na porównywalnych krzywych, zbliżonych do krzywej wzrostu transportu drogowego , odzwierciedlając nieefektywność zimnych katalizatorów , oraz zanieczyszczenie przez dużą część silników Diesla, ukryte przez producentów, aż do skandalu związanego z Volkswagen Affair (Dieselgate), potęgowane przez stały wzrost liczby pojazdów.

W szczególności, ponieważ jest on prekursorem ozonu troposferycznego, interesujące wydawało się mierzenie go w kolumnie powietrza na większej wysokości, co było od dawna trudne i kosztowne (próbniki w powietrzu, balony  itp .). Następnie satelity zostały wyposażone w czujniki umożliwiające coraz dokładniejszy pomiar.

W 2017 roku naukowcy z NASA stworzyli nowe globalne mapy satelitarne o wysokiej rozdzielczości dotyczące jakości powietrza, umożliwiające dokładniejsze monitorowanie tego parametru w czasie i przestrzeni w różnych regionach i 195 miastach na całym świecie. Praca ta została zaprezentowana na spotkaniu American Geophysical Union w San Francisco i opublikowana w Journal of Geophysical Research . Pokazuje, że ostatnie zmiany stężenia większości zanieczyszczeń, w szczególności NO 2, „nie są przypadkowe” (Bryan Duncan, naukowiec z NASA, nauki o atmosferze w Goddard Space Flight Center w Greenbelt , Maryland), pilot tej pracy) oraz „kiedy rządy decydują się gdzieś budować lub regulować zanieczyszczenie ”, wpływ widać z satelitów. Duncan i jego zespół przeanalizowali dane zebrane od 2005 do 2014 roku przez holendersko-fiński instrument do monitorowania ozonu na pokładzie satelity NASA Aura . Instrument ten wykrywa również dwutlenek azotu, który jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania miejskiego smogu. Hotspoty zanieczyszczenia NO 2 znajdują się prawie na obszarach przemysłowych oraz w dużych miastach i wokół nich w krajach rozwiniętych i rozwijających się. NASA bada coroczne trendy w NO 2 na całym świecie i stara się je wyjaśnić, porównując zapisy satelitarne z informacjami o emisjach krajów i przepisach dotyczących kontroli emisji, krajowego produktu krajowego brutto i rozwoju miast. Wcześniejsze badania i mapy oparte na danych satelitarnych o niskiej rozdzielczości nie pozwoliły zidentyfikować zmian występujących na krótkich dystansach. Ta nowa mapa pokazuje bardziej spójne informacje na temat lokalizacji problemów i źródeł zanieczyszczeń i może pomóc wschodzącym krajom lub regionom, w których nie ma (lub jest ich kilka) naziemnych stacji monitorowania powietrza. Trendy różnią się znacznie w zależności od rozważanego regionu.

Wartości progowe

W swoich wytycznych dotyczących jakości powietrza WHO podaje następujące wytyczne dla NO 2  :

Te wartości są podobne do tych ustawionych we Francji przez kod środowiskowy:

Środki

Z tych powodów NIE 2jest jednym z czynników („subindeks”) ogólnie branych pod uwagę przy obliczaniu wskaźników jakości powietrza (na przykład indeks Atmo we Francji). Według Certu (2005) „w porównaniu z chronicznym zanieczyszczeniem zanieczyszczeniem, które jest obecnie najsłabiej kontrolowane, jest dwutlenek azotu”  ; „Ponadto spadek NO 2nie jest proporcjonalne do spadku pierwotnych zanieczyszczeń ” . Przyczynia się do naturalnej produkcji NO 2, podczas pożarów lasów oraz w chmurach i środkowej troposferze w przypadku aktywności burzowej.

Jako „toksyczne zanieczyszczenie” i ponieważ jest coraz bardziej obecny w powietrzu (w szczególności stał się jednym z głównych zanieczyszczeń w Paryżu), dwutlenek azotu jest monitorowany. Wymagane przez obserwatoria zanieczyszczenia powietrza, dla aktywnych czujników lub w ramach monitoringu sieci według próbników pasywnych i jest regulowana przez Europejską dyrektywą EWG n o  85-203 i dekret25 października 1991.

We Francji jego godzinowa wartość graniczna wynosi 200  µg / m 3 i jest często przekraczana w dużych miastach oraz w pobliżu głównych dróg lub lotnisk przy braku wiatru lub cyrkulacji powietrza.

Centralne Laboratorium prefekturze policji uważa tlenku azotu NO jako „bardzo dobry wskaźnik zanieczyszczenia ze źródeł samochodowych, ze względu na rosnący udział silnikiem Diesla pojazdów floty francuskiej” , ale że „środki wszelkie ograniczenia ruchu byłby raczej zmniejszona wpływ na zawartość NO 2  ” . Za główne źródła emisji tego gazu uznaje się silniki wysokoprężne . Satelitarne mapy zanieczyszczenia NO 2pokazują trzy główne ogniska jako źródła, ale także, że trasy statków handlowych i okrętów wojennych są wytyczone przez NO 2, zwłaszcza na Morzu Czerwonym i Oceanie Indyjskim, między południowym krańcem Indii a Indonezją . Nad morzem poziom promieniowania UV jest zwiększony, a rozwój motoryzacji nie przyniósł korzyści silnikom okrętowym. Ponadto ich olej opałowy jest często złej jakości (bogatszy w siarkę i cięższy). W dużych miastach Francji, według CERTU, przez cały rok „progi rekomendacji prawie nigdy nie są osiągane dla NO 2 » , Podczas gdy inne zanieczyszczenia często wykazują sezonowe szczyty.

W Europie ta substancja zanieczyszczająca, bardzo związana z ruchem samochodowym, powoli zmniejszała się w powietrzu od lat 80-tych do końca 90-tych , po czym ta poprawa ustała lub stała się bardzo niewielka. Gdyby ruch drogowy w Europie wzrósł, zanieczyszczenie NO 2może ponownie wzrosnąć. Europejskie prawo z 2014 roku (The Trybunał Sprawiedliwości Unii Europejskiej ) potwierdza zgodność z wartościami dopuszczalnymi dla NO 2ustanowiona przez europejską dyrektywę w sprawie jakości powietrza jest „  zobowiązaniem do rezultatu  ” dla państw członkowskich.

Do aktywowanego węgla adsorbcji dwutlenku azotu bardzo skutecznie, ponieważ nie jest pełną, ale nie do pomyślenia jest wykorzystanie go do oczyszczania powietrza w miastach. Z drugiej strony każdemu ograniczeniu liczby samochodów, ruchu lub prędkości na autostradzie towarzyszy redukcja NO 2.(a także drobne mikrocząstki PM 10 ).

Ocena poziomów NO 2

Odbywa się to dzięki specjalnym czujnikom , których szukaliśmy co najmniej od 2000 roku, aby ulepszyć, w tym lepiej mierzyć ten gaz w silnikach cieplnych i / lub w ich katalizatorze, aby z mocą wsteczną dostosować pracę silnika tak, aby jest mniej zanieczyszczający, co wymaga bardziej wydajnych czujników czasu rzeczywistego , pozwalających na selektywną detekcję i odpornych na wysokie temperatury spalin, aby docelowo lepiej redukować (w silniku) lub niszczyć (w nowej generacji katalizatory konwertery).

Inne zastosowanie

Był on używany w XIX th  wieku do konserwowania mięsa .

Bibliografia

  1. DWUTLENEK AZOTU , Karta (y) Bezpieczeństwa Międzynarodowego Programu Bezpieczeństwa Chemicznego , konsultacja 9 maja 2009
  2. (w) David R. Lide, Podręcznik chemii i fizyki , CRC,16 czerwca 2008, 89 th  ed. , 2736  str. ( ISBN  142006679X i 978-1420066791 ) , str.  9-50
  3. obliczona masa cząsteczkowa od „  atomowych jednostek masy elementów 2007  ” na www.chem.qmul.ac.uk .
  4. (w) Klotz, Irving M. Rosenberg and Robert M., Chemical Thermodynamics, Basic Concepts and Methods , Wiley-VCH Verlag,2008564  str. ( ISBN  978-0-471-78015-1 i 0-471-78015-4 ) , str.  98
  5. (w) David R. Lide, Podręcznik chemii i fizyki , CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  str. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , str.  10-205
  6. Numer indeksu 007-002-00-0 w tabeli 3.1 załącznika VI do rozporządzenia WE nr 1272/2008 (16 grudnia 2008).
  7. „  Dwutlenek azotu  ” w bazie danych chemikaliów Reptox z CSST (Quebec organizacji odpowiedzialnej za bezpieczeństwo i higienę pracy), dostęp 23 kwietnia 2009.
  8. „  Nitrogen dwutlenek  ”, na hazmap.nlm.nih.gov (dostęp: 14 listopada 2009 )
  9. (w) Duward Felix Shriver , Peter William Atkins and Cooper Harold Langford , Inorganic Chemistry , Oxford / Melbourne / Tokio, Oxford University Press,1990, 706  s. ( ISBN  0-19-855232-7 , 9780198552321 i 0198552319 )
  10. (w) AF Holleman and Egon Wiberg ( tłum.  Mary Eagleson, William Brewer), Inorganic chemistry , San Diego, Berlin, New York, Academic Press De Gruyter,2001, 1884  s. ( ISBN  978-0-12-352651-9 , OCLC  301686300 , czytaj online ).
  11. Ba M i Elichegaray C (2003), Zanieczyszczenie ozonem: rosnące stężenia pomimo wysiłków na poziomie europejskim . Dane ze środowiska (Ifen) n, 88.
  12. Energia jutra, technika, ekonomia środowiska, pod kierownictwem JL Bobina, E Huffera i H. Nifeneckera (grupa ENERGY we Francuskim Towarzystwie Fizycznym) Paliwa kopalne 11. Skutki zdrowotne. patrz wykres str.  271
  13. NASA i NO 2 w powietrzu 195 miast  ; aby przeglądać i pobierać wysokiej jakości mapy jakości powietrza URL: http://svs.gsfc.nasa.gov/12094
  14. Światowa Organizacja Zdrowia, Wytyczne WHO dotyczące jakości powietrza: cząstki stałe, ozon, dwutlenek azotu i dwutlenek siarki - Globalna aktualizacja 2005: Synteza oceny ryzyka , Genewa, Zdrowie Światowej Organizacji, 25  str. ( czytaj online ) , s.  17
  15. Kodeks ochrony środowiska (www.legifrance.gouv.fr) , artykuł R221-1
  16. Sampic J. (2005), Raport: „Ewolucja jakości powietrza we Francji” [PDF] , CERTU (Centrum badań nad sieciami, transportem, urbanistyką i konstrukcjami publicznymi), coll.  „Zanieczyszczenie”, 2005, patrz w szczególności s.  23 .
  17. Bertrand Bessagnet, Jean-Marc Brignon, Anne-Christine Le Gall, Frédérik Meleux, Simone Schucht i Laurence Rouïl, Połączone strategie zarządzania jakością powietrza i zmianą klimatu [PDF] , część 1: problemy, synergie i antagonizmy , 91  str. , INERIS, Raport z badania 2009, nr DRC-09-103681-02123A, opracowany dla MEEDDAT / DGEC, s.  18 .
  18. René Alary, Jacques Donati i Henri Viellard, „ La Pollution  automobile à Paris. Wpływ warunków drogowych i pogodowych  , " Zanieczyszczenie powietrza , n o  141, 8 kwietnia 2014 ( streszczenie ).
  19. Papazian Meybeck, M. i Massa, D. (2014), Badanie rozmieszczenia dwutlenku azotu w konurbacji Tuluzy metodą pasywnych próbników , lato 1996-zima 1996/1997-Ewolucja w ciągu pięciu lat: 1991 / 92-1996 / 97, 2268-3798.
  20. René Alary i Jacques Donati , „  Zanieczyszczenie samochodów w Paryżu. Wpływ ruchu i warunków pogodowych  ” , na lodel.irevues.inist.fr ,8 kwietnia 2014(dostęp 5 grudnia 2020 ) .
  21. ESA, "  Mapa świata zanieczyszczenia powietrza powstała dzięki czujnikowi Envisat SCIAMACHY  ", Europejska Agencja Kosmiczna ,14 października 2004( czytaj online , sprawdzono 15 stycznia 2017 r. ).
  22. Radisson L., Zgodność z wartościami granicznymi dla NO 2w otaczającym powietrzu zobowiązanie do rezultatu - oto ostrzeżenie państw członkowskich , Actu-environmentnement , 19 listopada 2014 r.
  23. Pinter, Z. (2002). Charakterystyka grubych warstw półprzewodników WO3 i WO3 / TiO 2 do produkcji czujników NO 2 (Rozprawa doktorska, Villeurbanne, INSA).
  24. Gao, J. (2011). Badanie i rozwój czujnika gazu do selektywnego wykrywania NOx w spalinach samochodowych (rozprawa doktorska, École nationale supérieure des mines-Saint-Étienne).

Zobacz też

Bibliografia

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne