Stickstoffdioxid


Stickstoffdioxid
Strukturformel
Strukturformel von Stickstoffdioxid
Allgemeines
Name Stickstoffdioxid
Andere Namen
  • Nitrogendioxid
  • Stickstoff(IV)-oxid
  • Stickstoffperoxid
Summenformel NO2
CAS-Nummer 10102-44-0
Kurzbeschreibung

rotbraunes, stechend riechendes Gas [1]

Eigenschaften
Molare Masse 46,01 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte
  • 3,66 g·l−1 (Gasdichte bei 0 °C) [1]
  • 1,439 g·cm−3 (flüssig am Siedepunkt)[1]
Schmelzpunkt

−11,2 °C [1]

Siedepunkt

21,2 °C [1]

Dampfdruck

963 hPa [1] (20 °C)

Löslichkeit

Hydrolyse in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
04 – Gasflasche 03 – Brandfördernd 06 – Giftig oder sehr giftig 05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 270-330-314
EUH: keine EUH-Sätze
P: 260-​280-​244-​220-​304+340-​303+361+353-​305+351+338-​370+376-​315-​405-​403Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
Brandfördernd Sehr giftig
Brand-
fördernd
Sehr giftig
(O) (T+)
R- und S-Sätze R: 8-26-34
S: (1/2)-9-26-28-36/37/39-45
MAK

keine MAK, da krebserzeugend [1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Stickstoffdioxid, NO2, ist ein rotbraunes, giftiges, stechend chlorähnlich riechendes Gas, das leicht unter Dimerisierung zu N2O4 (Distickstofftetraoxid) verflüssigt werden kann und als Spurengas in der Atmosphäre mit den höchsten Werten in Bodennähe vorkommt.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Stickstoffdioxid

Die kritische Temperatur für NO2 beträgt 157,8 °C und der kritische Druck liegt bei 10 MPa.

Oberhalb von 200 °C zerfällt NO2 in O2 und NO, zusätzlich ist es relativ gut löslich in Wasser und hat einen stechenden, hustenreizenden Geruch. Das rotbraune paramagnetische NO2 wirkt stark oxidierend sowie reduzierend und steht mit dem diamagnetischen farblosen Distickstofftetroxid N2O4 im Gleichgewicht, wobei sich dieses Gleichgewicht mit zunehmender Temperatur nach links verschiebt und unter 0 °C vollständig zu farblosem Distickstofftetroxid dimerisiert:

 \mathrm{2\,NO_2 \ \rightleftharpoons \ N_2O_4 \quad \Delta H=-57~{\rm kJ/mol }}

Gleichzeitig ändert sich die beim Abkühlen des Gases dessen Farbe von rotbraun bräunlich nach blassgelb. Durch dieses Gleichgewicht ändert sich auch die Dichte. Diese beträgt bei 0 °C für das ideale reine Gas NO2 2,05 g/l und für das ideale Gas N2O4 4,1 g/l. Der reale Wert von 3,6 g/l gilt somit für ein Gleichgewichtsgemisch der beiden Gase. Der kritische Punkt liegt bei 157,8 °C, 101,32 bar und 0,557 kg/l; der Tripelpunkt bei -11,20 °C und 0,1864 bar.[1]

N2O4 und NO2 verhalten sich wie das gemischte Anhydrid der Salpetersäure und der Salpetrigen Säure. Mit Alkalihydroxidlösungen bilden sie Nitrate und Nitrite, z. B:

\mathrm{ 2\,NO_2 + 2\,NaOH \ \rightarrow \ NaNO_2 + NaNO_3 +H_2O}

Bei der Einleitung von NO2 in Wasser erfolgt Disproportionierung zu Salpetersäure und salpetriger Säure, wobei letztere in der sauren Lösung zu NO2, NO und Wasser zerfällt.

In Anwesenheit von Luft wird NO zu NO2 oxidiert, so dass letztlich das gesamte eingeleitete NO2 in Salpetersäure überführt wird:

 \mathrm{4\,NO_2 + O_2 + 2 \, H_2O \ \rightarrow\ 4\,HNO_3}

Herstellung

Labortechnisch kann NO2 durch Erhitzen von Schwermetallnitraten hergestellt werden.[3] Technisch wird es als Zwischenprodukt bei der Salpetersäuresynthese durch Luftoxidation von NO gewonnen. Außerdem entsteht es bei der Reaktion von Salpetersäure mit Kupfer, da diese Säurereaktion nicht unter Bildung von Wasserstoff abläuft. Zudem entsteht es bei Lichtbögen an Luft, z. B. an Jakobsleitern.

Verwendung

Stickstoffdioxid wird zur Herstellung von Salpetersäure verwendet, wozu es in Wasser eingeleitet wird und mit diesem reagiert. Sein Dimer Distickstofftetroxid wird in der Raketentechnik als Oxidationsmittel verwendet. Es dient weiterhin als nichtwässriges Lösungsmittel und wird zur Herstellung von Additionsverbindungen mit Metallen (z.B. Kupfer, Nickel) und Ammoniumnitrat (im Gemisch mit NO) verwendet.[1]

Sicherheitshinweise

Stickstoffdioxid ist sehr giftig und wird in geringen Konzentrationen kaum wahrgenommen. Eingeatmetes Stickstoffdioxid löst Kopfschmerzen und Schwindel aus. Höhere Konzentrationen können Atemnot und Lungenödeme auslösen. Wird Stickstoffdioxid in Konzentrationen von 40-100 µg/m3 über längere Zeit eingeatmet, kommt es zu gesundheitlichen Schäden [4].

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. a b c d e f g h i j k Eintrag zu CAS-Nr. 10102-44-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. März 2008 (JavaScript erforderlich)
  2. a b Eintrag zu CAS-Nr. 10102-44-0 im European chemical Substances Information System ESIS (ergänzender Eintrag)
  3. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 488-9.
  4. Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter,Ozone and Nitrogen Dioxide, Report on a WHO Working Group, Bonn, Deutschland, 13. bis 15. Jänner 2003, (engl.)
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