一、四氧化二氮的性質(zhì)
(一)物理性質(zhì)
四氧化二氮(化學(xué)式為N?O?)是一種無機(jī)化合物,常溫常壓下為紅棕色氣體,冷卻或加壓后會轉(zhuǎn)變?yōu)辄S棕色液體,其蒸氣密度大于空氣,會沿地面擴(kuò)散,易在低洼處積聚。它本身無明顯氣味,易液化,在自身蒸氣壓下可作為液化氣體運(yùn)輸,液態(tài)時相對密度大于水,難溶于冷水,易溶于有機(jī)溶劑(如乙醚、乙醇等)。其熔點(diǎn)約為-11.2℃,沸點(diǎn)約為21.2℃,臨界溫度158℃,臨界壓力10.13MPa,常溫下易揮發(fā),揮發(fā)后迅速恢復(fù)紅棕色氣態(tài)。
(二)化學(xué)性質(zhì)
1. 可逆二聚反應(yīng):四氧化二氮不穩(wěn)定,易與二氧化氮(NO?)發(fā)生可逆轉(zhuǎn)化,構(gòu)成動態(tài)平衡體系(N?O? ? 2NO?),該平衡受溫度影響顯著,溫度升高時平衡向生成NO?的方向移動,氣體顏色會加深(NO?為深棕色),溫度降低則向生成N?O?的方向移動,顏色變淺甚至變?yōu)闊o色,這一特性是其重要的化學(xué)特征之一。
2. 強(qiáng)氧化性:N?O?是一種強(qiáng)氧化劑,自身不燃燒,但能顯著加速可燃物質(zhì)的燃燒,與許多還原性物質(zhì)(如金屬粉末、有機(jī)物、硫、磷等)接觸會發(fā)生劇烈反應(yīng),甚至引發(fā)燃燒或爆炸,這一性質(zhì)使其常被用作火箭推進(jìn)劑的氧化劑。
3. 與水及堿的反應(yīng):四氧化二氮易與水發(fā)生反應(yīng),分解生成硝酸和一氧化氮(NO),反應(yīng)方程式為3N?O? + 2H?O = 4HNO? + 2NO↑,生成的硝酸具有強(qiáng)腐蝕性;同時它也能與堿反應(yīng),生成硝酸鹽和亞硝酸鹽。
4. 熱穩(wěn)定性:常溫下N?O?相對穩(wěn)定,但在高溫、光照或震動條件下會發(fā)生分解,分解過程為吸熱反應(yīng),吸收熱量的同時釋放出NO?,高溫下分解更為徹底,極端情況下可能引發(fā)容器內(nèi)壓力驟升,導(dǎo)致容器破損。
5. 其他反應(yīng)特性:與氧氣接觸可生成劇毒的二氧化氮;與甲醛在接近180℃時,原本緩慢的反應(yīng)會變得劇烈爆炸;與錳、鉀等金屬接觸時,金屬會在其中引燃,具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性。
二、四氧化二氮的注意事項(xiàng)
(一)危險性警示
四氧化二氮屬于劇毒、腐蝕性、氧化性危險化學(xué)品,根據(jù)NFPA 704危險等級標(biāo)準(zhǔn),其健康危害等級為3級,可造成嚴(yán)重或永久性人身傷害;具有氧化性(標(biāo)記為OX),易燃性和不穩(wěn)定性等級均為0級,常溫下穩(wěn)定但氧化性極強(qiáng)。其蒸氣可通過吸入、皮膚吸收侵入人體,對呼吸道、眼睛、皮膚和黏膜造成強(qiáng)烈刺激和腐蝕,長期或高濃度接觸會引發(fā)中毒,嚴(yán)重時可導(dǎo)致肺部損傷、呼吸困難、化學(xué)性肺炎甚至死亡;液體接觸皮膚或眼睛會造成嚴(yán)重灼傷;同時其氧化性可助燃,與可燃物質(zhì)混合易引發(fā)火災(zāi)或爆炸,泄漏后會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,對水體、土壤和植被產(chǎn)生腐蝕性危害,其與偏二甲肼搭配作為火箭推進(jìn)劑時,燃燒產(chǎn)物對人體損害更大,曾引發(fā)過傷亡事故。