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一氧化氮

基本性质
稳定性:较稳定
禁配物:易燃或可燃物、铝、卤素、空气、氧。
避免接触的条件:受热。
聚合危害:与氧气聚合形成腐蚀性二氧化氮
分解产物:氮气,氧气,还有少量一氧化二氮
 

一氧化氮分子构型

一氧化氮为双原子分子
,分子构型为直线形。一氧化氮中,氮与氧之间形成一个σ键、一个2电子π键与一个3电子π键。氮氧之间键级为2.5,氮与氧各有一对孤对电子。有11个价电子,是奇电子分子,具有顺磁性。反键轨道上(π2p*)1易失去生成亚硝酰阳离子NO 。
 

一氧化氮计算化学数据

编辑
1、疏水参数计算参考值(XlogP):0.2
2、氢键供体数量:0
3、氢键受体数量:1
4、可旋转化学键数量:0
5、互变异构体数量:无
6、拓扑分子极性表面积:18.1
7、重原子数量:2
8、表面电荷:0
9、复杂度:2
10、同位素原子数量:0
11、确定原子立构中心数量:0
12、不确定原子立构中心数量:0
13、确定化学键立构中心数量:0
14、不确定化学键立构中心数量:0
15、共价键单元数量 

一氧化氮理化性质 

一氧化氮物理性质

1、性状:无色气体
2、熔点(℃):-163.6
3、沸点(℃):-151.8
4、相对密度(水=1):1.27(-151℃)
5、相对蒸气密度(空气=1):1.04
6、饱和蒸气压(kPa):6079.2(-94.8℃)
7、临界温度(℃):-93
8、临界压力(MPa):6.48
9、辛醇/水分配系数:0.10
10、溶解性:微溶于水,溶于乙醇、二硫化碳 

一氧化氮化学性质

一氧化氮是无色气体,工业制备它是在铂网催化剂上用空气将氨氧化的方法;实验室中则用金属铜与稀硝酸反应。
NO在水中的溶解度较小,而且不与水发生反应。常温下NO很容易氧化为二氧化氮,也能与卤素反应生成卤化亚硝酰(NOX)如2NO+Cl2=2NOCl
但NO与O2可与水反应,化学方程式为4NO+3O2+2H2O=4HNO3
根据NO的分子结构可见,它有未成对的电子,两个原子共有11个价电子,也就是个奇分子,大多数奇分子都有颜色,然而NO仅在液态或固态时才呈蓝色。NO分子在固态时会缔合成松弛
的双聚分子(NO)2,这也是它具有单电子的必然结果。
这里需要特别说明的是,NO可以被过氧化钠吸收
Na2O2+2NO=2NaNO2

一氧化氮制备方法 

一氧化氮实验室制备

用铜和稀硝酸来制备
在实验室中,通常用铜和稀硝酸反应来制备一氧化氮。
3Cu+8HNO3(稀)→3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
这种制备的一氧化氮可能含有一定量的二氧化氮和少量氮气。在硝酸浓度和反应温度较低时,反应生成的气体中氮气也较低。如用铜和稀硝酸在其凝固点之上进行反应,以维持溶液不凝固,反应生成的气体几乎为纯的一氧化氮。
用亚硝酸钠和稀硫酸反应来制备
实验室中,还常用亚硝酸钠和稀硫酸在启普发生器中反应来制备一氧化氮。
6NaNO2+3H2SO4→3Na2SO4+2H2O+4NO↑+2HNO3
在带有滴液漏斗的1L烧瓶中,放入69g(1mol)亚硝酸钠粉末,慢慢滴加300ml 2mol/L硫酸。产生的气体一氧化氮通过2个装有30%(10mol/L)氢氧化钠水溶液的洗涤瓶后,再通过装有玻璃棉和固体氢氧化钠的净化塔干燥。得产品16g(80%)进一步在液态空气下进行分馏,可得极纯产品。
可通过干法制备
3KNO2+KNO3+Cr2O→2K2CrO4+4NO↑
注意事项
(1)稀HNO3的浓度不宜偏高,否则可能会生产二氧化氮,也不能过低,否则反应速率过慢,以体积比1:4左右较为理想。
(2)铜片要用纯铜,因为有些合金元素可能会导致硝酸的还原产物混有二氧化氮气体。
(3)用胶塞塞住注射器针头之前要确保注射器内无空气,否则生产的一氧化氮会被氧化。

一氧化氮工业制备

合成法:将氮与氧混合气体通过电弧,在4000摄氏度直接化合成一氧化氮N2+O2→2NO
催化氧化法:在钯或铂催化剂存在的条件下,氨在氧气或空气中燃烧生产气体一氧化氮,经精制、压缩等工序后,制得一氧化氮产品。
4NH3+5O2→Pt4NO+6H2O
热解法:加热分解亚硝酸或亚硝酸盐,获得气体经精制,压缩等工序,即制得一氧化氮产品。
酸解法:亚硝酸钠与稀硫酸反应制取粗一氧化氮,再经碱洗、分离、精制、压缩,可制得99.5%的纯一氧化氮。
3NaNO2+H2SO4(稀)→2NO↑+NaNO3+Na2SO4+H2O
 

一氧化氮用途

1、用于半导体生产中的氧化、化学气相沉积工艺,并用作大气监测标准混合气。也用于制造硝酸和硅酮氧化膜及羰基亚硝酰。也可用作人造丝的漂白剂及丙烯和二甲醚的安定剂。超临界溶剂。用于制造硝酸、亚硝基羧基化合物,人造丝的漂白。用于医学临床实验辅助诊断及治疗,有机反应的稳定剂。
2、制硝酸、人造丝漂白剂、丙烯及二甲醚的安定剂。 

一氧化氮应用领域

临床应用
NO在常温下为气体,具有脂溶性是使它在人体内成为信使分子的可能因素之一。它不需要任何中介机制就可快速扩散通过生物膜,将一个细胞产生的信息传递到它周围的细胞中,主要影响因素是它的生物半寿期。具有多种生物功能的特点在于它是自由基,极易参与与传递电子反应,加入机体的氧化还原过程中。分子的配位性又使它与血红素铁和非血红素铁具有很高的亲合力,以取代O2和CO2的位置。据研究报道,血红蛋白-NO可以失去它附近的碱基而变成自由的原血红素-NO,这就意味着自由的碱基可以自由地参与催化反应,自由的蛋白质可以自由地改变构象,自由的血红素可以自由地从蛋白中扩散出去,这三种变化中的任何一个或它们的组合,将在鸟苷酸环化酶的活化过程中起重要作用  。NO的生物学作用和其作用机制研究方兴未艾,它的发现提示着无机分子在医学领域中研究的前景。
一氧化氮起着信使分子的作用。当内皮要向肌肉发出放松指令以促进血液流通时,它就会产生一些一氧化氮分子,这些分子很小,能很容易地穿过细胞膜。血管周围的平滑肌细胞接收信号后舒张,使血管扩张。
在泌尿及生殖系统中的作用
一氧化氮作为NANC 神经元递质,在泌尿生殖系统中起着重要作用,成为排尿节制等生理功能的调节物质,这为药物治疗泌尿生殖系统疾病提供了理论依据。
现已证明在人体内广泛存在着以NO为递质的神经系统,它与肾上腺素能、胆碱能神经和肽类神经一样重要。若其功能异常就可能引起一系列疾病。
在神经系统中的作用
有关L-Arg → NO途径在中枢神经系统(CNS)方面的研究认为,NO通过扩散,作用于相邻的周围神经元如突出前神经末梢和星状胶质细胞,再激活GC从而提高水平cGMP水平而产生生理效应。如NO可诱导与学习、记忆有关的长时程增强效应(Long-term potentiation,LTP),并在其LTP中起逆信使作用。
连续刺激小脑的上行纤维和平行纤维可引起平行纤维细胞的神经传导产生长时程抑制(Long-term depression,LTD),被认为是小脑运动学习体系中的一种机制,NO参与了该机制。
在外周神经系统也存在L-Arg → NO途径。NO被认为是非胆碱能、非肾上腺素能神经的递质或介质,参与痛觉传入与感觉传递过程。
NO在胃肠神经介导胃肠平滑肌松弛中起着重要的中介作用,在胃肠间神经丛中,NOS和血管活性肠肽共存并能引起非肾上腺素能非胆碱能(nonadrenergic-non-cholinerrgic,NANC)舒张,但血管活性肠肽的抗体只能部分消除NANC的舒张,其余的舒张反应则能被N-甲基精氨酸消除。
在免疫系统中的作用
研究结果表明,NO可以产生于人体内多种细胞。如当体内内毒素或T细胞激活巨噬细胞和多形核白细胞时,能产生大量的诱导型NOS和超氧化物阴离子自由基,从而合成大量的NO和H2O2,这在杀伤入侵的细菌、真菌等微生物和肿瘤细胞、有机异物及在炎症损伤方面起着十分重要的作用 。
当前认为,经激活的巨噬细胞释放的NO可以通过抑制靶细胞线粒体中三羧酸循环、电子传递细胞DNA合成等途径,发挥杀伤靶细胞的效应。
免疫反应所产生的NO对邻近组织和能够产生NOS 的细胞也有毒性作用。某些与免疫系统有关的局部或系统组织损伤,血管和淋巴管的异常扩张及通透性等,可能都与NO在局部的含量有着密切的关系。
心脑血管的作用机理
一氧化氮是氮的化合物,化学式NO,分子量30,氮的化合价为+2。由于一氧化氮带有自由基,这使它个化学性质非常活泼。具有顺磁性。当它与氧反应后,可形成具有腐蚀性的气体——二氧化氮(NO2)。一氧化氮在标准状况下为无色气体,液态、固态呈蓝色。一氧化氮改善心脑血管的作用机理。
各类含氧氮化合物的构型各类含氧氮化合物的构型
一氧化氮的产生大致分为2种,一种是酶生性一氧化氮,一种是非酶生性一氧化氮。
这种酶称为一氧化氮合酶(NOS),人体内有3种此类酶,分为内皮型一氧化氮合酶,分布于血管内皮细胞;神经型一氧化氮合酶,分布于人体神经元细胞当中;蕞后一种叫诱导型一氧化氮合酶,分布于人体免疫细胞当中如淋巴、T细胞当中。
其中以海洋生物为主要原料提取出来的酶一种内皮一氧化氮合酶 学术名称:“一氧化氮海洋合酶” (NOSS),这种酶的活性更高,可以在增强体内一氧化氮循环机制作用,源源不断的产生一氧化氮。但是这种酶很少见,必须是由海洋生物尖海龙、牡蛎、鱼精蛋白等海洋珍贵物种才能提取产生出来。酶生性一氧化氮的合成公式是 L-精氨酸 + NOS + O2 = NO + L-瓜氨酸, 瓜氨酸又可以通过一些列的化学反应生成精氨酸。具体可以看下图分析:
一氧化氮合成机制一氧化氮合成机制
精氨酸转化机制精氨酸转化机制
在血管内皮细胞里产生的一氧化氮气体,由于它是脂溶性的,所以很快渗透出细胞膜向下扩散进入平滑肌细胞,从而作用于平滑肌细胞,使其松弛,扩张血管,蕞终导致血压的下降!同时也会很快渗透出细胞膜向上扩散进入血液,进入血小板细胞,使血小板活性降低,抑制其凝集和向血管内皮的粘附,从而防止血栓的形成,防止动脉粥样硬化的发生。从生化角度来讲,一氧化氮是一自由基气体,携带一个未配对电子,在体内极不稳定,这一特性恰好和其它游离自由基一样。这样两者就非常容易结合产生反应。从而使体内自由基数量大大减少。由于一氧化氮本身的合成需要一氧化氮合酶(NOS)的参与,但是正常情况下NOS的活性很低,需要硝基类药物或者皂甙类活性物质的激活。因此一氧化氮蕞佳的产生效果是和人参皂甙类物质一起协同作用。
一氧化氮与人体功能
一氧化氮发现(nitric oxide,NO)广泛分布于生物体内各组织中,特别是神经组织中。它是一种新型生物信使分子,1992年被美国Science杂志评选为明星分子。NO是一种极不稳定的生物自由基,分子小,结构简单,常温下为气体,微溶于水,具有脂溶性,可快速透过生物膜扩散,生物半衰期只有3-5s,其生成依赖于一氧化化氮合成酶(nitric oxide synthase,NOS)并在心、脑血管调节、神经、免疫调节等方面有着十分重要的生物学作用。因此,受到人们的普遍重视。

一氧化氮安全措施

一氧化氮环境危害

危险特性:具有强氧化性。与易燃物、有机物接触易着火燃烧。遇到氢气爆炸性化合。接触空气会散发出棕色有酸性氧化性的棕黄色雾。一氧化氮较不活泼,但在空气中易被氧化成二氧化氮,而后者有强烈腐蚀性和毒性。
该品不稳定,在空气中很快转变为二氧化氮产生刺激作用。氮氧化物主要损害呼吸道。吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状,如咽部不适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、**呼吸窘迫综合征,出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。可并发气胸及纵隔气肿。肺水肿消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。一氧化氮浓度高可致高铁血红蛋白血症。慢性影响:主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症。个别病例出现肺纤维化。可引起牙齿酸蚀症。
环境危害:对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染。
燃爆危险:该品助燃,有毒,具刺激性。
 

一氧化氮健康危害

一氧化氮是宇航员晕厥发作的元凶
一氧化氮的过量产生会使血管扩张,这样就可以解释为什么宇航员在太空飞行之后会产生晕厥,以及可以解释许多陆地上发生的类似现象。
这种太空中宇航员经历的微重力现象,很象太空中的宇航员或长期久卧在床的病人马上要起来时的感觉,这时人们会产生过多的血管扩张剂--一氧化氮,从而导致血压降低,流往头部的血液减少,出现晕厥。
在对大鼠的试验中,加州大学的研究人员发现,低重力环境下,大鼠产生一氧化氮的两种酶增多,而且,给予大鼠药物抑制其中一种酶时,它们的血压升高,这给研究人员一个提示:抑制一氧化氮对宇航员和长期卧床患者的晕厥是一种有效的治疗。这份研究报告发表在7月份出版的《实用生理学》杂志上。
在我们正常的直立的生活中,重力使血液流往下肢,因此身体下部的血管收缩以确保有足够的血液流往相反的方向。在低重力环境下,人全身的血压一样,当宇航员返回地球时,他们身体下部过度舒张的血管使头部血压急剧下降,于是在站立时,不可避免地要晕倒。
人们看到宇航员登陆后轻松地大步行走,是因为他们穿着加压的衣服,能保持健康的血压。但是,他们的衣服只能穿这么久,而适应重力需要一段时间。
研究人员说:"长期卧床的患者其情况与宇航员相似,好像不受重力的影响。因此,在试图站立时会晕倒。"
 

一氧化氮接触防护

职业接触限值
中国MAC(mg/m3):5[NO2]
前苏联MAC(mg/m3):5
TLVTN:ACGIH 25ppm,31mg/m3
TLVWN:未制定标准
监测方法:盐酸萘乙二胺比色法
工程控制:严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。提供安全淋浴和洗眼设备。
呼吸系统防护:空气中浓度超标时,佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿透气型防毒服。
手防护:戴防化学品手套。
其他防护:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。保持良好的卫生习惯。
 

一氧化氮消防措施

有害燃烧产物:氧化氮。
灭火方法:消防人员必须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:雾状水。

一氧化氮泄漏处理

应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即隔离150m,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
 

一氧化氮废弃处置

废弃处置方法:根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法。

一氧化氮储存运输 

一氧化氮运输注意事项

运输注意事项:铁路运输时须报铁路局进行试运,试运期为两年。试运结束后,写出试运报告,报铁道部正式公布运输条件。采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。严禁与易燃物或可燃物、卤素、食用化学品等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。公路运输时要按规定路线行驶,禁止在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。
 

一氧化氮操作注意事项

严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩),戴化学安全防护眼镜,穿透气型防毒服,戴防化学品手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与卤素接触。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
 

一氧化氮储存注意事项

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、卤素、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。 

一氧化氮毒理学资料

1、急性毒性数据:大鼠吸入LC50:1068 mg/m3/4H;小鼠吸入LCLo:320ppm;哺乳动物狗吸入LCLo:5000 ppm/25M。
2、其它多剂量数据:大鼠吸入TCLo:50 mg/m3/6H/7W-I;大鼠吸入TCLo:3 mg/m3/24H/16D-C;小鼠吸入TCLo:10 ppm/2H/30W-I。
3、致突变数据:细菌-鼠伤寒沙门氏菌:30 ppm;大鼠吸入27 ppm/3H(连续)突变在哺乳动物体细胞;啮齿动物-仓鼠成纤维细胞10 ppm突变在哺乳动物体细胞。
4、是一血液毒物,转变氧合血红蛋白为变性血红蛋白而发绀,使大脑受损伤产生麻痹和痉挛。轻度中毒时,移至新鲜空气中症状可消失。由于一氧化氮在空气中很快变为二氧化氮,后者对人体也有毒害,对肺组织产生刺激和腐蚀作用,引起肺水肿。慢性作用主要表现为神经衰弱综合症及慢性呼吸道炎症。个别出现肺纤维化。此外,还可出现牙齿酸蚀症。
5、一氧化氮能引起中枢神经麻痹和痉挛。人吸收一氧化氮会迅速氧化成有毒的二氧化氮。中毒症状和二氧化氮相同。空气中一氧化氮的蕞高容许浓度(折合成二氧化氮)居住区为0.15mg/m3,工作场所为5mg/m3
6.急性毒性 ,LC50:1068mg/m3(大鼠吸入,4h)。
7.致突变性:,微生物致突变:鼠伤寒沙门菌30ppm。哺乳动物体细胞突变:大鼠吸入27ppm(连续,3h)。 

一氧化氮相关法规

法规信息 化学危险物品安全管理条例[  ,化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第2.3 类有毒气体;剧毒物品分级、分类与品名编号(GA 57-93)中,该物质的液化或压缩品被划为第一类 A级无机剧毒品。
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