Закись азота¶

Закись азота (оксид диазота, веселящий газ, химическая формула N₂O) — неорганическое соединение азота и кислорода, при нормальных условиях представляющее собой бесцветный газ со сладковатым запахом и привкусом. Относится к классу оксидов азота, не поддерживает горение, но при нагревании разлагается с выделением кислорода. Вещество известно преимущественно своим применением в медицине в качестве средства для ингаляционного наркоза, а также в пищевой промышленности и технике.

¶Физические и химические свойства

Закись азота — бесцветный газ, тяжелее воздуха (плотность 1,98 кг/м³ при нормальных условиях). Температура кипения составляет −88,5 °C, температура плавления — −90,9 °C. Газ хорошо растворим в воде (около 1,5 объёма газа в 1 объёме воды при 20 °C), а также в органических растворителях. Молекула N₂O линейна и неполярна, что объясняет относительно низкую реакционную способность соединения при комнатной температуре.

При нагревании выше 300 °C закись азота разлагается на азот и кислород, что делает возможным её использование как окислителя в некоторых технических процессах. Соединение негорюче, однако поддерживает горение других веществ за счёт выделяющегося при разложении кислорода. С водородом, аммиаком и некоторыми другими восстановителями образует взрывоопасные смеси.

¶История открытия

Закись азота была впервые получена английским химиком Джозефом Пристли в 1772 году. Пристли синтезировал газ, нагревая нитрат аммония, и описал его основные свойства. Однако анестезирующее действие вещества обнаружил в 1799 году другой британский учёный — Хемфри Дэви, который, вдыхая газ, отметил состояние эйфории и снижение болевой чувствительности. Дэви предложил использовать закись азота в хирургии, но его идея не нашла немедленного применения.

Широкое внедрение закиси азота в медицинскую практику началось в 1840-х годах. Американский стоматолог Гораций Уэллс в 1844 году впервые публично продемонстрировал удаление зуба под действием газа. Несмотря на неудачную демонстрацию в Гарвардском университете, метод постепенно распространился, и к концу XIX века закись азота стала одним из основных средств ингаляционной анестезии.

¶Применение

¶Медицина

В медицине закись азота применяется в смеси с кислородом (обычно в соотношении 50/50 или 70/30) для ингаляционной анестезии и обезболивания. Газ оказывает быстрое, но кратковременное анальгетическое действие, не угнетая при этом дыхательный центр. Используется при краткосрочных хирургических вмешательствах, в стоматологии, при родах и для обезболивания при болезненных диагностических процедурах. Преимуществом является быстрое пробуждение пациента и отсутствие выраженных побочных эффектов при правильной дозировке. В России закись азота включена в перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов.

¶Пищевая промышленность

В пищевой промышленности закись азота (пищевая добавка E942) применяется в качестве пропеллента — вытесняющего газа для аэрозольных баллонов со взбитыми сливками. Газ растворяется в жировой фазе продукта и при выпуске из баллона создаёт стабильную пену. Также используется как упаковочный газ для продления срока хранения продуктов, поскольку замедляет окислительные процессы.

¶Техника и промышленность

В технике закись азота используется как окислитель в ракетных двигателях (в паре с гидразином или другими горючими) и в двигателях внутреннего сгорания (системы закиси азота NOS) для кратковременного увеличения мощности. В электронной промышленности газ применяется в процессах химического осаждения из газовой фазы. Также вещество используется как компонент эталонных газовых смесей для калибровки газоанализаторов.

¶Физиологическое действие и риски

При вдыхании закись азота вызывает состояние эйфории, снижение болевой чувствительности и лёгкое головокружение, за что получила неофициальное название «веселящий газ». Механизм действия связан с влиянием на опиоидные рецепторы и стимуляцией выделения эндорфинов. При длительном вдыхании возможны галлюцинации и нарушение координации.

Вдыхание концентрированной закиси азота без кислорода опасно: быстро развивается гипоксия, которая может привести к потере сознания и необратимым повреждениям головного мозга. Систематическое употребление газа в немедицинских целях вызывает неврологические нарушения, в частности дефицит витамина B₁₂ и связанные с ним поражения периферических нервов. В России и ряде других стран свободная продажа закиси азота ограничена, а её употребление в рекреационных целях преследуется по административному законодательству.

¶Экологические аспекты

Закись азота является парниковым газом: её потенциал глобального потепления примерно в 300 раз выше, чем у углекислого газа. Основными источниками эмиссии N₂O служат сельское хозяйство (применение азотных удобрений), промышленные процессы и сжигание топлива. В стратосфере закись азота участвует в реакциях разрушения озонового слоя. В соответствии с Киотским протоколом, выбросы закиси азота подлежат международному учёту и регулированию.