Строение молекулы

Оксид азота (IV) в широком интервале температур существует в виде равновесной смеси мономера NO₂ и димера N₂O₄.

Молекула NO₂ имеет угловую форму, предполагается, что атом азота находится в состоянии sp²-гибридизации, длина связи N – O равна 0,119 нм, что соответствует полуторной связи.

На атоме азота имеется неспаренный электрон, поэтому он легко димеризуется с образованием димера N₂O₄. Молекула N₂O₄ плоская и состоит из фрагментов ₂ON – NO₂ c непрочной связью N – N.

Физические свойства

Оксид азота (IV) NO₂ – бурый газ, с резким удушливым запахом, ядовит, N₂O₄ – бесцветен. Твердый оксид азота (IV) бесцветен и состоит только из молекул N₂O₄. При его нагревании до температуры плавления -12,8 °С появляется бурая окраска, которая усиливается при повышении температуры и увеличения доли мономера в смеси. Температура кипения 21,5 °С.

Химические свойства

Оксид азота, и мономер, и димер, хорошо растворим в воде, и взаимодействует с ней:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂,

при этом происходит диспропорционирование на азотную и азотистую кислоты.

При температуре выше 0 °С реакция протекает по другому:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

Если через воду пропускать смесь оксида азота (IV) и воздуха, то образуется только азотная кислота:

4NO₂ + 2H₂O + О₂ = 4HNO₃.

Диоксид азота – сильный окислитель, в его атмосфере горят углерод и сера:

С + 2NO₂ = CO₂ + 2NO;

S + 2NO₂ = SO₂ + 2NO.

Получение

В лаборатории образуется при взаимодействии меди с горячей концентрированной азотной кислотой:

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O;

при термическом разложении высушенных нитратов тяжелых металлов:

2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂ + O₂.

В промышленности окисление оксида азота (II) кислородом:

2NO + O₂ = 2NO₂,

реакция является обратимой.