一酸化窒素 – フォーミュラ、構造、特性および利点

一酸化窒素または NO は、窒素の無色の酸化物です。このガス状化合物は不対電子を含み、異核二原子分子に属します。一酸化窒素ともいう。それは人間の細胞に見られ、いくつかの健康上の利点があります。一酸化窒素と二酸化窒素 (NO₂) を混同してはいけません )、主要な大気汚染物質、または亜酸化窒素 (N₂ O)、麻酔薬。次のセクションでは、一酸化窒素の式、特性、および一酸化窒素の利点について説明します。

一酸化窒素とは?

一酸化窒素は、窒素と酸素を含む分子です。それは二原子であり、フリーラジカルとして発生します。一酸化窒素は燃焼システムで発生します。雷雨の雷によって生成されることがあります。また、哺乳類では、さまざまな生理学的および病理学的プロセスにおけるシグナル伝達分子として発生します。

一酸化窒素は、自動車のエンジンや発電所から排出される有毒な大気汚染物質でもあります。人工的な排出源には以下が含まれます:

• 発電所
• 住宅用および商業用の燃焼プロセス
• 自動車
• 道路輸送
• 石油ストーブ
• タバコの喫煙

窒素が酸化されると、一酸化窒素が生成されます。これは、電気火花または熱の追加によって促進されます。次の反応が発生します:

N₂ + O₂ →2いいえ

一酸化窒素の式と構造

一酸化窒素の式はNOです。したがって、一酸化窒素は次のようにも呼ばれます:

• 窒素(II)酸化物
• 酸素窒素
• 窒素酸化物
• 一酸化窒素（IUPAC名）

不対電子を持つフリーラジカルです。そのため、次のように不対電子を表すドットを付けて表記することがあります。

• N=O または •NO

一酸化窒素のルイスドット構造は、電子の分布をさらに洞察します。

構造は、一酸化窒素が以下を含むことを示しています:

• 2 つの二重結合
• 3 つの孤立電子対
• 窒素上の 1 つの不対電子

一酸化窒素の調製

実験室や商業環境で一酸化窒素を得るために、いくつかの方法が使用されてきました。最も広く受け入れられている方法は次のとおりです。

銅による硝酸の還元

実験室では、一酸化窒素は希HNO₃の還元によって調製されます 銅で。反応は次のように進行します:

8 HNO₃ + 3 Cu → 3 Cu(NO₃ )₂ + 4 H₂ O + 2 いいえ

亜硝酸ナトリウムから

2 NaNO₂ + 2 FeSO₄ + 3 H₂ SO₄ → Fe₂ (SO₄ )₃ + 2NaHSO, + 2H₂ O + 2 いいえ

亜硝酸カリウムから

別のルートには、亜硝酸ナトリウムまたは亜硝酸カリウムの形での亜硝酸の還元が含まれます。

3 KNO₂ + KNO₃ + Cr₂ お、→ 2 K2 CrO₄ + 4 いいえ

オストワルドのプロセス

商用環境では、Ostwald のプロセスは、触媒としてプラチナの存在下でアンモニアが 750 ～ 900 °C で酸化されるときに一酸化窒素の生成を助けます。

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂ O

一酸化窒素の性質

一酸化窒素は、窒素と酸素で構成されています。したがって、その分子量は、窒素と酸素の原子量の合計です。分子量は30gです。無臭のガスです。ただし、その固体と液体の状態は青色です。奇数個の電子が存在するため、反応性の高い分子です。一酸化窒素の重要な特性を以下に示します:

• モル質量:30.006 g·mol−1
• 外観:無色
• 状態:ガス
• 密度:1.3402 g/L:
• 融点:−164 °C (−263 °F; 109 K)
• 沸点:−152 °C (−242 °F; 121 K)
• 水への溶解度:0.0098 g / 100 ml (0 °C)
• 屈折率:1
• 分子形状:線形

NO の化学反応

一酸化窒素または一酸化窒素は、酸素や他の分子と反応してさまざまな生成物を生成します。以下は、NO を含む重要な化学分画の一部です。

結露

一酸化窒素は凝縮して液体になり、二量体化して二酸化二窒素になります。ただし、この関連付けは弱く、可逆的です。結晶 NO の N-N 原子間の距離は 218 pm です。 N–O 間の距離のほぼ 2 倍です。

分解

一酸化窒素の分解は吸熱です。窒素と酸素という構成元素に分解されます。

2 NO → O₂ + N₂

酸化

一酸化窒素は、酸素に触れると二酸化窒素に変化します。反応のバランスの取れた化学式は次のとおりです:

2 NO + O₂ → 2 NO₂

水との反応

一酸化窒素は酸素と水と反応して亜硝酸を生成します。バランスのとれた化学反応は以下のとおりです:

4 NO + O₂ + 2 H₂ O → 4 HNO₂

ハロゲン化物との反応

一酸化窒素は、フッ素、塩素、臭素などのハロゲン化物と結合して、ハロゲン化ニトロシルを生成します。塩素との反応は以下のとおりです:

2 NO + Cl₂ → 2 NaCl

二酸化窒素との反応

それは二酸化窒素と反応し、強烈な青色の三酸化二窒素を形成するラジカルです。反応のバランスの取れた化学式は次のとおりです:

いいえ + いいえ₂ ⇌ ON−NO₂

ニトロシル化

一酸化窒素部分が別の分子に付加されると、このプロセスはニトロシル化と呼ばれます。この別の有機分子への共有結合には、いくつかの化学メカニズムが組み込まれています。

一酸化窒素の健康上の利点

一酸化窒素は人間の細胞で生成され、血管の健康にとって重要な化合物です。血管拡張剤として機能します。つまり、血管の内側の筋肉を弛緩させて広げます。したがって、血流が増加し、血圧が下がります。

一酸化窒素の主な健康上の利点は次のとおりです。

• 筋肉痛を軽減:細胞と筋肉をリラックスさせる効果があります。
• シグナル伝達:神経系、心血管系、免疫系でシグナル伝達分子またはメッセンジャーとして機能します。
• 血管拡張:抗狭心症薬として機能し、血管の拡張をもたらします。胸の痛みを和らげる効果があります。
• 気管支拡張:一酸化窒素は、気道の筋肉の治療にも役立ちます。喘息患者の気管支を弛緩させます。
• 勃起不全:サプリメントとして摂取すると、男性の勃起不全を治すのに役立ちます。
• 血圧:血管を拡張して患者の血圧を下げるのに役立ちます。
• 運動パフォーマンス:アスリートや娯楽目的でジムに通う人の運動パフォーマンスを向上させます
• 糖尿病:一酸化窒素は代謝、血管、細胞プロセスにおける重要な調節分子であるため、2 型糖尿病の管理に役立ちます。

一酸化窒素への環境参加

一酸化窒素は酸性雨とオゾン破壊に関与しています。したがって、環境に影響を与えます。

酸性雨の沈着

ヒドロペルオキシルラジカル (HO₂ •)、一酸化窒素は二酸化窒素 (NO) を形成します ).

• NO + HO₂ •→ •NO₂ + •ああ

次に、二酸化窒素がヒドロキシルラジカル (•OH) と反応して、次のように硝酸を生成します。

• NO₂ + •OH → HNO₃

硝酸やその他の酸が大気中で形成されると、酸性雨の沈着に寄与します。酸性雨は、以下に深刻な被害をもたらします:

• 建物
• 植生
• 材料
• 陸上生態系の酸性化
• 水生生物の酸性化
• 動物と人間に対する呼吸器への影響

一酸化窒素は空気を曇らせ、大気汚染を示します。赤褐色のもやが生じます。

オゾン層破壊

一酸化窒素はオゾン層破壊にも関与しています。成層圏オゾンと反応し、酸素と二酸化窒素に分解します。フリーラジカルになると、次の反応が起こります:

• NO + O₃ → NO₂ + O

オゾン層が破壊されると、有害な太陽の紫外線が地球に入り込み、人々や環境に有害な影響を及ぼします。

一酸化窒素を減らす方法

一酸化窒素の排出を削減する最善の方法は、地域および国の基準を設定し、それらが確実に施行されるようにすることです。人々は政府が定めたガイドラインに従わなければなりません。このプロセスには効果的なエリア モニタリングが必要です。

きれいな空気の行動を採用し、一酸化窒素レベルを追跡することが重要です.この慣行は、国家基準を満たしていない領域を特定するのに役立ちます。したがって、より適切で健康的な環境を確保するために、より適切な介入を考えることができます。

一般的に、人々は燃焼による排出物を可能な限り削減し、環境に優しい慣行を採用するよう努めなければなりません.

結論

一酸化窒素の化学式はNOです。それは気体状態で発生し、非常に反応性の高い分子です。大気中や人体のさまざまな化学反応に関与する重要なフリーラジカルです。人間や他の哺乳類の体内では、有益な効果があります。ただし、大気中に存在すると、オゾン層の破壊や酸性雨の原因となる可能性があります。

よくある質問

1.一酸化窒素の生物学的機能は何ですか?

一酸化窒素は、脊椎動物のガス状シグナル伝達分子として機能します。これは、ほぼすべての種類の生物におけるバイオプロダクトです。リラックス要素です。また、グアニル酸シクラーゼ酵素のヘム領域に結合すると、酵素が活性化されます。反応性の高い分子である NO は、膜を横切って自由に拡散します。血管の平滑筋を弛緩させ、血管拡張と血流の増加をもたらします。

2. NO は体のどこで生成されますか?

NO は、白血球によって大量に生成される可能性があります。興味深いことに、鼻呼吸は一酸化窒素を生成しますが、口呼吸は生成しません.

3.一酸化窒素の吸入が健康に及ぼす影響は?

一酸化窒素にさらされると、以下の呼吸器症状が観察されます:

• 咳
• 喘鳴
• 呼吸困難
• 喘息の発症
• 灼熱感
• けいれん
• 喉の組織の腫れ
• 肺に液体がたまる

4.一酸化窒素は人体に有害ですか?

窒素酸化物は、たとえ低濃度であっても、吸入すると人の気道や肺を刺激します。非常に高濃度のものを 1 ～ 2 回息を吸うと、重度の毒性を引き起こす可能性があります。