Oxid dusný, triviálním názvemrajský plyn čiazoxid, v medicíně nazývanýnitrogenium oxydulatum nebodinitrogenii oxidum, je za laboratorních podmínek bezbarvý, nehořlavýplyn s nevýraznou, ale příjemnou vůní a nasládlou chutí.
Molekula oxidu dusného je lineární (grupa symetrieC∞v). Na základě výpočtů byl určenřád vazby N–N 2,73 a N–O 1,61, což znamená, že vazba mezi dusíkovými atomy leží mezi dvojnou a trojnou vazbou, zatímco mezi kyslíkovým a dusíkovým atomem mezi jednoduchou a dvojnou vazbou. Proto strukturní vzorec N2O musí být zobrazován dvěma krajnímimezomerními stavy. Jehoelektronová struktura je velmi blízká (téměř izoelektronová) struktuře molekulyoxidu uhličitého CO2.
Jeho reaktivita je za normální teploty nízká. Po zahřátí na 600 °C se však rozkládá nadusík akyslík. Protože v prvním stupni tohoto rozkladu vzniká molekulární dusík a atomární kyslík
2 N2O → 2 N2 + 2 O → 2 N2 + O2,
působí za těchto vyšších teplot jako velmi silnéoxidační činidlo. To vede k některým jeho aplikacím.
Působením elektrického výboje se dá směs plynného oxidu dusného svodíkem přivést k explozivní reakci
N2O + H2 → N2 + H2O.
Vzhledem k tomu, že se při této reakci prakticky nemění objem, nemá tato exploze velkou brizanci.
Oxid dusný má jakoskleníkový plyn významnýpotenciál globálního oteplování. V přepočtu na jednu molekulu a na období 100 let má oxid dusný 265krát větší schopnost zachycovat teplo v atmosféře nežoxid uhličitý (CO2).[4] Vzhledem k jeho nízké koncentraci (méně než 1/1 000 koncentrace CO2), je jeho příspěvek keskleníkovému efektu méně než třetinový ve srovnání s oxidem uhličitým a také menší než uvodní páry ametanu.[5] Na druhou stranu, protože přibližně 40 % oxidu dusného vstupuje do atmosféry v důsledku lidské činnosti,[6] je kontrola oxidu dusného považována za součást úsilí o omezení emisí skleníkových plynů.[7]
Většina oxidu dusného uvolňovaného do atmosféry v důsledku lidské činnosti pochází ze zemědělství, kdy zemědělci přidávají na pole hnojiva na bázi dusíku, a z rozkladu zvířecího hnoje. Snižování emisí může být horkým tématem v politice změny klimatu.[8]
Oxid dusný se uvolňuje také jako vedlejší produkt spalování fosilních paliv, i když množství uvolněného oxidu dusného závisí na tom, jaké palivo bylo použito. Uvolňuje se také při výrobě kyseliny dusičné, která se používá při syntéze dusíkatých hnojiv. Při výroběkyseliny adipové, která je prekurzoremnylonu a dalších syntetických oděvních vláken, se také uvolňuje oxid dusný.[9]
Oxid dusný se také podílí na ztenčováníozonové vrstvy. Studie z roku 2009 naznačuje, že N2O jsou nejvýznamnější emisí poškozující ozonovou vrstvu a očekává se, že zůstanou největší po celé 21. století. Je to způsobeno tím, že seozonemoxiduje:
Vdechování působí nejprve stavy veselosti (odtud názevrajský plyn) nebohysterie, při vyšších dávkách útlum až anestetickýspánek. Dlouhodobé nebo intenzivní vdechování však může vést k zástavě dýchání, nebo přílišnému útlumu srdeční činnosti, případně až k zástavě srdce, v obou případech s následkemsmrti.
V medicíně se dříve používal ve směsi s kyslíkem (85 % N2O + 15 % O2) jakoanestetikum ke krátkodobýmnarkózám; dnes aplikován dávkovacím zařízením (např.Entonox) zajišťujícím bezpečnost se může používat vporodnictví nebo vestomatologii.
Používá se jako hnací plyn v bombičkách na přípravušlehačky (v Evropské unii pod kódempřídatné látky E 942). K tomuto je vhodný pro svoji rozpustnost v tucích, kterou ostatní zvažované hnací plyny postrádají.[12]
V některých případech (dragstery) se vstřikuje dospalovacích motorů pro zvýšení výkonu, protože jeho rozkladem se získá více kyslíku než zevzduchu. Také ho z tohoto důvodu používají nelegální závodníci.
Ze stejných důvodů se využívá vanalytické chemii v metodě atomové absorpční spektrometrie (AAS) jako oxidační plyn při spalováníethynu namístovzduchu. Je tak možno dosáhnout plamene oteplotě téměř 3000 °C a analyzovat tak prvky s velmi stabilnímioxidy, např.hliník nebotitan.
V gastronomii se nově používá k přípravěespum.[13]
Oxid dusný pozoroval poprvéJohn Mayow v roce1669 a pozdějiJoseph Priestley v roce1772. O dvacet let pozdějiHumphry Davy stanovil jeho složení a testoval jej na sobě a přátelích. Výsledkem těchto testů bylo objevení narkotických vlastností oxidu dusného, což vedlo k jeho používání v humánní medicíně.
Připorodech byl oxid dusný pravděpodobně sporadicky používán již od60. let 19. století, poprvé jej však zdokumentovaně použil jako porodníanestetikum polský doktor (tehdyRuského impéria)Stanisław Klikowicz10. června1880 vPetrohradu. Tento porod 23leté ženy doprovázely silné bolesti, avšak po třech inhalacích byla bolest téměř odstraněna. Žena následně trvala na použití oxidu dusného po zbytek porodu, který poté proběhl úspěšně a bez komplikací. Celkem bylo při porodu spotřebováno cca 95litrů oxidu dusného.[14] Většího rozšíření vporodnictví však tento plyn doznal až po roce1915.
Zadruhé světové války oxid dusný používalaněmeckástíhací letadla s pístovými motory. Systém krátkodobého zvýšení výkonu motoruGM-1 měl za cíl dát pohonné jednotce větší výkon při operacích ve vyšších letových hladinách pomocí vstřikování směsi zkapalněného oxidu dusíku dokompresoru.[15]
↑Thompson, R.L., Lassaletta, L., Patra, P.K. et al. Acceleration of global N2O emissions seen from two decades of atmospheric inversion. Nat. Clim. Chang. (2019) doi:10.1038/s41558-019-0613-7
↑ Nitrous oxide: Laughing gas users risk spine damage, say doctors.BBC News. 2023-02-23.Dostupné online [cit. 2023-10-15]. (anglicky)
↑K. L. Denman, G. Brasseur, et al. (2007), "Couplings Between Changes in the Climate System and Biogeochemistry". InFourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press.
↑"4.1.1 Sources of Greenhouse Gases".IPCC TAR WG1 2001. Archived from the original on 29 October 2012. Retrieved 21 September 2012.
↑MUNDSCHENK, Susanne. The Netherlands is showing how not to tackle climate change.The Spectator [online]. 2022-08-03 [cit. 2023-10-15].Dostupné online. (anglicky)
↑RAVISHANKARA, A. R.; DANIEL, John S.; PORTMANN, Robert W. Nitrous Oxide (N 2 O): The Dominant Ozone-Depleting Substance Emitted in the 21st Century.Science. 2009-10-02, roč. 326, čís. 5949, s. 123–125.Dostupné online [cit. 2023-10-15].ISSN0036-8075.doi:10.1126/science.1176985. (anglicky)
↑GROSSMAN, Lisa. Laughing gas is biggest threat to ozone layer.New Scientist [online]. [cit. 2023-10-15].Dostupné online. (anglicky)
↑Nitrous Oxide in Whipped Cream [online]. [cit. 2018-03-07].Dostupné online.
↑ Espuma kráčí Evropou (hit v oblasti studené kuchyně).Labužník.cz [online]. [cit. 2024-03-20].Dostupné online.
↑RICHARDS, W.; PARBROOK, G. D.; WILSON, J. Stanislav Klikovich (1853–1910): Pioneer of nitrous oxide and oxygen analgesia.Anaesthesia. 1976-09, roč. 31, čís. 7, s. 933–940.Dostupné online [cit. 2024-10-20].ISSN0003-2409.doi:10.1111/j.1365-2044.1976.tb11906.x. (anglicky)
↑ Kurfürst - Kurz-Betriebsanleitung für Flugzeugführer und Bodenpersonal für GM 1-Anlagen in Bf 109 G..kurfurst.org [online]. [cit. 2024-03-20].Dostupné online.
VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois.Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999.ISBN80-7169-855-5.
BLACKAH, PAUL; LOWE, Malcolm V.; FERKL, Martin.Messerschmitt Bf 109 - Všechny verze od roku 1935. [s.l.]: Grada Publishing, 2011.ISBN978-80-247-3522-1.
