Ossido di diazoto
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| Ossido di diazoto | |
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| Nome IUPAC | |
| monossido di diazoto | |
| Nomi alternativi | |
| protossido di azoto ossidulo di azoto ossido nitroso anidride iponitrosa gas esilarante | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | N2O |
| Massa molecolare (u) | 44,01 |
| Aspetto | gas incolore |
| Numero CAS | |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,2 (a 185 K) |
| Solubilità in acqua | 567 g/l a 293 K |
| Temperatura di fusione (K) | 182 (-91 °C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | 185 (-88 °C) |
| Punto critico | 309,6 K (36,4 °C) 7,245 × 106 Pa |
| Tensione di vapore (Pa) a 293 K | 5,08 × 106 |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol-1) | 81,6 |
| ΔfG0 (kJ·mol-1) | 103,7 |
| S0m(J·K-1mol-1) | 220,0 |
| C0p,m(J·K-1mol-1) | 38,6 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico
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|---|---|
L'ossido di diazoto (nome IUPAC monossido di diazoto e noto soprattutto come protossido di azoto) a temperatura e pressione ambiente è un gas incolore non infiammabile dall'odore lievemente dolce.
Ha formula chimica N2O, il suo numero CAS è 10024-97-2.
È noto anche come gas esilarante per via dei suoi effetti euforizzanti. Trova impiego medico come analgesico e anestetico.
In condizioni normali, la sua solubilità in acqua è di circa 0,112 g per 100 g.
Non è tossico per inalazione, benché - essendo inodore - possa provocare asfissia. In forma liquefatta può causare ustioni per contatto, dovute alla bassa temperatura.
La sua struttura è un ibrido di risonanza tra due formule limite
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Storia [modifica]
Questo gas è stato scoperto da Joseph Priestley nel 1772. Vent'anni dopo, Humphry Davy lo sperimentò su sé stesso e su alcuni amici, tra cui i poeti Samuel Taylor Coleridge e Robert Southey (1774- 1843). Scoprì così che l'ossido di diazoto attenua considerevolmente la sensazione del dolore, anche quando chi lo assume è ancora semi-cosciente e fu così che entrò nell'uso medico come anestetico, specialmente presso i dentisti che avevano difficoltà ad avvalersi dell'opera di un medico anestesista e che trovavano conveniente che il loro paziente rimanesse sufficientemente sveglio da poter interpretare eventuali comandi verbali.
Usi [modifica]
Gas esilarante [modifica]
L'inalazione di ossido di diazoto è spesso causa di euforia, confusione e - in alcuni casi - un blando effetto afrodisiaco. Può altresì produrre nausea e una confusione persistente se l'esposizione è troppo rapida o eccessiva. L'effetto anestetico dell'ossido nitroso non è ben chiarita nei dettagli, ma si pensa che il gas interagisca con le membrane delle cellule nervose del cervello alterando la comunicazione intracellulare a livello delle sinapsi.
L'ossido di diazoto è usato da alcuni come sostanza stupefacente (a volte nota come hippie crack). Benché il gas di per sé non sia tossico, un uso prolungato produce sintomi analoghi a quella della carenza di vitamina B12: anemia e neuropatia. In California l'uso non medico di questo gas è considerato un crimine.
Propellente per aerosol [modifica]
L'ossido di diazoto è un additivo alimentare e viene usato negli spray come propellente[1] nelle confezioni di panna montata spray. È molto solubile in acqua e nei grassi, per cui si lega bene al composto della panna (35% di grassi emulsionati, il restante è acqua). Con la depressurizzazione del contenitore, all'apertura dell'ugello, il gas tende ad uscire, rigassificandosi e creando delle minuscole bollicine costituite da lipidi. La quantità di gas non è sufficiente ad anestetizzare, ma in grandi quantità mantiene un leggero effetto euforizzante.
La panna spray fu inventata nel 1931 da Charlie Goetz e G. Frederick Smith, uno studente di chimica dell'Università dell'Illinois ed il suo supervisore. Inizialmente usarono biossido di carbonio, che non era solubile nei grassi ma li rendeva acidi. L'uso dell'ossido di diazoto venne proposto da un dentista locale, che lo conosceva come anestetico. A partire dal 1948 la panna spray venne commercializzata in contenitori monouso sotto pressione e caricati con ossido di diazoto da parte della Reddi-Wip di Aaron Lapin.
Carburante per razzi [modifica]
L'ossido di diazoto può essere impiegato come comburente nei motori dei razzi. Rispetto ad altri agenti ossidanti ha il vantaggio di non essere tossico, di essere stabile a temperatura ambiente e di essere relativamente facile da stoccare e trasportare in volo.
È il comburente scelto in diversi modelli di motori ibridi per razzi - ibridi perché il combustibile è solido, mentre il comburente è liquido o gassoso. È stato usato spesso in combinazione con un polibutadiene a terminali ossidrilici.
Motori a combustione interna [modifica]
Nelle applicazioni motoristiche, l'ossido di diazoto ed il carburante del veicolo vengono iniettati nel condotto di aspirazione del motore, che produce i seguenti risultati: temperature dell'aria più basse nell'aspirazione, che producono un denso carico di aspirazione; aumento dell'ossigeno contenuto nel carico di aspirazione (l'aria ha una percentuale di ossigeno in peso del 20,9%);
Nelle competizioni automobilistiche l'ossido di diazoto, più noto in questo contesto come "protossido di azoto" o semplicemente nos, è iniettato nel carburatore o immediatamente a monte di esso per aumentare la potenza. Benché di per sé non sia infiammabile, decomponendosi ad alta temperatura fornisce più ossigeno dell'aria, consentendo al motore di bruciare una miscela più ricca di carburante; inoltre, essendo stoccato in forma liquida, la sua evaporazione nel carburatore provoca un abbassamento della temperatura, questo rende la miscela carburante-comburente più densa e riduce la detonazione. Solitamente viene inserito in bombole di forma cilindrica comandate da una elettrovalvola che permette l'afflusso del gas a monte del carburatore attraverso l'azionamento di un apposito interruttore. Non è legale utilizzarlo come sovralimentatore chimico per motori.
La stessa tecnica fu impiegata durante la Seconda guerra mondiale per aumentare la potenza dei motori degli aerei, soprattutto da parte della Luftwaffe, il cui carburante era mediamente peggiore - in termini di numero di ottano - di quello in dotazione alle forze aeree degli Alleati, e per compensare la carenza di ossigeno in alta quota.
La benzina, come tutti i carburanti, per bruciare ha bisogno di un elemento comburente: l'ossigeno, normalmente fornito dall'aria. Mentre l'addizione di un turbo viene chiamata "sovralimentazione meccanica", quella del protossido d'azoto viene definita "sovralimentazione chimica". Più ossigeno apportiamo all'interno della miscela aria/benzina, più il potere calorifico ed esplosivo aumenta. Su di un motore turbo la sovralimentazione chimica può aumentare le prestazioni del 40%-45% (esempio: da 100cv si passerebbe a 140/150cv). Per un veicolo progettato per altissime prestazioni si può arrivare ad un aumento del 150% (Es: da 100 cv si passerebbe a 250cv).
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