亜酸化窒素

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亜酸化窒素
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融点

-90.86

沸点

-88.48

識別情報
CAS登録番号 10024-97-2 チェック
KEGG D00102
ATC分類 N01AX13
特性
化学式 N2O
モル質量 44.0128
外観 無色の気体
密度 1.977 g/L (gas)
融点

-90.86 ℃ (182.29 K)

沸点

-88.48 ℃ (184.67 K)

への溶解度 60.82 mL /100 mL ( 24°C)
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

亜酸化窒素(あさんかちっそ)または一酸化二窒素(いっさんかにちっそ)は窒素酸化物の一種で、吸入すると陶酔効果があることから笑気ガス(しょうきガス)とも呼ばれる。化学式はN2O。 紫外線により分解されるなどして一酸化窒素を生成するため、亜酸化窒素の増加もオゾン層破壊につながる.

歴史[編集]

笑気は1772年イギリス人の化学者ジョゼフ・プリーストリーが発見した。亜酸化窒素を吸入すると軽く酔ったような感じになることから、当時はパーティーなどを盛り上げるために使用していた。ところが1795年、こちらもイギリス人化学者のハンフリー・デービーが亜酸化窒素に麻酔効果があることを証明し、これから笑気麻酔としての用途が開けることになった。

特徴[編集]

硝酸アンモニウムを約250で注意深く融解させると、分解して一酸化二窒素が発生する。

\rm{ NH_4 NO_3 \longrightarrow N_2 O + 2 H_2 O}

常温常圧で、無色で反磁性の気体。香気と甘味がある。麻酔作用がある。形式的には次亜硝酸の無水物に相当するが、常温において一酸化二窒素は反応性の低い気体であり水と反応することはない[1][2]。またハロゲンとは反応しない。しかし高温では助燃性を発揮し、アルカリ金属および有機物などは一酸化二窒素中で燃焼する[2]。窒素原子の酸化数は形式的には+1であるが、亜酸化窒素の構造を考慮すると、末端の窒素に酸化数0を、中央の窒素に酸化数+2を割り振ることができる。

大気中にわずかに含まれ、濃度は約 310 ppb である。主な発生源としては、燃焼、窒素肥料の使用、化学工業(硝酸などの製造)や有機物の微生物分解などがあげられる。

肥料の使用や化学物質の製造過程で出る亜酸化窒素が、2009年時点でオゾン層を最も破壊する物質であることを、アメリカ海洋大気局の研究チームが突き止め、2009年8月28日付のアメリカの科学誌『サイエンス』で発表した。

二酸化炭素の約300倍(100年GWP(100年間で発揮する温室効果))の温室効果ガスであり、京都議定書でも排出規制がかけられた。

日本では安全衛生に関する規制はないが、アメリカでは長期間の職業的暴露により自然流産率が高くなるとの報告に基づき、通常の日8時間・週40時間労働の場合の環境濃度の上限が50 ppmに定められている。〔参考:1994-1995 Threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices. Cincinnati, OH: American Conference of Governmental Industrial Hygienists〕

用途[編集]

  • 歯科治療時の鎮静用として酸素とともに吸入を行う。これにより麻酔注射やドリル研磨、抜歯などの恐怖心が緩和される。
  • 手術の際の全身麻酔に用いる(詳しくは笑気麻酔の項を参照)。
  • 車のエンジン内に吸気して、爆発的なエネルギーを得ることが出来る。仕組みとしては、酸素を通常よりも燃焼室に押し込む事と気化熱による吸気温度低下により馬力アップを図るもの。第二次世界大戦中に戦闘機に使用され、戦後暫く影をひそめていたがレースカーが使用を始め一般にも普及している。代表的な製品に「ナイトラス・オキサイド・システム (NOS)」などがある。
  • さまざまな食材をムース状に加工するエスプーマ調理用のガスとして。
  • 宇宙開発において、アポジキックモータースラスターの燃料として、ヒドラジン系に変わる材料としてエタノールとの組み合わせが検討されている。自己着火(発火)性がないため点火装置が必要になり、構造が複雑になる上に比推力も劣るが、毒性が低いため安全性が高く扱いやすいこと、融点が低く宇宙空間でも凍結しないことが利点とされている。

物性[編集]

参考文献[編集]

  1. ^ 『化学大辞典』 共立出版、1993年
  2. ^ a b FA.コットン, G.ウィルキンソン著、中原勝儼訳 『コットン・ウィルキンソン無機化学』 培風館、1987年