Qu’est-ce que le dioxyde d’azote ?
Le dioxyde d’azote est un oxyde d’azote, un gaz à l’odeur piquante.
Le dioxyde d’azote se forme lorsque le monoxyde d’azote (NO), qui est produit lorsque des substances brûlent à haute température, est oxydé dans l’atmosphère. La source du dioxyde d’azote est l’oxyde nitrique émis lors des processus de combustion dans les chaudières industrielles et domestiques et les moteurs de voiture.
Le dioxyde d’azote est particulièrement causé par les moteurs automobiles, qui brûlent du carburant à haute pression, les moteurs diesel étant une source particulièrement importante d’émissions. Le dioxyde d’azote est également connu comme un polluant atmosphérique typique, car il affecte la santé humaine, notamment les voies respiratoires.
Utilisations du dioxyde d’azote
Le dioxyde d’azote est notamment utilisé pour dissoudre et décomposer les échantillons en chimie analytique. Il est également utilisé comme matière première et intermédiaire synthétique pour les composés azotés tels que l’acide nitrique, ainsi que comme agent de blanchiment, catalyseur et agent de nitrification pour les composés organiques. De plus, il peut être utilisé comme matière première pour les explosifs en tant qu’agent oxydant et comme inhibiteur de polymérisation.
Le dioxyde d’azote est également utilisé comme agent oxydant pour les carburants de fusée tels que l’acide nitrique fumant. En fait, il a été utilisé dans la fusée Titan, les lancements du projet Gemini, les propulseurs latéraux de la navette spatiale et les sondes spatiales non habitées envoyées vers les planètes.
Propriétés du dioxyde d’azote
Le dioxyde d’azote est un gaz brun rougeâtre à des températures supérieures à -21,2°C. En dessous de -21,2°C, il devient un liquide jaune. En dessous de -11,2°C, il se transforme en tétroxyde de diazote incolore (N2O4). Le tétroxyde de diazote est un dimère du dioxyde d’azote.
La couleur brun-rouge du dioxyde d’azote est due à son absorption de la lumière bleue à 400-500 nm ; la lumière de longueur d’onde inférieure à 400 nm provoque une photolyse, formant les espèces d’oxygène atomique O et NO. Dans l’atmosphère notamment, les atomes O s’ajoutent à O2 pour former de l’ozone. Le dioxyde d’azote possède un électron non apparié et est paramagnétique.
Structure du dioxyde d’azote
La formule chimique du dioxyde d’azote est NO2, une molécule courbe avec une symétrie C2v. La longueur de la liaison entre les atomes d’azote et d’oxygène est de 119,7 pm, ce qui correspond également à l’ordre de liaison entre 1 et 2. Les angles et longueurs de liaison du dioxyde d’azote sont intermédiaires entre ceux des cations (NO2+) et des anions (NO2-) correspondants.
Autres informations sur le dioxyde d’azote
1. Synthèse du dioxyde d’azote
Industriellement, le dioxyde d’azote est produit en mélangeant de l’air (oxygène) avec du monoxyde d’azote, qui est produit par l’oxydation catalytique de l’ammoniac. Le dioxyde d’azote peut également être produit en faisant réagir de l’argent ou du cuivre avec de l’acide nitrique concentré.
Cependant, le dioxyde d’azote est un sous-produit involontaire de la combustion et de la fabrication de diverses substances. Par exemple, l’oxyde nitrique produit par la combustion est oxydé de manière photoréactive dans l’atmosphère pour former du dioxyde d’azote.
Le dioxyde d’azote peut également être produit naturellement par l’activité biologique et, à l’échelle mondiale, l’activité biologique en est la principale source. Dans les villes, le dioxyde d’azote est présent à des densités élevées, y compris dans les sources mobiles et fixes, et constitue l’une des principales sources de pollution de l’air.
2. Réactions du dioxyde d’azote
Le dioxyde d’azote et le tétroxyde d’azote sont en équilibre. D’après le principe de Le Chatelier, l’équilibre se déplace vers le dioxyde d’azote à des températures plus élevées. Lorsque l’on utilise de l’azote liquide pour un refroidissement rapide, le dioxyde d’azote se forme sous forme solide, mais le tétroxyde de diazote est présent dans le solide.
La réaction avec l’eau produit également de l’acide nitrique et de l’acide nitreux, et cette réaction est responsable des pluies acides. De plus, la réaction du dioxyde d’azote avec le dioxyde de soufre produit du monoxyde d’azote et du trioxyde de soufre.
3. Pollution de l’environnement par le dioxyde d’azote
Le dioxyde d’azote figure sur la liste des substances spécifiées dans la loi sur la lutte contre la pollution atmosphérique ; jusqu’aux années 70 environ, la pollution par le dioxyde d’azote augmentait avec l’accroissement du nombre de voitures dans le parc automobile. Depuis lors, en partie grâce aux effets des contrôles d’émissions, les valeurs moyennes annuelles sont restées stables à long terme. Les normes environnementales n’ont pas été respectées, en particulier le long des grands axes routiers.
Des effets sur la santé ont été signalés chez l’homme, principalement au niveau du système respiratoire. Les normes environnementales stipulent que les niveaux moyens quotidiens de dioxyde d’azote doivent être compris entre 0,04 et 0,06 ppm ou inférieurs.