Qu’est-ce que l’oxyde nitreux ?
L’oxyde nitreux est un type d’oxyde d’azote gazeux à température ambiante, représenté par la formule de composition N2O.
Il est également connu sous le nom d’anhydride hyponitrite, de gaz hilarant, d’oxyde nitreux et de monoxyde d’azote.
Utilisations de l’oxyde nitreux
L’oxyde nitreux est souvent utilisé pour l’anesthésie en dentisterie et en chirurgie, ainsi qu’en obstétrique et en gynécologie. Il est également utilisé dans l’industrie comme gaz vecteur pour les matériaux semi-conducteurs et l’analyse par absorption atomique, ainsi que pour la détection des fuites, les réfrigérants et le remplissage de ballons et de pneus avec du gaz.
Un célèbre restaurant espagnol a ajouté de l’oxyde nitreux aux aliments à l’aide d’un siphon à soda pour obtenir des plats à la mousse légère et aérée. L’oxyde nitreux est traité comme un additif alimentaire et la méthode de cuisson consistant à mélanger de l’oxyde nitreux à des ingrédients liquides pour former une mousse est appelée espuma. Cette méthode de cuisson est devenue populaire au Japon.
L’oxyde nitreux a une teneur en oxygène supérieure à celle de l’atmosphère. Lorsqu’il est pyrolysé, l’on obtient un mélange gazeux dont la pression partielle d’oxygène est supérieure à celle de l’atmosphère. C’est pourquoi il est parfois utilisé pour stimuler les moteurs à combustion interne, tels que les moteurs de voitures de course.
Principe de l’oxyde nitreux
| Poids moléculaire | 44.01 |
| Aspect extérieur | Gaz incolore |
| Densité | 1.977g/L(Gaz) |
| Point de fusion | -90.9℃ |
| Point d’ébullition | -88.5℃ |
| Dissolution dans l’eau | 6.082mL/100ml(24℃) |
L’oxyde nitreux est un gaz incolore à l’odeur caractéristique à température ambiante et possède une structure moléculaire de résonanceo. Il s’agit d’un gaz stable et ininflammable qui n’est pas toxique comme les autres oxydes d’azote. Il est caractéristique des anesthésiques et des analgésiques. Il est appelé gaz hilarant parce qu’il provoque des contractions des muscles faciaux lorsqu’il est inhalé, ce qui donne l’impression de rire. Il est utilisé pour l’anesthésie générale par inhalation.
Chauffé à 650°C, il se décompose pour former des vapeurs de NOx, ce qui présente un risque d’incendie et d’explosion. Il est très dangereux car il réagit violemment avec les agents réducteurs tels que l’acide sulfureux anhydre, le bore amorphe, la phosphine, l’éther, l’aluminium, l’hydrazine, le phényl lithium, le carbure de tungstène et certaines substances inflammables. Cela peut engendrer des incendies et des explosions.
Le gaz est également un puissant agent oxydant à des températures supérieures à 300°C et peut former des mélanges explosifs avec l’ammoniac, le monoxyde de carbone, le pétrole, etc. Il est désormais désigné comme une drogue parce qu’il a fait l’objet d’un abus en tant que drogue dépénalisée, car on pense qu’il procure une sensation d’euphorie lorsqu’il est inhalé.
Il doit donc être stocké et manipulé avec une extrême prudence.
Méthodes de production de l’oxyde nitreux
Il existe trois méthodes industrielles de production d’oxyde nitreux : la décomposition thermique du nitrate d’ammonium, l’oxydation de l’ammoniac et le sulfamate.
1. Méthode de pyrolyse du nitrate d’ammonium
Dans la méthode de pyrolyse du nitrate d’ammonium, l’oxyde nitreux est obtenu par décomposition d’une solution aqueuse de nitrate d’ammonium à 80% de la matière première dans un réservoir de réaction maintenu à environ 250°C et en faisant tomber la solution à un débit constant. Le gaz obtenu par la réaction possède une pureté d’oxyde nitreux de 97-98% et contient de l’azote, de l’ammoniac, de l’oxyde d’azote et du dioxyde d’azote comme impuretés.
Après condensation et élimination de l’eau du gaz d’oxyde nitreux brut dans un refroidisseur, le gaz est lavé avec une solution alcaline forte et un acide fort pour obtenir de l’oxyde nitreux purifié dont les impuretés ont été éliminées.
2. Méthode d’oxydation directe de l’ammoniac
La méthode d’oxydation directe de l’ammoniac utilise un catalyseur pour oxyder l’ammoniac et obtenir du protoxyde d’azote. La faible concentration d’oxyde nitreux dans le produit de la réaction et la courte durée de vie du catalyseur ont constitué des problèmes de procédé, mais l’amélioration des catalyseurs a maintenant permis son industrialisation.
L’oxyde nitreux brut contenant des impuretés est absorbé dans de l’eau sous pression et dissipé de l’eau sous pression réduite pour séparer l’oxygène et l’azote et obtenir de l’oxyde nitreux de haute pureté.
3. Méthode de l’acide sulfamique
La méthode du sulfamate est une méthode d’obtention de l’oxyde nitreux par réaction du sulfamate et de l’acide nitrique à 80-100°C.
NH2SO3H + HNO3 → N2O + H2SO4 + H2O