Dinitơ monoxit

Dinitơ monoxit, hay còn được gọi là khí cười, khí vui, hoặc bóng cười, là một hợp chất hóa học tồn tại dưới dạng khí ở điều kiện bình thường trên Trái Đất. Nó gồm hai nguyên tử nitơ kết hợp với một nguyên tử oxy, với công thức hóa học là N₂O.

Ở nhiệt độ phòng, dinitơ monoxit là một khí không màu, không cháy, có chút mùi kim loại. Khi nhiệt độ tăng cao, nó trở thành một chất oxy hóa mạnh mẽ tương tự như oxy và có thể hòa tan trong nước.

N₂O được tạo ra trong quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch. Hàm lượng của nó đang gia tăng toàn cầu với tốc độ khoảng 0,2–0,3% mỗi năm. Một lượng nhỏ N₂O cũng được thải vào khí quyển từ quá trình nitrat hóa phân bón hữu cơ và vô cơ. Khi vào không khí, N₂O không thay đổi dạng trong thời gian dài và chỉ bắt đầu phản ứng chậm chạp với nguyên tử oxy khi lên các tầng trên của khí quyển.

Trong phòng thí nghiệm, N₂O được sản xuất bằng cách nhiệt phân muối amoni nitrat. Nó có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp và y tế. Trong công nghiệp, N₂O được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn và làm nguồn oxy cho các quá trình lắng đọng hơi (CVD) của silic oxynitride (pha tạp hoặc không pha tạp) hoặc silicon. Nó còn được dùng để giám sát chất thải môi trường trong phân tích vi lượng, được áp dụng trong máy ASS, phân tích kim loại nặng, và làm chất oxy hóa trong tên lửa. Trong y tế, N₂O được dùng để giảm đau và gây mê, hoặc kết hợp với các khí khác để tạo thành thuốc gây mê. Nó tác động lên các tế bào GABA (Gamma Aminobutyric Acid) trong não, giúp giảm đau bằng cách làm giảm cảm giác đau và kích thích sản sinh các tế bào thần kinh nội sinh như opioid peptide và serotonin, hoocmon tạo cảm giác hưng phấn và hạnh phúc.

Mặc dù dinitơ monoxit chỉ hiện diện với lượng nhỏ trong khí quyển, nó vẫn được coi là một chất cản trở đáng kể sự hình thành tầng ozon, có ảnh hưởng tương tự như các hợp chất CFC. Khoảng 30% lượng N₂O trong khí quyển được cho là do hoạt động của con người, chủ yếu từ nông nghiệp và công nghiệp. Dinitơ monoxit là khí có thời gian tồn tại lâu thứ ba trong số các khí nhà kính, do đó, nó góp phần đáng kể vào hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Lịch sử

Khí N₂O được phát hiện lần đầu vào năm 1772 bởi Joseph Priestley. Một bước tiến quan trọng trong quá trình này là thiết kế thiết bị thí nghiệm để thu thập khí trên mặt nước, được thực hiện bởi Stephen Hales vào đầu những năm 1700. Tuy nhiên, quan niệm của Hales về cấu trúc của các khí rất khác so với hiểu biết hiện nay.

Hales tin rằng tất cả các loại khí đều là dạng của không khí. Ông cho rằng nếu khí không có lợi cho sự sống, thì không khí sẽ chứa đầy các hạt độc hại. Ông cũng nghĩ rằng nếu các khí có khả năng bắt lửa, thì không khí bị ô nhiễm bởi các hạt dễ cháy, dù chúng vô hình. Khái niệm khí đầu tiên được công nhận bởi Joseph Black vào những năm 1750, khi ông nghiên cứu bản chất của magnesi oxide, carbonat và sự tương tác của chúng với carbon dioxide.

Priestley đã sử dụng thiết bị của Hales cùng với khái niệm về khí của Black, mặc dù ông vẫn gọi chúng là 'không khí' cho đến khi qua đời, để khám phá và báo cáo nhiều loại khí khác nhau như: NO, NO₂, N₂, HCl và N₂O (tất cả vào năm 1772), O₂ (1774) và SO₂ (1775). Dĩ nhiên, những công thức này chưa tồn tại vào thời điểm đó, và tên của chúng ngày nay đã khác biệt nhiều. Nitơ monoxide (NO) được gọi là không khí nitơ, còn dinitơ monoxide thì được gọi là 'không khí nitơ, dạng khử', phản ánh phương pháp điều chế của nó cho phép NO tiếp xúc với mạt sắt ẩm.

2NO + H₂O + Fe -> N₂O + Fe(OH)₂

Ứng dụng

N₂O là một loại khí kích thích được bán hợp pháp tại một số hộp đêm ở châu Âu và châu Á. Người ta thường bơm khí này vào bóng bay, gọi là bóng cười (funky ball), để phục vụ khách tại quán bar. Các bác sĩ cảnh báo rằng khí này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tim mạch và hệ thần kinh. Sử dụng bóng cười quá mức có thể dẫn đến trầm cảm hoặc thậm chí tử vong. Sau khi hít phải khí này, cơ thể cảm thấy tê tê, âm thanh trở nên rõ hơn, và thường gây ra cảm giác phấn khích, cười nhiều, đặc biệt là khi âm nhạc đang phát.

Dinitơ monoxide được sử dụng để làm đông và tạo bọt cho kem tươi trong các bình xịt kem tại quán cà phê, thường được biết đến với tên gọi gas isi.

N₂O được dùng để nâng cao hiệu suất động cơ xe và còn có vai trò như chất oxy hóa trong các tên lửa.

Các loại oxide của nitơ

• Nitơ monoxide
• Dinitơ pentoxide
• Dinitơ tetroxide
• Nitơ dioxide

Các thông tin khác

• Khí Ozon
• Giảm thiểu tầng ôzôn
• Tiềm năng giảm ôzôn (ODP)
• Chất làm lạnh

Xem thêm

• Hướng dẫn An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp cho Nitrous Oxide
• Video phỏng vấn Paul Crutzen, người đoạt giải Nobel vì công trình nghiên cứu phân hủy ôzôn, trò chuyện với Harry Kroto, người đoạt giải Nobel, bởi Vega Science Trust.
• Danh sách chất ô nhiễm quốc gia – Tờ thông tin về Nitrogen oxide
• Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia – Nitrous Oxide
• CDC – Cẩm nang Hóa chất của NIOSH – Nitrous Oxide
• Câu hỏi thường gặp về Nitrous Oxide
• Bài viết của Erowid về Nitrous Oxide
• Nitrous oxide được chỉ ra là kẻ phá hoại ôzôn khủng khiếp Lưu trữ 2012-09-29 tại Wayback Machine, Science News
• Bài viết trên Dental Fear Central về việc sử dụng nitrous oxide trong nha khoa
• Cơ sở dữ liệu Altered States