Monossido di diazoto (protossido di azoto)

Il monossido di diazoto N₂O è noto come ossido nitroso, protossido di azoto o come gas esilarante a causa dei suoi effetti euforizzanti e dissociativi che ne hanno indotto un uso illecito. Già alla fine del 1700 erano noti gli effetti del monossido di diazoto detto laughing gas che era utilizzato nelle feste della borghesia del Regno Unito. Il suo uso quale anestetico specie in campo odontoiatrico era noto dalla metà del XIX secolo.

I suoi effetti ispirarono Charlie Chaplin nella realizzazione di un cortometraggio prodotto nel 1914 e noto come Charlot dentista. Il monossido di diazoto è un gas incolore, non infiammabile che ad elevate temperature agisce da ossidante.

Impatto ambientale

L’ossido nitroso è presente nell’atmosfera rientrando nel ciclo dell’azoto e trae origine da varie fonti di origine naturale. Negli ultimi tempi, tuttavia, alcune attività umane come quelle agricole e industriali ne hanno aumentato la presenza.

L’ossido nitroso è un gas serra e sebbene sia presente nell’atmosfera per un tempo minore rispetto all’anidride carbonica, persiste più a lungo di altri inquinanti.

Nella stratosfera per azione della luce solare l’ossido nitroso viene convertito in altri ossidi di azoto che sono tra i responsabili dei danni allo strato di ozono.

Gli ossidi di azoto, inoltre, contribuiscono alla formazione dello smog contribuiscono con altri ossidi, come il biossido di carbonio e gli ossidi dello zolfo, alla formazione delle piogge acide.

Sintesi

• Il monossido di diazoto viene in genere sintetizzato per decomposizione termica del nitrato di ammonio secondo la reazione:

NH₄NO_3(s) → N₂O_(g) + 2 H₂O_(g)

La temperatura a cui avviene la reazione deve essere tra i 170 e i 240 °C in quanto il nitrato di ammonio, oltre ad essere usato quale fertilizzante, è esplosivo.

• Un altro metodo di sintesi consiste nella reazione tra acido ammidosolfonico con acido nitrico secondo la reazione:

H₂NSO₃H + HNO₃ → N₂O + H₂O + H₂SO₄

• Il monossido di diazoto può essere ottenuto per reazione del monossido di azoto con l’idrogeno:

2 NO_(g) + H_2(g)→  N₂O_(g) + H₂O_(g)

• Il monossido di diazoto può essere ottenuto per reazione dell’idrossilammina con lo ione Fe³⁺:

4 Fe³⁺ +  2 NH₂OH → 4 Fe²⁺ + N₂O + H₂O + 4 H⁺

Reazioni

• Il monossido di diazoto dà luogo a decomposizione termica a 565 °C per dare azoto e ossigeno:

2 N₂O_(g)→ 2 N_2(g) + O_2(g)

• Il monossido di diazoto reagisce con l’ammoniaca per dare azoto e acqua:

3 N₂O_(g) + 2 NH_3(g) →  4 N_2(g) + 3 H₂O_(g)

Usi

Oltre che come anestetico l’ossido nitroso trova utilizza quale comburente nei motori a razzo, come propellente nei motori a combustione interna. Iniettato nel sistema di alimentazione, si decompone ad alte temperature liberando ossigeno supplementare, che consente una combustione più efficiente e un incremento temporaneo delle prestazioni.

Nell’industria alimentare è impiegato come propellente per bombolette spray, soprattutto per panna montata e altri prodotti schiumosi: la sua capacità di dissolversi nei grassi e di espandersi rapidamente lo rende particolarmente adatto a questo scopo.

Con la sigla E942 l’ossido nitroso viene utilizzato come additivo alimentare ed in particolare come emulsionante. In campo medico viene utilizzato come anestetico e analgesico leggero, spesso in combinazione con altri farmaci, in particolare in odontoiatria, ostetricia e pronto soccorso, per ridurre il dolore e l’ansia nei pazienti.

A causa della sua scarsa solubilità in acqua e della sua elevata solubilità in sostanze lipidiche, infatti, esso viene utilizzato ad esempio nelle confezioni di panna spray. Queste ultime sono pressurizzate e, all’apertura dell’ugello, il monossido di diazoto tende a fuoriuscire passando dallo stato liquido a quello gassoso con formazione di bollicine lipidiche.

Uso ricreativo e rischi sanitari

Negli ultimi anni, il protossido di azoto ha conosciuto una crescente diffusione come sostanza d’abuso in contesti ricreativi. Il gas viene generalmente inalato da bombolette per panna spray o da palloncini riempiti appositamente, pratica che consente di ottenere in modo rapido effetti psicoattivi.

L’inalazione provoca una sensazione immediata di euforia, leggerezza e alterazione della percezione, spesso accompagnata da risate incontrollate (da cui il nome gas esilarante). Tuttavia, questi effetti sono di breve durata e possono indurre a ripetere l’assunzione più volte in un intervallo di tempo ridotto, aumentando significativamente i rischi.

Dal punto di vista sanitario, l’uso improprio del protossido di azoto non è privo di conseguenze. L’esposizione acuta può determinare vertigini e perdita di coordinazione, nausea e vomito, ipossia (riduzione dell’ossigeno disponibile), soprattutto in ambienti poco ventilati, perdita di coscienza, con rischio di incidenti o traumi

Un aspetto particolarmente critico riguarda l’interferenza con il metabolismo della vitamina B₁₂. L’uso ripetuto o prolungato può inattivare questa vitamina essenziale, causando danni neurologici, neuropatie periferiche e disturbi della sensibilità e della deambulazione

Nei casi più gravi, tali effetti possono diventare irreversibili se non trattati tempestivamente.

Ulteriori rischi sono legati alle modalità di assunzione: l’inalazione diretta da contenitori pressurizzati può provocare ustioni da freddo (criolesioni) alle labbra e alle vie respiratorie, mentre l’utilizzo in ambienti chiusi aumenta il pericolo di asfissia accidentale.

È importante sottolineare che, nonostante la percezione diffusa di una sostanza “innocua”, il protossido di azoto può comportare rischi significativi per la salute, soprattutto in caso di uso frequente o non controllato. Per questo motivo, numerosi paesi stanno introducendo misure di regolamentazione per limitarne la vendita e l’utilizzo improprio.

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