Ossido nitroso: sintesi, reazioni, usi, droghe dissociative

L’ossido nitroso o monossido di diazoto detto anche  protossido di azoto è noto come gas esilarante per via dei suoi effetti euforizzanti.
Esso è un gas non infiammabile, stabile a temperatura ambiente, incolore dal tipico odore dolciastro avente formula N₂O, usato in campo medico per usi anestetici oltre che per i suoi effetti analgesici.

Ha formula N₂O e la sua struttura è un ibrido tra le due forme limite di risonanza:

Nel 1772 il chimico e filosofo inglese Joseph Priestley scoprì l’ossido nitroso. Fu solo verso la fine del secolo che un altro chimico inglese Sir Humphry Davy  scoprì gli effetti anestetici provandolo su sé stesso.

Alti livelli di ossido nitroso possono provocare vertigini ed euforia e, interagendo con la vitamina B12, ne causa l’inattivazione.

L’ossido nitroso è un gas a effetto serra con un potere di circa 300 volte maggiore della CO₂ di trattenere il calore con conseguente innalzamento della temperatura della terra.

Droghe dissociative

Esso appartiene al gruppo delle droghe dissociative ovvero a quelle sostanze che, inizialmente utilizzate come anestetici generali in chirurgia, producono distorsioni delle percezioni visive e sonore e sensazioni di distacco dall’ambiente e da sé stessi.

Consumato tramite inalazione da palloncini o simili il monossido di diazoto può provocare nausea e mal di testa.  Un consumo eccessivo e non appropriato causa perdite di coscienza, crollo della pressione arteriosa, aritmia cardiaca e, nel peggiore dei casi, decesso a seguito di una paralisi respiratoria.

Il suo utilizzo cronico può provocare polineuropatia e altre degenerazioni delle cellule nervose.

L’ossido nitroso è presente naturalmente nell’atmosfera in quanto, tra l’altro, esso rientra nel ciclo dell’azoto con cui l’azoto si muove tra l’atmosfera, il terreno e gli esseri viventi.

Tuttavia, le attività umane quali l’agricoltura, le combustioni, il trattamento delle acque reflue e i processi industriali, ne provocano un notevole incremento. Dal 1750, data di inizio della rivoluzione industriale, ad oggi il livello nell’atmosfera di monossido di diazoto è notevolmente aumentato.

Nel campo dell’agricoltura la formazione di ossido nitroso è dovuta all’uso di fertilizzanti azotati che stimolano i batteri a trasformare l’azoto in N₂O e alle deiezioni prodotte dagli allevamenti intensivi.

Sintesi dell’ossido nitroso

Il monossido di diazoto è un sottoprodotto che si ottiene da una combustione che avviene con l’utilizzo dell’aria e quindi viene ottenuto dai motori delle automobili e dalle centrali termoelettriche.

L’ossido nitroso si ottiene inoltre come sottoprodotto nell’ambito del processo Ostwald per la produzione di acido nitrico e, come sottoprodotto nella sintesi dell’acido adipico.

Il monossido di diazoto è ottenuto per riscaldamento ad una temperatura tra i 170 e i 240°C del nitrato di ammonio che si decompone secondo la reazione:

NH₄NO_3(s) → N₂O_(g) + 2 H₂O_(aq)

Il monossido di diazoto è ottenuto inoltre per ossidazione dell’ammoniaca in presenza di un catalizzatore costituito da biossido di manganese e ossido di bismuto:

2 NH₃ + 2 O₂ → N₂O + 3 H₂O

Reazioni

L’ossido nitroso reagisce con l’ossigeno per dare monossido di azoto secondo la reazione di sintesi:

2 N₂O + O₂ → 4 NO

Il monossido di azoto prodotto, a sua volta, reagisce con l’ozono secondo la reazione:

NO + O₃ → NO₂ + O₂

e quindi costituisce una specie che contribuisce all’assottigliamento dello strato di ozono che è uno schermo fondamentale per l’intercettazione di radiazioni U.V. letali per la vita sulla terra.

L’ossido di diazoto, quindi, oltre a essere un potente gas serra ha l’ulteriore effetto di contribuire a distruggere lo strato di ozono.

Usi

Trova utilizzo nei motori dei razzi come comburente grazie alla mancanza di tossicità e alla sua stabilità.

Viene utilizzato anche come additivo nei motori a combustione interna. Alle alte temperature e pressioni, presenti all’interno del cilindro rilascia ossigeno che contribuisce a una maggiore potenza di detonazione della benzina poiché si comporta, indirettamente, da comburente.

Inoltre è usato, in miscela con l’ottafluorociclobutano, come propellente per aerosol di prodotti alimentari come panna spray e prodotti alimentari pressurizzati.

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