Slāpekļa dioksīds

Slāpekļa dioksīds jeb slāpekļa(IV) oksīds (NO2) ir slāpekļa un skābekļa binārais savienojums. Slāpekļa dioksīds rodas, gaisā sadaloties vai reaģējot visiem pārējiem slāpekļa oksīdiem (izņemot dislāpekļa oksīdu), tādēļ ar terminu 'slāpekļa oksīds', ja nav norādīts precīzāk, ķīmijā parasti saprot slāpekļa dioksīdu. NO2 ir viegli sašķidrināma gāze raksturīgā sarkanbrūnā krāsā, ar ļoti asu smaku. 

Tā kā slāpekļa dioksīds ir brīvais radikālis, tas viegli dimerizējas, veidojot dislāpekļa tetroksīda (N2O4) molekulas. Parasti NO2 ir līdzsvarā ar N2O4:
 2NO2 ⇄ N2O4
140 °C temperatūrā slāpekļa(IV) oksīds sastāv tikai no NO2 molekulām, šādos apstākļos gāze ir ļoti tumšā, gandrīz melnā krāsā. Atdzesējot gāze pamazām kļūst gaišāka, kamēr viršanas punktā satur vairs tikai apmēram 0,1% NO2. Sašķidrināts slāpekļa(IV) oksīds ir bezkrāsains vai monomēra piemaisījumu dēļ dzeltenīgs šķidrums. Sasalis slāpekļa(IV) oksīds ir balta kristāliska viela, kas sastāv tikai no N2O4 molekulām.

Iegūšana 

Laboratorijas apstākļos NO2 iegūst, iedarbojoties ar koncentrētu slāpekļskābi uz varu:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

Izmanto arī svina(II) nitrāta uzmanīgu termisko sadalīšanu:
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2↑ + O2↑

Molekulas uzbūve 
NO2 molekulā kopā ir 17 vērtības elektroni, tādēļ viens no tiem ir nesapārots (molekula ir brīvais radikālis). Tas nosaka arī NO2 paramagnētismu. NO2 molekulai ir leņķveida forma, jo centrālā slāpekļa atoma valences orbitāles ir sp2 hibridizācijas stāvoklī. Abu N−O saišu kārta NO2 molekulā ir 1,5 un nesapārotais elektrons atrodas nesaistošajā molekulārajā orbitālē (tas nosaka NO2 lielāku tieksmi uz dimerizāciju, nekā NO gadījumā, kur nesapārotais elektrons ir irdinošajā orbitālē).

Pievienojot vēl vienu elektronu, no NO2 rodas nitrītjons NO2−, kam arī ir leņķiska forma. Sārmu un sārmzemju metālu nitrīti jeb slāpekļpaskābes sāļi ir pavisam stabilas vielas.

Ja nesapārotais elektrons NO2 molekulai tiek atņemts, rodas nitroniljons jeb nitronija jons NO2+. Tam ir lineāra forma un tā ķīmiskās saites ir divkāršas. Ir pazīstami nitronija sāļi (piemēram, nitronija perhlorāts [NO2]ClO4), kas ir ķīmiski ļoti aktīvas vielas. No kovalentajiem nitronija savienojumiem ir pazīstams nitronilfluorīds NO2F, kas ir ļoti spēcīgs oksidētājs. Arī kristālisks slāpekļa(V) oksīds N2O5 ir uzskatāms par nitronija nitrātu [NO2]NO3, jo sastāv no nitronija un nitrāta joniem.

Ķīmiskās īpašības 
NO2 iedarbojoties ar ūdeni vai sārmu šķīdumiem, notiek disproporcionēšanās:
2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
2NO2 + 2KOH → KNO3 + KNO2 + H2O

Slāpekļa dioksīds ir ķīmiski aktīvs, tā atmosfērā deg tādas vielas kā ogleklis (ogles formā), sērs, fosfors.

Izmantošana 
Slāpekļa dioksīdu lieto kā nitrējošu aģentu.

Atsauces 

Slāpekļa oksīdi
Brīvie radikāļi