何为“一氧化二氮” 看完你就懂了

　　一氧化二氮 - 简介

　　一氧化二氮(Nitrous Oxide)无色有甜味气体，又称笑气，是一种氧化剂，化学式N2O，在一定条件下能支持燃烧(同氧气，因为笑气在高温下能分解成氮气和氧气)，但在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑，能溶于水、乙醇、乙醚及浓硫酸。其麻醉作用于1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现。该气体早期被用于牙科手术的麻醉。

　　笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一，是一种无色气体，人吸入后狂笑不住，有麻醉作用。它可由NH4NO3在微热条件下分解产生，产物除N2O外还有一种，此反应的化学方程式为 ：NH4NO3-->N2O↑ 2H2O;有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，则其空间构型是直线型，N2O为极性分子。

　　一氧化二氮 - 理化性质

　　物理性质

　　主要成分含量：工业级≥95%。

　　外观与性状：无色气体，有甜味。

　　熔点(℃)：-90.8。

　　沸点(℃)：-88.5。

　　相对密度(水=1)：1.23。

　　相对蒸气密度(空气=1)：1.52。

　　蒸气压(kPa)：506.62(-58℃)。

　　燃烧热(kJ/mol)：无意义。

　　稳定性和反应活性：稳定。

　　危险特性：遇乙醚、乙烯等易燃气体能起助燃作用，可加剧火焰的燃烧。

　　溶解性：溶于水、乙醇、乙醚、浓硫酸。

　　化学性质

　　一氧化二氮加热或撞击硝酸铵 可以生成一氧化二氮 和水 ：NH4NO3=N2O 2H2 O，工业上对硝酸氨 热分解可制得纯度百分之95的一氧化二氮，一个笑气分子与六个水分子结合在一起。当水中溶解大量笑气时，再把水冷却，就会有笑气晶体出现。把晶体加热，笑气会逸出。人们利用笑气这种性质，制高纯笑气。

　　一氧化二氮 - 制取方法

　　原理

　　硝酸铵在169.5℃熔融，在220℃分解成一氧化二氮和水：

　　NH4NO3 N2O 2H2O

　　用品

　　大试管、铁架台、酒精灯、水槽、集气瓶、硝酸铵。

　　操作

　　1、在能适当加热的干燥装置中，在80℃-100℃的温度下，使硝酸铵充分干燥。然后用干的研钵磨碎，再在80℃-100℃的温度下干燥后，迅速放入瓶里加塞保存备用。

　　2、取2g上述干燥的硝酸铵，加入干燥的试管里，按图装配好，加热(剪短酒精灯的灯蕊，使火焰不太大)后。硝酸铵熔融成液体，以后像水沸腾那样，气泡翻滚。用排水法收集一氧化二氮气体。

　　备注

　　1、本实验加热的温度不宜过高。温度过高，可能分解生成氮气、一氧化氮和二氧化氮。特别是在高温下容易引起爆炸。

　　2、硝酸铵的用量控制在2g左右，以免发生爆炸。

　　3、试管口应略低于水平。这样就能避免反应生成的水跟加热部分接触，引起试管破裂。

　　4、2g硝酸铵在常温、常压下理论上能收集到610mL一氧化二氮，但由于部分熔融硝酸铵随生成的水流去，只能收集到300mL气体，用一只250mL集气瓶就可以。

　　一氧化二氮 - 应用

　　发动机加速

　　氮气加速系统是由美国Holley公司开发的产品。在世界直线加速赛中，为了在瞬间提高发动机功率，利用的液态氮氧化物系统正是NOS，其实，早在二次世界大战期间德国空军已开始使用NOS，战争结束后才逐渐被用于民用汽车的直线加速赛事中。

　　NOS的工作原理是把N2O(一氧化二氮，俗称笑气)形成高压的液态后装入钢瓶中，然后在发动机内与空气一道充当助燃剂与燃料混合燃烧(N2O可放出氧气和氮气，其中氧气就是关键的助燃气体，而氮气又可协助降温)，以此增加燃料燃烧的完整度，提升动力。

　　由于NOS提供了额外的助燃氧气，所以安装NOS后还要相应增加喷油量与之配合。正所谓“要想马儿跑得快，就要马儿多吃草”，燃料就是发动机的草，这样发动机 的动力才得到进一步的提升。

　　NOS与涡轮增压和机械增增压一样，都是为了增加混合气中的氧气含量，提升燃烧效率从而增加功率输出，不同的是NOS是直接利用氧化物，而增压则是通过外力增加空气密度来达到目的的。不直接使用氧气而用N2O，是因为用氧气难以控制发动机的稳定性(高温和爆发力)。

　　储存N2O的专用储气罐净重约6.7kg，充满N2O后约11kg。按照每次使用1min来算(专家建议NOS系统每次使用时间不可超过1min，一瓶气右用3538次。

　　根据一辆夏利2000的实际升级情况，其1.342L的8A发动机加装NOS后，其0~100km/h加速时间减少了23%，而功率提升了21kw。

　　医学应用

　　医学适应症：因全麻效果差，目前常与氟烷、甲氧氟烷、乙醚或静脉全麻药合用。现已少用。

　　用量用法：吸入，用量视手术需要和病人情况而定。

　　注意事项：

　　1、大手术需配合硫喷妥钠及肌肉松弛剂等;吸入气体中氧气浓度不应低于20%;麻醉终止后，应吸入纯氧10分钟，以防止缺氧。

　　2、当病人有低血容量、休克或明显的心脏病时，可引起严重的低血压。氧化亚氮对有肺血管栓塞症的病人可能也是有害的。

　　药品规格：气体，用耐压铁筒装。

　　一氧化二氮 - 环境危害

　　该物质对环境有危害，应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。

　　一氧化二氮(N2O)是一种具有温室效应的气体，是《京都议定书》规定的6种温室气体之一。N2O在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，同时，N2O也是导致臭氧层损耗的物质之一。

　　与二氧化碳相比，虽然N2O在大气中的含量很低，但其单分子增温潜势却是二氧化碳的310倍;对全球气候的增温效应在未来将越来越显著，N2O浓度的增加，已引起科学家的极大关注。目前，对这一问题的研究，正在深入进行。

　　一氧化二氮 - 应急医疗

　　毒理学

　　吸入一氧化二氮和空气的混合物，当其中氧浓度很低时可致窒息;吸入80%一氧化二氮和氧气的混合物引致深麻醉，苏醒后一般无后遗作用。

　　中毒反应

　　1、刺激反应

　　出现一过性胸闷，咳嗽，肺部无阳性体征，X线检查无异常，一般在24 h内症状消失。

　　2、急性化学性支气管炎

　　出现咳嗽、咳痰、胸闷、胸痛，可伴有头晕、头痛、无力、心悸等症状，肺部听诊呼吸音粗糙，可有散在干、湿啰音，X线胸片示肺纹理增多，增粗、边缘模糊，白细胞总数增高。血气分析一般无低氧血症。

　　3、急性化学性肺炎

　　出现胸闷加重，咳嗽加剧，呼吸困难，咳痰或咳血丝痰，轻度发绀，两肺呼吸音降低，闻及干、湿性啰音。X线示肺野透亮度降低，肺纹理增多紊乱，呈网状阴影或两肺有散在斑片或点状性实变阴影，多见于中下肺野。血气分析：在吸低浓度氧(

　　4、急性肺水肿

　　常伴有化学性肺炎，其发病过程可分为三期：

　　(1)刺激期和症状缓解期：如吸入较高浓度的氮氧化物时，当时即可出现咽部不适，伴随有刺激性咳嗽，甚至痉挛性阵咳而引起呕吐。部分病人刺激期后病情继续发展，经过几小时到几十小时的症状缓解期后出现肺水肿。症状缓解期中有头昏、无力、食欲减退、烦躁、失眠等，也有完全无症状的，胸部X线检查无异常。症状缓解期的长短与吸入毒物的量有关。

　　(2)肺水肿期：有胸闷、胸痛和呼吸急促等症状，咳嗽，咳柠檬色或粉红色痰。呼吸急促，脉搏加快，体温升高，两肺听诊早期呼吸音降低而粗糙，以后有湿啰音，可伴有脉搏缓慢，出现外收缩，出汗、皮肤潮红等，心电图可见ST段压低、T波平坦，白细胞计数和中性粒细胞增多，X线胸片表现早期有肺野透亮度降低和纹理紊乱，晚期可出现大小不等、边缘模糊、密度不等的结节状或云絮状阴影，广泛散在于两肺野内，与肺野分界不很清晰。血气分析常呈重度低氧血症。如抢救不及时，可出现急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，昏迷或窒息，甚至死亡。

　　(3)恢复期：在积极有效的治疗后，绝大多数病例的病情可以好转，一般在5 d左右可以基本痊愈。X线胸片表现在一周左右好转，全身症状约一至两个月才能完全恢复。

　　5、迟发性阻塞性细支气管炎

　　表现在肺水肿基本恢复后两周左右，突然又出现咳嗽、胸闷、进行性呼吸困难，明显发绀，两肺可闻及干啰音或细湿啰音。X线胸片示两肺满布粟粒阴影。

　　6、并发症

　　早期可有自发性气胸、纵隔气肿与皮下气肿;晚期可出现细支气管炎、支气管肺炎、支气管扩张、肺不张等，少数患者可发生支气管哮喘。

　　处理原则

　　(1)迅速、安全将患者救离中毒现场，更换污染衣物，保持安静，保暖，吸氧，给予对症处理，如镇静、镇咳，解除支气管痉挛，保持呼吸道通畅。

　　(2)密切观察：对密切接触者，需观察24～72 h，观察期间，应静卧休息，注意病情变化，给予适当的检查和对症治疗。

　　(3)积极防治肺水肿：应早期、足量给予糖皮质激素。注意保持呼吸道畅通。可给予1%二甲基硅油消泡灵雾化吸入，每次约5 min，不要超过30 min。必要时行气管切开和正压吸氧。

　　(4)氧自由基清除应用，如维生素C、维生素E、Q10、β-胡萝卜素、还原型谷胱甘肽等均可选择使用。

　　(5)对症治疗：如防治继发感染，维持水、电解质平衡。

　　(6)对突发性阻塞性毛细支气管炎，应尽早使用大量肾上腺皮质激素。

　　一氧化二氮 - 应急处置

　　紧急防护

　　吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给予输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸并就医。

　　呼吸系统防护：一般不需特殊防护。高浓度接触时可佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。

　　眼睛防护：一般不需特殊防护。

　　身体防护：穿一般作业工作服。

　　手防护：戴防化学品手套。

　　其他防护：避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业，须有人监护。

　　泄漏应急处理

　　迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

　　灭火方法

　　消防人员须佩戴防毒面具，穿全身消防服，在上风向灭火。用雾状水保持火场中容器冷却。迅速切断气源，用水喷淋保护切断气源的人员，然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。

　　有害燃烧产物：氧化氮。

　　一氧化二氮 - 管理信息

　　操作管理

　　1、密闭操作，提供良好的自然通风条件。

　　2、操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

　　3、远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。

　　4、防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂接触。

　　5、搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。

　　6、配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

　　储存管理

　　储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30 ℃。应与易(可)燃物、还原剂分开存放，切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。

　　运输管理

　　1、采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。

　　2、钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。

　　3、严禁与易燃物或可燃物、还原剂等混装、混运。

　　4、夏季应早晚运输，防止日光曝晒。铁路运输时要禁止溜放。

　　废弃管理

　　处置前应参阅国家和地方有关法规。废气直接排入大气。

　　一氧化二氮 - 监测方法

　　1.现场应急监测方法

　　便携式气相色谱法。

　　2.实验室监测方法

　　监测方法 类 别 来 源 盐酸萘乙二胺分光光度法 空气 徐伯洪，闫慧芳主编：《工作场所有害物质监测方法》 气相色谱法 参照《分析化学手册》(第四分册，色谱分析)(化学工业出版社)

　　一氧化二氮 - 国家标准

　　1.中国职业接触限值(GBZ 2—2002)

　　2.环境标准

　　一氧化二氮 - 研究发现

　　消耗臭氧

　　2009年8月29日，美国一项最新研究显示，这种无色有甜味的气体已经成为人类排放的首要消耗臭氧层物质。美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室研究人员利用数学模型推算出，人类通过使用化肥、化石燃料等每年向大气中排放约1000万吨一氧化二氮，如果人类不采取措施限制其排放，它将成为21世纪破坏性最大的消耗臭氧层物质。

　　一氧化二氮 - 应用事件

　　新型毒品

　　2013年，在泰国曼谷一些热门旅游地的娱乐场所，出现许多向游客出售笑气气球的商贩，这些气球因可以使游客“哈哈大笑”而受到不少本国及外国游客欢迎。泰国警方提醒游客，“笑气”不好笑，过量吸入甚至会导致生命危险。曼谷警方已开始抓捕考山路的“笑气”气球商贩，热门旅游城市芭提雅警方也开始严查“笑气”气球贩卖行为。这些违法商贩将被处以一年监禁及一万泰铢(约合1916元人民币)罚款。

　　警方认为，“笑气”可被认为是一种新型毒品，警方将要求食品和药品管理局提供更多有关“笑气”的详细信息，加强对违禁药物的管理，防止违法分子继续扰乱旅游市场秩序。