四氧化二氮（英文名：Dinitrogen tetroxide），是一種無機化合物，化學式為N?O?，常溫常壓下為無色氣體，主要用于制備硝酸、硝化劑、氧化劑、催化劑、丙烯酸酯聚合抑制劑等。會分解出紅棕色的二氧化氮，熔點11℃，沸點21℃。其固體和液體均無色，溶于水、二硫化碳等，有劇毒，有腐蝕性。
1944年，德國科學家對四氧化二氮作為火箭燃料氧化劑的可用性進行了研究（作為硝酸的添加劑）。20世紀50年代末，四氧化二氮成為美國和蘇聯許多火箭可儲氧化劑的選擇。
四氧化二氮由于其氧化性而常被作為重要的火箭推進劑之一，可以在室溫下以液體儲存（不像低溫高壓的液態氫和氧，只能在發射時才注入燃料罐）。
基本資料
四氧化二氮（分子式：N2O4）
[英]DinitrogenTetroxide
[別]四氧化氮
[縮]SYHE
氮和氧的化合物，具有強烈氧化性，常被用于作為火箭推進劑組分中的氧化劑。
【性質】N2O4是由二氧化氮疊合而成。其固體和液體及氣體均無色。隨著溫度升高，二氧化氮增多，顏色加深，由褐色到赤紅色。在大氣壓下,N2O4的沸點為21.2℃,熔點11.2℃。密度(20℃)1.446g/cm3。由于N2O4的分子成對稱結構，故較為穩定。溶于水、二硫化碳等。但其與水只是有限的互溶。0℃時，有含量為47%和98%(質量)的兩層液體，摻和的臨界溫度為67℃,此時不再分層，液體中N2O4的含量為89%(質量)。易與水反應生成等摩爾硝酸和亞硝酸混合物。當溫度升高，亞硝酸分解為硝酸和一氧化氮。是強氧化劑。其與氨混合，在低溫下發生爆炸。N2O4與許多有機溶劑如、醚、、形成分子加合物。液體N2O4腐蝕某些金屬(堿金屬、堿土金屬、鋅、鎘和汞等),生成金屬鹽，放出一氧化氮。
【火災危險】
不會燃燒，但有助燃性，具強氧化性，如接觸碳，磷和硫有助燃作用
【處置方法】
干砂，二氧化碳，不可用水（遇水生成硝酸和亞硝酸，腐蝕性更強）
物理外觀
四氧化二氮劇毒，且有腐蝕性。其分子量為92.011，凝固/熔化點-11.23°C，沸點21.5°C，蒸汽壓96kPa（20°C時）。純四氧化二氮是無色的，但通常見到的制成品是黃褐色高密度液體，這是由于其中混有二氧化氮。
分子結構
分子結構N原子以sp2雜化軌道成鍵，分子為平面形分子。
N?O?可以有兩個二氧化氮分子化合而成。二氧化氮分子的中心原子N的2s電子中有一個被激發到Pz軌道，再采取sp2雜化，分別與兩個氧原子（采取sp雜化）形成一個σ鍵；氮的Pz軌道中的兩個電子和兩個氧原子的Pz軌道中的一個電子形成三原子四電子π鍵；每兩個二氧化氮分子中的氮的未成鍵的sp2雜化軌道重疊，形成σ鍵，從而形成一個N?O?分子。綜上所述，每個N?O?分子中存在5個σ鍵，2個三原子四電子π鍵形成的1個六原子八電子的大π鍵，分子的形狀與乙烯類似。
化學性質
四氧化二氮與二氧化氮按下面的方程式相互轉化：
N?O?==2NO?（可逆）
當溫度升高時，反應向生成二氧化氮的方向進行；所以實際上四氧化二氮成品都是與二氧化氮的平衡態混合物。四氧化二氮與水反應生成硝酸和亞硝酸：
N?O?+H?O==HNO?+HNO?
工業上制取四氧化二氮的方法是氨的催化氧化。
主要用途
四氧化二氮能與許多燃料自燃，是一種優良的氧化劑，主要用于制備硝酸、硝化劑、氧化劑、催化劑、丙烯酸酯聚合抑制劑等。但它的液態溫度范圍很窄，極易凝固和蒸發。常溫下的四氧化二氮處于不斷汽化的狀態之中。懸浮于空氣中的四氧化二氮減壓病立刻分解為二氧化氮氣體。二氧化氮氣體為棕紅色，有神經麻醉性毒性。
四氧化二氮是最重要的火箭推進劑之一。因為比較容易保持在液態，它主要用于組成可貯存液體推進劑。四氧化二氮在早期的液體燃料洲際彈道導彈（洲際導彈必須能夠隨時發射，其推進劑要求可以長期貯存而不是臨時加注）中被廣泛應用，如美國的大力神式洲際導彈。四氧化二氮可以與許多火箭燃料組成雙組元自燃推進劑：四氧化二氮/混肼[jǐng]、四氧化二氮/偏二甲肼、四氧化二氮/甲基肼等。最常見的組合是四氧化二氮/偏二甲肼，蘇聯的質子號運載火箭和中國的長征二號系列運載火箭應用的就是這種組合。美國大力神-3運載火箭采用的是四氧化二氮/混肼50
純N?O?無色，在常溫下部分離解為NO?，為紅棕色液體。沸點21.15℃。凝固點-11.23℃。密度(20℃)1.446g/cm3。屬強氧化劑，與胺、肼等接觸能自燃。從精餾法以直接法生產硝酸中的液體四氧化二氮為原料，經精餾塔精餾，冷凝器冷凝，即獲得液體四氧化二氮。為最常用的可貯存氧化劑之一，常與肼類燃料組成雙組元液體推進劑，用于發射通訊衛星、戰略導彈等的運載火箭中。
偏二甲肼和四氧化二氮反應方程:C?H?N?+2N?O?→2CO?+4H?O+3N?（點燃）
存運方法
氮氧化物主要損害呼吸道。
1、受壓鋼瓶灌裝，瓶上須貼“毒氣”、“氧化劑”標簽。應貯存于陰涼、通風倉庫內。庫溫不宜超過15℃。遠離火種、熱源。防止陽光直射。
2、應與易燃、可燃物分開存放和運輸。運輸按規定路線行駛，勿在居民區和人口稠密區停留。運輸設備不得進入貯存室內。
3、貯存和運輸時須輕裝卸，防止鋼瓶及附件破損。
制造方法
精餾法以直接法生產硝酸中的液體四氧化二氮為原料，經精餾塔精餾，冷凝器冷凝，即獲得液體四氧化二氮。
危害問題
身體健康
1、毒理學
急性毒性：LC50126mg/m3，4小時（大鼠吸入）。
致突變性：微生物致突變：鼠傷寒沙門氏菌6ppm。哺乳動物體細胞突變：大鼠吸入15ppm(3小時)，連續。
生殖毒性：大鼠吸入最低中毒濃度(TCLo)：8.5μg/m3，24小時(孕1-22天)，引起胚胎毒性和死胎。
2、侵入途徑：吸入。
3、中毒表現：氮氧化物主要損害呼吸道。吸入初期僅有輕微的眼及上呼吸道刺激癥狀，如咽部不適、干咳等。常數小時至十幾小時或更長時間潛伏期后發生遲發性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征，出現胸悶、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫紺[gàn]等。可并發氣胸及縱隔氣腫。肺水腫消退后兩周左右可出現遲發性阻塞性細支氣管炎。
4、慢性影響：主要表現為神經衰弱綜合征及慢性呼吸道炎證。個別病例出現肺纖維化。可引起牙齒酸蝕癥。
環境問題
1、危險特性：本品不燃燒，但可助燃。具有強氧化性，遇衣物、鋸末、棉花或其它可燃物能立即燃燒。與一般燃料或火箭燃料以及氯代烴等猛烈反應引起爆炸。遇水有腐蝕性，腐蝕作用隨水分含量增加而加劇。
2、燃燒（分解）產物：氮氧化物。
3、對環境的影響：四氧化二氮等火箭助燃劑不完全燃燒產生的一氧化碳及剩余的燃料或氧化劑都是大氣污染物。其中N?O?會部分分解為NO?。NO?等氮氧化物在紫外線的作用下能強烈地破壞臭氧層，破壞力不低于氟氯代烷。因此，中國將于2014年發射的長征5號運載火箭將全部使用無毒無污染的新型環保燃料，而不再使用對環境有污染的偏二甲肼與四氧化二氮。
4、環境標準
（1）、中國（TJ36-79）車間空氣中有害物質的最高容許濃度5mg/m（NO?）
2）、中國（GB3092-1996）環境空氣質量標準（mg/m）
一級0.04；二級0.04；三級0.08（年平均）
一級0.08；二級0.08；三級0.12（日平均）
一級0.12；二級0.12；三級0.24（小時平均）
（3）、中國（GB16297-1996）大氣污染物綜合排放標準（氮氧化物）：
①、最高允許排放濃度(mg/m3)：420——1700；240——1400
②、最高允許排放速率（kg/h）：二級0.91——612（表1）；0.77——52（表2）；三級0.14——92（表1）；1.2——78（表2）。
③無組織排放監控濃度限值（mg/m3）：0.12；0.15
應急處理
泄漏應急
1、迅速撤離泄漏污染區人員至上風處，并進行隔離，嚴格限制出入。
2、建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。
3、盡可能切斷泄漏源。
若是氣體，合理通風，加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構筑圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。漏氣容器要妥善處理，修復、檢驗后再用。
若是液體，用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統。若大量泄漏，構筑圍堤或挖坑收容；噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣。
4、用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。
防護措施
1、呼吸系統防護：空氣中濃度超標時，佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩）。緊急事態搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。
2、眼睛防護：呼吸系統防護中已作防護。
3、身體防護：穿膠布防毒衣。
4、手防護：戴橡膠手套。
5、其它：工作現場禁止吸煙、進食和飲水。保持良好的衛生習慣。進入罐、限制性空間或其它高濃度區作業，須有人監護。
急救措施
1、皮膚接觸：脫去污染的衣著，用流動清水沖洗。
2、眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水沖洗并征求醫生意見。
3、吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
4、食入：飲足量溫水，催吐，就醫。
滅火方法
本品不燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具（全面罩）或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服。在上風處操作。切斷氣源。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。
參考資料 >
Nitrogen tetroxide.PubChem .2024-11-15
四氧化二氮.www.zgbk.com.2024-03-06