Oxid dusný

Oxid dusný se připravuje tepelným rozkladem dusičnanu amonného:

NH₄NO₃ → N₂O + 2 H₂O.

Tato reakce je silně exotermní, při lokálním přehřátí může probíhat až explozivně; to je i podstatou průmyslových trhavin na bázi dusičnanu amonného.

Mnohem bezpečnější je příprava zahříváním směsi alkalického dusičnanu (např. dusičnanu sodného) se síranem amonným

2 NaNO₃ + (NH₄)₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 N₂O + 4 H₂O,

nebo redukcí kyseliny dusičné například chloridem cínatým za přítomnosti kyseliny solné

2 HNO₃ + 4 SnCl₂ + 8 HCl → 4 SnCl₄ + N₂O + 5 H₂O,

nebo zinkem za přítomnosti kyseliny sírové

2 HNO₃ + 4 Zn + 4 H₂SO₄ → 4 ZnSO₄ + N₂O + 5 H₂O.

Molekula oxidu dusného je lineární (grupa symetrie C_∞v). Na základě výpočtů byl určen řád vazby N–N 2,73 a N–O 1,61, což znamená, že vazba mezi dusíkovými atomy leží mezi dvojnou a trojnou vazbou, zatímco mezi kyslíkovým a dusíkovým atomem mezi jednoduchou a dvojnou vazbou. Proto strukturní vzorec N₂O musí být zobrazován dvěma krajními mezomerními stavy. Jeho elektronová struktura je velmi blízká (téměř izoelektronová) struktuře molekuly oxidu uhličitého CO₂.

Jeho reaktivita je za normální teploty nízká. Po zahřátí na 600 °C se však rozkládá na dusík a kyslík. Protože v prvním stupni tohoto rozkladu vzniká molekulární dusík a atomární kyslík

2 N₂O → 2 N₂ + 2 O → 2 N₂ + O₂,

působí za těchto vyšších teplot jako velmi silné oxidační činidlo. To vede k některým jeho aplikacím.

Působením elektrického výboje se dá směs plynného oxidu dusného s vodíkem přivést k explozivní reakci

N₂O + H₂ → N₂ + H₂O.

Vzhledem k tomu, že se při této reakci prakticky nemění objem, nemá tato exploze velkou brizanci.

Vdechování působí nejprve stavy veselosti (odtud název rajský plyn) nebo hysterie, při vyšších dávkách útlum až anestetický spánek. Dlouhodobé nebo intenzivní vdechování však může vést k zástavě dýchání, nebo přílišnému útlumu srdeční činnosti, případně až k zástavě srdce, v obou případech s následkem smrti.

Southworth & Hawes: Opětovné uzákonění používání rajského plynu v praxi, 16. října 1846, daguerrotypie

• V medicíně se dříve používal ve směsi s kyslíkem (85 % N₂O + 15 % O₂) jako anestetikum ke krátkodobým narkózám; dnes aplikován dávkovacím zařízením (např. Entonox) zajišťujícím bezpečnost se může používat v porodnictví nebo ve stomatologii.
• Používá se jako hnací plyn v bombičkách na přípravu šlehačky (v Evropské unii pod kódem přídatné látky E 942). K tomuto je vhodný pro svoji rozpustnost v tucích, kterou ostatní zvažované hnací plyny postrádají.[6]
• V raketových motorech, zejména hybridních, slouží jako oxidační činidlo.
• V některých případech (dragstery) se vstřikuje do spalovacích motorů pro zvýšení výkonu, protože jeho rozkladem se získá více kyslíku než ze vzduchu. Také ho z tohoto důvodu používají nelegální závodníci.
• Ze stejných důvodů se využívá v analytické chemii v metodě atomové absorpční spektrometrie (AAS) jako oxidační plyn při spalování ethynu namísto vzduchu. Je tak možno dosáhnout plamene o teplotě téměř 3000 °C a analyzovat tak prvky s velmi stabilními oxidy, např. hliník nebo titan.
• V gastronomii se nově používá k přípravě espum.[7]

Oxid dusný pozoroval poprvé John Mayow v roce 1669 a později Joseph Priestley v roce 1772. O dvacet let později Humphry Davy stanovil jeho složení a testoval jej na sobě a přátelích. Výsledkem těchto testů bylo objevení narkotických vlastností oxidu dusného, což vedlo k jeho používání v humánní medicíně.

Při porodech byl poprvé použit jako anestetikum S. Klikovičem v roce 1880 v Petrohradu. Většího rozšíření v porodnictví doznal však až po roce 1915.

Za druhé světové války oxid dusný používala německá stíhací letadla s pístovými motory. Systém krátkodobého zvýšení výkonu motoru GM-1 měl za cíl dát pohonné jednotce větší výkon při operacích ve vyšších letových hladinách pomocí vstřikování směsi zkapalněného oxidu dusíku do kompresoru[8]