四酸化二窒素のソースを表示

{{Chembox
|   Name = 四酸化二窒素
|   ImageFile = Dinitrogen-tetroxide-3D-vdW.png
<!-- | ImageSize = 200px -->
|   ImageName = 四酸化二窒素
|   IUPACName = 四酸化二窒素
| Section1 = {{Chembox Identifiers
|   CASNo = 10544-72-6
|   CASNo_Ref = {{cascite}}
|   EINECS = 234-126-4
|   UNNumber = 1067
|   RTECS = QW9800000
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
|   Formula = N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
|   MolarMass = 92.011 g/mol
|   Appearance = 無色気体
|   Density = 1.443 g/cm<sup>3</sup> (液体, 21 ℃)
|   Solubility = [[加水分解]]
|   MeltingPt = -11.2 ℃ (261.9 K)
|   BoilingPt = 21.1 ℃ (294.3 K)
|   VaporPressure = 96 kPa (20 ℃)<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.itcilo.it/english/actrav/telearn/osh/ic/10102440.htm |title=アーカイブされたコピー |accessdate=2005-08-26 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20050908172746/http://www.itcilo.it/english/actrav/telearn/osh/ic/10102440.htm |archivedate=2005-09-08 |url-status=dead|url-status-date=2017-09 }}</ref>
  }}
| Section3 = {{Chembox Structure
|   MolShape = 平面, ''D''<sub>2h</sub>
|   Dipole = 0
  }}
| Section4 = {{Chembox Thermochemistry
|   DeltaHf = -35.05 kJ/mol
|   Entropy = 150.38 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup>
  }}
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   ExternalMSDS = [https://web.archive.org/web/20070926195143/http://encyclopedia.airliquide.com/sds/en/090_AL_EN.pdf External MSDS]
|   EUIndex = 007-002-00-0
|   EUClass = 猛毒 ('''T+''')<br/>腐食性 ('''C''')
|   RPhrases = {{R26}}, {{R34}}
|   SPhrases = {{S1/2}}, {{S9}}, {{S26}}, {{S28}}, {{S36/37/39}}, {{S45}}
|   NFPA-H = 3
|   NFPA-F = 0
|   NFPA-R = 0
|   NFPA-O = OX
|   FlashPt = 不燃性
|   LD50 =
|   PEL = 
  }}
| Section8 = {{Chembox Related
|   OtherFunctn = [[亜酸化窒素]]<br />[[一酸化窒素]]<br />[[三酸化二窒素]]<br />[[二酸化窒素]]<br />[[五酸化二窒素]]<br />[[三酸化窒素]]
|   Function = [[窒素酸化物]]
|   OtherCpds =
  }}
}}
'''四酸化二窒素'''（しさんかにちっそ、dinitrogen tetroxide or nitrogen peroxide）は[[化学式]] N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>で表される[[窒素酸化物]]の一種である。窒素の酸化数は+4。強い[[酸化剤]]で高い毒性と腐食性を有する。四酸化二窒素は[[ロケットエンジンの推進剤]]で[[酸化剤]]として注目されてきた。また化学合成においても有用な試薬である。[[固体]]では無色であるが、液体、気体では平衡副生成物の為、呈色している場合が多い（[[#構造と特性|構造と特性]]に詳細）。

== 構造と特性 ==
分子構造は平面的でありN-N結合距離は1.78 Å、N-O 結合距離は1.19 Åである。[[不対電子]]を持たないため、[[二酸化窒素]] (NO<sub>2</sub>) と異なり[[反磁性]]を示す<ref>Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.</ref> 。四酸化二窒素自体は無色であるが、次の化学平衡の存在により二酸化窒素に由来する色、すなわち気体では赤褐色、液体では黄色に呈色している。
: <chem>2NO2 <=> N2O4</chem> <math>\rm \mbox{ +(57.23 kJ/mol)}</math>
また、加熱によって平衡が二酸化窒素側に移動する。
必然的に、二酸化窒素を含む[[スモッグ]]は、四酸化二窒素を成分として含む。

== 製造方法 ==
[[アンモニア]]を[[触媒|触媒的]]に[[酸化]]する反応により製造される。このとき希釈により反応温度を下げる目的で水蒸気が注入される。水の大部分を凝縮により除去し、さらに冷却すると、反応ガス中の一酸化窒素は酸化されて二酸化窒素となる。残った水は反応して[[硝酸]]となり除去される。最後に、冷媒液化装置で処理するとほぼ純粋な四酸化二窒素が得られる。

== ロケット推進剤としての利用 ==
四酸化二窒素はこれまでに開発されたロケット推進剤のうち主要なものの1つである。[[1950年代]]より[[アメリカ合衆国]]と[[ソビエト連邦|ソビエト社会主義共和国連邦]]のロケットに貯蔵可能な酸化剤として使われている。四酸化二窒素は[[ヒドラジン]]系ロケット燃料（[[非対称ジメチルヒドラジン]] (UDMH) や[[モノメチルヒドラジン]] (MMH)）と組み合わせて[[自己着火性推進剤]]を構成する。

四酸化二窒素のロケット推進剤の一つとして初期においては空軍の[[大陸間弾道ミサイル]]を起原に持ち、多くの衛星発射を行なった[[タイタンロケット]]に使用されている。合衆国の[[ジェミニ宇宙船]]や[[アポロ宇宙船]]にも使用され、[[スペースシャトル]]、多くの[[静止衛星]]や[[宇宙探査機|深宇宙探査機]]にも使われ続けている。四酸化二窒素の酸化剤は [[アメリカ航空宇宙局|NASA]] がシャトルの後継としている次世代往還機においても使われ続けると見られている。そして、[[ロシア]]の[[プロトン (ロケット)|プロトンロケット]]や[[中華人民共和国|中国]]の[[長征 (ロケット)|長征ロケット]]では主要酸化剤としても利用されている。

推進剤の用途では四酸化二窒素は単に「四酸化窒素」 (Nitrogen Tetroxide) と表示され、'NTO' と表された略号が頻繁に使われる。付け加えると[[チタン]]合金の応力腐食欠陥を防止する目的でNTOは数パーセントの[[一酸化窒素]]が添加されている場合が多く、そのように製造された推進剤等級の NTO は Mixed Oxides of Nitrogen ([[:en:Mixed Oxides of Nitrogen]], MON) と呼び表される。今日の多くの人工衛星は NTO の代わりに MON が使用される。例えばスペースシャトルの[[姿勢制御システム]]には MON3（3wt% の一酸化窒素を含有する NTO）が使用されている[http://www.friends-partners.org/partners/mwade/props/rocindex.htm]。

== 動力源に使用される四酸化二窒素 ==
四酸化二窒素が可逆的に NO<sub>2</sub> に解裂する性質が研究され解離気体 (dissociating gas) と呼ばれる先進動力発生システムに利用されている。冷却された四酸化二窒素は圧縮し加熱されると分子量が半分の二酸化窒素に解離する。この熱い二酸化窒素は管内で膨張させると圧力が低下し冷却される。この冷却効果がヒートシンクとして働き、元の分子量の四酸化二窒素が再生する。この解離気体の[[ブレイトンサイクル]]は動力変換装置の効率向上に役立つと考えられている。

== 化学反応 ==
四酸化二窒素には多様な化学が知られている<ref>{{cite journal| author=Addison, C. C.|title= Dinitrogen Tetroxide, Nitric Acid, and Their Mixtures as Media for Inorganic Reactions| journal=Chemical Reviews|year= 1980| volume= 80| pages= 21-39|doi=10.1021/cr60323a002}}</ref>。

=== 硝酸製造の中間原料 ===
硝酸は四酸化二窒素から大量合成されている。この化学種は水と反応として[[硝酸]]と[[亜硝酸]]とを生じる。
: <chem>N2O4 + H2O -> HNO2 + HNO3</chem>
副生成物の亜硝酸は加熱により[[不均化]]を起こし、 [[硝酸]]の収量を増やすと共に[[一酸化窒素]]を副成する。

===金属硝酸塩の合成===
四酸化二窒素は硝酸ニトロシル <chem>[NO^+][NO3^{-}]</chem> 塩として振る舞い、強い酸化剤を形成する。
: <chem>2N2O4 + M -> 2NO + M(NO3)2</chem>
:: <chem> (M = Cu, Zn, Sn) </chem>
[[テトラフルオロホウ酸ニトロシル]] <chem>NOBF4</chem> ([[:en:Nitrosyl fluoroborate]]) を参照のこと。

==出典==
{{脚注ヘルプ}}
{{reflist}}

==外部リンク==
* [https://web.archive.org/web/20040205090004/http://www.npi.gov.au/database/substance-info/profiles/67.html National Pollutant Inventory - Oxides of nitrogen fact sheet]{{en icon}}
* [http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0454.html NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards]: Nitrogen tetroxide{{en icon}}
* [https://web.archive.org/web/20070926195143/http://encyclopedia.airliquide.com/sds/en/090_AL_EN.pdf Air Liquide Gas Encyclopedia:NO<sub>2</sub> / N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>]{{en icon}}

== 関連項目 ==
* [[ロケット]]
* [[ロケットエンジンの推進剤]]
* [[モノメチルヒドラジン]]
* [[非対称ジメチルヒドラジン]]

{{窒素の化合物}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:しさんかにちつそ}}
[[Category:酸化物]]
[[Category:無機窒素化合物]]
[[Category:酸化剤]]