二氧化氮 （化学式 ：N O2 ），是氮氧化物 之一。室温下有刺激性 气味的红棕色顺磁性 气体，易溶于水，溶於水部分生成硝酸 和一氧化氮 。二氧化氮吸入后对肺 组织具有强烈的刺激性和腐蚀 性。作为氮氧化物 之一的二氧化氮，是工业合成硝酸 的中间产物，每年有大约几百万吨被排放到大气中，是一种主要的大气污染物 。
二氧化氮是一种有毒气体，大量吸入可以致命[ 1] 呼吸系统疾病 的风险[ 2] [ 3] 50 （半数致死量 ）估计为174ppm，在该浓度下，如果人类暴露于二氧化氮中1小时，预计有50%的人会因中毒而死亡[ 4]
工业上用空气中的氧气氧化一氧化氮 制取二氧化氮：[ 5]
2
N
O
+
O
2
→
2
N
O
2
{\displaystyle {\rm {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}}}}
在实验室中，可以通过金属硝酸盐 的热分解反应制备少量的二氧化氮：
2
P
b
(
N
O
3
)
2
→
2
P
b
O
+
4
N
O
2
↑
+
O
2
↑
{\displaystyle {\rm {2Pb(NO_{3})_{2}\rightarrow 2PbO+4NO_{2}\uparrow \,+O_{2}\uparrow \,}}}
也可以通过五氧化二氮 的热分解来制备NO2 。五氧化二氮可以通过硝酸 脱水得到。
2
H
N
O
3
→
N
2
O
5
+
H
2
O
{\displaystyle {\rm {2HNO_{3}\rightarrow N_{2}O_{5}+H_{2}O\,}}}
2
N
2
O
5
→
4
N
O
2
+
O
2
↑
{\displaystyle {\rm {2N_{2}O_{5}\rightarrow 4NO_{2}+O_{2}\uparrow \,}}}
生成的气体冷凝以除去硝酸，再通过五氧化二磷 干燥，便得到较纯净的二氧化氮。
铜与濃硝酸也可以生成二氧化氮：
C
u
+
4
H
N
O
3
→
C
u
(
N
O
3
)
2
+
2
N
O
2
↑
+
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {Cu+4HNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}
硝酸光照也會產生二氧化氮：
4
H
N
O
3
→
2
H
2
O
+
4
N
O
2
+
O
2
{\displaystyle {\rm {4HNO_{3}\rightarrow 2H_{2}O+4NO_{2}+O_{2}\,}}}
二氧化氮是含有大π键 结构的典型分子 。大π键含有三个电子 ，其中两个进入成键π轨道，一个进入非键π轨道。NO2 是一个顺磁性 弯曲型的分子，对称点群 为C2v 。ONO键角为134.3°（可通过Walsh图 来解释），N-O键长119.7pm。
二氧化氮分子含有一个未成对电子，因此它的很多反应类似于自由基 。比如，它很容易发生二聚，且在有机合成中用作硝化 剂，可以从饱和烃 中夺取氢（见下面的反应），也可以与不饱和烃或芳香烃发生加成反应。
R
H
+
N
O
2
→
R
⋅
+
H
O
N
O
{\displaystyle {\rm {RH+NO_{2}\rightarrow R\cdot +HONO}}}
150 °C时二氧化氮分解放出氧气。该反应是一个吸热反应 （ΔH = 114 kJ/mol）。
2
N
O
2
→
2
N
O
+
O
2
{\displaystyle {\rm {2NO_{2}\rightarrow 2NO+O_{2}\,}}}
二氧化氮中的N-O键键能较低，故它是一个很好的氧化剂 。特定条件下可以将氯化氢 、一氧化碳 等还原剂氧化。有时与烃 混合后，会使烃类发生爆炸性燃烧。
与水反应歧化 生成硝酸 。该反应是工业上用氨 制硝酸（奥斯特瓦尔德制硝酸法 ）的反应之一。[ 6]
3
N
O
2
+
H
2
O
→
N
O
+
2
H
N
O
3
{\displaystyle {\rm {3NO_{2}+H_{2}O\rightarrow NO+2HNO_{3}\,}}}
溶于氢氧化钠 溶液歧化生成亚硝酸钠 与硝酸钠 ，该反应是除去实验中二氧化氮尾气的常用反应。這是個歧化反應 。
2
N
O
2
+
2
N
a
O
H
→
N
a
N
O
3
+
N
a
N
O
2
+
H
2
O
{\displaystyle {\rm {2NO_{2}+2NaOH\rightarrow NaNO_{3}+NaNO_{2}+H_{2}O\,}}}
与一氧化氮 溶于氢氧化钠溶液归中 生成亚硝酸钠
N
O
+
N
O
2
+
2
N
a
O
H
→
2
N
a
N
O
2
+
H
2
O
{\displaystyle {\rm {NO+NO_{2}+2NaOH\rightarrow 2NaNO_{2}+H_{2}O\,}}}
光照或加热时，硝酸可以分解出二氧化氮，这就造成了大多数硝酸样品所特有的黄色：
4
H
N
O
3
→
4
N
O
2
↑
+
2
H
2
O
+
O
2
↑
{\displaystyle {\rm {4HNO_{3}\rightarrow 4NO_{2}\uparrow +2H_{2}O+O_{2}\uparrow \,}}}
NO2 与金属氧化物反应生成无水金属硝酸盐 ：[ 5]
M
O
+
3
N
O
2
→
2
M
(
N
O
3
)
2
+
N
O
↑
{\displaystyle {\rm {MO+3NO_{2}\rightarrow 2M(NO_{3})_{2}+NO\uparrow \,}}}
烷基和金属碘化物 也可以通过类似的反应生成相应的硝酸酯 和硝酸盐 ：
T
i
I
4
+
8
N
O
2
→
T
i
(
N
O
3
)
4
+
4
N
O
↑
+
2
I
2
{\displaystyle {\rm {TiI_{4}+8NO_{2}\rightarrow Ti(NO_{3})_{4}+4NO\uparrow +2I_{2}}}}
2
C
H
3
I
+
4
N
O
2
→
2
C
H
3
O
N
O
2
+
2
N
O
+
I
2
{\displaystyle {\rm {2CH_{3}I+4NO_{2}\rightarrow 2CH_{3}ONO_{2}+2NO+I_{2}}}}
图中显示不同温度下相同的N2 O4 -NO2 混合物的颜色，左瓶温度高于右瓶。 NO2 （红棕色顺磁性气体）很容易聚合。通常情况下与其二聚体形式——四氧化二氮 （无色抗磁性气体）混合存在，构成一种平衡态混合物 。
2
N
O
2
⇌
N
2
O
4
{\displaystyle {\rm {2NO_{2}\rightleftharpoons N_{2}O_{4}}}}
Δ
H
=
−
57.23
k
J
/
m
o
l
{\displaystyle {\rm {\ \Delta H=-57.23kJ/mol}}}
NO2 到N2 O4 是个放热反应，因此顺磁性的NO2 单体在高温时稳定。在低温下，二氧化氮（NO2 ）气体转化为无色的四氧化二氮 （N2 O4 ）气体；在高温下，由N2 O4 转变回NO2 。无色抗磁性 的N2 O4 可以通过在–11.2°C 的熔点熔化它的固体而得到。[ 5]
二氧化氮會刺激眼睛、鼻、咽喉及呼吸道的黏膜，接觸低濃度的二氧化氮會令支氣管過敏及加劇哮喘病人對致敏原的反應。此外，二氧化氮亦會令慢性呼吸系統疾病患者的病情惡化。長時間接觸二氧化氮可能會減弱肺部功能以及降低呼吸系統抵抗疾病的能力。
空气 中的二氧化氮可由大多数燃烧 过程生成。在高温下，氮气 與氧气 结合而产生二氧化氮：
2
O
2
+
N
2
→
2
N
O
2
{\displaystyle {\rm {2O_{2}+N_{2}\rightarrow 2NO_{2}}}}
最重要的NO2 排放源是内燃发动机 ，[ 7] 火力发电厂 ，以及制浆厂 。大气核试验 也是二氧化氮的一个来源。这也是核爆时蘑菇云 略带红色的缘故。[ 8] 氮氧化物 。因此，控制氮氧化物要求精细的控制为助燃而吸入的空气量。
二氧化氮对大气化学 （比如对流层臭氧 的形成）有影响。一项由加州大学圣地亚哥分校 的研究者发表的结果显示空气中NO2 的浓度与嬰兒猝死症 有一定联系。 [ 9]
^ 公有领域材料 来自美国环境保护局 的网站或文档。^ Clearing the Air: Gas Cooking and Pollution in European Homes . CLASP. 2023-11-08 [2024-05-05 ] . （原始内容存档 于2024-12-03） （英语） . ^ Seals, Brady; Krasner, Andee. Gas Stoves: Health and Air Quality Impacts and Solutions . RMI. [2024-05-05 ] . （原始内容存档 于2020-11-16） （美国英语） . ^ Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH): Nitrogen dioxide . The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 1994-05 [2023-10-20 ] . （原始内容存档 于2025-02-21）. ^ 5.0 5.1 5.2 Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
^ Michael Thiemann, Erich Scheibler, Karl Wilhelm Wiegand “Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim.
^ Son, Busoon; Yang, Wonho; Breysse, Patrick; Chung, Taewoong; Lee, Youngshin. Estimation of occupational and nonoccupational nitrogen dioxide exposure for Korean taxi drivers using a microenvironmental model . Environmental Research. 2004-03, 94 (3): 291–296 [2021-01-07 ] . doi:10.1016/j.envres.2003.08.004 存档 于2021-02-04） （英语） . 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ Air emissions . Botnia. [2008-02-25 ] . （原始内容 存档于2008-03-13）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ Sids Linked to Nitrogen Dioxide Pollution . [2008-02-25 ] . （原始内容存档 于2013-06-24）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）
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