Monossido di azoto: proprietà, sintesi, reazioni, usi

Il monossido di azoto noto come ossido nitrico ha formula NO ed è uno dei principali ossidi dell’azoto. identificato per la prima volta come gas dal chimico inglese Joseph Priestly nel 1772

Nel monossido di azoto è presente un doppio legame azoto-ossigeno ma, mentre l’ossigeno completa il suo ottetto atomico, l’azoto presenta un elettrone spaiato e pertanto la molecola viene considerata come un radicale libero.

La molecola, a meno di un elettrone è elettronicamente equivalente a N₂ ed è pertanto paramagnetica.
Secondo la teoria degli orbitali molecolari l’elettrone spaiato si trova nell’orbitale π* e l’ordine di legame tra i due atomi è di 2.5 piuttosto che 3 come si verifica nella molecola di azoto.

La lunghezza di legame tra azoto e ossigeno è di 1.15 Å che è un valore intermedio tra la distanza di legame presente nello ione nitrosonio NO⁺ pari a 1.06 Å in cui è presente un triplo legame e la tipica distanza di un doppio legame che è di 1.20 Å.

È pertanto facile ossidare l’ossido nitrico in cui l’azoto ha numero di ossidazione +2 a ione nitrosonio in cui l’azoto ha numero di ossidazione +3:
NO → NO⁺ + 1 e^–

Sintesi del monossido di azoto

Nel corpo umano il monossido di azoto viene prodotto nel corso del ciclo dell’urea a partire da ossigeno e arginina che viene trasformata in citrullina grazie all’azione dell’enzima ossido nitrico sintasi appartenente alla classe delle ossidoreduttasi che catalizza la reazione
L-arginina + n NaDPH + n H⁺ + m O₂ ⇄ citrullina + ossido nitrico + NADP⁺

L’ossido nitrico viene immesso nell’atmosfera a partire dagli elementi azoto e ossigeno ad opera della reazione di sintesi:
N_2(g) + O_2(g) → 2 NO_(g)

La reazione avviene in presenza di fulmini o nei motori a combustione interna.

In laboratorio l’ossido nitrico può essere, tra l’altro ottenuto, dalla reazione tra rame e acido nitrico:
3 Cu_(s) + 8 HNO_3(s)→ 3 Cu(NO₃)_2(aq) + 2 NO_(g) + 4 H₂O_(l)

Reazioni del monossido di azoto

L’ossido nitrico può dare una reazione di decomposizione trasformandosi in azoto e ossigeno:
2 NO_(g) → N_2(g) + O_2(g)

L’ossido nitrico può dimerizzare secondo una reazione di equilibrio:
2 NO_(g) → N₂O_2(g)

A caldo dà una reazione di disproporzione trasformandosi in monossido di diazoto e biossido di azoto:
3 NO_(g) → N₂O_(g) + NO_2(g)

L’ossido nitrico reagisce con:

• l’idrogeno per dare azoto e vapore acqueo secondo la reazione:
  2 NO_(g) + 2 H_2(g) → N_2(g) + 2 H₂O_(g)

• il cloro per dare cloruro di nitrosile secondo la reazione:
  2 NO_(g) + Cl_2(g) → 2NOCl _(g)

Analoga reazione avviene con il fluoro e il bromo

• l’ossigeno per dare biossido di azoto:
  2 NO_(g) + O_2(g) → 2 NO_2(g)

• ossigeno e acqua per dare acido nitroso:
  4 NO + O₂ + 2 H₂O → 4 HNO₂

• con l’ozono per dare biossido di azoto e ossigeno
  NO + O₃ → NO₂ + O₂

Tale reazione contribuisce all’assottigliamento dello strato di ozono.

L’ossido nitrico, unitamente agli altri ossidi dell’azoto NO_x viene emesso dai gas di scarico dei veicoli e dalla combustione di carbone, petrolio, gasolio e gas naturale e in particolare dalle centrali elettriche creando rischi per la salute ambientale in quanto reagisce con la luce solare e altre sostanze chimiche per formare lo smog.

Usi

L’ossido nitrico controlla la circolazione del sangue e regola il rilascio di ormoni e neurotrasmettitori, come l’adrenalina pertanto vi sono integratori a base dei suoi precursori arginina e citrullina che vengono assunti specialmente dagli sportivi.

L’ossido nitrico agisce rilassando la muscolatura liscia e agisce da vasodilatatore polmonare selettivo e viene pertanto somministrato per inalazione a pazienti con problemi respiratori.