Oxid dusnatý
| Oxid dusnatý | |
|---|---|
 2D schéma molekuly NO | |
 3D model molekuly NO | |
| Obecné | |
| Systematický název | Oxid dusnatý |
| Anglický název | Nitric oxide |
| Německý název | Stickstoffmonoxid |
| Sumární vzorec | NO |
| Vzhled | Bezbarvý plyn |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 10102-43-9 |
| EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) | 233-271-0 |
| PubChem | 145068 |
| ChEBI | 16480 |
| UN kód | 1660 |
| Číslo RTECS | QX0525000 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 30,006 1 g/mol |
| Teplota tání | −163,6 °C (109,6 K) |
| Teplota varu | −151,7 °C (121,4 K) |
| Hustota | 1,269 g/cm³ (−150 °C) 0,001 340 2 g/cm³ (0 °C) |
| Index lomu | nD= 1,000 294 7 (0 °C) nD= 1,330 (−90 °C) |
| Kritická teplota Tk | −93 °C (180 K) |
| Kritický tlak pk | 6 485 kPa |
| Rozpustnost ve vodě | 7,34 ml/100 g (0 °C) 2,37 ml/100 g (60 °C) |
| Rozpustnost v polárních rozpouštědlech | alkoholy |
| Rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech | sirouhlík |
| Relativní permitivita εr | 1,000 593 |
| Van der Waalsovy konstanty stavové rovnice | a= 0,135 8 Pa·m6mol−2 b= 2,789×10−5 m3 mol−1 |
| Měrná magnetická susceptibilita | 0,765 3×10−6 cm3g−1 |
| Ionizační energie | 9,25 eV |
| Struktura | |
| Tvar molekuly | rovinná |
| Dipólový moment | 0,15 D |
| Termodynamické vlastnosti | |
| Standardní slučovací entalpie ΔHf° | 90,29 kJ/mol 87,7 kJ/mol (kapalný) |
| Entalpie tání ΔHt | 76,6 J/g |
| Standardní molární entropie S° | 210,75 J/mol·K |
| Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf° | 86,61 kJ/mol |
| Izobarické měrné teplo cp | 0,995 1 JK−1g−1 |
| Bezpečnost | |
 GHS03  GHS04  GHS05  GHS06  GHS08 Nebezpečí[1] | |
| H-věty | H270, H280, H314, H330 |
| P-věty | P220, P244, P260, P264, P271, P280, P284, P301+330+331, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310, P320, P321, P363, P370+376, P403+233, P405, P410+403, P501 |
| R-věty | R8, R23, R24, R25, R34, R44 |
| S-věty | S9, S17, S23, S26, S28, S36/37/39, S45 |
| NFPA 704 |  0
3
2
OX
|
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Oxid dusnatý (NO) je jedním z pěti oxidů dusíku. Je to za normální teploty bezbarvý, paramagnetický plyn, pro člověka jedovatý a za přítomnosti vlhkosti leptající. Zajímavostí je, že má poměrně významnou biologickou roli v organismu. Vyšetření FeNO (měří frakčně exhalovaný oxid dusnatý) pomáhá určit míru alergického zánětu v těle.
Výroba
[editovat | editovat zdroj]Průmyslově se vyrábí katalytickou oxidací amoniaku (jako katalyzátor se používá platinová čerň dopovaná 10 % rhodia), což je zároveň i první krok při výrobě kyseliny dusičné:
Příprava oxidu dusnatého přímou oxidací dusíku kyslíkem je velmi obtížná, neboť je to reakce zvratná a je za normální teploty posunuta zcela vlevo, protože je silně endotermická. Teprve při teplotě kolem 3000 °C je v reakční směsi kolem 10 % oxidu dusnatého.
Přesto se touto metodou, zvanou Birkelandova, v minulosti NO vyráběl vedením proudu vzduchu elektrickým obloukem, který vzduch zahřál na teplotu kolem 2000 °C. Směs se rychle ochladila a tím se zabránilo zpětnému rozkladu NO na původní prvky. Výtěžnost reakce byla kolem 2 %. Stejnou cestou vzniká oxid dusnatý i v motorech automobilů a uvolňuje se do ovzduší ve výfukových plynech, kde působí jako součást kyselých dešťů.
Laboratorně lze oxid dusnatý připravit redukcí zředěné kyseliny dusičné mědí:
- Kyselina dusičná reaguje s mědí za vzniku oxidu dusnatého, dusičnanu měďnatého a vody.
Případně redukcí oxidem siřičitým:
- Kyselina dusičná reaguje s oxidem siřičitým a vodou za vzniku oxidu dusnatého a kyseliny sírové.
Jinou metodou je redukce dusičnanů v kyselém prostředí železnatými solemi, např. chloridem železnatým za přítomnosti kyseliny chlorovodíkové (solné)
- Dusičnan sodný reaguje s chloridem železnatým a kyselinou chlorovodíkovou za vzniku oxidu dusnatého, chloridu železitého, chloridu sodného a vody.
nebo také redukcí kyseliny dusičné oxidem uhelnatým
- Kyselina dusičná reaguje s oxidem uhelnatým za vzniku oxidu dusnatého, oxidu uhličitého, vody a kyslíku.
Chemické vlastnosti
[editovat | editovat zdroj]Přestože molekula NO má jeden volný nepárový elektron (má tedy radikálovou povahu), podobně jako oxid dusičitý, za normální teploty nevytváří dimer. Ten vzniká teprve za velmi nízkých teplot v kapalné fázi
čímž se vysvětluje skutečnost, že bod varu oxidu dusnatého je přibližně o 30 °C vyšší než u látek s podobnými molekulami.
S vodou NO nereaguje, pouze se v ní mírně rozpouští.
Po chemické stránce je silným oxidovadlem, reagujícím s kovy, organickými látkami a řadou jiných chemických sloučenin. Snadno se oxiduje volným kyslíkem na oxid dusičitý (tato reakce je zároveň druhý krok při výrobě kyseliny dusičné):
Reakcí s halogeny poskytuje halogenidy nitrosylu NOX (kde X je halogen).
- Chlorid dusitý reaguje s oxidem dusnatým za vzniku nitrosyl chloridu, oxidu dusného a chloru.
- Fluorid xenonatý reaguje s oxidem dusnatým za vzniku nitrosyl fluoridu a xenonu.
Reakcí s hydroxidy alkalických kovů vzniká dusitan, voda a podle koncentrace hydroxidu oxid dusný nebo dusík:
Skupina NO také vystupuje jako nitrosylový ligand v mnoha komplexních sloučeninách. Např. v kvalitativní analytické chemii (a též jako léčivo[2]) se používá nitroprussid sodný Na2[Fe(CN)5NO]·2 H2O (dihydrát pentakyano-nitrosylželezitanu sodného). Většina nitrosylových komplexů má intenzivní rudou, hnědou nebo černou barvu.
Použití
[editovat | editovat zdroj]Oxid dusnatý, respektive sloučeniny, při jejichž rozkladu se oxid dusnatý uvolňuje, našly využití v lékařství jako látky uvolňující hladkou svalovinu při křečích nebo astmatu. Při větších dávkách těchto látek (aplikuje se inhalačně nebo intramuskulárně) může ovšem dojít k chvilkové srdeční slabosti.
NO je důležitým meziproduktem při výrobě kyseliny dusičné a je používán také v potravinářském průmyslu, ale i při výrobě airbagů, polovodičů a paliv, které zvyšují výkon motorů závodních aut.[3]
Role v organismu
[editovat | editovat zdroj]Oxid dusnatý má mnoho rolí v těle organizmů včetně člověka. Konkrétně způsobuje účinkem na hladké svalstvo cévy tzv. vazodilataci (rozšíření cév), dále erekci penisu a také uvolnění svalstva v trávicí soustavě, což hraje roli ve schopnosti střev posunovat potravu dále. Mimo to dochází k tvorbě oxidu dusnatého i v samotné centrální nervové soustavě, kde má zřejmě jistou roli v učení a vzniku paměti; každopádně zde má NO funkci neurotransmiteru. Na rozdíl od klasických neurotransmiterů nepůsobí prostřednictvím membránových receptorů, ale volně difunduje do buněk, (volumová transmise) s krátkým poločasem, aktivuje guanylátcyklázu (její cytoplasmatickou solubilní isoformu, sGC) a tím stimuluje produkci cGMP z GTP. Aktivuje cGMP-dependentní proteinkinázu (PKG), downstream target napěťově řízené draslíkové kanály (Kv3) ia Erk indukuje expresi c-Fos (IEG) a BDNF, otevírá kanály regulované cyklickými nukleotidy, např. HCN1 (hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel). NO je nekonvenční neurotransmiter, nesplňuje kritéria pro zařazení mezi klasické transmitery (není skladován ve vezikulech, není mechanismus pro reuptake, nepůsobí na receptory), aktivace nNOS Ca2+ dependentní, úloha v regulaci plasticity, tj. zvýšená produkce NO důsledkem aktivace NMDA receptorů a retrográdní synaptická signalizace, častěji inhibiční efekt
o druhým retrográdním signalizačním systémem endokanabinoidní, efekt zpravidla excitační (CB1 receptor)
Jde o jeden z mechanismů LDT (long-term depression), např. v cerebellu, Vazodilatace cév mozku skrze lokální zvýšení krevního průtoku při zvýšené neuronální aktivitě. Produkce NO je jedním z mechanismů, ale vazodilatační funkci má NO i na periferii, např. sildenafil (Viagra) je inhibitor PDE5 a uvolnění NO mechanismem účinku nitroglycerinu u anginy pectoris.
Mimoto byl oxid dusnatý identifikován i v dalších tkáních, jako je srdeční i kosterní svalovina.[4]
Patofyziologie
[editovat | editovat zdroj]Patologie zahrnují nitrosativní stres, potenciální poškození proteinů nitrosylací a nitrotyrosinací, poškození DNA a mitochondriální dysfunkce. Neurodegenerativní procesy nevyvolá NO jako primární příčina ale amplifikující a akcelerující faktor. abnormální aktivita NO popsána u řady neurodegenerativních onemocnění, např. Alzheimer (zvýšená nitrotyrosinace proteinů včetně tau), Parkinson (nitrace alpha-synucleinu přispívá k jeho agregaci), roztroušená skleróza (peroxynitrit) a ALS. Ischemie mozku vychází z rozporuplných dat, ale funkce jsou spíše protektivní, jedním z možných mechanismů je potlačení zánětu a apoptózy v postischemické fázi (NO inhibuje NF-κB).
Biosyntéza a degradace
[editovat | editovat zdroj]Oxid dusnatý se v těle vyrábí prostřednictvím syntáz oxidu dusnatého čili NO syntáz (NOS), její neuronální nNOS isoforma, mimo CNS existuje ještě endotheliální eNOS a inducibilní iNOS) z argininu. Aktivita nNOS stimulována vstupem kalcia do buněk via kalmodulin-dependentní kinázy), významná role NMDA receptorů ori úlohu NO v plasticitě. nNOS je přes PSD-95 prostorově asociována s NMDA. Mechanismus degradace je nejistý, pravděpodobně stráven erytrocyty v cévách mozku (NO interaguje s hemoglobinem).
Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ a b Nitric oxide. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ NIPRUSS – Databáze léčiv – kompendiální článek[nedostupný zdroj]
- ↑ BIGELOW, Barbara C.; EDGAR, Kathleen J. The UXL Encyclopedia of Drugs & Addictive Substances. [s.l.]: Thomson-Gale, 2006. Dostupné online. ISBN 1-4144-0444-1.
- ↑ Michael A. Marletta. ENCYCLOPEDIA OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, FOUR-VOLUME SET, 1-4. Příprava vydání Lennarz,W.J., Lane, M.D.. [s.l.]: [s.n.] Kapitola Nitric Oxide Signaling.
Související články
[editovat | editovat zdroj]Literatura
[editovat | editovat zdroj]- VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.
- IGNARRO, Louis J. Program Ano NO. 1. vyd. Praha: PRÁH ISBN 80-7252-113-6.
Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu oxid dusnatý na Wikimedia Commons 
Slovníkové heslo oxid dusnatý ve Wikislovníku- Využití výzkumu Oxidu dusnatého v praxi – Kyäni Science
