Oxydes d'azote

Oxydes d'azote : Structure

Le dioxyde d'azote et le monoxyde d'azote sont les gaz les plus importants de ce groupe sur le plan toxicologique, c'est pourquoi nous allons nous concentrer sur leur structure.

Dioxyde d'azote (_NO2)

Le _NO2 est un composé covalent. Il est composé d'un atome d'azote central et de deux atomes d'oxygène.

L'un des atomes d'oxygène est lié à l'azote, l'autre est lié à l'oxygène.

O=N-O

Monoxyde d'azote (NO)

Le monoxyde d'azote est composé d'un atome d'azote et de deux atomes d'oxygène. La molécule est un radical libre - les atomes partagent une double liaison, mais l'azote possède un électron non apparié (indiqué par un point).

O=N-

En raison de leur électron non apparié, les radicaux libres sont très instables et réactifs. Les radicaux libres affectent la santé humaine - ils décomposent les cellules au fil du temps. En vieillissant, le corps perd sa capacité à combattre les radicaux libres, ce qui entraîne un stress oxydatif.

Le stress oxydatif entraîne des dommages cellulaires, des processus dégénératifs et le vieillissement.

Exemples d'oxydes d'azote

Plus tôt, nous avons entendu parler de quatre gaz différents qui sont classés comme des oxydes d'azote. Découvrons plus en détail chacun d'entre eux.

Causes des oxydes d'azote

D'où viennent les oxydes d'azote ?

Sources naturelles

La majorité des _NOx sont produits naturellement. Les sources comprennent :

• Les éruptions volcaniques

• La décomposition biologique

• Activité microbienne dans l'océan

• Les éclairs

Processus de combustion

Les combustibles hydrocarbures sont brûlés dans des moteurs chauds. Dans ces conditions de chaleur, généralement entre 75 et 105 ºC, les molécules d'azote et d'oxygène de l'air se combinent pour former du monoxyde d'azote.

_N2 + _O2 → 2NO

Lorsque le monoxyde d'azote s'échappe des pots d'échappement des véhicules ou des cheminées d'évacuation, il réagit avec l'oxygène de l'air pour former du dioxyde d'azote.

2NO + _O2 → _2NO2

Figure 2 : Les centrales électriques à combustibles fossiles brûlent des hydrocarbures, ce qui entraîne une pollution par les NOx. unsplash

Utilisation d'engrais

Les agriculteurs ajoutent des engrais chimiques à leurs cultures. Les engrais contiennent des nutriments importants pour les plantes, tels que l'azote, le phosphore et le potassium. Les plantes ont besoin de ces nutriments pour se développer et fonctionner efficacement.

Les engrais contiennent de l'azote parce que les plantes l'utilisent pour produire de la chlorophylle.

Sans azote et sans chlorophylle, les plantes ne peuvent pas pousser.

L'utilisation d'une trop grande quantité d'engrais entraîne un excès de matière organique riche en azote dans le sol. Les microbes qui se nourrissent de l'excès de matière nitrique produisent de grandes quantités de_NOx, ce qui pollue l'air.

L'utilisation d'engrais n'entraîne pas seulement une pollution par les _NOx. L'excès d'engrais s'écoule dans les cours d'eau et provoque l'eutrophisation.

L'eutrophisation entraîne une prolifération d'algues. L'excès d'algues limite la photosynthèse ailleurs dans l'eau, laissant des "zones mortes" anaérobies en dessous.

Les effets des oxydes d'azote

Les oxydes d'azote sont des polluants qui affectent l'environnement et la santé humaine.

Changement climatique mondial

Le dioxyde d'azote est le troisième gaz à effet de serre le plus puissant, il emprisonne la chaleur dans l'atmosphère et contribue au changement climatique mondial.

De plus, les _NOx détruisent l'ozone stratosphérique. La couche d'ozone joue un rôle essentiel dans la protection de notre planète contre les rayons UV nocifs. Sans elle, les rayons UV tueraient les plantes et endommageraient l'ADN des organismes vivants.

Pluie acide

Les oxydes d'azote contribuent aux pluies acides. Lorsqu'ils réagissent avec l'eau et l'air, ils forment de l'acide nitrique (_HNO3). L'acide nitrique se mélange à l'eau et tombe sur le sol sous forme de pluies acides. Les conséquences comprennent les dommages causés aux forêts et l'érosion des structures physiques.

Smogs photochimiques

La_{pollution par les} NOx contribue à la formation de smogs photochimiques.

Les smogs photochimiques sont visibles sous la forme d'une brume brune. Ils sont plus fréquents dans les régions chaudes et densément peuplées.

Les smogs aggravent les maladies respiratoires et affectent la visibilité.

Figure 3 : Un smog photochimique à Hong Kong. unsplash

Problèmes de santé

L'exposition à court terme aux oxydes d'azote entraîne des symptômes tels que des maux de tête, une irritation des yeux et du bruit, des difficultés respiratoires et des douleurs abdominales. Une exposition à long terme peut provoquer de l' asthme et d'autres troubles respiratoires.

L'exposition à des concentrations très élevées de _NOx peut avoir un impact sur la fertilité, nuire au développement des fœtus et même causer la mort.

Contrôler les oxydes d'azote

Comment pouvons-nous empêcher les _NOx d'avoir un impact sur l'environnement et les organismes vivants ? Il existe trois méthodes principales: les convertisseurs catalytiques, les pulvérisations d'urée et la gestion de l'utilisation des engrais.

Convertisseurs catalytiques

Les convertisseurs catalytiques sont installés dans les moteurs de voiture pour réduire les émissions nocives telles que le NOx, le monoxyde de carbone et les particules.

Les convertisseurs utilisent des réactions d'oxydoréduction pour réduire les émissions nocives.

Les convertisseurs catalytiques sont composés de métaux rares, le platine et le rhodium. Ils sont positionnés en forme de nid d'abeille afin de créer une grande surface pour l'oxydation et la réduction des émissions nocives.

Les convertisseurs réduisent les atomes d'azote des molécules de _NOx.

Les atomes d'oxygène libres et très réactifs entrent en collision et forment des molécules d'_O2.

Les atomes d'azote attachés au catalyseur réagissent entre eux et forment des molécules de _N2.

2NO → _N2 + _O2

_2NO2 → _N2 +_2O2

Lesréactions d'oxydation utilisent les_{molécules d'}O2 nouvellement formées pour convertir le monoxyde de carbone et le méthane en produits moins nocifs.

CO + _O2 →_CO2

_CH4 + _2O2 → _CO2 + _2H2O

Pulvérisation d'urée

L'urée est couramment utilisée pour contrôler les émissions de _NOx provenant de la combustion de combustibles fossiles.

Les cheminées contenant des oxydes d'azote sont pulvérisées avec une solution aqueuse d'urée.

Les oxydes d'azote éventuels se dissolvent dans la solution, formant de l'acide nitreux (_HNO2).

L'acide nitreux réagit ensuite avec l'urée pour former de l'azote, du dioxyde de carbone et de l'eau.

_2HNO2 + _NH2CONH2 → _2N2 + _CO2 + _3H2O

Gestion de l'utilisation des engrais

Pour utiliser les engrais le plus efficacement possible, et limiter les émissions de _NOx, les agriculteurs suivent les "quatre R" :

• Le bon taux d'application

• La bonne formulation (type d'engrais)

• Le bon moment pour l'application

• Le bon emplacement de l'application

L'utilisation d'engrais à base d'urée comme alternative aux engrais à base d'ammoniac peut réduire les émissions de _NOx.

J'espère que cet article t'a expliqué les oxydes d'azote. Rappelle-toi qu'il s'agit d'un groupe de gaz polluants, composés d'atomes d'oxygène et d'azote. Ils sont à l'origine du changement climatique mondial, des smogs photochimiques et de problèmes de santé.

^{1. Adam Voiland, Les chercheurs de la NASA explorent l'impact NOx-ious de la foudre sur la pollution, le climat, NASA, 2009.}

^{2. Gouvernement australien, Oxides of Nitrogen, ministère du changement climatique, de l'énergie, de l'environnement et de l'eau, 2022.}

^{3. Autodoc, Causes de surchauffe, 2022}

^{4. H. J. Emeléus, Progrès de la chimie inorganique et de la radiochimie, 1964.}

^{5. PubChem, Oxyde nitreux, Bibliothèque nationale de médecine, 2022}