नाइट्रिक ऑक्साइड

नाइट्रिक ऑक्साइड (नाइट्रोजन ऑक्साइड या नाइट्रोजन मोनोऑक्साइड ) एक रंगहीन गैस है जिसका सूत्र NO है। यह नाइट्रोजन के प्रमुख ऑक्साइडो में से एक है। नाइट्रिक ऑक्साइड एक मुक्त मूलक है- इसमें एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है, जिसे कभी-कभी इसके रासायनिक सूत्र (•N=O या •NO) में एक बिंदु द्वारा दर्शाया जाता है। नाइट्रिक ऑक्साइड भी एक विषमनाभिकीय द्विपरमाणुक अणु है, अणुओं का एक वर्ग जिसका अध्ययन रासायनिक बंधन के प्रारम्भिक आधुनिक सिद्धांतों को जन्म देता है।

औद्योगिक रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण मध्यवर्ती, नाइट्रिक ऑक्साइड दहन प्रणालियों में बनता है और इसे गरज के साथ बिजली गिरने से उत्पन्न किया जा सकता है। मनुष्यों सहित स्तनधारियों में, नाइट्रिक ऑक्साइड कई शारीरिक और रोग संबंधी प्रक्रियाओं में एक सांकेतिक अणु है। इसे 1992 में " वर्ष का अणु (मोलेक्यूल ऑफ द ईयर)" घोषित किया गया था। 1998 में शरीर क्रिया विज्ञान (फिजियोलॉजी) या चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार हृदय संकेतन अणु के रूप में नाइट्रिक ऑक्साइड की भूमिका की खोज के लिए प्रदान किया गया था।

नाइट्रिक ऑक्साइड को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO2), एक भूरे रंग की गैस और प्रमुख वायु प्रदूषक के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, न ही नाइट्रस ऑक्साइड (N2O), एक संवेदनाहारी के साथ।

द्वि और त्रिपरमाण्विक अणुओं के साथ
एक तरल में संघनित होने पर, नाइट्रिक ऑक्साइड डाइनाइट्रोजन डाइऑक्साइड में मंद हो जाता है, लेकिन संगुणन कमजोर और प्रतिवर्ती है। क्रिस्टलीय NO में N–N की दूरी 218 pm है, जो N-O की दूरी से लगभग दोगुनी है।

चूँकि •NO के बनने की ऊष्मा उष्माशोषी होती है, NO को तत्वों में विघटित किया जा सकता है। कारों में उत्प्रेरक परिवर्तक इस अभिक्रिया का लाभ उठाते हैं।
 * 2 NO → O2 + N2

ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर नाइट्रिक ऑक्साइड नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है।
 * 2 NO + O2 → 2 NO2

माना जाता है कि यह अभिक्रिया मध्यवर्ती ONOO• और लाल यौगिक ONOONO के माध्यम से होती है।

जल में, नाइट्रिक ऑक्साइड ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके नाइट्रस अम्ल (HNO2) बनाता है। माना जाता है कि अभिक्रिया निम्नलिखित स्टोइकोमेट्री के माध्यम से आगे बढ़ती है।


 * 4 NO + O2 + 2 H2O → 4 HNO2

नाइट्रिक ऑक्साइड फ्लोरीन, क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ अभिक्रिया करके नाइट्रोसिल क्लोराइड जैसे नाइट्रोसिल हैलाइड बनाता है।
 * 2 NO + Cl2 → 2 NOCl

NO2 के साथ, एक मूलक भी, NO, गहन नीले डाइनाइट्रोजन ट्राइऑक्साइड बनाने के लिए संयोजित होता है।

NO + NO2 ⇌ ON−NO2

कार्बनिक रसायन
एक अन्य अणु में नाइट्रिक ऑक्साइड की मात्रा को जोड़ने को प्रायः नाइट्रोसिलेशन के रूप में जाना जाता है। ट्र्यूब अभिक्रिया एक एनोलेट पर नाइट्रिक ऑक्साइड के दो समकक्षों का योग है, जिससे डाइअजेनियमडायोलेट (जिसे नाइट्रोसोहाइड्रोक्सिलएमीन भी कहा जाता है) दिया जाता है। उत्पाद एक अनुवर्ती रेट्रो- एल्डोल अभिक्रिया से गुजर सकता है, जो हेलोफॉर्म अभिक्रिया के समान एक समग्र प्रक्रिया देता है। उदाहरण के लिए, नाइट्रिक ऑक्साइड एसीटोन और एल्कोक्साइड के साथ अभिक्रिया करके प्रत्येक α स्थिति पर डाइअजेनियमडायोलेट बनाता है, इसके बाद उप-उत्पाद के रूप में मिथाइल एसीटेट की हानि होती है।


 * TraubeReaction.svg
 * यह अभिक्रिया, जिसे 1898 के आसपास खोजा गया था, नाइट्रिक ऑक्साइड प्रोड्रग अनुसंधान में रुचि बनी हुई है। नाइट्रिक ऑक्साइड सीधे सोडियम मेथॉक्साइड के साथ भी अभिक्रिया कर सकता है, अंत में N-मेथॉक्सीडाइअजेनियमडायोलेट के माध्यम से सोडियम फॉर्मेट और नाइट्रस ऑक्साइड बनाता है।

उपसहसंयोजन संकुल
नाइट्रिक ऑक्साइड संक्रमण धातुओं के साथ अभिक्रिया करके धातु नाइट्रोसिल नामक संकुल बनाता है। नाइट्रिक ऑक्साइड का सबसे सामान्य बंधन मोड टर्मिनल रैखिक प्रकार (M−NO) है। वैकल्पिक रूप से, नाइट्रिक ऑक्साइड एक-इलेक्ट्रॉन स्यूडोहैलाइड के रूप में काम कर सकता है। ऐसे संकुलों में, M−N−O समूह को 120° और 140° के बीच के कोण से चिह्नित किया जाता है। NO समूह विभिन्न प्रकार की ज्यामिति में नाइट्रोजन परमाणु के माध्यम से धातु केंद्रों के बीच भी सेतु बना सकता है।

उत्पादन एवं तैयारी
वाणिज्यिक समायोजनों में, नाइट्रिक ऑक्साइड अमोनिया के ऑक्सीकरण द्वारा 750-900 डिग्री सेल्सियस (सामान्य रूप से 850 डिग्री सेल्सियस पर) पर प्लैटिनम के साथ ओस्टवाल्ड प्रक्रिया में उत्प्रेरक के रूप में निर्मित होता है।


 * 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

ऑक्सीजन (O2) और नाइट्रोजन (N2) की अउत्प्रेरित ऊष्माशोषी अभिक्रिया, जो बिजली द्वारा उच्च तापमान (>2000 °C) पर प्रभावित होती है, को एक व्यावहारिक व्यावसायिक संश्लेषण में विकसित नहीं किया गया है (बर्कलैंड-आइड प्रक्रिया देखें)।
 * N2 + O2 → 2 NO

प्रयोगशाला विधियाँ
प्रयोगशाला में, कॉपर के साथ तनु नाइट्रिक अम्ल के अपचयन से नाइट्रिक ऑक्साइड सरलता से उत्पन्न होता है।
 * 8 HNO3 + 3 Cu → 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO

एक वैकल्पिक क्रम में सोडियम नाइट्राइट या पोटेशियम नाइट्राइट के रूप में नाइट्रस अम्ल का अपचयन सम्मिलित है।
 * 2 NaNO2 + 2 NaI + 2 H2SO4 → I2 + 2 Na2SO4 + 2 H2O + 2 NO
 * 2 NaNO2 + 2 FeSO4 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2 NaHSO4 + 2 H2O + 2 NO
 * 3 KNO2 + KNO3 + Cr2O3 → 2 K2CrO4 + 4 NO
 * आयरन (II) सल्फेट क्रम सरल है और इसका प्रयोग स्नातक प्रयोगशाला प्रयोगों में किया गया है। तथाकथित NONOate यौगिकों का उपयोग नाइट्रिक ऑक्साइड उत्पादन के लिए भी किया जाता है।

जांच और परख
नाइट्रिक ऑक्साइड की सघनता ओजोन को सम्मिलित करते हुए एक रासायनिक संदीप्ति अभिक्रिया का उपयोग करके निर्धारित की जा सकती है। नाइट्रिक ऑक्साइड युक्त एक प्रतिरूप ओजोन की एक बड़ी मात्रा के साथ मिश्रित किया जाता है। नाइट्रिक ऑक्साइड, प्रकाश के उत्सर्जन के साथ ऑक्सीजन और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए ओजोन के साथ अभिक्रिया करता है (रासायनिकता)।
 * NO + O3 → NO2 + O2 + hν

जिसे फोटोडेटेक्टर से मापा जा सकता है। उत्पादित प्रकाश की मात्रा प्रतिरूप में नाइट्रिक ऑक्साइड की मात्रा के समानुपाती होती है।

परीक्षण के अन्य तरीकों में विद्युतविश्लेषण (धारामापीय दृष्टिकोण) सम्मिलित है, जहां विद्युत या वोल्टेज परिवर्तन को प्रेरित करने के लिए NO इलेक्ट्रोड के साथ अभिक्रिया करता है। जैविक ऊतकों में NO मूलक का पता लगाना विशेष रूप से कम जीवनकाल और ऊतकों में इन मूलको की एकाग्रता के कारण कठिन होता है। कुछ व्यावहारिक तरीकों में से एक आयरन-डाइथियोकार्बामेट संकुल के साथ नाइट्रिक ऑक्साइड का चक्रण प्रग्रहण और बाद में इलेक्ट्रॉन अनुचुंबकीय अनुनाद (EPR) के साथ मोनो-नाइट्रोसिल-आयरन संकुल का पता लगाना है।

फ्लोरोसेंट डाई संकेतकों का एक समूह जो अंतःकोशिकी मापन के लिए ऐसीटिलित रूप में भी उपलब्ध हैं। सबसे सामान्य यौगिक 4,5-डाइअमिनोफ्लोरेसिन (DAF-2) है।

अम्ल वर्षा का निक्षेपण
नाइट्रिक ऑक्साइड हाइड्रोपरॉक्सिल मूलक के साथ नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO2) बनाने के लिए अभिक्रिया करता है, जो फिर एक हाइड्रॉक्सिल मूलक (•OH) के साथ अभिक्रिया कर नाइट्रिक अम्ल (HNO3) का उत्पादन कर सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के साथ नाइट्रिक एसिड अम्लीय वर्षा के निक्षेपण में योगदान देता है।

ओजोन क्षरण
•NO ओजोन परत के क्षरण में भाग लेता है। नाइट्रिक ऑक्साइड समतापमंडलीय ओजोन के साथ अभिक्रिया कर O2 और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड बनाता है।
 * •NO + O3 → NO2 + O2

इस अभिक्रिया का उपयोग नियंत्रण आयतन में •NO की सांद्रता मापने के लिए भी किया जाता है।

NO2 का पूर्वगामी
जैसा कि अम्ल निक्षेपण अनुभाग में देखा गया है, नाइट्रिक ऑक्साइड नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो सकता है (यह हाइड्रोपरॉक्सी मूलक,, या द्विपरमाणुक ऑक्सीजन, O2 के साथ हो सकता है)। अल्पकालिक नाइट्रोजन डाइऑक्साइड संपर्कन में मतली, सांस की तकलीफ और सिरदर्द सम्मिलित हैं। दीर्घकालिक प्रभावों में बिगड़ा हुआ प्रतिरक्षा और श्वसन क्रिया सम्मिलित हो सकते हैं।

जैविक क्रियाएं
NO एक गैसीय संकेतन अणु है। यह एक प्रमुख कशेरुकी जैविक संदेशवाहक है, जो विभिन्न प्रकार की जैविक प्रक्रियाओं में भूमिका निभाता है। यह जीवाणु, पौधों, कवक, और पशु कोशिकाओं सहित लगभग सभी प्रकार के जीवों में एक जैव-उत्पाद है।

नाइट्रिक ऑक्साइड, एक अंतःस्तर-व्युत्पन्न आराम कारक (EDRF), विभिन्न नाइट्रिक ऑक्साइड संश्लेषण(NOS) एंजाइमों द्वारा L-आर्जिनिन, ऑक्सीजन और एनएडीपीएच (NADPH) से अंतर्जात रूप से जैवसंश्लेषित होता है। अकार्बनिक नाइट्रेट के अपचयन से भी नाइट्रिक ऑक्साइड बन सकता है। नाइट्रिक ऑक्साइड के मुख्य एन्जाइमी लक्ष्यों में से एक गुआनलील साइक्लेस है। एंजाइम के हीम क्षेत्र में नाइट्रिक ऑक्साइड के बंधन से आयरन की उपस्थिति में सक्रियण होता है। नाइट्रिक ऑक्साइड अत्यधिक प्रतिक्रियाशील (कुछ सेकंड का जीवनकाल होता है), फिर भी झिल्लियों में स्वतंत्र रूप से फैलता है। ये गुण नाइट्रिक ऑक्साइड को अस्थायी पैराक्राइन (आसन्न कोशिकाओं के बीच) और ऑटोक्राइन (एक कोशिका के भीतर) संकेतन अणु के लिए आदर्श बनाते हैं। एक बार जब नाइट्रिक ऑक्साइड को ऑक्सीजन और जल द्वारा नाइट्रेट और नाइट्राइट में परिवर्तित किया जाता है, तो सेल संकेतन निष्क्रिय हो जाती है।

रक्त वाहिकाओं का अंतःस्तर (आंतरिक परत) आसपास की चिकनी मांसपेशियों को आराम करने के संकेत देने के लिए नाइट्रिक ऑक्साइड का उपयोग करता है, जिसके परिणामस्वरूप वाहिकाविस्फारण और रक्त प्रवाह में वृद्धि होती है। सिल्डेनाफिल (वियाग्रा) एक ऐसी दवा है जो नाइट्रिक ऑक्साइड मार्ग का उपयोग करती है। सिल्डेनाफिल नाइट्रिक ऑक्साइड का उत्पादन नहीं करता है, लेकिन रक्तधर पिंड में cGMP-विशिष्ट फॉस्फोडिएस्टरेज़ प्रकार 5 (PDE5) द्वारा गिरावट से चक्रीय ग्वानोसिन मोनोफॉस्फेट (cGMP) की रक्षा करके नाइट्रिक ऑक्साइड मार्ग के अनुप्रवाह संकेतों को बढ़ाता है, जिससे संकेत को बढ़ाने और इस प्रकार वाहिकाप्रसरण की अनुमति मिलती है। एक अन्य अंतर्जात गैसीय ट्रांसमीटर, हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) NO के साथ सहयोगात्मक तरीके से वाहिकाप्रसरण और वाहिकाजनन को प्रेरित करने के लिए काम करता है।

नाक से सांस लेने से शरीर के भीतर नाइट्रिक ऑक्साइड का उत्पादन होता है, जबकि मुंह से सांस लेने से नहीं होता है।

व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य
अमेरिका में, व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (OSHA) ने कार्यस्थल में नाइट्रिक ऑक्साइड के संपर्कन के लिए 8 घंटे के कार्यदिवस में 25 पीपीएम (30 मिलीग्राम/एम3) के रूप में कानूनी सीमा (अनुमेय संपर्कन सीमा) निर्धारित की है। राष्ट्रीय व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य संस्थान (एनआईओएसएच) ने 8 घंटे के कार्यदिवस में 25 पीपीएम (30 मिलीग्राम/एम3) की अनुशंसित संपर्कन सीमा (आरईएल) निर्धारित की है। 100 पीपीएम के स्तर पर, नाइट्रिक ऑक्साइड जीवन और स्वास्थ्य के लिए तत्काल खतरनाक है।

विस्फोट खतरा
तरल नाइट्रोजन ऑक्साइड ईंधन की अनुपस्थिति में भी विस्फोट के प्रति बहुत संवेदनशील है, और इसे नाइट्रोग्लिसरीन के रूप में आसानी से प्रारम्भ किया जा सकता है। इसके गलनांक बिंदु (-152 डिग्री सेल्सियस) के समीप ऊष्माशोषी तरल ऑक्साइड का विस्फोट 100 kbar स्पंदन उत्पन्न करता है और परीक्षण उपकरण को खंडित करता है। यह सबसे सरल अणु है जो तीनों चरणों में विस्फोट करने में सक्षम है। तरल ऑक्साइड संवेदनशील होता है और आसवन के दौरान फट सकता है, और यह औद्योगिक दुर्घटनाओं का कारण रहा है। गैसीय नाइट्रिक ऑक्साइड लगभग 2300 m/s पर फटता है, लेकिन एक ठोस के रूप में यह 6100 m/s के विस्फोट वेग तक पहुँच सकता है।

अग्रिम पठन

 * Butler A. and Nicholson R.; "Life, death and NO." Cambridge 2003. ISBN 978-0-85404-686-7.
 * van Faassen, E. E.; Vanin, A. F. (eds); "Radicals for life: The various forms of Nitric Oxide." Elsevier, Amsterdam 2007. ISBN 978-0-444-52236-8.
 * Ignarro, L. J. (ed.); "Nitric oxide:biology and pathobiology." Academic Press, San Diego 2000. ISBN 0-12-370420-0.

बाहरी संबंध

 * International Chemical Safety Card 1311
 * Microscale Gas Chemistry: Experiments with Nitrogen Oxides
 * Your Brain Boots Up Like a Computer – new insights about the biological role of nitric oxide.
 * Assessing The Potential of Nitric Oxide in the Diabetic Foot
 * New Discoveries About Nitric Oxide Can Provide Drugs For Schizophrenia
 * Nitric Oxide at the Chemical Database
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