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制備

工業(yè)上用空氣中的氧氣氧化一氧化氮制取二氧化氮：

在實驗室中，可以通過金屬硝酸鹽的熱分解反應制備少量的二氧化氮：

也可以通過五氧化二氮的熱分解來制備NO 2 。五氧化二氮可以通過硝酸脫水得到。

生成的氣體冷凝以除去硝酸，再通過五氧化二磷干燥，便得到較純凈的二氧化氮。

銅與濃硝酸也可以生成二氧化氮：

硝酸照光也會產(chǎn)生。

結構

二氧化氮是含有大π鍵結構的典型分子。大π鍵含有三個電子，其中兩個進入成鍵π軌道，一個進入非鍵π軌道。NO 2 是一個順磁性彎曲型的分子，對稱點群為C 2v 。ONO鍵角為134.3°（可通過Walsh圖來解釋），N-O鍵長119.7pm。

二氧化氮分子含有一個未成對電子，因此它的很多反應類似于自由基。比如，它很容易發(fā)生二聚，且在有機合成中用作硝化劑，可以從飽和烴中奪取氫（見下面的反應），也可以與不飽和烴或芳香烴發(fā)生加成反應。

反應

主要反應

150 °C時二氧化氮分解放出氧氣。該反應是一個吸熱反應（ΔH = 114 kJ/mol）。

二氧化氮中的N-O鍵鍵能較低，故它是一個很好的氧化劑。特定條件下可以將氯化氫、一氧化碳等還原劑氧化。有時與烴混合后，會使烴類發(fā)生爆炸性燃燒。

與水反應歧化生成硝酸。該反應是工業(yè)上用氨制硝酸（奧斯特瓦爾德制硝酸法）的反應之一。

溶于氫氧化鈉溶液歧化生成亞硝酸鈉與硝酸鈉，該反應是除去實驗中二氧化氮尾氣的常用反應。

與一氧化氮溶于氫氧化鈉溶液歸中生成亞硝酸鈉

光照或加熱時，硝酸可以分解出二氧化氮，這就造成了大多數(shù)硝酸樣品所特有的黃色：

NO 2 與金屬氧化物反應生成無水金屬硝酸鹽：

烷基和金屬碘化物也可以通過類似的反應生成相應的硝酸酯和硝酸鹽：

聚合反應

  圖中顯示不同溫度下相同的N 2 O 4 -NO 2 混合物的顏色，左瓶溫度高于右瓶。

NO 2 （紅棕色順磁性氣體）很容易聚合。通常情況下與其二聚體形式——四氧化二氮（無色抗磁性氣體）混合存在，構成一種平衡態(tài)混合物。

NO 2 到N 2 O 4 是個放熱反應，因此順磁性的NO 2 單體在高溫時穩(wěn)定。在低溫下，二氧化氮（NO 2 ）氣體轉化為無色的四氧化二氮（N 2 O 4 ）氣體；在高溫下，由N 2 O 4 轉變回NO 2 。無色抗磁性的N 2 O 4 可以通過在–11.2°C的熔點熔化它的固體而得到。 固態(tài)時（凝固點以下），混合物幾乎全部為四氧化二氮，二氧化氮占0.1%不到。溫度高于140 °C時，則全部解離。

污染及毒性

二氧化氮是一種影響空氣質量的重要污染物。雖然吸入二氧化氮會導致中毒反應，但由于二氧化氮過于刺激反而使得中毒事故較容易避免。例如，發(fā)煙硝酸就經(jīng)常被NO 2 污染。在吸入少量但潛在致命的劑量的二氧化氮后，中毒癥狀（肺水腫）會在幾小時后顯現(xiàn)。低濃度（4ppm）的二氧化氮會使鼻子麻痹，從而可能導致過量吸收。長期暴露在NO 2 濃度為40到100毫克/立方米的環(huán)境中會導致不利的健康影響。

空氣中的二氧化氮可由大多數(shù)燃燒過程生成。在高溫下，氮氣與氧氣結合而產(chǎn)生二氧化氮：

最重要的NO 2 排放源是內燃發(fā)動機， 火力發(fā)電廠，以及制漿廠。大氣核試驗也是二氧化氮的一個來源。這也是核爆時蘑菇云略帶紅色的緣故。 這些過程都需要吸入大量的空氣來幫助燃燒，從而將氮氣引入到高溫的燃燒反應中，最終產(chǎn)生了氮氧化物。因此，控制氮氧化物要求精細的控制為助燃而吸入的空氣量。

二氧化氮對大氣化學（比如對流層臭氧的形成）有影響。一項最近由加州大學圣地亞哥分校的研究者發(fā)表的結果顯示空氣中NO 2 的濃度與嬰兒猝死癥有一定聯(lián)系。

參見

硝基、亞硝基

氮氧化物（NO x ）：氧化亞氮（N 2 O）、一氧化氮（NO）、四氧化二氮(N 2 O 4 )

亞硝酸鹽（NO 2 ）、硝酸鹽（NO 3 ）

硝酸酯（R-ONO 2 ）、亞硝酸酯（R-ONO）

硝鎓離子（NO 2 ）、亞硝鎓離子（NO ）

伯克蘭-艾迪電弧法（en:Birkeland-Eyde process）

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