9334 – Química – O Óxido Nitroso


Descoberto pelo químico inglês Joseph Priestley, o óxido nitroso é um gás incolor, de fórmula química N2O, odor agradável, sabor levemente adocicado, baixos pontos de fusão e ebulição, não inflamável, atóxico e de baixa solubilidade. Essa substância também é conhecida como gás hilariante, ou gás do riso, por desencadear contrações musculares involuntárias no rosto de quem o inala, levando a uma impressão de que se está rindo.
Ao mesmo tempo, o gás também confere um estado de prazer e felicidade, e exatamente por isso sua principal aplicação é como agente anestésico nas áreas de Medicina e Odontologia. Para se ter esse efeito anestésico, o paciente inala uma mistura de 70% de óxido nitroso e 30% de oxigênio, que logo chega aos pulmões e alcança a corrente sanguínea. Com a circulação do sangue, o gás atinge o sistema nervoso central e age no córtex cerebral, região associada especialmente à sensação de ansiedade, produzindo um estado de repouso e de tolerância à dor.
Tal propriedade foi identificada pelo dentista americano Horace Wells em 1844, ao observar o comportamento de pessoas que inalavam a substância para obter essa sensação de prazer. O próprio Wells foi o primeiro paciente a ser submetido a um procedimento sob o efeito do óxido nitroso. Com isso, essa propriedade passou a ser difundida, o óxido nitroso foi o primeiro gás a ser aplicado na Medicina e hoje é largamente utilizado nos Estados Unidos e na Europa, principalmente.
Além do uso como anestésico, o óxido nitroso também é usado na indústria automobilística, com a função de melhorar o desempenho do motor. Isso ocorre porque, quando o gás é aquecido a aproximadamente 300 °C, é decomposto em nitrogênio e oxigênio e, assim, quanto mais oxigênio disponível para a combustão, mais potência o motor adquire. Para essa aplicação, é chamado de NOS (Nitrous Oxide Systems).
Esse gás é, ainda, um dos vilões do aquecimento global. Ele é um subproduto de processos de combustão, fertilização agrícola, tratamento de esgoto e atividades industriais e é capaz de absorver uma quantidade muito elevada de energia, muito mais até que o próprio CO2. Isso causa a destruição da camada de ozônio, que protege a superfície terrestre contra a radiação ultravioleta.
O óxido nitroso também é um membro do grupo dos óxidos neutros (ou indiferentes), que são óxidos que não reagem com água, nem com ácidos nem com bases.

3402 – O Gás Hilariante


Molécula do gás

O óxido nitroso ou protóxido de nitrogênio (pt-Br), ou protóxido de azoto (pt-Pt) apresenta-se na forma de um gás incolor, composto de duas partes de nitrogênio e uma de oxigênio, cuja fórmula química é N2O e sua fórmula estrutural é N—N—O. Por muito tempo foi conhecido como gás hilariante ou gás do riso, pela capacidade que possui de provocar contrações musculares involuntárias na face das pessoas, dando a impressão de que ela está rindo. O Óxido Nitroso é sempre usado na forma gasosa e normalmente manuseado na forma líquida em cilindros de alta pressão ou tanques criogênicos, porém vaporiza facilmente a baixas pressões.
A maior parte do ar atmosférico é constituída por moléculas de nitrogênio, muito estáveis. O processo de decomposição destas moléculas e síntese de moléculas que permitem aproveitar o nitrogênio como nutriente é altamente endoenergético e não é realizado por animais e plantas, o que explica casos de desnutrição por falta de nitrogênio. Só algumas poucas bactérias especializadas do solo e aquáticas são capazes de retirar o nitrogênio do ar. Todas as plantas retiram seu nitrogênio dessas espécies de bactérias simbióticas; todos os animais, inclusive o homem, retiram seu nitrogênio das plantas. Outras espécies de bactérias, as da deterioração, eventualmente devolvem o nitrogênio ao ar. Estes processos constituem o chamado ciclo do nitrogênio ou ciclo do nitrogênio.
Nos tempos recentes, ações antrópicas têm provocado mudanças no ciclo do nitrogênio, que envolvem o óxido nitroso, mediante ajustes globais tão drásticos quanto no ciclo do carbono. Em 1950, no mundo, produziam-se e aplicavam-se anualmente cerca de 3 milhões de toneladas de fertilizantes artificiais de nitrogênio. Hoje, esse total passa de 50 milhões de toneladas. Este e outros progressos da agricultura estão alterando o ciclo do nitrogênio de formas que a ciência ainda não compreende plenamente. Por outro lado, a queima de combustíveis fósseis não produz apenas monóxido de carbono e dióxido de carbono, mas também compostos de nitrogênio e oxigênio. O óxido nítrico (NO) tem um átomo de nitrogênio e um de oxigênio; o oxido nitroso (N2O) tem dois átomos de nitrogênio e um de oxigênio, sendo que este segundo provoca efeito estufa. Uma molécula deste gás equivale ao potencial de efeito estufa de cerca de 250 moléculas de dióxido de carbono e também permanece mais tempo no ar, em média 125 anos. A concentração de N2O na atmosfera tem aumentado na taxa de 0,25 % ao ano, sendo os solos tropicais considerados os maiores responsáveis pela emissão de N2O em ecossistemas terrestres naturais. As florestas tropicais têm maior abundância relativa de nitrogênio em comparação a outros biomas.
Processos de formação de N2O
A desnitrificação e nitrificação são processos biogênicos que produzem N2O e NO. Estes gases são importantes para a química da atmosfera. O N2O contribui para o aquecimento global e para destruição do ozônio na estratosfera. O NO afeta regionalmente a química do ozônio na troposfera. A desnitrificação é um processo heterotrófico pelo qual muitos gêneros de bactérias (principalmente Pseudomonas) utilizam o carbono orgânico como fonte redutora e, na ausência do O2, utilizam os óxidos de nitrogênio como aceptores de elétrons – resultando na produção de N2O,NO e N2(Davidson,1991). A nitrificação é um processo de oxidação biológica das formas redutíveis de nitrogênio (NH4+) resultando em NO2- e NO3-.As bactérias nitrificantes podem obter energia desta oxidação (família Nitribacteriaceae) ou utilizá-la como produto secundário de nitrificação heterotrófica.
A Quimiodesnitrificação é um processo abiogênico de autodecomposição do HNO2, e da reação deste com grupos fenólicos da matéria orgânica do solo, resultando na produção de NO e N2O. A ocorrência de quimiodesnitrificação é significativamente maior quando o pH do solo é menor que 5. O controle da produção de N2O por microrganismos desnitrificadores no solo é determinado pelo suprimento de nitrato, CO de fácil assimilação e status de O2 no solo. Os microrganismos desnitrificadores utilizam o N na forma de nitrato como aceptor final de elétrons sob condições anaeróbias. A conversão de florestas em pastagens aumenta a disponibilidade imediata de N no solo graças à rápida mineralização provocada pelo fogo, por ocasião da queima da biomassa vegetal derrubada, embora parte do N seja perdido sob formas gasosas durante a queima. Aparentemente, pastagens novas liberam quantidades significativas de N2O, dependendo do referido aumento na disponibilidade de N para os microrganismos desnitrificadores.
Sendo um agente inalatório, o Óxido Nitroso tem sua maior aplicação na área médica. Administrado juntamente com o Oxigênio, possui efeito analgésico e sedativo. Em anestesia geral, a adição de Óxido Nitroso ao Oxigênio permite uma redução da quantidade do agente anestésico mais caro, obtendo-se o mesmo efeito. Para fins industriais é utilizado principalmente na fabricação de chantilly e em automóveis.