主な違い – 一酸化窒素 vs 亜酸化窒素 (笑気ガス)
一酸化窒素と亜酸化窒素は、窒素の酸化物です。
窒素は、原子番号7の化学元素で、元素周期表のpブロックに属する非金属です。
窒素は、その酸化物によって異なる酸化状態を持ちます。
酸化状態とは、ある原子が他の原子から奪ったり、獲得したり、共有したりできる電子の数のことです。
一酸化窒素では、窒素原子が酸素原子と2個の電子を共有しています。
したがって、一酸化窒素の窒素の酸化状態は+2です。
一方、亜酸化窒素の窒素の酸化状態は+1です。
これが一酸化窒素と亜酸化窒素の大きな違いです。
一酸化窒素とは
一酸化窒素は、化学式NOで表される窒素の酸化物です。
窒素原子1個と酸素原子1個が共有結合で結ばれている。
これは、窒素原子と酸素原子が不対電子を共有していることを意味する。
常温常圧では、一酸化窒素は有毒な無色の気体です。
一酸化窒素のモル質量は30g/molです。
融点は-164 °C、沸点は-152 °C。
一酸化窒素の分子は、原子が2つしか結合していないため、直線的な形をしている。
窒素と酸素の不対電子を共有すると、窒素原子にもう一つ不対電子が存在することになる。
しかし、酸素原子には共有できる不対電子が他にない。
そこで、不対電子は2つの原子の間で、単独で共有される。
したがって、実際の共有結合の構造は、二重結合と三重結合の間にあることになります。
その結果、結合長は115pmとなり、予想された値よりも2つの原子の間の距離が短くなる。
一酸化窒素は、酸素の存在下で二酸化窒素を形成することができます。
しかし、水中では、一酸化窒素は酸素やH2Oと反応して亜硝酸（HNO2）を形成する。
この気体を冷やすと一酸化窒素二量体（N2O2）が生成されます。
以上が一酸化窒素の主な反応です。
一酸化窒素の窒素の酸化状態は「＋2」です。
これは、酸素の酸化状態が-2であり、一酸化窒素分子が中性化合物であるため、窒素の酸化状態が+2であるはずだからです。
亜酸化窒素（笑気ガス）とは
亜酸化窒素は、化学式N2Oで表される窒素の酸化物です。
IUPAC名は「一酸化二窒素」。
このガスは、軽いヒステリー、時には笑いを伴う痛みに対する無感覚を引き起こすので、笑気ガスとも呼ばれます。
このガスのモル質量は44g/molです。
室温、常圧では無色の気体です。
亜酸化窒素の融点は-90.86 ℃、沸点は-88.48 ℃です。
N2O分子は、2つの窒素原子と1つの酸素原子から構成されています。
窒素原子は互いに結合しており、酸素原子は2つの窒素原子のうちの1つに結合している。
これらの原子の化学結合を考慮すると、N2Oは共鳴を示す。
この分子には、大きく分けて2つの共鳴構造があります。
：図3 亜酸化窒素の共鳴構造
しかし、実際の構造はそれらのハイブリッド構造になっています。
図4: 亜酸化窒素の実際の構造
亜酸化窒素は、常温常圧では不活性ガスとされ、化学反応もほとんどありません。
しかし、温度が高くなると、その反応性も高くなる。
例えば、187℃の場合、亜酸化窒素はNaNH2と反応してアジ化ナトリウム（NaN3）を生成します。
亜酸化窒素の窒素の酸化状態は+1です。
酸素の酸化状態は-2であり、亜酸化窒素分子は中性化合物です。
ということは、窒素原子の酸化状態は両方とも＋2でなければ式は成立しません。
亜酸化窒素の酸化状態 = 0
酸素原子の酸化状態 = -2
したがって
n2o = 2(n) + (o)
0 = 2(N) + (-2)
2(N) = +2
(N) = +1
一酸化窒素と亜酸化窒素の類似性
- どちらも常温常圧で無色の気体です。
- どちらも窒素原子と酸素原子で構成されている。
- どちらも共有結合の化合物です。
一酸化窒素と亜酸化窒素の違い
定義
一酸化窒素。
一酸化窒素は、化学式NOで表される窒素の酸化物です。
亜酸化窒素。
亜酸化窒素は、化学式N2Oで表される窒素の酸化物です。
モル質量
一酸化窒素。
一酸化窒素のモル質量は30g/molです。
亜酸化窒素。
亜酸化窒素のモル質量は、44g/molです。
融点・沸点
一酸化窒素。
一酸化窒素の融点は-164 ℃、沸点は-152 ℃です。
亜酸化窒素。
亜酸化窒素の融点は-90.86℃、沸点は-88.48℃です。
原子性
一酸化窒素。
一酸化窒素の原子数は2です。
亜酸化窒素。
亜酸化窒素の原子数は3です。
窒素の酸化状態
一酸化窒素のこと。
一酸化窒素の窒素の酸化状態は+2です。
亜酸化窒素。
亜酸化窒素の窒素の酸化状態は+1です。
結論
窒素は、周期表第5族に属する非金属の化学元素です。
窒素は多くの酸化物化合物を形成することができる。
一酸化窒素と亜酸化窒素は、そのような2つの化合物です。
一酸化窒素と亜酸化窒素の主な違いは、一酸化窒素の窒素の酸化状態が+2であるのに対して、亜酸化窒素の窒素の酸化状態は+1であることです。
