Nitrous oxide

Il protossido d'azoto, chiamato anche ossido di diazoto o monossido di diazoto e comunemente noto come gas esilarante o semplicemente protossido, è un ossido di azoto con formula chimica N₂O. A temperatura ambiente è un gas incolore, non infiammabile, dal sapore e dall'odore leggermente dolciastri. Se riscaldato, diventa un forte ossidante, simile all'ossigeno molecolare. In campo medico viene utilizzato come anestetico e antidolorifico, specialmente in chirurgia e odontoiatria, ed è incluso nell'Elenco dei medicinali essenziali dell'Organizzazione Mondiale della Sanità. Il soprannome "gas esilarante" fu coniato da Humphry Davy, riferendosi all'euforia di breve durata che provoca quando inalato, che lo rende anche una droga ricreativa con effetti dissociativi. L'abuso cronico può causare danni neurologici inattivando la vitamina B12. Oltre alla medicina, il protossido d'azoto viene utilizzato come ossidante nei propellenti per razzi e nei carburanti per motori da corsa, e come propellente per la panna montata. Dal punto di vista ambientale, è un inquinante: nel 2020, i livelli atmosferici hanno raggiunto 333 parti per miliardo, aumentando di circa 1 ppb all'anno. È un importante distruttore dell'ozono stratosferico, paragonabile ai CFC, ed è il terzo gas serra più importante, contribuendo in modo significativo al riscaldamento globale. Circa il 40% delle emissioni di origine antropica proviene dall'agricoltura, dove i microbi del suolo decompongono i fertilizzanti azotati in protossido d'azoto. La riduzione di queste emissioni è un obiettivo chiave nelle politiche sul cambiamento climatico.

Il gas fu sintetizzato per la prima volta nel 1772 dal filosofo naturale e chimico inglese Joseph Priestley, che lo chiamò aria nitrosa deflogisticata o aria nitrosa infiammabile. Descrisse la sua produzione—riscaldando limatura di ferro inumidita con acido nitrico—nel suo libro del 1775 Esperimenti e osservazioni su diversi tipi di aria. La prima importante applicazione medica arrivò grazie a Thomas Beddoes e James Watt, che co-scrissero Considerazioni sull'uso medico e sulla produzione di aria artificiale (1794). Questo lavoro fu significativo per due ragioni: Watt aveva inventato una macchina per produrre "arie artificiali" (incluso il protossido d'azoto) e un apparecchio per respirarle, e Beddoes propose che la tubercolosi e altre malattie polmonari potessero essere curate inalando questi gas. La macchina aveva tre parti: un forno per bruciare materiale, un recipiente d'acqua con un tubo a spirale per lavare le impurità dal gas, e un cilindro dotato di gasometro da cui il gas poteva essere trasferito in sacche di seta ermetiche e portatili. L'apparecchio per la respirazione collegava una di queste sacche tramite un tubo a un boccaglio. Nel 1794, questa attrezzatura era pronta, aprendo la strada a studi clinici. Questi iniziarono nel 1798 quando Beddoes fondò la Pneumatic Institution a Hotwells, Bristol. Nel suo seminterrato, una macchina su larga scala produceva gas sotto la supervisione del giovane Humphry Davy, che fu incoraggiato a sperimentare nuovi gas per i pazienti. Il primo importante lavoro di Davy fu lo studio del protossido d'azoto, pubblicato in Ricerche, chimiche e filosofiche (1800). In quel libro, annotò l'effetto analgesico del gas (pagina 465) e il suo potenziale per uso chirurgico (pagina 556). Coniò anche il nome "gas esilarante". Nonostante la scoperta di Davy che l'inalazione di protossido d'azoto potesse alleviare il dolore in persone coscienti, passarono altri 44 anni prima che i medici lo provassero come anestetico. Nel frattempo, l'uso ricreativo nei "party del gas esilarante" per l'alta società britannica divenne popolare a partire dal 1799. Il gas di solito rende gli utenti stuporosi, sognanti e sedati, sebbene alcuni provino euforia e risate incontrollabili. Uno dei primi produttori commerciali negli Stati Uniti fu George Poe, cugino del poeta Edgar Allan Poe, che per primo liquefò anche il gas. Il primo uso del protossido d'azoto come anestetico su un paziente avvenne l'11 dicembre 1844, quando il dentista Horace Wells, con l'aiuto di Gardner Quincy Colton e John Mankey Riggs, dimostrò l'insensibilità al dolore durante un'estrazione dentale. Nelle settimane successive, Wells trattò da 12 a 15 pazienti a Hartford, Connecticut, fallendo solo in due casi. Nonostante avesse riportato questi risultati alla società medica di Boston nel dicembre 1844, il metodo non fu immediatamente adottato—probabilmente perché la prima dimostrazione pubblica di Wells nel gennaio 1845 fu in parte infruttuosa, lasciando i colleghi dubbiosi. Non entrò in uso generale fino al 1863, quando Colton iniziò a usarlo nelle sue cliniche della "Colton Dental Association" a New Haven e New York City. Nei tre anni successivi, Colton e i suoi associati lo somministrarono con successo a più di 25.000 pazienti. Oggi, il protossido d'azoto è usato in odontoiatria come ansiolitico e coadiuvante dell'anestesia locale. Non fu ritenuto abbastanza potente per interventi chirurgici maggiori negli ospedali, dove l'etere dietilico divenne l'agente preferito.