Nitrous oxide

Оксид азота(I), также называемый динитроген оксидом или монооксидом динитрогена и широко известный как веселящий газ или просто закись азота, представляет собой оксид азота с химической формулой N₂O. При комнатной температуре это бесцветный негорючий газ со слегка сладковатым запахом и вкусом. При нагревании он становится сильным окислителем, подобно молекулярному кислороду. В медицине он используется как анестетик и обезболивающее средство, особенно в хирургии и стоматологии, и включён в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. Своё прозвище «веселящий газ» он получил от Хамфри Дэви, который отметил эйфорический, кратковременный кайф, возникающий при вдыхании, что также делает его рекреационным наркотиком с диссоциативными эффектами. Хроническое злоупотребление может вызывать неврологические повреждения из-за инактивации витамина B12. Помимо медицины, закись азота используется как окислитель в ракетных топливах и топливах для моторных гонок, а также как пропеллент для взбитых сливок. С экологической точки зрения, это загрязнитель: в 2020 году его атмосферный уровень достиг 333 частей на миллиард, увеличиваясь примерно на 1 ppb в год. Он является основным разрушителем стратосферного озона, сравнимым с ХФУ, и третьим по значимости парниковым газом, вносящим существенный вклад в глобальное потепление. Около 40% антропогенных выбросов приходится на сельское хозяйство, где почвенные микроорганизмы разлагают азотные удобрения до закиси азота. Сокращение этих выбросов является ключевой целью в политике борьбы с изменением климата.

Газ был впервые синтезирован в 1772 году английским натурфилософом и химиком Джозефом Пристли, который назвал его дефлогистированным нитрозным воздухом или горючим нитрозным воздухом. Он описал его получение — нагреванием железных опилок, смоченных азотной кислотой — в своей книге «Эксперименты и наблюдения над различными видами воздуха» (1775). Первое крупное медицинское применение связано с Томасом Беддоусом и Джеймсом Уаттом, которые совместно написали «Соображения о медицинском использовании и производстве искусственных воздухов» (1794). Эта работа была значима по двум причинам: Уатт изобрёл машину для производства «искусственных воздухов» (включая закись азота) и дыхательный аппарат для их вдыхания, а Беддоус предположил, что туберкулёз и другие лёгочные заболевания можно лечить вдыханием этих газов. Машина состояла из трёх частей: печи для сжигания материала, водяного сосуда со спиральной трубкой для очистки газа от примесей и цилиндра с газометром, из которого газ можно было переносить в портативные герметичные шёлковые мешки. Дыхательный аппарат соединял один из таких мешков через трубку с мундштуком. К 1794 году это оборудование было готово, что открыло путь к клиническим испытаниям. Они начались в 1798 году, когда Беддоус основал Пневматический институт в Хотвеллсе, Бристоль. В его подвале под руководством молодого Хамфри Дэви, которого поощряли экспериментировать с новыми газами для пациентов, была установлена крупномасштабная машина для производства газов. Первой крупной работой Дэви было изучение закиси азота, опубликованное в «Исследованиях, химических и философских» (1800). В этой книге он отметил анальгетический эффект газа (стр. 465) и его потенциал для хирургического использования (стр. 556). Он также придумал название «веселящий газ». Несмотря на открытие Дэви, что вдыхание закиси азота может облегчать боль у людей в сознании, прошло ещё 44 года, прежде чем врачи попробовали её в качестве анестетика. Тем временем рекреационное использование на «вечеринках с веселящим газом» среди британской высшей знати стало популярным начиная с 1799 года. Газ обычно вызывает у пользователей состояние оцепенения, мечтательности и седации, хотя некоторые испытывают эйфорию и неконтролируемый смех. Одним из первых коммерческих производителей в США был Джордж По, двоюродный брат поэта Эдгара Аллана По, который также впервые сжижил газ. Первое использование закиси азота в качестве анестетика на пациенте произошло 11 декабря 1844 года, когда дантист Гораций Уэллс с помощью Гарднера Куинси Колтона и Джона Мэнки Риггса продемонстрировал нечувствительность к боли во время удаления зуба. В течение следующих недель Уэллс пролечил от 12 до 15 пациентов в Хартфорде, штат Коннектикут, потерпев неудачу только в двух случаях. Несмотря на сообщение об этих результатах Бостонскому медицинскому обществу в декабре 1844 года, метод не был немедленно принят — вероятно, потому что первая публичная демонстрация Уэллса в январе 1845 года была частично неудачной, оставив коллег в сомнениях. Он не вошёл в общее употребление до 1863 года, когда Колтон начал использовать его в своих клиниках «Колтон Дентал Ассошиэйшн» в Нью-Хейвене и Нью-Йорке. За следующие три года Колтон и его сотрудники успешно применили его более чем у 25 000 пациентов. Сегодня закись азота используется в стоматологии как анксиолитик и дополнение к местной анестезии. Она не была признана достаточно сильной для крупных хирургических операций в больницах, где предпочтительным агентом стал диэтиловый эфир.