Закись азота в медицине

Закись азота была открыта еще в 1772 году. С точки зрения физических свойств, это бесцветный газ, который ощутимо тяжелее воздуха. При давлении в 40 атмосфер (это при комнатной температуре, в более холодных условиях – и при меньшем давлении) он сгущается до жидкого состояния. При этом из 1 килограмма жидкой закиси азота образуется порядка 500 литров газа.

С точки зрения химических свойств, закись азота является довольно-таки инертным веществом, во всяком случае, в нормальных условиях. Она практически не воспламеняется. В то же время следует учитывать, что поддерживать уже существующее горение закись азота способна. Кроме того, при нагревании газ начинает проявлять свойства окислителя. И, наконец, в смеси с некоторыми газами (например, эфиром) закись азота может быть взрывоопасной.

Говоря о закиси азота, нельзя пройти мимо ее свойств, связанных с воздействием на организм человека. Обладая, как говорят, приятным сладковатым запахом и привкусом, она обладает также наркотическим действием (отсюда происходит и другое, неформальное название данного вещества: «веселящий газ»). Именно благодаря данному свойству на протяжении уже очень долгого времени – с XIX века – закись азота используется в медицине в качестве средства ингаляционного наркоза (т.е. такого, при котором введение препарата осуществляется через дыхательные пути).

Следует отметить, что при вдыхании закиси азота в высокой концентрации опьянение и сонливость развиваются очень быстро. Наркотическая активность этого газа сравнительно невысока (что не нужно воспринимать как ее отсутствие). Растворившись в кровяной плазме, закись азота практически не видоизменяется и не усваивается. После прекращения вдыхания газа он выводится из организма в течение четверти часа.

Именно поэтому, хотя медицине давно уже известны гораздо более удобные и мощные средства наркоза, при некоторых видах манипуляций закись азота продолжает применяться. Наиболее известный пример здесь – использование этого газа в составе смеси при недлительных операциях хирургической стоматологии. Также закись азота довольно широко применяется при обезболивании родов: она слабо влияет на родовую деятельность и не оказывает токсического воздействия на плод.

Слово «смесь» здесь употреблено не случайно. В чистом виде закись азота в медицине не используется. Ведь человеку, помимо ингаляционного наркоза, необходимо обеспечить еще и само дыхание. Поэтому даже в первоначально даваемой пациенту смеси содержится, как правило, не менее 20% кислорода. А затем его количество постепенно увеличивается – приблизительно до половины.

Как средство для обезболивания закись азота имеет и ощутимые недостатки. Так, подобная смесь далеко не всегда позволяет врачам обеспечить пациенту необходимую глубину наркоза. В этом случае ее приходится сочетать с другими, более мощными наркотическими препаратами. Кроме того, закись азота способна вызывать состояние эмоционального возбуждения. Для его уменьшения необходима премедикация, т.е. другие, дополнительные препараты.

Закись азота, применяемую в медицинских целях (а также для нужд пищевой промышленности: например, для изготовления взбитых сливок), следует отличать от газа, направляемого для технических нужд. В последнем случае считается допустимым наличие в смеси гораздо большего объема примесей. Однако вдыхать их, мягко говоря, не рекомендуется: гарантировать безопасность в этом случае невозможно.

В технике закись азота используется, в частности, в ракетных двигателях в качестве окислителя либо в качестве самого топлива (в так называемых монокомпонентных установках). Однако гораздо более известным направлением является его применение в автомобилях для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания.

Схема проста: вещество, содержащее закись азота, и горючее впрыскиваются во впускной коллектор двигателя. При этом одновременно происходят сразу три процесса:

• Во-первых, в двигателе молекулы N₂O под воздействием высоких температур распадаются на азот и кислород. Таким образом, в этой части впрыскивание данного вещества практически равносильно добавлению к горению концентрированного кислорода. Это дает мотору возможность сжигать больше топлива.
• Во-вторых, образующиеся благодаря тому же процессу пары азота охлаждают всасываемую смесь. А более холодная и плотная смесь лучше горит. Соответственно, производится большая мощность.
• Наконец, в-третьих, закись азота улучшает распыление топлива. Иными словами, оно более активно разделяется на микроскопические капли. А это, в свою очередь, позволяет эффективнее его поджигать. Таким образом, закись азота повышает интенсивность сгорания в цилиндрах двигателя.

Что же касается получения закиси азота, то этот процесс является относительно несложным: посредством нагревания сухого нитрата аммония. Правда, проводить его следует осторожно, т.к. при избыточно высокой температуре он может привести к взрыву. На практике же, в химической промышленности, закись азота часто является побочным продуктом других производств.