Gaz hilarant

Protoxyde d'azote
Général
Nom IUPAC	Protoxyde d'azote
Synonymes	Oxyde nitreux Oxyde de diazote Gaz hilarant
No CAS	10024-97-2
No EINECS	233-032-0
Code ATC	N01AX13
PubChem	948
No E	E942
FEMA	2779
SMILES	[N+](=[N-])=O eMolecules PubChem
InChI	InChI=1/N2O/c1-2-3
Apparence	gaz comprime liquefie incolore, d'odeur caracteristique.[1]
Propriétés chimiques
Formule brute	N2O  [Isomères]
Masse molaire	44,0128 g∙mol-1 N 63,65 %, O 36,35 %,
Propriétés physiques
T° fusion	-90,8 °C[1]
T° ébullition	-88,5 °C[1] Décomposition à 300 °C
Solubilité	1,4 g/100mL 0,112 g dans 100 g d'eau. Soluble dans H2SO4, alcool, éther, huiles.
Masse volumique	1,23 g⋅cm-3 (Liquide, -89 °C)[1] 0,0018 (Gaz)
Pression de vapeur saturante	51,7 mmHg à 21 °C
Thermochimie
S0gaz, 1 bar	219,96 J⋅mol-1⋅K-1
ΔfH0gaz	82,05  kJ⋅mol-1
Précautions
Directive 67/548/EEC
O
Symboles : O : Comburant Phrases R : R8 : Favorise l’inflammation des matières combustibles. Phrases S : S38 : En cas de ventilation insuffisante, porter un appareil respiratoire approprié.
Phrases R : 8,
Phrases S : 38,
Transport
25    1070    Code Kemler : 25 : gaz comburant (favorise l'incendie) Numéro ONU : 1070 : PROTOXYDE D’AZOTE Classe : 2.2 Étiquettes : 2.2 : Gaz ininflammables, non toxiques (correspond aux groupes désignés par un A ou un O majuscule); 5.1 : Matières comburantes 225    2201    Code Kemler : 225 : gaz liquéfié réfrigéré, comburant (favorise l'incendie) Numéro ONU : 2201 : PROTOXYDE D’AZOTE LIQUIDE RÉFRIGÉRÉ Classe : 2.2 Étiquettes : 2.2 : Gaz ininflammables, non toxiques (correspond aux groupes désignés par un A ou un O majuscule); 5.1 : Matières comburantes
NFPA 704
0 2 0
SIMDUT[2]
A, C, D2A, A : Gaz comprimé température critique = 36,4 °C C : Matière comburante cause ou favorise la combustion d'une autre matière en dégageant de l'oxygène D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques tératogénicité chez l'animal; embryotoxicité chez l'animal Divulgation à 0,1% selon la liste de divulgation des ingrédients
Inhalation	Asphyxiant si inhalé pur
Peau	Toxique si cryogénique ou compressé
Yeux	Toxique si cryogénique ou compressé
Classe thérapeutique
Anesthésique général, analgésique
Données pharmacocinétiques
CAM	105 % vol.
Métabolisme	Nul
Considérations thérapeutiques
Voie d’administration	Inhalatoire
Caractère psychotrope
Catégorie	Hallucinogène
Mode de consommation	Inhalatoire
Autres dénominations	Gaz hilarant Oxyde nitreux Monoxyde de diazote Protox, Proto
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le protoxyde d'azote (N₂O) aussi appelé gaz hilarant, oxyde nitreux ou Nitro a de nombreuses utilisations, aussi bien en anesthésie que comme oxydant dans certains moteurs-fusées, dans les bonbonnes de crème chantilly ou encore comme accelerant pour vehicules.

Il peut aussi servir comme comburant de l'acétylène pour certains appareils d'analyses (spectrométrie d'absorption atomique^[3]) et comme comburant de l'essence dans les moteurs à combustion interne.

Il est classifié comme polluant par le protocole de Kyoto. C'est le quatrième plus important gaz à effet de serre à contribuer au réchauffement de la planète après la vapeur d'eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂) et le méthane (CH₄). Son potentiel de réchauffement global à 100 ans correspond à 298 fois celui du CO₂ ^[4].

Historique

Il a été découvert en 1776 par Joseph Priestley.^[5] Le protoxyde d'azote a été utilisé dès la fin du XVIII^e siècle comme « gaz hilarant » dans les foires (effet euphorisant). Ses effets anesthésiants ont été découverts en 1844 par le dentiste Horace Wells qui l'expérimenta sur lui-même, ce qui a permis à la chirurgie de faire un bond (la douleur était une des deux grandes limites de la chirurgie, avec l'infection).

Le principal risque, l'asphyxie par manque de dioxygène, a mené à l'élaboration du mélange équimolaire avec du dioxygène (MEOPA). Bien qu'il ait été utilisé régulièrement sous cette forme durant le XX^e siècle, il n'a obtenu en France son autorisation de mise sur le marché (AMM) qu'en novembre 2001. Auparavant il a été distribué (en dehors de la classification médicament comme les autres gaz médicaux) dans la majorité des blocs opératoires et a constitué l'un des agents de l'anesthésie générale durant le XX^e siècle ; sa faible puissance anesthésique le reléguant au rôle d'adjuvant de médicaments plus puissants, dont il permet de réduire les doses et par là les effets indésirables.

Usage médical

Le protoxyde d'azote exerce un effet antalgique (apaise la douleur) et potentialise (augmente) l'effet des médicaments anesthésiques administrés en même temps. On l'utilise donc :

• en anesthésie, comme composante courante de l'anesthésie générale combinée, en association avec des anesthésiques injectables (hypnotiques, morphiniques, curares) ou inhalés.
• en médecine d'urgence (réductions de fractures ou luxations), pédiatrie ou en salle d'accouchement, sous forme de mélange équimoléculaire avec du dioxygène (MEOPA).

Autres usages

Le protoxyde d'azote est utilisé comme gaz propulseur, notamment dans les bonbonnes de crème chantilly ou de gaz dépoussiérant pour les ordinateurs. Son code européen est le E942^[6].

Dissous dans l'eau, le protoxyde d'azote a un goût sucré.^[7]

Usage détourné et récréatif

Le protoxyde d'azote peut-être détourné à titre récréatif du fait de ses propriétés psychodysleptiques, il est alors le plus souvent inhalé via des ballons afin d'éviter des gélures lors de la détente du gaz (provenant d'une bombe de gaz dépoussiérant).

Le détournement du protoxyde d'azote est avéré aux États-Unis et au Royaume-Uni depuis le début des années 1980 et en France depuis 1998.^[5]

Effets et conséquences, toxicité

Les effets de court terme sont rapides et fugaces. Ils commencent de 15 à 30 secondes après l'absorption et se terminent au bout de 2 à 3 minutes.

À forte dose, il devient narcotique et est classé au tableau des stupéfiants, avec comme effets ;

• Euphorie, sensation de bien-être et fous rires;
• Désinhibition;
• Effet de flottement;
• Distorsions visuelles et auditives;
• Sensation d'alourdissement des membres.
• Modification de la voix, qui devient très grave (exactement l'inverse de l'hélium)

Effets de doses importantes à court terme

• Nausées, vomissements ;
• vertiges. Risques de brûlures irréversibles causées par le froid.

Effets de doses importantes à long terme

Un usage intense et régulier du protoxyde d'azote peut provoquer :

• une carence en vitamine B12 ^[8], et une réduction du taux de B12 circulante ^[9] entraînant des troubles neurologiques tels que des tremblements ou des problèmes de coordination des mouvements ;
• une anémie ;
• des atteintes de la moelle osseuse et de la moelle épinière ;
• une dépendance psychologique.

Toxicologie

Les effets d'une exposition chronique à de faibles doses sont mal connus, mais ont été étudiés pour certains métiers exposés (anesthésistes en salles de chirurgie par exemple^[10])

À forte dose, il provoque des effets neurologiques (polynévrite avec spasticité) et une anémie macrocytaire, avec réduction du taux de vitamine B12 circulante Smith dans une revue des risques sanitaires chez le personnel hospitalier rappelle qu'il s'agit d'un poison mitotique, qui a été rendu responsable de tumeurs du système lymphoïde et du système réticulo-endothélial chez le personnel intervenant en salle d'opération (avec échanges entre chormatides sœurs selon saras et al. 1992, Eroglu et al. chez lequel on a décrit diverses atteintes cytogénétiques (problèmes également posé par l'exposition à d'autres anesthéiques)

Le protoxyde d'azote a déjà provoqué des morts par asphyxie dues à un manque d'oxygène.

L'usage détourné et prolongé de protoxyde d'azote présente des risques de complications médicales pour le nouveau-né en cas d'usage durant une grossesse.^[11]

Usage dans les moteurs à combustion interne

Du fait de sa teneur en oxygène plus élevée que l'air, le protoxyde d'azote est parfois utilisé comme appoint ou en substitution à ce dernier dans les moteurs à combustion interne. Il permet d'augmenter la charge comburant/carburant dans le cylindre, de favoriser la combustion, et ainsi d'augmenter fortement la puissance du moteur (de 30% à 100% environ).

L'injection de protoxyde d'azote fut utilisée durant la Seconde Guerre mondiale dans certains avions de combat allemands (dispositif "GM-1"). À cette époque, ce système visait à compenser la diminution du dioxygène de l'air en altitude (gaz prélevé dans l'air, utilisé comme comburant par les moteurs à pistons), ce qui avait comme conséquence de réduire le niveau de comburant dans le moteur par rapport au carburant, et entraînait, ainsi, une baisse de la puissance délivrée par le moteur. L'injection de protoxyde d'azote visait donc à pallier le manque de comburant dans le moteur de manière à permettre à celui-ci de fonctionner à haute altitude avec un rendement identique à un fonctionnement à basse ou moyenne altitude. Le pilote disposait ainsi d'une réserve de puissance qu'il pouvait utiliser jusqu'à l'épuisement de la bonbonne contenant le protoxyde d'azote sous forme liquide, soit une dizaine de minutes.
À l'époque, ces systèmes étaient mal maîtrisés et requéraient une grande précaution d'emploi, surtout sur les très compliqués moteurs allemands. Un pilote souhaitant utiliser le GM-1 devait le faire à une altitude où l'air était déjà raréfié (à partir d'environ 6 000 m d'altitude) et devait réduire les gaz avant de relancer ceux-ci une fois le dispositif mis en route, sous peine de casse moteur ou, pire, d'explosion pure et simple de l'avion.

Plus tard et à l'instar des autres procédés de sur-alimentation tels que le compresseur et le turbo, le principe de l'injection de protoxyde d'azote fut repris en compétition automobile, puis par le particulier puisque l'on trouve sur le marché des kits NOS (Nitrous Oxide System) que l'on peut adapter sur à peu près n'importe quelle voiture. Bien que ces kits soient très prisés des amateurs de tuning automobile, leur installation sur des véhicules de série reste illégale dans de nombreux pays.

Fabrication

Fabriqué en chauffant du nitrate d'ammonium au-dessus de 210 °C

Note

Voir aussi

Lien interne

• société Air liquide

Lien externe

• Fiche renseignement Air liquide
• [pdf] Fiche international de sécurité du Protoxyde d'azote sur INRS
• (en) [pdf] NITROUS OXIDE sur NIOSH Resources

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