Sharing Chemistry with the Community

Hoá học của khí cười N2O

Cuộc sống ngày càng phát triển thì áp lực công việc, gia đình càng nặng nề. Do đó đã xuất hiện nhiều loại hình giải trí từ lành mạnh cho đến phi pháp. Gần đây rộ lên phong trào sử dụng “bóng cười” để giải tỏa căng thẳng và mệt mỏi. Thành phần chính trong đó là khí N2O, một loại khí gây cười huyền thoại. Nếu bạn là dân hóa học chắc thừa biết về loại khí này đúng không?

Nhưng từ sau khi xảy ra vụ 7 người chết sau đêm nhạc hội ở Công viên nước Hồ Tây đã dấy lên nhiều nghi ngờ. Thật chất loại khí này có thật sự như người ta đồn thổi và quảng cáo? Bài viết hôm nay sẽ nói về lịch sử hình thành, công dụng và những rủi ro khi sử dụng khí N2O để các bạn có thể hiểu rõ thêm nhé!

Lịch sử ra đời

Nitơ oxit (N2O), còn được gọi là khí cười, lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1772 bởi Joseph Priestley. Một bước quan trọng hướng tới điều này là trong thiết kế của thiết bị thí nghiệm để thu thập khí trên mặt nước, bởi Stephen Hales vào đầu những năm 1700. Nhưng khái niệm của Hales về những gì tạo thành một chất khí khá khác với những gì chúng ta biết ngày nay.

Ông nghĩ rằng tất cả các loại khí đều là dạng không khí. Nếu các loại khí không có lợi cho sự sống, ông ta tin rằng không khí chứa đầy những hạt độc hại. Và nếu chúng bắt lửa, không khí bị ô nhiễm bởi các hạt dễ cháy, vô hình. Chất khí lần đầu tiên được công nhận bởi Joseph Black trong những thập niên năm 1750, khi ông điều tra về bản chất của oxit magiê, cacbonat và kết nối của chúng với carbon dioxide.

Priestley sử dụng thiết bị của Hales và khái niệm về khí của Black, mặc dù ông đã mô tả chúng là “không khí” cho đến ngày chết – để khám phá, hoặc báo cáo, một loạt các khí bao gồm: NO, NO2, N2, HCl và N2O (tất cả trong năm 1772), O2 (1774) và SO2 (1775) . Tất nhiên là ông ta không sử dụng những công thức này, và thực sự tên đặt cho chúng khác nhau rõ rệt so với ngày hôm nay. Nitric oxide (NO) là không khí nitơ, và nitơ oxit là “không khí nitơ, giảm đi”, phản ánh phương pháp điều chế của nó cho phép NO tiếp xúc với mạt sắt ẩm.

2NO + H2O + Fe → N2O + Fe(OH)2

Tuy nhiên, điều này có lẽ không phải là sự xuất hiện đầu tiên của loại khí này. Nó có thể đã được tạo ra, vô tình, trước đó bởi Black. Ông đã xuất bản ít công việc của riêng mình, nhưng tài khoản của bài giảng của ông tồn tại và một trong những hồ sơ đã ghi nhận từ năm 1768 có đoạn ghi: “Ammonium nitrate: là chất dễ nóng chảy nhất của các muối phổ biến; khi nhiệt tăng lên, nó được biến đổi thành hơi; mức độ nhiệt đủ cho nhiệt hạch của nó là của nước sôi; nếu tiếp xúc với nhiệt đột ngột [nó] trải qua một sự bốc cháy”. Tất nhiên, đây là cách chúng ta chuẩn bị oxit nitơ trong lớp học ngày nay.

NH4NO3 → N2O + 2H2O

Trong khi Priestley rõ ràng bị bối rối về bản chất của không khí nitro bị giảm sút của mình, ông chuyển sang các cuộc điều tra khác, để lại việc nghiên cứu khí trong tay của người khác.

Phát hiện tiềm năng y tế

Năm 1798, Humphry Davy được bổ nhiệm làm giám đốc phòng thí nghiệm của Viện Khí nén ở Bristol, Vương quốc Anh. Đây là một cơ sở được thành lập dựa trên niềm tin rằng các loại khí được phát hiện gần đây có thể có các ứng dụng chữa bệnh. Ở đây ông đã thiết lập để làm việc trên văn bản hoành tráng của mình về lịch sử, hóa học, sinh lý học và sử dụng tiềm năng giải trí của oxit nitơ – xuất bản năm 1800 khi ông mới 21 tuổi.

Thật kỳ lạ, với mục đích của Viện Khí nén, việc sử dụng khí này trong liệu pháp hầu như chưa được đề cập: một vài tài khoản về việc sử dụng nó trên bệnh nhân bị tê liệt, và đó là về mức độ. Ở phần cuối của cuốn sách này, ông đã đưa ra tuyên bố lặp đi lặp lại của ông về việc sử dụng nitơ oxit trong phẫu thuật: “Với oxit nitơ. Có khả năng phá hủy đau đớn vật lý, nó có thể được sử dụng với lợi thế trong phẫu thuật trong đó không có tràn dịch máu lớn xảy ra”.

Nhưng gây mê tổng quát do hít phải oxit nitơ không được chứng minh trong hơn 40 năm: vào tháng 12 năm 1844 bởi nha sĩ người Mỹ Horace Wells. Nhưng đó không phải là để nói rằng khả năng của nó để làm cho tâm trí bất tỉnh đã không được thử trước đó.

Tại một cuộc họp của Hiệp hội Askesian (một câu lạc bộ tranh luận cho các nhà tư tưởng khoa học) vào tháng 3 năm 1800, William Allen, một giảng viên hóa học tại Bệnh viện Guy ở London, hít thở khí và mô tả phản ứng của các nhà quan sát. “Họ nói rằng đôi mắt của tôi đã được cố định, mặt màu tím, tĩnh mạch trong đầu rất lớn, apoplectic stertor [ồn ào, thở nặng].

Họ đều rất lo lắng, nhưng tôi không đau đớn, và trong một thời gian ngắn đến với bản thân mình”. Bạn bè của ông ta nghĩ ông ta bị đột quỵ và chấm dứt thử nghiệm. Đặt điều này vào bối cảnh y tế của thời gian, bất tỉnh – đặc biệt là kèm theo sự xuất hiện của Allen – bệnh tật.

Một lý do khác cho sự chậm trễ trong việc nhận ra tiềm năng gây mê của oxit nitơ, đơn giản là không ai nghĩ đến việc thử nó. Giảm đau không phải là mối quan tâm chính của Davy, nó gần như là một thiết bị ngoại vi. Lời nhận xét trong cuốn sách của ông ấy là một lời nhận xét rất nhiều. Sự quan tâm của Davy về oxit nitơ nằm trong bản chất của liên kết hóa học.

Niềm tin đương đại vào cuối thế kỷ 18 là không khí của một hợp chất nitơ và oxy bị ràng buộc lỏng lẻo, nó hỗ trợ quá trình đốt cháy và – bằng cách từ bỏ oxy trong cơ thể. Nitrous oxide cũng được cho là một hợp chất nitơ và oxy. Nó hỗ trợ quá trình đốt cháy, và một trong những mục tiêu của Davy là khám phá xem liệu nó có hỗ trợ sự sống bằng cách từ bỏ oxy trong cơ thể.

Ông thấy rằng nó không, do đó ông kết luận (một lần nữa chính xác) rằng phải có một số sự khác biệt giữa các liên kết của các thành phần trong hai trường hợp.

Bắt đầu chậm cho gây mê

Ngay cả sau khi trình diễn năm 1844 của Wells, việc sử dụng khí này trong gây mê vẫn tiến triển chậm. Cho đến khi một đồng nghiệp cũ của Wells, William Morton, đã trở thành người đề xuất chính của nó và thúc đẩy việc sử dụng nó như thuốc mê. Vào tháng 10 năm 1846, ông đã giới thiệu việc sử dụng ether làm thuốc mê. Ether có nhiều ưu điểm hơn oxit nitơ, chẳng hạn như chất lỏng và do đó dễ vận chuyển.

Nó cũng đã được, không giống như oxit nitơ, chuẩn bị thương mại, với số lượng lớn, cho các mục đích khác. Nó mạnh hơn và hơi của nó được hít thở với không khí, do đó, tránh tình trạng thiếu oxy (oxy đói, một vấn đề khác liên quan đến việc sử dụng nitơ oxit). Nó cũng có thể đưa bệnh nhân đến các máy gây tê trong thời gian dài và khi thức dậy, họ sẽ không có hồi ức về hoạt động này.

Mặc dù, đó là mong muốn lợi nhuận thực sự gây ra sự bùng nổ của việc sử dụng gây mê. Vào thời điểm đó, mọi người đang kiếm tiền từ than đá, thép và tài sản, và Morton nghĩ rằng có thể kiếm tiền được từ gây mê. Để kết thúc điều này, ông đã cố gắng để cấp bằng sáng chế cả hai quá trình, và ether là tác nhân gây mê. Tuy nhiên, Wells phản đối rất nhiều về ý tưởng này và ông tin rằng giảm đau nên được “miễn phí như không khí”.

Nhưng không chỉ Morton muốn kiếm tiền. Bằng chứng cho thấy rằng việc thực hành gây mê chỉ bắt đầu vì các học viên khác thấy rằng có tiền được thực hiện từ việc thu phí những bệnh nhân muốn sử dụng nó. Vào cuối những năm 1880 đã có những lời chỉ trích rằng thuốc gây mê không có giá trị, vì lý do tài chính, loại khí này không sử dụng cho người nghèo.

Hỗ trợ thận trọng

Việc giới thiệu thuốc gây mê không được các bác sĩ hoan nghênh rộng rãi. Năm 1847, bác sĩ phẫu thuật vĩ đại người Nga, Nikolai Pirogoff, đã mô tả cách làm quen với những tiếng thét và phản ứng với nỗi đau của các bệnh nhân của mình – ông thấy nó hoạt động trên một người không phản ứng bị trói buộc vì cảm xúc của mình. Chỉ khi ông bắt đầu nhận ra rằng sự giảm đau đã loại bỏ sự ức chế của bác sĩ phẫu thuật, chống lại các hoạt động hoàn toàn giảm nhẹ mà vì thế ông đã chào đón nó.

Cũng không phải tất cả các bệnh nhân đều nhiệt tình. Ngay từ ngày 28 tháng 12 năm 1846, chỉ chín ngày sau khi nha sĩ James Robinson lần đầu tiên dùng hơi ether để lấy răng, một bệnh nhân từ chối hít vào, đã nghe, ông nói, “Tôi đã đưa mọi người đi ngủ và sau đó lấy ra toàn bộ răng của họ”. Có bằng chứng rằng, ít nhất là trong những ngày đầu, sự mất kiểm soát đi kèm với mất ý thức không phải là không phổ biến.

Tìm chỗ đứng

Nitrous oxide có vai trò gì trong thế giới hiện đại ngày nay? Sau khi tái giới thiệu vào khoảng năm 1870, nó trở thành trụ cột gây mê răng trên ghế cho đến những năm 1960, và từ đầu những năm 1930, nó trở thành tác nhân chính để giảm đau khi sinh con. Nó đã giữ vị trí của nó trong thuốc mê – mặc dù những nỗ lực gần đây để loại trừ nó – như một “khí mang” cho các loại thuốc gây mê tổng quát mạnh hơn.

Khả năng tạo cảm giác hưng phấn khi hít vào có nghĩa là việc sử dụng giải trí của nó đã kéo dài hơn 200 năm. Nó cũng đã tìm thấy một hợp đồng thuê cuộc sống mới trong giới thiệu gần đây của nó – chủ yếu ở Mỹ – như một chất tăng cường nhiên liệu (cái này bạn nào hay chơi game đua xe Zingspeed là sẽ biết vì khí N2O giúp drift xe) trong những chiếc xe được chế tạo được gọi là “hot rods”, và như một chất phun aerosol cho kem và thuốc xịt nấu ăn.

Câu lạc bộ

Trái ngược hoàn toàn với việc sử dụng thuốc gây mê, cuối những năm 1700 việc khám phá ra rằng hơi thở trong oxit nitơ có thể gây ra “sự vui vẻ” – vì thế cái tên “khí cười” – là một cú đánh tức thời và lâu dài.

Đó là Humphrey Davy, người đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc hít thở oxit nitơ và báo cáo những cảm giác về “ly kỳ và niềm vui” với cường độ khác nhau. Ông thấy mình quyến rũ từ việc sử dụng giải trí thường xuyên của khí này.

Các báo cáo cho thấy một vài người cố gắng tìm thấy nó không thể chấp nhận được, nhưng những người khác có nhiều kinh nghiệm tích cực hơn, như nhà thơ Samuel Taylor Coleridge: “Lần đầu tiên tôi lấy cảm hứng từ oxit nitro, tôi cảm thấy một cảm giác ấm áp tuyệt vời toàn bộ khung hình …

Chuyển động duy nhất mà tôi cảm thấy có khuynh hướng tạo ra, là việc cười với những người đang nhìn tôi. Đôi mắt của tôi cảm thấy bị xao lãng, và về phía cuối cùng, trái tim tôi đập như thể nó đang nhảy lên và xuống. Khi loại bỏ miệng mảnh, toàn bộ cảm giác đã tắt gần như ngay lập tức”.

Các bữa tiệc vui nhộn trở thành một thành công ngay lập tức giữa các tầng lớp thượng lưu Anh vào đầu những năm 1800. Hưng phấn và ảo giác nhẹ là những điểm hấp dẫn chính, với chi phí hạn chế chính.

Một số bộ phim có tên Laughing Gas được sản xuất từ ​​năm 1907 đến năm 1920 dựa trên việc sử dụng răng / lạm dụng nitro oxide, một bộ phim có Charlie Chaplin. Bộ phim có doanh thu cao nhất năm 1959 tại Anh là Carry On Nurse, trong đó dàn diễn viên được phần nào khắc phục được bằng cách cho oxit nitơ trong nhà hát hoạt động, với kết quả vui nhộn.

Xu hướng

Việc sử dụng giải trí của oxit nitơ trở nên phổ biến một lần nữa trong những thập niên 2000, khi nó trở thành xu hướng trong các câu lạc bộ. Nguồn cung cấp, được bán một cách dễ dàng để sản xuất kem tươi, được sử dụng để thổi phồng bong bóng, từ đó khí được hít vào.

Tại New Zealand, một cuộc khảo sát năm 2002 cho thấy 12% sinh viên đại học năm đầu tiên ở trong nước đã sử dụng nó, với 3% hít phải ít nhất là hàng tháng. Sau đó nó bị cấm ở New Zealand, và các nhà cung cấp bị truy tố tích cực. Một cái chết ở Anh vào năm 2007, được cho là do hít phải ôxit nitơ gọn gàng – tước đi lượng oxy – dẫn đến sự điều chỉnh nhiều hơn ở đất nước này. Nhưng nó vẫn còn phổ biến, với các báo cáo trên báo cho thấy rằng Hoàng tử Harry gần đây đã thử nó.

Rủi ro

Có nguy cơ ngạt thở nếu nó không bị lẫn với không khí, và việc áp dụng trực tiếp khí lạnh vào phổi có thể gây ra thương tích đáng kể. Ngoài ra, việc sử dụng lặp lại có thể gây thiếu hụt vitamin B12. Nhưng nếu nó nằm trong khuôn khổ của David Nutt – hiện nay là cựu chủ tịch Hội đồng tư vấn Anh về việc lạm dụng ma túy – hệ thống phân cấp tác hại, được công bố năm 2009, nó có thể là một trong những loại thuốc giải trí ít nguy hiểm nhất.

Những ảnh hưởng của nó, khi không phải là những thứ thiếu oxy, dường như được trung gian bởi những con đường dopamine – hệ thống phần thưởng chính của não, đáp ứng mọi phần thưởng của tất cả các loại, kể cả lạm dụng ma túy.

Tuy nhiên, pháp luật không có điều luật cụ thể nào cấm sử dụng bóng cười (có chứa chất N2O) song việc mua bán, sử dụng bóng cười để hít trực tiếp vào cơ thể người là không đúng mục đích, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Vì N2O chỉ được cấp phép để sử dụng trong công nghiệp, phát triển kinh tế – xã hội mà không được cấp phép để mua bán, sử dụng cho người.

N2O có tính độc hại cao, nhất là đối với sức khỏe con người nên thuộc Danh mục hóa chất hạn chế sản xuất, kinh doanh trong lĩnh vực công nghiệp, được Chính phủ giao cho Bộ Công thương quản lý. Cụ thể, N2O có số thứ tự số 120, thuộc Phụ lục II, nằm trong Nghị định số 113/2017 quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Hóa chất.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Trải qua bao nhiêu thăng trầm của thời gian, việc sử dụng khí N2O cũng thay đổi từ mục đích này sang mục đích khác. Lần sau nếu bạn có vô tình sử dụng “bóng cười” thì nhớ cẩn thận nhé và hãy nhớ về hóa học của chúng nữa.

Tham khảo RSCVnexpress và tổng hợp.

Trả lời