Nitrogenoksider blir dannet diesel-, skips- og flymotorer, i propangassbrennere og gasskomfyrer, forbrenningsanlegg, kullkraftverk, av lyn i tordenvær, ved vulkansk aktivitet, samt av bakterier i denitrifikasjon. Nitrogenoksider blir oksidert i atmosfæren til salpetersyre (HNO3) som gir sur nedbør, på samme måte som svoveldioksid (SO2) blir oksidert til svovelsyre (H2SO4). Nitrat fra salpetersyren virker også som nitrogengjødsel på planter og alger og føre til eutrofiering av vann og overgjødsling av økosystemene. NOx blir derfor fjernet fra eksos. I bensinbiler med katalysator, for dieselbiler og varmekraftproduksjon blir ammoniakk (NH3) eller urea brukt i selektiv katalytisk reduksjon av NOx.
Nitrogenoksider deltar i ozonsyklus i troposfæren og bidrar til fotokjemisk smog.
Både NO og NO2 inngår i Ostwaldprosessen hvor ammoniakk (NH3) blir oksidert til salpetersyre anvendt i gjødselindustrien.
Nitrogenmonoksid
Nitrogen(II)monoksid (NO) har oksidasjonstall 2. NO kan dannes i forbrenningsreaksjoner ved høy temperatur:
N2 + O2 → 2NO
NO er en fargeløs gass med et uparet elektron, er derved et radikal og er paramagnetisk. NO virker som et signalmolekyl i planter og dyr, og kan delta i nitrosylering av proteiner.
NO i kontakt med oksygen (O2) gir oksidasjon og brunfarget NO2.
2NO + O2 → 2NO2
Når NO avgir et elektron blir det dannet et nitrosylkation NO+. Nitrosyl kan bindes kovalent, e.g. nitrosylering av proteiner.
Hvis NO tar opp et elektron blir det dannet azanon også kalt nitroksyl NO-. NO- (HNO) er et kortlivet intermediat i vann. Nitroksyl blir raskt omsatt til dinitrogenoksid (lystgass):
2HNO→N2O + H2O
Nitroksyl reagerer lett med tioler (RSH) som virker som nukleofil og danner et sulfinamid (RS(O)NH2):
HNO + RSH → RS(O)NH2
Kjemisk kan NO blir produsert ved reduksjon av salpetersyre (HNO3). Reduksjon vil si å motta elektroner (e-):
NO3- + 4H+ + 3e- → NO + 2H2O
Bruker man konsentrert salpetersyre kan reaksjonen gå til NO2.
NO et biologisk signalstoff
Tidligere betraktet man NO i høye konsentrasjoner bare som en giftig miljøforurensning, men det viser seg at NO har i lave konsentrasjon haren viktig biologisk funksjon.
Nitrogenmonoksid (NO) er et radikal og en endogent produsert gass som virker som et biologisk signalstoff i metabolismen og styrer mange fysiologiske prosesser e.g. regulering av blodtrykk og blodstrøm, samt deltar i immunforsvaret og overføring av nerveimpulser. NO har oksidasjonstrinn +2. Man kan spekulere i om NO fra forbrenningsmotorer også kan interferere som NO-signalveiene i kroppen.
NO blir laget fra enzymet nitrogenoksid syntase som katalyserer oksidasjon av aminosyren arginin til NO og citrullin med hydroksyarginin som mellomprodukt.
Det er flere mulige veier for å lage NO. Nitrat (NO3-, oksidasjonstrinn +5) i maten kan via mikrobiomet, samt kjemiske og enzymatiske reaksjoner bli omdannet nitritt (NO2-, oksidasjonstrinn +3) som deretter blir redusert til NO.
Nitrogendioksid
nitrogen(IV)dioksid (NO2) har oksidasjonstall 4. NO2 har gulrødbrun farge, er paramagnetisk, reaktiv og giftig. NO2 inngår i reaksjoner som danner fotokjemisk smog og kan observeres som den brunaktige skyen som ligger over Oslo om vinteren ved inversjonsforhold som ligger som et lokk over byen. NO2 kan gi lungeskader og bidra til astma.
NO2 kan dimerisere til dinitrogen(IV)tetroksid (N2O4):
2NO2 ↔ N2O4
Løst i vann omdannes NO2 til salpetersyrling (HNO2, NO2- (II) og salpetersyre (HNO3, NO3- (V):
2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
Saltpetersyre blir sakte nedbrutt og gir en gulbrun farge fra NO2:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
Nitrogentrioksid
Nitrogenperoksid eller nitrogentrioksid (NO3) har tre oksygenatomer kovalent bundet til nitrogen, er et radikal, er meget utstabil, har ikke blitt isolert i ren form og finnes bare i gassblanding ved lav temperatur. Nitrogentrioksid er et mellomprodukt i ozonsyklus i tropsfæren i reaksjon mellom nitrogendioksid og ozon (O3).
NO2 + O3 → NO3 + O2
NO3 kan også bli dannet ved fotolyse dinitrogenpentoksid (N2O5):
N2O5 → NO3 + NO2