Оксид азота (IV) (диоксид азота, бурый газ) NO2 — газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость.В обычном состоянии NO2 существует в равновесии со своим димером N2O4. Склонность к его образованию объясняется наличием в молекуле NO2 неспаренного электрона. При температуре 140 °C диоксид азота состоит только из молекул NO2, он очень тёмного, почти чёрного цвета. В точке кипения NO2 представляет собой желтоватую жидкость, содержащую около 0,1 % NO2. При температуре ниже 21°С — это бесцветная жидкость (или желтоватая из-за примеси мономера). При температуре ниже −12 °C белые кристаллы состоят только из молекул N2O4.
Оксид азота - газообразное соединение, молекулы которого имеют неспаренный электрон на внешней пи-орбитали. Молекулы NO легко диффундируют в биологических средах и являются достаточно долгоживущими: 5,6 с (Т1/2 в почечной ткани крыс - 6,41, в миокарде - 0,1 , в физиологическом растворе - от 6 до 30 , а в воде, из которой удален кислород, NO сохраняется в течение нескольких суток). Наличие одного электрона с неспаренным спином придает молекуле NO высокую реакционную способность. Взаимодействуя с другими свободными радикалами, NO способна образовывать ковалентные связи. Вместе с тем высокая эффективность взаимодействия NO с гемоглобином in vivo приводит к пространственной локализации биологических эффектов NO на определенных участках сосудов. Свободнорадикальная природа оксида азота позволяет этому соединению как активировать цепные свободнорадикальные реакции, так и ингибировать их. Кроме того, оксид азота способен вступать в окислительно-восстановительные превращения, образуя многочисленные азотсодержащие соединения, в которых валентность атома азота может изменяться от -3 до +6