Молекула тетраоксида динитрогена N₂O₄ при нагревании становится коричневой, потому что распадается на бесцветный NO₂.

Диоксид азота NO₂ и его димер N₂O₄ находятся в динамическом равновесии: 2NO₂ ⇌ N₂O₄. При комнатной температуре преобладает бесцветный N₂O₄, но при нагревании до 100°C равновесие смещается вправо, образуя коричневый NO₂. Эта система стала классическим учебным примером для демонстрации принципа Ле Шателье в газовой фазе. Изменение цвета происходит потому, что молекулы NO₂ поглощают видимый свет в синей части спектра (длина волны около 400 нм), отражая красные и оранжевые лучи, тогда как бесцветный N₂O₄ практически не взаимодействует со светом. Исследование этого равновесия имело важное значение для развития химической термодинамики в конце XIX века. Учёные начали количественно изучать влияние температуры на положение равновесия, что позволило лучше понять природу обратимых реакций. Система NO₂/N₂O₄ особенно удобна для наблюдения, так как изменение визуально заметно уже при небольших изменениях температуры, и реакция обратима без побочных продуктов. Практическое значение этого явления выходит за пределы учебной аудитории. Диоксид азота играет важную роль в атмосферной химии и образовании смога, участвует в производстве азотной кислоты и может служить окислителем в промышленности. При попадании в атмосферу NO₂ вступает в реакции с озоном и углеводородами, способствуя образованию фотохимического смога. Коричневый цвет загрязнённого воздуха над крупными городами как раз обусловлен присутствием NO₂ и его равновесием с N₂O₄.