Nitrito jonai: fizinės ir cheminės savybės, formulė, paruošimas

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-18 04:20

Nitrito jonas yra jonas, susidedantis iš vieno azoto atomo ir dviejų deguonies atomų. Šiame jone esantis azotas turi +3 krūvį, todėl viso jono krūvis yra -1. Dalelė yra vienalytė. Nitrito jono formulė yra NO₂^-. Anijonas turi netiesinę konfigūraciją. Junginiai, kuriuose yra šios dalelės, vadinami nitritais, pavyzdžiui, natrio nitritas - NaNO₂, sidabro nitritas - AgNO_2.

Fizikinės ir cheminės savybės

Šarmų, šarminių žemių ir amonio nitritai yra bespalvės arba šiek tiek gelsvos kristalinės medžiagos. Kalio, natrio, bario nitritai gerai tirpsta vandenyje, sidabras, gyvsidabris, vario nitritai – blogai. Kylant temperatūrai, tirpumas didėja. Beveik visi nitritai blogai tirpsta eteriuose, alkoholiuose ir mažo poliškumo tirpikliuose.

Lentelė. Kai kurių nitritų fizinės savybės.

Savybė	Kalio nitritas	Sidabro nitritas	Kalcio nitritas	Bario nitritas
Tpl, °С	440	120 (suskaidytas)	220 (suskaidytas)	277
∆H0rev, kJ/mol	- 380, 0	- 40, 0	-766, 0	- 785, 5
S0298, J/(molK)	117, 2	128, 0	175, 0	183, 0
Tirpalas vandenyje, g 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

Nitritai nėra labai atsparūs karščiui: tik šarminių metalų nitritai išsilydo be skilimo. Dėl skilimo išsiskiria dujiniai produktai - O₂ , NO, N₂, NO_{2, o kietosios medžiagos – metalo oksidas arba pats metalas. Pavyzdžiui, sidabro nitrito skilimą (jau 40 ° C temperatūroje) lydi elementinio sidabro ir azoto oksido (II) išsiskyrimas:}

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NO↑}

Kadangi skilimas vyksta išsiskiriant dideliam kiekiui dujų, reakcija gali būti sprogi, pavyzdžiui, amonio nitrito atveju.

Redox savybės

Nitrito jone esančio azoto atomo tarpinis krūvis yra +3, todėl nitritams būdingos ir oksiduojančios, ir redukuojančios savybės. Pavyzdžiui, nitritai išblukins kalio permanganato tirpalą rūgščioje aplinkoje, parodydami savybes.oksidatorius:

5KNO₂ + 2KMnO₄ +3H₂SO₄ =3H₂O + 5KNO₃ + 2MnSO₄ + K 2_SO4

Nitritų jonai pasižymi redukuojančio agento savybėmis, pavyzdžiui, reaguodami su stipriu vandenilio peroksido tirpalu:

NO₂^- + H₂O_2=NO3- ^{+ H}2_O

Sąveikaujant su sidabro bromatu (parūgštintas tirpalas), reduktorius yra nitritas. Ši reakcija naudojama cheminėje analizėje:

2NO₂^- + Ag⁺ + BrO₂ ^-=2NO₃^{- + AgBr↓}

Kitas redukuojančių savybių pavyzdys yra kokybinė reakcija į nitrito joną – bespalvių tirpalų sąveika [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{su parūgštintu natrio nitrito tirpalu rudos spalvos.}

NO2 aptikimo teoriniai pagrindai¯

Azoto rūgštis, kai kaitinama, neproporcingai susidaro azoto oksidas (II) ir azoto rūgštis:

HNO₂ + 2HNO₂=NE₃^- + H₂O + 2NO↑ + H⁺

Todėl azoto rūgšties negalima atskirti nuo azoto rūgšties verdant. Kaip matyti iš lygties, azoto rūgštis, irdama, iš dalies virsta azoto rūgštimi, todėl nustatant nitratų kiekį bus padaryta klaidų.

Beveik visi nitritai ištirpsta vandenyje, mažiausiai tirpus iš šių junginių yra sidabro nitritas.

Pats nitrito jonasyra bespalvis, todėl aptinkamas kitų spalvotų junginių susidarymo reakcijose. Nespalvotų katijonų nitritai taip pat yra bespalviai.

Kokybiškos reakcijos

Yra keli kokybiniai nitrito jonų nustatymo būdai.

1. Reakciją formuojantis K₃[Co(NO₂)_6].

Į mėgintuvėlį įlašinkite 5 lašus tiriamojo tirpalo, kuriame yra nitritų, 3 lašus kob alto nitrato tirpalo, 2 lašus acto rūgšties (praskiestos), 3 lašus kalio chlorido tirpalo. Susidaro heksanitrokob altatas (III) K₃[Co(NO₂)_{6] – geltona kristalinė nuosėdos. Nitratų jonai tiriamajame tirpale netrukdo aptikti nitritų.}

2. Jodido oksidacijos reakcija.

Nitrito jonai oksiduoja jodido jonus rūgščioje aplinkoje.

2HNO₂ + 2I^- + 2H⁺ =2NO↑ + I 2_{↓ + 2H}2_O

Reakcijos eigoje susidaro elementinis jodas, kuris lengvai aptinkamas dažant krakmolu. Norėdami tai padaryti, reakciją galima atlikti ant filtravimo popieriaus, anksčiau impregnuoto krakmolu. Atsakymas labai jautrus. Mėlyna spalva atsiranda net esant nitritų pėdsakams: atidarymo minimumas yra 0,005 mcg.

Filtravimo popierius impregnuojamas krakmolo tirpalu, į jį įlašinamas 1 lašas 2N acto rūgšties tirpalo, 1 lašas eksperimentinio tirpalo, 1 lašas 0,1 N kalio jodido tirpalo. Esant nitritui, atsiranda mėlynas žiedas arba dėmė. Aptikimui trukdo kiti oksidatoriai, dėl kurių susidaro jodas.

3. Reakcija su permanganatukalis.

Į mėgintuvėlį įlašinkite 3 lašus kalio permanganato tirpalo, 2 lašus sieros rūgšties (atskiestos). Mišinys turi būti pašildytas iki 50-60 ° C. Atsargiai įlašinkite kelis lašus natrio arba kalio nitrito. Permanganato tirpalas tampa bespalvis. Kiti tiriamajame tirpale esantys reduktorius, galintys oksiduoti permanganato joną, trukdys aptikti NO₂^-..

4. Reakcija su geležies sulfatu (II).

Geležies sulfatas rūgščioje aplinkoje redukuoja nitritus į nitratus (praskiesta sieros rūgštis):

2KNO₂ (TV) + 2H₂SO₄ (diff.) + 2FeSO₄ (vientisas)=2NO↑ + K₂SO₄ + Fe2_(SO4₎3 _{+ 2H}2_O

Gavęs azoto oksidas (II) susidaro su Fe2+ (kurie dar nesureagavo) rudų kompleksinių jonų perteklius:

NO + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

Pažymėtina, kad nitritai reaguos su praskiesta sieros rūgštimi, o nitratai – su koncentruota sieros rūgštimi. Todėl nitrito jonui aptikti reikia praskiestos rūgšties.

5. Reakcija su antipirinu.

NO₂^{- su antipirinu rūgštinėje terpėje suteikia žalią tirpalą.}

6. Reakcija su rivanoliu.

NO₂^{-- su rivanoliu arba etakridinu (I) rūgštinėje terpėje suteikia raudoną tirpalą.}

Nitritų kiekio vandenyje kiekybinis nustatymas

Pagal GOSTkiekybinis nitrito jonų kiekis vandenyje nustatomas dviem fotometriniais metodais: naudojant sulfanilo rūgštį ir naudojant 4-aminobenzensulfonamidą. Pirmasis yra arbitražas.

Dėl nitritų nestabilumo juos reikia nustatyti iš karto po mėginių paėmimo arba mėginius galima konservuoti į 1 litrą vandens įpylus 1 ml sieros rūgšties (koncentruotos) arba 2-4 ml chloroformo; galite atvėsinti mėginį iki 4 °C.

Drumstelėjęs arba spalvotas vanduo valomas aliuminio hidroksidu, įpilant 2-3 ml suspensijos 250-300 ml vandens. Mišinys suplakamas, po nuskaidrinimo analizei imamas skaidrus sluoksnis.

Nitritų kiekio nustatymas naudojant sulfanilo rūgštį

Metodo esmė: tiriamo mėginio nitritai sąveikauja su sulfanilo rūgštimi, susidariusi druska reaguoja su 1-naftilaminu, išskirdama raudonai violetinį azodažiklį, jo kiekis nustatomas fotometriškai, tada apskaičiuojamas nitritų kiekis vandens mėginyje. 1-naftilaminas ir sulfanilo rūgštis ir yra Griess reagento dalis.

Nitritų jonų nustatymas: technika

Į 50 ml vandens mėginio įpilkite 2 ml Griess reagento tirpalo acto rūgštyje. Sumaišykite ir inkubuokite 40 minučių normalioje temperatūroje arba 10 minučių 50–60 ° C temperatūroje vandens vonioje. Tada matuojamas mišinio optinis tankis. Kaip tuščiasis mėginys naudojamas distiliuotas vanduo, kuris ruošiamas panašiai kaip ir tiriamojo vandens mėginys. Nitritų koncentracija apskaičiuojama pagal formulę:

X=K∙A∙50∙f / V, kur: K yra koeficientaskalibravimo charakteristika, A yra nustatyta tiriamojo vandens mėginio optinio tankio vertė, atėmus tuščiojo mėginio optinio tankio nustatytą vertę, 50 – matavimo kolbos tūris, f – praskiedimo koeficientas (jei mėginys nebuvo skiestas, f=1), V yra analizei paimto alikvotinės dalies tūris.

Nitritai vandenyje

Iš kur nuotekose atsiranda nitritų jonų? Nitritų visada nedideliais kiekiais yra lietaus vandenyje, paviršiniame ir požeminiame vandenyje. Nitritai yra tarpinis azoto turinčių medžiagų transformacijos etapas, kurį atlieka bakterijos. Šie jonai susidaro amonio katijonui oksiduojantis iki nitratų (esant deguoniui) ir vykstant priešingoms reakcijoms – redukuojant nitratus į amoniaką arba azotą (kai nėra deguonies). Visas šias reakcijas vykdo bakterijos, o organinės medžiagos yra azoto turinčių medžiagų š altinis. Todėl kiekybinis nitritų kiekis vandenyje yra svarbus sanitarinis rodiklis. Nitritų kiekio normų viršijimas rodo vandens užterštumą išmatomis. Pagrindinės didelio nitritų kiekio vandenyje priežastys yra nuotėkų patekimas iš gyvulininkystės ūkių, gamyklų, pramonės įmonių, vandens telkinių užteršimas vandeniu iš laukų, kuriuose buvo naudojamos azoto trąšos.

Gauti

Pramonėje natrio nitritas gaunamas absorbuojant azoto dujas (NO ir NO mišinį₂) su NaOH arba Na₂ CO _{tirpalai 3, po to natrio nitrito kristalizacija:}

NE +NO₂ + 2NaOH (š altas)=2NaNO₂ + H_2O

Reakcija dalyvaujant deguoniui vyksta ir susidaro natrio nitratas, todėl turi būti sudarytos beanoksinės sąlygos.

Pramonėje kalio nitritas gaminamas tuo pačiu būdu. Be to, natrio ir kalio nitritą galima gauti oksiduojant šviną nitratu:

KNO₃ (konc) + Pb (kempinė) + H₂O=KNO_{2+ Pb(OH)}2_↓

KNO₃ + Pb=KNO_{2 + PbO}

Paskutinė reakcija vyksta 350–400 °C temperatūroje.