Нитритният йон е йон, състоящ се от един азотен атом и два кислородни атома. Азотът в този йон има заряд +3, така че зарядът на целия йон е -1. Частицата е едновалентна. Формулата на нитритния йон е NO2-. Анионът има нелинейна конфигурация. Съединенията, съдържащи тази частица, се наричат нитрити, например натриев нитрит - NaNO2, сребърен нитрит - AgNO2.
Физични и химични свойства
Алкалните, алкалоземните и амониевите нитрити са безцветни или леко жълтеникави кристални вещества. Нитритите калий, натрий, барий се разтварят добре във вода, сребро, живак, медни нитрити - лошо. С повишаване на температурата разтворимостта се увеличава. Почти всички нитрити са слабо разтворими в етери, алкохоли и нискополярни разтворители.
Маса. Физични характеристики на някои нитрити.
| Характеристика | Калиев нитрит | Сребърен нитрит | Калциев нитрит | Бариев нитрит |
|
Tpl, °С |
440 |
120 (разложено) |
220 (разложено) |
277 |
|
∆H0rev, kJ/mol |
- 380, 0 | - 40, 0 | -766, 0 | - 785, 5 |
| S0298, J/(molK) | 117, 2 | 128, 0 | 175, 0 | 183, 0 |
| Разтвор във вода, g в 100 g |
306, 7 (200C) |
0, 41 (250C) |
84, 5 (180C) |
67, 5 (200C) |
Нитритите не са много устойчиви на топлина: само нитритите на алкалните метали се топят без разлагане. В резултат на разлагането се отделят газообразни продукти - O2 , NO, N2, NO2, и твърди вещества - метален оксид или самият метал. Например, разлагането на сребърния нитрит (вече при 40 ° C) е придружено от освобождаване на елементарно сребро и азотен оксид (II):
2AgNO2=AgNO3 + Ag + NO↑
Тъй като разлагането протича с отделянето на голямо количество газове, реакцията може да бъде експлозивна, например в случай на амониев нитрит.
Redox свойства
Атомът на азота в нитритния йон има междинен заряд от +3, поради което нитритите се характеризират както с окислителни, така и с редукционни свойства. Например, нитритите ще обезцветят разтвор на калиев перманганат в кисела среда, показвайки свойстваокислител:
5KNO2 + 2KMnO4 +3H2SO4 =3H2O + 5KNO3 + 2MnSO4 + K 2SO4
Нитритните йони проявяват свойствата на редуциращ агент, например при реакция със силен разтвор на водороден прекис:
NO2- + H2O2=НЕ3- + H2O
Редуциращият агент е нитрит при взаимодействие със сребърен бромат (подкиселен разтвор). Тази реакция се използва в химичния анализ:
2NO2- + Ag+ + BrO2 -=2NO3- + AgBr↓
Друг пример за редуциращи свойства е качествена реакция към нитритния йон - взаимодействието на безцветни разтвори [Fe(H2O)6] 2+ с подкиселен разтвор на натриев нитрит с кафяво оцветяване.
Теоретични основи на откриването на NO2¯
Азотна киселина, когато се нагрява, непропорционално образува азотен оксид (II) и азотна киселина:
HNO2 + 2HNO2=НЕ3- + H2O + 2NO↑ + H+
Следователно азотната киселина не може да се отдели от азотната киселина чрез кипене. Както се вижда от уравнението, азотната киселина, разлагайки се, частично се превръща в азотна киселина, което ще доведе до грешки при определянето на съдържанието на нитрати.
Почти всички нитрити се разтварят във вода, най-малко разтворимият от тези съединения е сребърният нитрит.
Самият нитритен йонтой е безцветен, поради което се открива чрез реакции на образуване на други оцветени съединения. Нитритите на неоцветените катиони също са безцветни.
Качествени реакции
Има няколко качествени начина за определяне на нитритните йони.
1. Формираща реакция K3[Co(NO2)6].
В епруветка поставете 5 капки от тестовия разтвор, съдържащ нитрит, 3 капки разтвор на кобалтов нитрат, 2 капки оцетна киселина (разредена), 3 капки разтвор на калиев хлорид. Образува се хексанитрокобалтат (III) K3[Co(NO2)6] - жълт кристален утайка. Нитратният йон в тестовия разтвор не пречи на откриването на нитрити.
2. Реакция на йодидно окисление.
Нитритните йони окисляват йодидните йони в кисела среда.
2HNO2 + 2I- + 2H+ =2NO↑ + I 2↓ + 2H2O
В хода на реакцията се образува елементарен йод, който лесно се открива чрез оцветяване с нишесте. За да направите това, реакцията може да се проведе върху филтърна хартия, предварително импрегнирана с нишесте. Отговорът е много чувствителен. Синият цвят се появява дори при наличие на следи от нитрити: минимумът на отваряне е 0,005 mcg.
Филтърната хартия се импрегнира с разтвор на нишесте, към нея се добавят 1 капка 2N разтвор на оцетна киселина, 1 капка опитен разтвор, 1 капка 0,1N разтвор на калиев йодид. При наличие на нитрит се появява син пръстен или петно. Откриването се намесва от други оксиданти, което води до образуването на йод.
3. Реакция с перманганаткалий.
Поставете 3 капки разтвор на калиев перманганат, 2 капки сярна киселина (разредена) в епруветка. Сместа трябва да се загрее до 50-60 ° C. Добавете внимателно няколко капки натриев или калиев нитрит. Разтворът на перманганат става безцветен. Други редуциращи агенти, присъстващи в тестовия разтвор, способни да окислят перманганатния йон, ще попречат на откриването на NO2-…
4. Реакция с железен сулфат (II).
Железният сулфат редуцира нитритите до нитрати в кисела среда (разредена сярна киселина):
2KNO2 (TV) + 2H2SO4 (разл.) + 2FeSO4 (твърдо)=2NO↑ + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
Полученият азотен оксид (II) се образува с излишък от Fe2+ (които все още не са реагирали) кафяви комплексни йони:
NO + Fe2+=[FeNO]2+
NO + FeSO4=[FeNO]SO4
Трябва да се отбележи, че нитритите ще реагират с разредена сярна киселина, а нитратите ще реагират с концентрирана сярна киселина. Следователно, за откриване на нитритния йон е необходима разредена киселина.
5. Реакция с антипирин.
NO2- с антипирин в кисела среда дава зелен разтвор.
6. Реакция с риванол.
NO2-- с риванол или етакридин (I) в кисела среда дава червен разтвор.
Количествено определяне на съдържанието на нитрити във вода
Съгласно GOSTколичественото съдържание на нитритни йони във водата се определя по два фотометрични метода: като се използва сулфанилова киселина и се използва 4-аминобензенсулфонамид. Първият е арбитраж.
Поради нестабилността на нитритите те трябва да се определят веднага след вземане на проби, или пробите могат да бъдат запазени чрез добавяне на 1 ml сярна киселина (концентрирана) или 2-4 ml хлороформ към 1 литър вода; можете да охладите пробата до 4 °C.
Мътната или оцветена вода се почиства с алуминиев хидроксид чрез добавяне на 2-3 ml суспензия на 250-300 ml вода. Сместа се разклаща, след избистряне се взема прозрачен слой за анализ.
Определяне на съдържанието на нитрити със сулфанилова киселина
Същността на метода: нитритите на анализираната проба взаимодействат със сулфанилова киселина, получената сол реагира с 1-нафтиламин с отделянето на червено-виолетово азобагрило, количеството му се определя фотометрично, след което концентрацията на нитритите във водната проба се изчисляват. 1-нафтиламин и сулфанилова киселина и са част от реактива на Грийс.
Определяне на нитритни йони: техника
Към 50 ml водна проба се добавят 2 ml разтвор на реактив на Грийс в оцетна киселина. Смесете и инкубирайте за 40 минути при нормална температура или 10 минути при 50-60 °C на водна баня. След това се измерва оптичната плътност на сместа. Като празна проба се използва дестилирана вода, която се приготвя подобно на пробата от анализираната вода. Концентрацията на нитритите се изчислява по формулата:
X=K∙A∙50∙f / V, където: K е коефициентътхарактеристика за калибриране, A е зададената стойност на оптичната плътност на анализираната водна проба минус зададената стойност на оптичната плътност на празната проба, 50 – обем на мерната колба, f – фактор на разреждане (ако пробата не е била разредена, f=1), V е обемът на аликвотната част, взета за анализ.
Нитрити във вода
Откъде идват нитритните йони в отпадъчните води? Нитритите винаги присъстват в малки количества в дъждовните, повърхностните и подпочвените води. Нитритите са междинна стъпка в трансформациите на азотсъдържащи вещества, извършвани от бактерии. Тези йони се образуват при окисляването на амониевия катион до нитрати (при наличие на кислород) и при обратните реакции – редукция на нитратите до амоняк или азот (при липса на кислород). Всички тези реакции се извършват от бактерии, а органичната материя е източникът на азотсъдържащи вещества. Следователно количественото съдържание на нитрити във водата е важен санитарен показател. Превишаването на нормите за съдържание на нитрити показва фекално замърсяване на водата. Попадането на отток от животновъдни ферми, фабрики, промишлени предприятия, замърсяване на водни обекти с вода от ниви, където са използвани азотни торове, са основните причини за високото съдържание на нитрити във водата.
Получаване
В индустрията натриевият нитрит се получава чрез абсорбция на азотен газ (смес от NO и NO2) с NaOH или Na2 CO разтвори 3 последвано от кристализация на натриев нитрит:
НЕ +NO2 + 2NaOH (студено)=2NaNO2 + H2O
Реакцията в присъствието на кислород протича с образуването на натриев нитрат, така че трябва да се осигурят аноксични условия.
Калиевият нитрит се произвежда по същия метод в индустрията. В допълнение, натриевият и калиевият нитрит могат да бъдат получени чрез окисляване на оловото с нитрат:
KNO3 (конц) + Pb (гъба) + H2O=KNO2+ Pb(OH)2↓
KNO3 + Pb=KNO2 + PbO
Последната реакция протича при температура 350-400 °C.
