Нитрит

редактировать

Нитрит
Nitrit-Ion2.svg
Заполнение пробелов модель нитрит-иона
Имена
Систематическое название IUPAC диоксидонитрат (1-)
Другие имена нитрит
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Номер ЕС
  • 233-272-6
PubChem CID
UNII
InChI
SMILES
Свойства
Химическая формула NO. 2
Молярная масса 46,005 г · моль
Конъюгированная кислота Азотистая кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки ink

Ион нитрита, имеющий химическую формулу NO. 2. Нитрит (в основном нитрит натрия ) широко используется в химической и фармацевтической промышленности. тикальные отрасли. Нитрит-анион является широко распространенным промежуточным звеном в круговороте азота в природе. Название нитрит может также относиться к органическим соединениям с группой -ONO, которые представляют собой сложные эфиры азотистой кислоты.

Содержание
  • 1 Производство
  • 2 Структура
  • 3 Реакции
    • 3.1 Кислотно-основные свойства
    • 3.2 Окисление и восстановление
    • 3.3 Анализ нитритов
    • 3.4 Координационные комплексы
  • 4 Биохимия
  • 5 Токсичность
  • 6 Использование
    • 6.1 Химический предшественник
    • 6.2 Нитриты в консервировании пищевых продуктов и биохимия
      • 6.2.1 Обработка мяса
  • 7 Органические нитриты
  • 8 Безопасность
  • 9 См. также
  • 10 Ссылки
  • 11 Библиография
  • 12 Внешние ссылки
Производство

Нитрит натрия производится промышленным способом путем пропускания «азотистых паров» в водный раствор гидроксида натрия или карбоната натрия :

NO + NO 2 + {2 NaOH Na 2 CO 3} ⟶ 2 NaNO 2 + {H 2 O CO 2} {\ displaystyle {\ ce {{NO} + {NO2}}} + {\ begin {Bmatrix} {\ ce {2NaOH}} \\ {\ ce { Na2CO3}} \ end {Bmatrix}} {\ ce {->2 NaNO2}} + {\ begin {Bmatrix} {\ ce {H2O}} \\ {\ ce {CO2}} \ end {Bmatrix}}}{\displaystyle {\ce {{NO}+ {NO2}}}+{\begin{Bmatrix}{\ce {2NaOH}}\\{\ce {Na2CO3}}\end{Bmatrix}}{\ce {->2 NaNO2}} + {\ begin {Bmatrix} {\ ce {H2O}} \\ {\ ce {CO2}} \ end {Bmatrix}}}

Продукт очищают перекристаллизацией. Нитриты щелочных металлов термически стабильны до и после их точки плавления (441 ° C для KNO 2). Нитрит аммония может быть получен из триоксида диазота, N 2O3, который формально представляет собой ангидрид азотистой кислоты:

2 NH 3 + H 2 O + N 2O3→ 2 NH 4NO2
Структура
Две канонические структуры NO. 2, которые вносят вклад в резонансный гибрид для нитрит-иона.

Нитрит-ион имеет симметричную структуру (симметрия C 2v ) с обеими связями N – O, имеющими одинаковую длину и валентный угол около 115 °. В теории валентных связей он описывается как резонансный гибрид с равными вкладами двух канонических форм, которые являются зеркальным отображением друг друга. В теории молекулярных орбиталей существует сигма-связь между каждым атомом кислорода и атомом азота и делокализованная пи-связь, образованная из p-орбиталей. на атомах азота и кислорода, перпендикулярно плоскости молекулы. Отрицательный заряд иона равномерно распределяется на двух атомах кислорода. Атомы азота и кислорода несут неподеленную пару электронов. Следовательно, нитрит-ион является основанием Льюиса.

Реакции

Кислотно-основные свойства

Размеры транс-HONO (из микроволнового спектра )

Нитрит является сопряженным основанием слабой кислоты азотистой кислоты :

HNO 2 ⇌ H + NO. 2; pKa ≈ 3,3 при 18 ° C

Азотистая кислота также очень летучая - в газовой фазе она существует преимущественно в виде транспланарной молекулы. В растворе она нестабильна по отношению к реакции диспропорционирования :

3HNO 2 (водн.) ⇌ H 3 O + NO. 3+ 2NO

Эта реакция протекает медленно при 0 ° C.Добавление кислоты к раствору нитрита в присутствии восстановителя, такого как железо (II), является способ получения оксида азота (NO) в лаборатории.

Окисление и восстановление

Формальная степень окисления атома азота в нитрите равно +3. Это означает, что он может быть либо окислен до степеней окисления +4 и +5, либо восстановлен до степеней окисления всего -3. Стандартные потенциалы восстановления для реакций с непосредственным участием азотистой кислоты показаны в таблице ниже:

ПолуреакцияE (V )
NO. 3+ 3 H + 2 e HNO 2 + H 2O+0,94
2 HNO 2 + 4 H + 4 e ⇌ H 2N2O2+ 2 H 2O+0,86
N2O4+ 2 H + 2 e ⇌ 2 HNO 2+1.065
2 HNO 2 + 4 H + 4 e ⇌ N 2 O + 3 H 2O+1.29

Данные могут быть расширены для включения продуктов в более низких степенях окисления. Например:

H2N2O2+ 2 H + 2 e N 2 + 2 H 2 O; E = +2,65 В

Реакции окисления обычно приводят к образованию иона нитрата с азотом в степени окисления +5. Например, окисление ионом перманганат может быть использовано для количественного анализа нитрита (путем титрования ):

5 NO. 2+ 2 MnO. 4+ 6 H → 5 NO. 3+ 2 Mn + 3 H 2O

Продукт реакций восстановления нитрит-ионом варьируется в зависимости от используемого восстановителя и его силы. С диоксидом серы продуктами являются NO и N 2 O; с оловом (II) (Sn) продукт представляет собой азотистую кислоту (H2N2O2); полное восстановление до аммиака (NH 3) происходит с помощью сероводорода. С катионом гидразиния (N. 2H. 5) продукт представляет собой азотную кислоту (HN 3), взрывчатое соединение:

HNO 2 + N. 2H. 5→ HN 3 + H 2 O + H 3O

, который также может реагировать с нитритом:

HNO 2 + HN 3 → N 2 O + N 2 + H 2O

Эта реакция необычна тем, что в ней участвуют соединения с азотом в четырех различных степенях окисления..

Анализ нитрита

Нитрит обнаруживается и анализируется с помощью реакции Грисса, включающей образование темно-красного азокрасителя при обработка образца, содержащего NO. 2, сульфаниловой кислотой и нафтил-1-амином в присутствии кислоты.

Координационные комплексы

Нитрит амбидентатный лиганд и может образовывать широкий спектр координационных комплексов путем связывания с ионами металлов несколькими способами:

  1. Когда донорство осуществляется от атома азота к металлическому центру, комплекс известен как нитро-комплекс.
  2. Когда донат ион находится от одного атома кислорода к металлическому центру, комплекс известен как нитрито-комплекс.
  3. Оба атома кислорода могут отдавать металлический центр, образуя хелатный комплекс.
  4. Нитрит-ион может образовывать несимметричный мостик между двумя металлическими центрами, отдавая через азот одному металлу и через кислород другому.
  5. Один атом кислорода может соединять два металлических центра.

Красный нитрито-комплекс [Co (NH 3)5(ONO)] является метастабильным, изомеризуется в желтый нитро-комплекс [Co (NH 3)5(NO 2)]. Примером хелатирующего нитрита является [Cu (bipy) 2(O2N)] NO 3 - «bipy» представляет собой бидентатный лиганд 2,2'-байпиридил.

Биохимия
Схематическое изображение микробного азотного цикла. ANAMMOX - анаэробное окисление аммония, DNRA - диссимиляционное восстановление нитрата до аммония, и COMMAMOX завершено окисление аммония.

При нитрификации аммоний превращается в нитрит. Важные виды включают Nitrosomonas. Другие виды бактерий, такие как Nitrobacter, ответственны за окисление нитрита в нитрат.

Нитрит может быть восстановлен до оксида азота или аммиака многими видами бактерий. В условиях гипоксии нитрит может выделять оксид азота, что вызывает сильное расширение сосудов. Описано несколько механизмов превращения нитрита в NO, включая ферментативное восстановление с помощью ксантиноксидоредуктазы, нитритредуктазы и NO-синтазы (NOS), а также неферментативных кислые реакции диспропорционирования.

Токсичность

Наличие нитрит-ионов в пробах воды и пищевых продуктах человека может вызывать различные заболевания человека. Например, нитриты могут продуцировать N-нитрозамины в присутствии вторичных аминов, которые могут вызывать рак желудка. Эти материалы могут также реагировать с гемоглобином с образованием метгемоглобина, который снижает способность переносить кислород крови в концентрации 50 мг / кг детского питания у младенцев и детей младшего возраста. Следует добавить, что присутствие нитрата может вызвать такой же эффект из-за его превращения в нитрит в пищеварительной системе и / или за счет уменьшения количества микробов в пищевых продуктах.

Используется

Химический прекурсор

Азокрасители и другие красители получают с помощью процесса, называемого диазотированием, для которого требуется нитрит.

Нитрит в консервировании пищевых продуктов и биохимии

Нитрит натрия используется для лечение мяса, поскольку оно предотвращает рост бактерий, в частности предотвращает ботулизм. Нитрит подавляет прорастание эндоспор C. ботулинический. В США мясо не может быть названо «вяленым» без добавления нитрита. В некоторых странах вяленые мясные продукты производятся без нитратов или нитритов, а также без нитритов из растительных источников.

У мышей пища, богатая нитритами вместе с ненасыщенными жирами, может предотвратить гипертонию, которая является одним из объяснений очевидного воздействия на здоровье. Рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения максимальные пределы для питьевой воды составляют 50 мг / л и 3 мг / л для нитритных и нитратных ионов, соответственно.

Консервирование мяса

в в результате реакции с миоглобином мяса, нитрит придает продукту желаемый розово-красный «свежий» цвет, как у солонины. Такое использование нитрита началось в средние века. Историки и эпидемиологи утверждают, что повсеместное использование нитритов при консервировании мяса тесно связано с развитием промышленной мясопереработки. В США нитрит официально используется с 1925 года.

Органические нитриты
Сложный эфир нитрита

В органической химии нитриты представляют собой сложные эфиры азотистой кислоты. кислоты и содержат функциональную нитрозоксигруппу. Нитросоединения содержат группу C – NO 2. Нитриты имеют общую формулу RONO, где R представляет собой арильную или алкильную группу. Амилнитрит и другие алкилнитриты используются в медицине для лечения сердечных заболеваний и иногда используются в рекреационных целях для их "прилива" и продления оргазма, особенно у мужчин. Классической названной реакцией синтеза алкилнитритов является синтез Мейера, в котором алкилгалогениды реагируют с металлическими нитритами с образованием смеси нитроалканов и нитритов.

Безопасность

Нитрит (проглатывается) в условиях, которые приводят к эндогенному нитрозированию, был классифицирован как «Вероятно канцерогенный для человека» (Группа 2A ) Международное агентство по изучению рака (IARC), специализированное онкологическое агентство Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) Организации Объединенных Наций.

См. также
Ссылки
Библиография
Внешние ссылки
На Викискладе есть материалы, связанные с нитритами.
Последняя правка сделана 2021-05-31 10:41:06
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте