Nitritni ion: fizikalne in kemijske lastnosti, formula, priprava

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-18 04:28

Nitritni ion je ion, sestavljen iz enega atoma dušika in dveh atomov kisika. Dušik v tem ionu ima naboj +3, tako da je naboj celotnega iona -1. Delec je enovalenten. Formula nitritnega iona je NO₂^-. Anion ima nelinearno konfiguracijo. Spojine, ki vsebujejo ta delec, se imenujejo nitriti, na primer natrijev nitrit - NaNO₂, srebrov nitrit - AgNO_2.

fizikalne in kemijske lastnosti

Alkalijski, zemeljskoalkalijski in amonijevi nitriti so brezbarvne ali rahlo rumenkaste kristalne snovi. Nitriti kalija, natrija, barija se dobro raztopijo v vodi, srebro, živo srebro, bakrov nitriti - slabo. Ko se temperatura dvigne, se topnost poveča. Skoraj vsi nitriti so slabo topni v etrih, alkoholih in nizkopolarnih topilih.

Tabela. Fizikalne značilnosti nekaterih nitritov.

značilnost	kalijev nitrit	srebrov nitrit	kalcijev nitrit	barijev nitrit
T_{pl, °С}	440	120 (razloženo)	220 (razloženo)	277
∆H⁰_{rev, kJ/mol}	- 380, 0	- 40, 0	-766, 0	- 785, 5
S⁰_{298, J/(molK)}	117, 2	128, 0	175, 0	183, 0
Raztopina v vodi, g v 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

Nitriti niso zelo odporni na toploto: samo nitriti alkalijskih kovin se topijo brez razgradnje. Zaradi razgradnje se sproščajo plinasti produkti - O₂ , NE, N₂, NO_{2in trdne snovi - kovinski oksid ali kovina sama. Na primer, razgradnjo srebrovega nitrita (že pri 40 ° C) spremlja sproščanje elementarnega srebra in dušikovega oksida (II):}

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NO↑}

Ker razgradnja poteka s sproščanjem velike količine plinov, je lahko reakcija eksplozivna, na primer v primeru amonijevega nitrita.

Redoks lastnosti

Atom dušika v nitritnem ionu ima vmesni naboj +3, zato so za nitrite značilne tako oksidativne kot redukcijske lastnosti. Na primer, nitriti bodo razbarvali raztopino kalijevega permanganata v kislem okolju, kar bo pokazalo lastnostioksidant:

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

Nitritni ioni kažejo lastnosti redukcijskega sredstva, na primer v reakciji z močno raztopino vodikovega peroksida:

NO₂^- + H₂O_2=NE3- ^{+ H}2_O

Redukcijsko sredstvo je nitrit pri interakciji s srebrovim bromatom (kisla raztopina). Ta reakcija se uporablja v kemični analizi:

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

Še en primer redukcijskih lastnosti je kvalitativni odziv na nitritni ion - interakcija brezbarvnih raztopin [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{z nakisano raztopino natrijevega nitrita z rjavo obarvanostjo.}

Teoretične osnove odkrivanja NO2¯

Dušikova kislina, ko se segreje, postane nesorazmerna in tvori dušikov oksid (II) in dušikovo kislino:

HNO₂ + 2HNO₂=NE₃^- + H₂O + 2NO↑ + H⁺

Zato dušikove kisline ni mogoče ločiti od dušikove kisline z vrenjem. Kot je razvidno iz enačbe, se dušikova kislina, ki se razgradi, delno spremeni v dušikovo kislino, kar bo povzročilo napake pri določanju vsebnosti nitratov.

Skoraj vsi nitriti se raztopijo v vodi, najmanj topna od teh spojin je srebrov nitrit.

Nitritni ion samje brezbarven, zato ga zaznamo z reakcijami nastajanja drugih obarvanih spojin. Brezbarvni so tudi nitriti neobarvanih kationov.

Kakovostne reakcije

Obstaja več kvalitativnih načinov za določanje nitritnih ionov.

1. Oblikovanje reakcije K₃[Co(NO₂)_6].

V epruveto dajte 5 kapljic testne raztopine, ki vsebuje nitrit, 3 kapljice raztopine kob altovega nitrata, 2 kapljici ocetne kisline (razredčene), 3 kapljice raztopine kalijevega klorida. Nastane heksanitrokob altat (III) K₃[Co(NO₂)_{6] - rumen kristalin oborino. Nitratni ion v preskusni raztopini ne moti odkrivanja nitritov.}

2. Reakcija oksidacije jodida.

Nitritni ioni oksidirajo jodidne ione v kislem okolju.

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

V teku reakcije nastane elementarni jod, ki ga zlahka zaznamo z obarvanjem škroba. Da bi to naredili, lahko reakcijo izvedemo na filtrirnem papirju, ki je bil predhodno impregniran s škrobom. Odziv je zelo občutljiv. Modra barva se pojavi tudi v sledovih nitritov: minimalna odprtina je 0,005 mcg.

Filtrirni papir impregniramo z raztopino škroba, dodamo 1 kapljico 2N raztopine ocetne kisline, 1 kapljico poskusne raztopine, 1 kapljico 0,1N raztopine kalijevega jodida. V prisotnosti nitrita se pojavi modri obroč ali lisa. Odkrivanje motijo drugi oksidanti, ki vodijo do tvorbe joda.

3. Reakcija s permanganatomkalij.

V epruveto dajte 3 kapljice raztopine kalijevega permanganata, 2 kapljici žveplove kisline (razredčene). Mešanico je treba segreti na 50-60 ° C. Previdno dodajte nekaj kapljic natrijevega ali kalijevega nitrita. Raztopina permanganata postane brezbarvna. Druga redukcijska sredstva, prisotna v preskusni raztopini, ki lahko oksidirajo permanganatni ion, bodo motila odkrivanje NO₂^-…

4. Reakcija z železovim sulfatom (II).

Železov sulfat reducira nitrit v nitrat v kislem okolju (razredčena žveplova kislina):

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

Nastali dušikov oksid (II) nastane s presežkom Fe2+ (ki še niso reagirali) rjavi kompleksni ioni:

NO + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

Upoštevati je treba, da bodo nitriti reagirali z razredčeno žveplovo kislino, nitrati pa s koncentrirano žveplovo kislino. Zato je za odkrivanje nitritnih ionov potrebna razredčena kislina.

5. Reakcija z antipirinom.

NO₂^{- z antipirinom v kislem mediju daje zeleno raztopino.}

6. Reakcija z rivanolom.

NO₂^{-- z rivanolom ali etakridinom (I) v kislem mediju daje rdečo raztopino.}

Kvantitativno določanje vsebnosti nitritov v vodi

Po GOSTkvantitativno vsebnost nitritnih ionov v vodi določimo z dvema fotometričnima metodama: z uporabo sulfanilne kisline in z uporabo 4-aminobenzensulfonamida. Prva je arbitraža.

Zaradi nestabilnosti nitritov jih je treba določiti takoj po vzorčenju, sicer pa vzorce lahko konzerviramo tako, da na 1 liter vode dodamo 1 ml žveplove kisline (koncentrirane) ali 2-4 ml kloroforma; vzorec lahko ohladite na 4 °C.

Motna ali obarvana voda se očisti z aluminijevim hidroksidom z dodajanjem 2-3 ml suspenzije na 250-300 ml vode. Mešanico pretresemo, po čiščenju vzamemo prozorno plast za analizo.

Določanje vsebnosti nitritov s sulfanilno kislino

Bistvo metode: nitriti analiziranega vzorca medsebojno delujejo s sulfanilno kislino, nastala sol reagira z 1-naftilaminom s sproščanjem rdeče-vijoličnega azo barvila, njeno količino določimo fotometrično, nato pa koncentracijo nitritov v vzorcu vode se izračuna. 1-naftilamin in sulfanilna kislina in sta del Griessovega reagenta.

Določanje nitritnih ionov: tehnika

50 ml vzorca vode dodajte 2 ml raztopine Griessovega reagenta v ocetni kislini. Mešajte in inkubirajte 40 minut pri normalni temperaturi ali 10 minut pri 50-60 °C v vodni kopeli. Nato se izmeri optična gostota zmesi. Kot slepi vzorec uporabimo destilirano vodo, ki jo pripravimo podobno kot vzorec analizirane vode. Koncentracija nitritov se izračuna po formuli:

X=K∙A∙50∙f / V, kjer: K je koeficientkalibracijska karakteristika, A je nastavljena vrednost optične gostote analiziranega vzorca vode minus nastavljena vrednost optične gostote slepega vzorca, 50 – prostornina merilne bučke, f – faktor redčenja (če vzorec ni bil razredčen, f=1), V je prostornina alikvota, vzetega za analizo.

Nitriti v vodi

Od kod prihajajo nitritni ioni v odpadni vodi? Nitriti so vedno prisotni v majhnih količinah v deževnici, površinski in podtalnici. Nitriti so vmesna stopnja pri transformacijah dušikovih snovi, ki jih izvajajo bakterije. Ti ioni nastanejo med oksidacijo amonijevega kationa v nitrate (v prisotnosti kisika) in v nasprotnih reakcijah - redukciji nitratov v amoniak ali dušik (v odsotnosti kisika). Vse te reakcije izvajajo bakterije, organske snovi pa so vir snovi, ki vsebujejo dušik. Zato je kvantitativna vsebnost nitritov v vodi pomemben sanitarni indikator. Preseganje norme vsebnosti nitritov kaže na fekalno onesnaženje vode. Vdor odtokov iz živinorejskih farm, tovarn, industrijskih podjetij, onesnaženje vodnih teles z vodo s polj, kjer so bila uporabljena dušikova gnojila, so glavni razlogi za visoko vsebnost nitritov v vodi.

Prejmi

V industriji se natrijev nitrit pridobiva z absorpcijo dušikovega plina (zmesi NO in NO₂) z NaOH ali Na₂ CO _{raztopine 3 sledi kristalizacija natrijevega nitrita:}

NE +NO₂ + 2NaOH (hladno)=2NaNO₂ + H_2O

Reakcija v prisotnosti kisika poteka s tvorbo natrijevega nitrata, zato je treba zagotoviti anoksične pogoje.

Kalijev nitrit se proizvaja po enaki metodi v industriji. Poleg tega lahko natrijev in kalijev nitrit pridobimo z oksidacijo svinca z nitratom:

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

KNO₃ + Pb=KNO_{2 + PbO}

Zadnja reakcija poteka pri temperaturi 350-400 °C.