Nitritni jon: fizička i hemijska svojstva, formula, priprema

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-18 04:00

Nitritni jon je jon koji se sastoji od jednog atoma azota i dva atoma kiseonika. Azot u ovom jonu ima naelektrisanje od +3, tako da je naelektrisanje celog jona -1. Čestica je jednovalentna. Formula nitrit jona je NO₂^-. Anion ima nelinearnu konfiguraciju. Jedinjenja koja sadrže ovu česticu nazivaju se nitriti, na primjer natrijum nitrit - NaNO₂, srebrni nitrit - AgNO_2.

Fizička i hemijska svojstva

Alkalijski, zemnoalkalni i amonijum nitriti su bezbojne ili blago žućkaste kristalne supstance. Kalijum, natrijum, barijum nitriti se dobro otapaju u vodi, srebro, živa, bakar nitriti - slabo. Kako temperatura raste, rastvorljivost se povećava. Skoro svi nitriti su slabo rastvorljivi u eterima, alkoholima i rastvaračima niskog polariteta.

Table. Fizičke karakteristike nekih nitrita.

Karakteristika	Kalijev nitrit	srebrni nitrit	Kalcijum nitrit	Barijev nitrit
T_{pl, °S}	440	120 (dekomponovano)	220 (dekomponovano)	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
Otvor u vodi, g u 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

Nitriti nisu jako otporni na toplotu: samo se nitriti alkalnih metala tope bez raspadanja. Kao rezultat razgradnje oslobađaju se gasoviti produkti - O₂ , NO, N₂, NO_{2, i čvrste supstance - metalni oksid ili sam metal. Na primjer, razlaganje srebrnog nitrita (već na 40°C) je praćeno oslobađanjem elementarnog srebra i dušikovog oksida (II):}

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NE↑}

Budući da se razgradnja nastavlja oslobađanjem velike količine gasova, reakcija može biti eksplozivna, na primjer, u slučaju amonijum nitrita.

Redoks svojstva

Atom dušika u nitritnom jonu ima međunaboj +3, zbog čega se nitriti odlikuju i oksidirajućim i redukcijskim svojstvima. Na primjer, nitriti će obezbojiti otopinu kalijevog permanganata u kiseloj sredini, pokazujući svojstvaoksidant:

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

Nitritni joni pokazuju svojstva redukcionog agensa, na primjer, u reakciji sa jakom otopinom vodikovog peroksida:

NE₂^- + H₂O_2=NE3- ^{+ H}2_O

Redukciono sredstvo je nitrit kada je u interakciji sa srebrnim bromatom (zakiseljena otopina). Ova reakcija se koristi u hemijskoj analizi:

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

Još jedan primjer redukcijskih svojstava je kvalitativna reakcija na nitrit ion - interakcija bezbojnih otopina [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{sa zakiseljenim rastvorom natrijum nitrita smeđe boje.}

Teorijske osnove detekcije NO2¯

Dušična kiselina, kada se zagrije, nesrazmjerna stvara dušikov oksid (II) i dušičnu kiselinu:

HNO₂ + 2HNO₂=NE₃^- + H₂O + 2NO↑ + H⁺

Stoga, azotna kiselina se ne može odvojiti od azotne kiseline ključanjem. Kao što se vidi iz jednačine, azotna kiselina, razlažući se, delimično pretvara u azotnu kiselinu, što će dovesti do grešaka u određivanju sadržaja nitrata.

Gotovo svi nitriti se rastvaraju u vodi, najmanje rastvorljiv od ovih jedinjenja je srebrni nitrit.

Sam nitritni jonbezbojan je, pa se detektuje reakcijama stvaranja drugih obojenih spojeva. Nitriti neobojenih katjona su također bezbojni.

Kvalitetne reakcije

Postoji nekoliko kvalitativnih načina za određivanje nitritnih jona.

1. Formiranje reakcije K₃[Co(NO₂)_6].

U epruvetu stavite 5 kapi rastvora za ispitivanje koji sadrži nitrit, 3 kapi rastvora kob alt nitrata, 2 kapi sirćetne kiseline (razblažene), 3 kapi rastvora kalijum hlorida. Heksanitrokob altat (III) K₃[Co(NO₂)_{6] nastaje - žuti kristal precipitat. Nitratni jon u test rastvoru ne ometa detekciju nitrita.}

2. Reakcija oksidacije jodida.

Nitritni joni oksidiraju jodidne jone u kiseloj sredini.

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

U toku reakcije nastaje elementarni jod, koji se lako detektuje bojenjem skroba. Da bi se to postiglo, reakcija se može izvesti na filter papiru koji je prethodno impregniran škrobom. Odgovor je vrlo osjetljiv. Plava boja se pojavljuje čak i u prisustvu nitrita u tragovima: minimum otvaranja je 0,005 mcg.

Filter papir impregnira se rastvorom skroba, doda se 1 kap 2N rastvora sirćetne kiseline, 1 kap eksperimentalnog rastvora, 1 kap 0,1N rastvora kalijum jodida. U prisustvu nitrita pojavljuje se plavi prsten ili mrlja. Detekciju ometaju drugi oksidanti što dovodi do stvaranja joda.

3. Reakcija sa permanganatomkalijum.

Stavite 3 kapi rastvora kalijum permanganata, 2 kapi sumporne kiseline (razblažene) u epruvetu. Smjesa se mora zagrijati na 50-60 ° C. Pažljivo dodajte nekoliko kapi natrijum ili kalijum nitrita. Otopina permanganata postaje bezbojna. Drugi redukcioni agensi prisutni u ispitnom rastvoru, sposobni da oksiduju jon permanganata, ometaće detekciju NO₂^-…

4. Reakcija sa željeznim sulfatom (II).

Željezni sulfat redukuje nitrit u nitrat u kiseloj sredini (razređena sumporna kiselina):

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

Rezultirajući dušikov oksid (II) formira se sa viškom Fe2+ (koji još nisu reagovali) smeđi kompleksni joni:

NO + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

Treba napomenuti da će nitriti reagovati sa razblaženom sumpornom kiselinom, a nitrati će reagovati sa koncentrovanom sumpornom kiselinom. Stoga je za detekciju nitritnog jona potrebna razrijeđena kiselina.

5. Reakcija sa antipirinom.

NE₂^{- sa antipirinom u kiseloj sredini daje zeleni rastvor.}

6. Reakcija sa rivanolom.

NO₂^{-- sa rivanolom ili etakridinom (I) u kiseloj sredini daje crvenu otopinu.}

Kvantitativno određivanje sadržaja nitrita u vodi

Prema GOST-ukvantitativni sadržaj nitritnih jona u vodi određuje se pomoću dvije fotometrijske metode: korištenjem sulfanilne kiseline i korištenjem 4-aminobenzensulfonamida. Prva je arbitraža.

Zbog nestabilnosti nitrita, oni se moraju odrediti odmah nakon uzorkovanja, ili se uzorci mogu konzervirati dodavanjem 1 ml sumporne kiseline (koncentrovane) ili 2-4 ml hloroforma na 1 litar vode; možete ohladiti uzorak na 4 °C.

Zamućena ili obojena voda čisti se aluminijum hidroksidom dodavanjem 2-3 ml suspenzije na 250-300 ml vode. Smjesa se promućka, prozirni sloj se uzima za analizu nakon bistrenja.

Određivanje sadržaja nitrita sa sulfanilnom kiselinom

Suština metode: nitriti analiziranog uzorka stupaju u interakciju sa sulfanilnom kiselinom, nastala sol reaguje sa 1-naftilaminom sa oslobađanjem crveno-ljubičaste azo boje, njena količina se određuje fotometrijski, zatim koncentracija nitriti u uzorku vode se izračunavaju. 1-naftilamin i sulfanilna kiselina i dio su Griessovog reagensa.

Određivanje nitritnih jona: tehnika

U 50 ml uzorka vode dodajte 2 ml rastvora Griessovog reagensa u sirćetnoj kiselini. Promiješajte i inkubirajte 40 minuta na normalnoj temperaturi ili 10 minuta na 50-60°C u vodenom kupatilu. Zatim se mjeri optička gustina smjese. Kao slijepi uzorak koristi se destilovana voda, koja se priprema slično uzorku analizirane vode. Koncentracija nitrita se izračunava po formuli:

X=K∙A∙50∙f / V, gdje je: K koeficijentkalibracijska karakteristika, A je postavljena vrijednost optičke gustine analiziranog uzorka vode minus zadana vrijednost optičke gustine slijepog uzorka, 50 – zapremina volumetrijske tikvice, f – faktor razrjeđenja (ako uzorak nije razrijeđen, f=1), V je zapremina alikvota uzetog za analizu.

Nitriti u vodi

Odakle dolaze nitritni joni u otpadnim vodama? Nitriti su uvijek prisutni u malim količinama u kišnici, površinskim i podzemnim vodama. Nitriti su srednji korak u transformacijama tvari koje sadrže dušik koje provode bakterije. Ovi ioni nastaju prilikom oksidacije amonijum kationa u nitrate (u prisustvu kiseonika) i u suprotnim reakcijama - redukcije nitrata u amonijak ili dušik (u nedostatku kiseonika). Sve ove reakcije provode bakterije, a organska tvar je izvor tvari koje sadrže dušik. Stoga je kvantitativni sadržaj nitrita u vodi važan sanitarni indikator. Prekoračenje normi sadržaja nitrita ukazuje na fekalno zagađenje vode. Ulazak otpadnih voda sa stočarskih farmi, fabrika, industrijskih preduzeća, zagađenje vodenih površina vodom sa polja na kojima su korišćena azotna đubriva su glavni razlozi visokog sadržaja nitrita u vodi.

Primi

U industriji, natrijum nitrit se dobija apsorpcijom azotnog gasa (mešavina NO i NO₂) sa NaOH ili Na₂ CO _{rješenja 3 nakon čega slijedi kristalizacija natrijum nitrita:}

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

Reakcija u prisustvu kiseonika nastavlja sa stvaranjem natrijum nitrata, tako da se moraju obezbediti anoksični uslovi.

Kalijev nitrit se proizvodi istom metodom u industriji. Osim toga, natrijum i kalijum nitrit se mogu dobiti oksidacijom olova nitratom:

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

KNO₃ + Pb=KNO_{2 + PbO}

Posljednja reakcija se odvija na temperaturi od 350-400 °C.