Nitritni ion: fizikalna i kemijska svojstva, formula, priprema

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-18 04:12

Nitritni ion je ion koji se sastoji od jednog atoma dušika i dva atoma kisika. Dušik u ovom ionu ima naboj od +3, pa je naboj cijelog iona -1. Čestica je jednovalentna. Formula nitritnog iona je NO₂^-. Anion ima nelinearnu konfiguraciju. Spojevi koji sadrže ovu česticu nazivaju se nitriti, na primjer natrijev nitrit - NaNO₂, srebrni nitrit - AgNO_2.

Fizička i kemijska svojstva

Alkalijski, zemnoalkalni i amonijevi nitriti su bezbojne ili blago žućkaste kristalne tvari. Nitriti kalija, natrija, barija dobro se otapaju u vodi, srebro, živa, bakreni nitriti - slabo. Kako temperatura raste, topljivost se povećava. Gotovo svi nitriti slabo su topljivi u eterima, alkoholima i otapalima niskog polariteta.

Stol. Fizičke karakteristike nekih nitrita.

Karakteristika	Kalijev nitrit	srebrni nitrit	Kalcijev nitrit	barijev nitrit
T_{pl, °S}	440	120 (dekomponirano)	220 (dekomponirano)	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
Otopina u vodi, g u 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

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

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NE↑}

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

Redoks svojstva

Atom dušika u nitritnom ionu ima srednji naboj od +3, zbog čega nitrite karakteriziraju i oksidirajuća i redukcijska svojstva. Na primjer, nitriti će obezbojiti otopinu kalijevog permanganata u kiseloj sredini, pokazujući svojstvaoksidant:

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

Nitritni ioni pokazuju svojstva redukcijskog sredstva, na primjer, u reakciji s jakom otopinom vodikovog peroksida:

NO₂^- + H₂O_2=NE3- ^{+ H}2_O

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

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

Još jedan primjer redukcijskih svojstava je kvalitativna reakcija na nitrit ion - interakcija bezbojnih otopina [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{s zakiseljenom otopinom natrijevog 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 se dušična kiselina ne može odvojiti od dušične kiseline kuhanjem. Kao što se vidi iz jednadžbe, dušična kiselina, razgrađujući, djelomično prelazi u dušičnu kiselinu, što će dovesti do pogrešaka u određivanju sadržaja nitrata.

Gotovo svi nitriti se otapaju u vodi, najmanje topiv od ovih spojeva je srebrni nitrit.

Sam nitritni ionbezbojan je, stoga se otkriva reakcijama stvaranja drugih obojenih spojeva. Nitriti neobojenih kationa također su bezbojni.

Kvalitetne reakcije

Postoji nekoliko kvalitativnih načina za određivanje nitritnih iona.

1. Formiranje reakcije K₃[Co(NO₂)_6].

U epruvetu stavite 5 kapi ispitne otopine koja sadrži nitrit, 3 kapi otopine kob alt nitrata, 2 kapi octene kiseline (razrijeđene), 3 kapi otopine kalijevog klorida. Heksanitrokob altat (III) K₃[Co(NO₂)_{6] nastaje - žuti kristal talog. Nitratni ion u ispitnoj otopini ne ometa detekciju nitrita.}

2. Reakcija oksidacije jodida.

Nitritni ioni oksidiraju jodidne ione u kiseloj sredini.

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

Tijekom reakcije nastaje elementarni jod, koji se lako otkriva bojenjem škroba. Da biste to učinili, reakcija se može provesti na filter papiru koji je prethodno impregniran škrobom. Odgovor je vrlo osjetljiv. Plava boja se pojavljuje čak i u prisutnosti tragova nitrita: minimalno otvaranje je 0,005 mcg.

Filter papir impregnira se otopinom škroba, doda se 1 kap 2N otopine octene kiseline, 1 kap pokusne otopine, 1 kap 0,1N otopine kalijevog jodida. U prisutnosti nitrita pojavljuje se plavi prsten ili mrlja. Detekciju ometaju drugi oksidansi što dovodi do stvaranja joda.

3. Reakcija s permanganatomkalij.

Stavite 3 kapi otopine kalijevog permanganata, 2 kapi sumporne kiseline (razrijeđene) u epruvetu. Smjesa se mora zagrijati na 50-60 ° C. Pažljivo dodajte nekoliko kapi natrijevog ili kalijevog nitrita. Otopina permanganata postaje bezbojna. Druga redukcijska sredstva prisutna u ispitnoj otopini, sposobna oksidirati permanganatni ion, ometat će detekciju NO₂^-…

4. Reakcija sa željeznim sulfatom (II).

Željezni sulfat reducira nitrit u nitrat u kiseloj sredini (razrijeđena sumporna kiselina):

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

Rezultirajući dušikov oksid (II) nastaje s viškom Fe2+ (koji još nisu reagirali) smeđi kompleksni ioni:

NE + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

Treba napomenuti da će nitriti reagirati s razrijeđenom sumpornom kiselinom, a nitrati će reagirati s koncentriranom sumpornom kiselinom. Stoga je za detekciju nitritnog iona potrebna razrijeđena kiselina.

5. Reakcija s antipirinom.

NE₂^{- s antipirinom u kiselom mediju daje zelenu otopinu.}

6. Reakcija s rivanolom.

NO₂^{-- s rivanolom ili etakridinom (I) u kiselom mediju daje crvenu otopinu.}

Kvantitativno određivanje sadržaja nitrita u vodi

Prema GOST-ukvantitativni sadržaj nitritnih iona u vodi određuje se dvjema fotometrijskim metodama: pomoću sulfanilne kiseline i pomoću 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 (koncentrirane) ili 2-4 ml kloroforma u 1 litru vode; uzorak možete ohladiti na 4 °C.

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

Određivanje sadržaja nitrita sulfanilnom kiselinom

Suština metode: nitriti analiziranog uzorka stupaju u interakciju sa sulfanilnom kiselinom, nastala sol reagira s 1-naftilaminom uz oslobađanje crveno-ljubičaste azo boje, fotometrijski se određuje njezina količina, zatim koncentracija nitrita u uzorku vode se izračunava. 1-naftilamin i sulfanilna kiselina i dio su Griessovog reagensa.

Određivanje nitritnih iona: tehnika

U 50 ml uzorka vode dodajte 2 ml otopine Griessovog reagensa u octenoj kiselini. Pomiješajte i inkubirajte 40 minuta na normalnoj temperaturi ili 10 minuta na 50-60 °C u vodenoj kupelji. Zatim se mjeri optička gustoća smjese. Kao slijepi uzorak koristi se destilirana 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 zadana vrijednost optičke gustoće analiziranog uzorka vode minus zadana vrijednost optičke gustoće slijepog uzorka, 50 – volumen odmjerne tikvice, f – faktor razrjeđenja (ako uzorak nije razrijeđen, f=1), V je volumen alikvota uzetog za analizu.

Nitriti u vodi

Odakle potječu nitritni ioni u otpadnim vodama? Nitriti su uvijek prisutni u malim količinama u oborinskim, površinskim i podzemnim vodama. Nitriti su međukorak u transformacijama tvari koje sadrže dušik koje provode bakterije. Ti ioni nastaju tijekom oksidacije amonijevog kationa u nitrate (u prisutnosti kisika) i u suprotnim reakcijama – redukcije nitrata u amonijak ili dušik (u nedostatku kisika). Sve te reakcije provode bakterije, a organska tvar je izvor tvari koje sadrže dušik. Stoga je kvantitativni sadržaj nitrita u vodi važan sanitarni pokazatelj. Prekoračenje normi sadržaja nitrita ukazuje na fekalno onečišćenje vode. Ulazak otpadnih voda iz stočarskih farmi, tvornica, industrijskih poduzeća, onečišćenje vodnih tijela vodom s polja na kojima su korištena dušična gnojiva glavni su razlozi visokog sadržaja nitrita u vodi.

Primi

U industriji, natrijev nitrit se dobiva apsorpcijom dušikovog plina (mješavina NO i NO₂) s NaOH ili Na₂ CO _{otopine 3 nakon čega slijedi kristalizacija natrijevog nitrita:}

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

Reakcija u prisutnosti kisika nastavlja se stvaranjem natrijevog nitrata, tako da se moraju osigurati anoksični uvjeti.

Kalijev nitrit se proizvodi istom metodom u industriji. Osim toga, natrij i kalij nitrit se mogu dobiti oksidacijom olova s nitratom:

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

KNO₃ + Pb=KNO_{2 + PbO}

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