Nitriitti-ioni on ioni, joka koostuu yhdestä typpiatomista ja kahdesta happiatomista. Tämän ionin typen varaus on +3, joten koko ionin varaus on -1. Hiukkanen on yksiarvoinen. Nitriitti-ionin kaava on NO2-. Anionilla on epälineaarinen konfiguraatio. Tätä hiukkasta sisältäviä yhdisteitä kutsutaan nitriiteiksi, esimerkiksi natriumnitriitti - NaNO2, hopeanitriitti - AgNO2.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Alkali-, maa-alkali- ja ammoniumnitriitit ovat värittömiä tai hieman kellertäviä kiteisiä aineita. Kalium-, natrium-, bariumnitriitit liukenevat hyvin veteen, hopea, elohopea, kuparinitriitit - huonosti. Lämpötilan noustessa liukoisuus kasvaa. Melkein kaikki nitriitit liukenevat huonosti eettereihin, alkoholeihin ja vähäpolaarisiin liuottimiin.
Taulukko. Joidenkin nitriittien fysikaaliset ominaisuudet.
| Ominaisuus | Kaliumnitriitti | Hopeanitriitti | Kalsiumnitriitti | bariumnitriitti |
|
Tpl, °С |
440 |
120 (hajotettu) |
220 (hajotettu) |
277 |
|
∆H0kierros, kJ/mol |
- 380, 0 | - 40, 0 | -766, 0 | - 785, 5 |
| S0298, J/(molK) | 117, 2 | 128, 0 | 175, 0 | 183, 0 |
| Vesiliuos, g 100 g:ssa |
306, 7 (200C) |
0, 41 (250C) |
84, 5 (180C) |
67, 5 (200C) |
Nitriitit eivät kestä kovinkaan lämpöä: vain alkalimetallinitriitit sulavat hajoamatta. Hajoamisen seurauksena vapautuu kaasumaisia tuotteita - O2 , NO, N2, NO2ja kiinteät aineet - metallioksidi tai itse metalli. Esimerkiksi hopeanitriitin hajoamiseen (jo 40 °C:ssa) vapautuu alkuainehopeaa ja typpioksidia (II):
2AgNO2=AgNO3 + Ag + NO↑
Koska hajoaminen etenee ja vapautuu suuria määriä kaasuja, reaktio voi olla räjähtävä esimerkiksi ammoniumnitriitin tapauksessa.
Redox-ominaisuudet
Nitriitti-ionin typpiatomin välivaraus on +3, minkä vuoksi nitriiteille on tunnusomaista sekä hapettavat että pelkistävät ominaisuudet. Esimerkiksi nitriitit poistavat väriä kaliumpermanganaattiliuoksesta happamassa ympäristössä, mikä osoittaa ominaisuuksiahapetin:
5KNO2 + 2KMnO4 +3H2SO4 =3H2O + 5KNO3 + 2MnSO4 + K 2SO4
Nitriitti-ioneilla on pelkistimen ominaisuuksia, esimerkiksi reaktiossa vahvan vetyperoksidiliuoksen kanssa:
EI2- + H2O2=EI3- + H2O
Pelkistysaine on nitriittiä, kun se on vuorovaikutuksessa hopeabromaatin (happaman liuoksen) kanssa. Tätä reaktiota käytetään kemiallisessa analyysissä:
2EI2- + Ag+ + BrO2 -=2NO3- + AgBr↓
Toinen esimerkki pelkistävistä ominaisuuksista on kvalitatiivinen reaktio nitriitti-ioniin - värittömien liuosten vuorovaikutus [Fe(H2O)6] 2+ hapotetulla natriumnitriittiliuoksella ruskealla värillä.
NO2-ilmaisun teoreettiset perusteet¯
Typpihappo kuumennettaessa epäsuhtautuu muodostaen typpioksidia (II) ja typpihappoa:
HNO2 + 2HNO2=EI3- + H2O + 2NO↑ + H+
Siksi typpihappoa ei voida erottaa typpihaposta keittämällä. Kuten yhtälöstä voidaan nähdä, typpihappo hajoaessaan muuttuu osittain typpihapoksi, mikä johtaa virheisiin nitraattipitoisuuden määrittämisessä.
Lähes kaikki nitriitit liukenevat veteen, vähiten liukeneva näistä yhdisteistä on hopeanitriitti.
Nitriitti-ioni itsese on väritöntä, joten se havaitaan muiden värillisten yhdisteiden muodostumisreaktioissa. Värittömien kationien nitriitit ovat myös värittömiä.
Laadukkaat reaktiot
Nitriitti-ionien määrittämiseen on useita kvalitatiivisia tapoja.
1. Reaktion muodostava K3[Co(NO2)6].
Laita koeputkeen 5 tippaa testiliuosta, joka sisältää nitriittiä, 3 tippaa kobolttinitraattiliuosta, 2 tippaa etikkahappoa (laimennettua), 3 tippaa kaliumkloridiliuosta. Heksanitrokob altaatti (III) K3[Co(NO2)6] muodostuu - keltainen kiteinen saostua. Testiliuoksen nitraatti-ioni ei häiritse nitriittien havaitsemista.
2. Jodidin hapetusreaktio.
Nitriitti-ionit hapettavat jodidi-ioneja happamassa ympäristössä.
2HNO2 + 2I- + 2H+ =2NO↑ + I 2↓ + 2H2O
Reaktion aikana muodostuu alkuainejodia, joka on helppo havaita tärkkelysvärjäyksellä. Tätä varten reaktio voidaan suorittaa suodatinpaperille, joka on aiemmin kyllästetty tärkkelyksellä. Vastaus on erittäin herkkä. Sininen väri näkyy jopa nitriittijäämien läsnä ollessa: avautumisvähintään 0,005 mcg.
Suodatinpaperi kyllästetään tärkkelysliuoksella, siihen lisätään 1 tippa 2N etikkahappoliuosta, 1 tippa koeliuosta, 1 tippa 0,1 N kaliumjodidiliuosta. Nitriitin läsnä ollessa ilmestyy sininen rengas tai täplä. Muut hapettimet häiritsevät havaitsemista, mikä johtaa jodin muodostumiseen.
3. Reaktio permanganaatin kanssakalium.
Laita 3 tippaa kaliumpermanganaattiliuosta, 2 tippaa rikkihappoa (laimennettuna) koeputkeen. Seos on lämmitettävä 50-60 °C:seen. Lisää varovasti muutama tippa natrium- tai kaliumnitriittiä. Permanganaattiliuos muuttuu värittömäksi. Muut testiliuoksessa olevat pelkistimet, jotka pystyvät hapettamaan permanganaatti-ionin, häiritsevät NO2-..
4. Reaktio rautasulfaatin (II) kanssa.
Rautasulfaatti pelkistää nitriitin nitraatiksi happamassa ympäristössä (laimennettu rikkihappo):
2KNO2 (TV) + 2H2SO4 (ero) + 2FeSO4 (kiinteä)=2NO↑ + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
Tuloksena oleva typpioksidi (II) muodostuu ylimäärällä Fe2+ (jotka eivät ole vielä reagoineet) ruskeita kompleksi-ioneja:
NO + Fe2+=[FeNO]2+
NO + FeSO4=[FeNO]SO4
On huomattava, että nitriitit reagoivat laimean rikkihapon kanssa ja nitraatit reagoivat väkevän rikkihapon kanssa. Siksi nitriitti-ionin havaitsemiseen tarvitaan laimeaa happoa.
5. Reaktio antipyriinin kanssa.
EI2- antipyriinin kanssa happamassa väliaineessa antaa vihreän liuoksen.
6. Reaktio rivanolin kanssa.
NO2-- rivanolin tai etakridiinin (I) kanssa happamassa väliaineessa antaa punaisen liuoksen.
Veden nitriittipitoisuuden kvantitatiivinen määritys
GOST:n mukaannitriitti-ionien määrällinen pitoisuus vedessä määritetään kahdella fotometrisellä menetelmällä: sulfaniilihapolla ja 4-aminobentseenisulfonamidilla. Ensimmäinen on arbitraasi.
Nitriittien epästabiiliuden vuoksi ne on määritettävä välittömästi näytteenoton jälkeen tai näytteet voidaan säilöä lisäämällä 1 ml rikkihappoa (tiivistettyä) tai 2-4 ml kloroformia 1 litraan vettä; voit jäähdyttää näytteen 4 °C:seen.
Samea tai värillinen vesi puhdistetaan alumiinihydroksidilla lisäämällä 2-3 ml suspensiota 250-300 ml:aan vettä. Seosta ravistellaan, kirkastamisen jälkeen otetaan läpinäkyvä kerros analysoitavaksi.
Nitriittipitoisuuden määritys sulfaniilihapolla
Menetelmän ydin: analysoidun näytteen nitriitit vuorovaikuttavat sulfaniilihapon kanssa, tuloksena oleva suola reagoi 1-naftyyliamiinin kanssa vapauttaen punaviolettia atsoväriä, sen määrä määritetään fotometrisesti, sitten nitriitit vesinäytteessä lasketaan. 1-naftyyliamiini ja sulfaniilihappo ja ovat osa Griess-reagenssia.
Nitriitti-ionien määritys: tekniikka
Lisää 50 ml:aan vesinäytettä 2 ml Griess-reagenssiliuosta etikkahapossa. Sekoita ja inkuboi 40 minuuttia normaalissa lämpötilassa tai 10 minuuttia 50-60 °C:ssa vesihauteessa. Sen jälkeen mitataan seoksen optinen tiheys. Nollanäytteenä käytetään tislattua vettä, joka valmistetaan samalla tavalla kuin näyte analysoidusta vedestä. Nitriittien pitoisuus lasketaan kaavalla:
X=K∙A∙50∙f / V, jossa: K on kerroinkalibrointiominaisuus, A on analysoidun vesinäytteen optisen tiheyden asetusarvo vähennettynä nollanäytteen optisen tiheyden asetusarvolla, 50 – mittapullon tilavuus, f – laimennuskerroin (jos näytettä ei laimennettu, f=1), V on analyysiin otetun alikvootin tilavuus.
Nitriittejä vedessä
Mistä jätevedessä olevat nitriitti-ionit tulevat? Nitriittejä on aina pieniä määriä sadevedessä, pinta- ja pohjavedessä. Nitriitit ovat välivaihe bakteerien suorittamissa typpeä sisältävien aineiden transformaatioissa. Näitä ioneja muodostuu ammoniumkationin hapettuessa nitraateiksi (hapen läsnä ollessa) ja vastakkaisissa reaktioissa - nitraattien pelkistämisessä ammoniakiksi tai typeksi (hapen puuttuessa). Bakteerit suorittavat kaikki nämä reaktiot, ja orgaaninen aine on typpeä sisältävien aineiden lähde. Siksi nitriittien määrällinen pitoisuus vedessä on tärkeä terveydellinen indikaattori. Nitriittipitoisuuden ylittäminen viittaa veden ulosteen saastumiseen. Veden korkeaan nitriittipitoisuuteen pääasialliset syyt ovat karjatilojen, tehtaiden, teollisuusyritysten valumien sisäänpääsy sekä vesistöjen saastuminen typpilannoitteita käyttävien peltojen vedellä.
Vastaanota
Teollisuudessa natriumnitriittiä saadaan absorboimalla typpihappokaasua (NO:n ja NO:n seos2) NaOH:n tai NaH:n kanssa2 CO liuokset 3, jota seuraa natriumnitriitin kiteytyminen:
EI +NO2 + 2NaOH (kylmä)=2NaNO2 + H2O
Reaktio hapen läsnäollessa etenee natriumnitraatin muodostumisen myötä, joten hapottomat olosuhteet on varmistettava.
Kaliumnitriittiä valmistetaan teollisuudessa samalla menetelmällä. Lisäksi natrium- ja kaliumnitriittiä voidaan saada hapettamalla lyijyä nitraatilla:
KNO3 (kons.) + Pb (sieni) + H2O=KNO2+ Pb(OH)2↓
KNO3 + Pb=KNO2 + PbO
Viimeinen reaktio tapahtuu 350-400 °C:n lämpötilassa.
