Νιτρώδες ιόν: φυσικές και χημικές ιδιότητες, τύπος, παρασκευή

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-18 04:04

Το ιόν νιτρώδους είναι ένα ιόν που αποτελείται από ένα άτομο αζώτου και δύο άτομα οξυγόνου. Το άζωτο σε αυτό το ιόν έχει φορτίο +3, άρα το φορτίο ολόκληρου του ιόντος είναι -1. Το σωματίδιο είναι μονοσθενές. Ο τύπος του νιτρικού ιόντος είναι ΟΧΙ₂^-. Το ανιόν έχει μη γραμμική διαμόρφωση. Οι ενώσεις που περιέχουν αυτό το σωματίδιο ονομάζονται νιτρώδη, για παράδειγμα νιτρώδες νάτριο - NaNO₂, νιτρώδες άργυρο - AgNO_2.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Τα αλκάλια, οι αλκαλικές γαίες και τα νιτρώδες αμμώνιο είναι άχρωμες ή ελαφρώς κιτρινωπές κρυσταλλικές ουσίες. Νιτρώδες κάλιο, νάτριο, βάριο διαλύονται καλά σε νερό, ασήμι, υδράργυρος, νιτρώδες χαλκό - κακώς. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η διαλυτότητα αυξάνεται. Σχεδόν όλα τα νιτρώδη είναι ελάχιστα διαλυτά σε αιθέρες, αλκοόλες και διαλύτες χαμηλής πολικότητας.

Πίνακας. Φυσικά χαρακτηριστικά ορισμένων νιτρωδών.

Χαρακτηριστικό	Νιτρώδες κάλιο	Νιτρώδες άργυρο	Νιτρώδες ασβέστιο	Νιτρώδες βάριο
T_{pl, °С}	440	120 (αποσύνθεση)	220 (αποσύνθεση)	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
Διάλυμα σε νερό, g σε 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

Τα νιτρώδη δεν είναι πολύ ανθεκτικά στη θερμότητα: μόνο τα νιτρώδη αλκαλικά μέταλλα λιώνουν χωρίς αποσύνθεση. Ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης, απελευθερώνονται αέρια προϊόντα - O₂ , ΟΧΙ, N₂, ΟΧΙ_{2, και στερεές ουσίες - οξείδιο μετάλλου ή το ίδιο το μέταλλο. Για παράδειγμα, η αποσύνθεση του νιτρώδους αργύρου (ήδη στους 40 ° C) συνοδεύεται από την απελευθέρωση στοιχειακού αργύρου και οξειδίου του αζώτου (II):}

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NO↑}

Επειδή η αποσύνθεση προχωρά με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας αερίων, η αντίδραση μπορεί να είναι εκρηκτική, για παράδειγμα, στην περίπτωση του νιτρώδους αμμωνίου.

Οξειδοαναγωγικές ιδιότητες

Το άτομο αζώτου στο ιόν νιτρώδους έχει ένα ενδιάμεσο φορτίο +3, γι' αυτό τα νιτρώδη χαρακτηρίζονται τόσο από οξειδωτικές όσο και από αναγωγικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα νιτρώδη θα αποχρωματίσουν ένα διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου σε όξινο περιβάλλον, παρουσιάζοντας ιδιότητεςοξειδωτικό:

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

Τα νιτρώδη ιόντα παρουσιάζουν τις ιδιότητες ενός αναγωγικού παράγοντα, για παράδειγμα, σε μια αντίδραση με ισχυρό διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου:

ΟΧΙ₂^- + H₂O_2=ΟΧΙ3- ^{+ H}2_O

Ο αναγωγικός παράγοντας είναι τα νιτρώδη όταν αλληλεπιδρά με βρωμικό άργυρο (οξινισμένο διάλυμα). Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται στη χημική ανάλυση:

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

Ένα άλλο παράδειγμα αναγωγικών ιδιοτήτων είναι μια ποιοτική αντίδραση στο ιόν νιτρώδους άλατος - η αλληλεπίδραση άχρωμων διαλυμάτων [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{με οξινισμένο διάλυμα νιτρώδους νατρίου με καφέ χρωματισμό.}

Θεωρητικά θεμέλια ανίχνευσης NO2¯

Νιτρώδες οξύ, όταν θερμαίνεται, δυσανάλογα σχηματίζει μονοξείδιο του αζώτου (II) και νιτρικό οξύ:

HNO₂ + 2HNO₂=ΟΧΙ₃^- + H₂O + 2NO↑ + H⁺

Επομένως, το νιτρώδες οξύ δεν μπορεί να διαχωριστεί από το νιτρικό οξύ με βρασμό. Όπως φαίνεται από την εξίσωση, το νιτρώδες οξύ, αποσυντιθέμενο, μετατρέπεται εν μέρει σε νιτρικό οξύ, το οποίο θα οδηγήσει σε σφάλματα στον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε νιτρικά.

Σχεδόν όλα τα νιτρώδη διαλύονται στο νερό, η λιγότερο διαλυτή από αυτές τις ενώσεις είναι ο νιτρώδης άργυρος.

Το ίδιο το ιόν νιτρώδουςείναι άχρωμο, επομένως ανιχνεύεται με αντιδράσεις σχηματισμού άλλων έγχρωμων ενώσεων. Τα νιτρώδη των άχρωμων κατιόντων είναι επίσης άχρωμα.

Ποιοτικές αντιδράσεις

Υπάρχουν αρκετοί ποιοτικοί τρόποι προσδιορισμού ιόντων νιτρωδών.

1. Σχηματισμός αντίδρασης K₃[Co(NO₂)_6].

Σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα βάλτε 5 σταγόνες από το διάλυμα δοκιμής που περιέχει νιτρώδη, 3 σταγόνες διάλυμα νιτρικού κοβαλτίου, 2 σταγόνες οξικό οξύ (αραιωμένο), 3 σταγόνες διάλυμα χλωριούχου καλίου. Εξανιτροκοβαλτικό (III) K₃[Co(NO₂)_{6] σχηματίζεται - ένα κίτρινο κρυσταλλικό επισπεύδει. Το νιτρικό ιόν στο διάλυμα δοκιμής δεν παρεμβαίνει στην ανίχνευση νιτρωδών.}

2. Αντίδραση οξείδωσης ιωδίου.

Τα νιτρώδη ιόντα οξειδώνουν ιόντα ιωδίου σε όξινο περιβάλλον.

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

Στην πορεία της αντίδρασης σχηματίζεται στοιχειακό ιώδιο, το οποίο ανιχνεύεται εύκολα με χρώση αμύλου. Για να γίνει αυτό, η αντίδραση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε διηθητικό χαρτί που έχει προηγουμένως εμποτιστεί με άμυλο. Η ανταπόκριση είναι πολύ ευαίσθητη. Το μπλε χρώμα εμφανίζεται ακόμη και με την παρουσία ιχνών νιτρωδών: το ελάχιστο άνοιγμα είναι 0,005 mcg.

Το διηθητικό χαρτί εμποτίζεται με διάλυμα αμύλου, προστίθεται σε αυτό 1 σταγόνα διαλύματος οξικού οξέος 2Ν, 1 σταγόνα πειραματικού διαλύματος, 1 σταγόνα διαλύματος ιωδιούχου καλίου 0,1Ν. Παρουσία νιτρωδών, εμφανίζεται ένας μπλε δακτύλιος ή κηλίδα. Η ανίχνευση παρεμποδίζεται από άλλα οξειδωτικά που οδηγούν στο σχηματισμό ιωδίου.

3. Αντίδραση με υπερμαγγανικόκάλιο.

Τοποθετήστε 3 σταγόνες διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου, 2 σταγόνες θειικού οξέος (αραιωμένο) σε δοκιμαστικό σωλήνα. Το μείγμα πρέπει να θερμανθεί στους 50-60 ° C. Προσθέστε προσεκτικά μερικές σταγόνες νιτρώδους νατρίου ή καλίου. Το διάλυμα υπερμαγγανικού γίνεται άχρωμο. Άλλοι αναγωγικοί παράγοντες που υπάρχουν στο διάλυμα δοκιμής, ικανοί να οξειδώσουν το υπερμαγγανικό ιόν, θα παρεμποδίσουν την ανίχνευση του NO₂^-..

4. Αντίδραση με θειικό σίδηρο (II).

Ο θειικός σίδηρος μειώνει τα νιτρώδη σε νιτρικά σε όξινο περιβάλλον (αραιό θειικό οξύ):

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

Το προκύπτον μονοξείδιο του αζώτου (II) σχηματίζεται με περίσσεια Fe2+ (που δεν έχουν ακόμη αντιδράσει) καφέ σύμπλοκα ιόντα:

NO + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα νιτρώδη θα αντιδράσουν με αραιό θειικό οξύ και τα νιτρικά θα αντιδράσουν με το πυκνό θειικό οξύ. Επομένως, είναι αραιό οξύ που απαιτείται για την ανίχνευση του νιτρικού ιόντος.

5. Αντίδραση με αντιπυρίνη.

ΟΧΙ₂^{- με αντιπυρίνη σε όξινο μέσο δίνει ένα πράσινο διάλυμα.}

6. Αντίδραση με ριβανόλη.

ΟΧΙ₂^{-- με ριβανόλη ή αιθακριδίνη (Ι) σε όξινο μέσο δίνει ένα κόκκινο διάλυμα.}

Ποσοτικός προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε νιτρώδη άλατα στο νερό

Σύμφωνα με GOSTΗ ποσοτική περιεκτικότητα ιόντων νιτρώδους στο νερό προσδιορίζεται με δύο φωτομετρικές μεθόδους: χρησιμοποιώντας σουλφανιλικό οξύ και χρησιμοποιώντας 4-αμινοβενζολοσουλφοναμίδιο. Το πρώτο είναι το arbitrage.

Λόγω της αστάθειας των νιτρωδών, πρέπει να προσδιορίζονται αμέσως μετά τη δειγματοληψία, διαφορετικά τα δείγματα μπορούν να διατηρηθούν προσθέτοντας 1 ml θειικού οξέος (συμπυκνωμένο) ή 2-4 ml χλωροφορμίου σε 1 λίτρο νερού. μπορείτε να ψύξετε το δείγμα στους 4 °C.

Το θολό ή έγχρωμο νερό καθαρίζεται με υδροξείδιο του αργιλίου προσθέτοντας 2-3 ml εναιωρήματος ανά 250-300 ml νερού. Το μείγμα ανακινείται, ένα διαφανές στρώμα λαμβάνεται για ανάλυση μετά από διαύγαση.

Προσδιορισμός περιεκτικότητας σε νιτρώδη με σουλφανιλικό οξύ

Η ουσία της μεθόδου: τα νιτρώδη του αναλυθέντος δείγματος αλληλεπιδρούν με το σουλφανιλικό οξύ, το προκύπτον άλας αντιδρά με την 1-ναφθυλαμίνη με την απελευθέρωση μιας κόκκινης-ιώδους αζωχρωστικής, η ποσότητα της προσδιορίζεται φωτομετρικά και στη συνέχεια η συγκέντρωση του υπολογίζονται τα νιτρώδη στο δείγμα νερού. 1-ναφθυλαμίνη και σουλφανιλικό οξύ και αποτελούν μέρος του αντιδραστηρίου Griess.

Προσδιορισμός ιόντων νιτρωδών: τεχνική

Σε 50 ml δείγματος νερού, προσθέστε 2 ml διαλύματος αντιδραστηρίου Griess σε οξικό οξύ. Αναμίξτε και επωάστε για 40 λεπτά σε κανονική θερμοκρασία ή 10 λεπτά στους 50-60 ° C σε λουτρό νερού. Στη συνέχεια μετράται η οπτική πυκνότητα του μείγματος. Ως τυφλό δείγμα χρησιμοποιείται απεσταγμένο νερό, το οποίο παρασκευάζεται παρόμοια με το δείγμα του αναλυόμενου νερού. Η συγκέντρωση των νιτρωδών υπολογίζεται με τον τύπο:

X=K∙A∙50∙f / V, όπου: K είναι ο συντελεστήςχαρακτηριστικό βαθμονόμησης, A είναι η καθορισμένη τιμή της οπτικής πυκνότητας του αναλυόμενου δείγματος νερού μείον την καθορισμένη τιμή της οπτικής πυκνότητας του τυφλού δείγματος, 50 – όγκος ογκομετρικής φιάλης, f – συντελεστής αραίωσης (εάν το δείγμα δεν είχε αραιωθεί, f=1), V είναι ο όγκος του δείγματος που λαμβάνεται για ανάλυση.

Νιτρώδες στο νερό

Από πού προέρχονται τα νιτρώδη ιόντα στα λύματα; Τα νιτρώδη άλατα υπάρχουν πάντα σε μικρές ποσότητες στα όμβρια, επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα νιτρώδη είναι ένα ενδιάμεσο στάδιο στους μετασχηματισμούς των ουσιών που περιέχουν άζωτο που πραγματοποιούνται από βακτήρια. Αυτά τα ιόντα σχηματίζονται κατά την οξείδωση του κατιόντος αμμωνίου σε νιτρικά (παρουσία οξυγόνου) και στις αντίθετες αντιδράσεις - την αναγωγή των νιτρικών σε αμμωνία ή άζωτο (απουσία οξυγόνου). Όλες αυτές οι αντιδράσεις πραγματοποιούνται από βακτήρια και η οργανική ύλη είναι η πηγή των ουσιών που περιέχουν άζωτο. Ως εκ τούτου, η ποσοτική περιεκτικότητα σε νιτρώδη άλατα στο νερό είναι ένας σημαντικός υγειονομικός δείκτης. Η υπέρβαση των κανόνων περιεκτικότητας σε νιτρώδη υποδηλώνει μόλυνση του νερού με κόπρανα. Η εισροή απορροής από κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις, εργοστάσια, βιομηχανικές επιχειρήσεις, ρύπανση υδάτινων σωμάτων με νερό από χωράφια όπου χρησιμοποιήθηκαν αζωτούχα λιπάσματα είναι οι κύριοι λόγοι για την υψηλή περιεκτικότητα σε νιτρώδη άλατα στο νερό.

Λήψη

Στη βιομηχανία, το νιτρώδες νάτριο λαμβάνεται με απορρόφηση νιτρώδους αερίου (ένα μείγμα NO και NO₂) με NaOH ή Na₂ Διαλύματα CO _{3 ακολουθούμενα από κρυστάλλωση νιτρώδους νατρίου:}

ΟΧΙ +ΟΧΙ₂ + 2NaOH (κρύο)=2NaNO₂ + H_2O

Η αντίδραση παρουσία οξυγόνου προχωρά με το σχηματισμό νιτρικού νατρίου, επομένως πρέπει να παρέχονται ανοξικές συνθήκες.

Το νιτρώδες κάλιο παράγεται με την ίδια μέθοδο στη βιομηχανία. Επιπλέον, το νιτρώδες νάτριο και το κάλιο μπορούν να ληφθούν με την οξείδωση του μολύβδου με νιτρικά:

KNO₃ (συμπ.) + Pb (σφουγγάρι) + H₂O=KNO_{2+ Pb(OH)}2_↓

KNO₃ + Pb=KNO_{2 + PbO}

Η τελευταία αντίδραση λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 350-400 °C.