יון ניטריט הוא יון המורכב מאטום חנקן אחד ושני אטומי חמצן. לחנקן ביון זה יש מטען של +3, ולכן המטען של היון כולו הוא -1. החלקיק הוא חד ערכי. הנוסחה של יון הניטריט היא NO2-. לאניון יש תצורה לא ליניארית. תרכובות המכילות חלקיק זה נקראות ניטריטים, למשל סודיום ניטריט - NaNO2, ניטריט כסף - AgNO2.
מאפיינים פיזיים וכימיים
אלקלי, אדמה אלקליין ואמוניום ניטריטים הם חומרים גבישיים חסרי צבע או מעט צהבהבים. אשלגן, נתרן, ניטריטים בריום מתמוססים היטב במים, כסף, כספית, ניטריטים נחושת - גרוע. ככל שהטמפרטורה עולה, המסיסות עולה. כמעט כל הניטריטים מסיסים בצורה גרועה באתרים, אלכוהולים וממיסים בעלי קוטביות נמוכה.
שולחן. מאפיינים פיזיים של חלק מהניטריטים.
| אופייני | פוטסיום ניטריט | ניטריט כסף | סידן ניטריט | בריום ניטריט |
|
Tpl, °С |
440 |
120 (מפרוק) |
220 (מפרוק) |
277 |
|
∆H0rev, kJ/mol |
- 380, 0 | - 40, 0 | -766, 0 | - 785, 5 |
| S0298, J/(molK) | 117, 2 | 128, 0 | 175, 0 | 183, 0 |
| פתרון במים, g ב-100 גרם |
306, 7 (200C) |
0, 41 (250C) |
84, 5 (180C) |
67, 5 (200C) |
ניטריטים אינם עמידים במיוחד בפני חום: רק ניטריטים מתכת אלקליים נמסים ללא פירוק. כתוצאה מהפירוק משתחררים מוצרים גזים - O2 , NO, N2, NO2, וחומרים מוצקים - תחמוצת מתכת או המתכת עצמה. לדוגמה, פירוק של ניטריט כסף (כבר ב-40 מעלות צלזיוס) מלווה בשחרור של כסף יסודי ותחמוצת חנקן (II):
2AgNO2=AgNO3 + Ag + NO↑
מכיוון שהפירוק ממשיך עם שחרור של כמות גדולה של גזים, התגובה עלולה להיות נפיצה, למשל, במקרה של אמוניום ניטריט.
נכסי Redox
לאטום החנקן ביון הניטריט יש מטען ביניים של +3, ולכן ניטריטים מאופיינים בתכונות חמצון והן בתכונות מפחיתות. לדוגמה, ניטריטים יהפכו את הצבע של תמיסה של אשלגן פרמנגנט בסביבה חומצית, ויציגו תכונותמחמצן:
5KNO2 + 2KMnO4 +3H2SO4 =3H2O + 5KNO3 + 2MnSO4 + K 2SO4
יוני ניטריט מציגים את התכונות של חומר מפחית, למשל, בתגובה עם תמיסה חזקה של מי חמצן:
NO2- + H2O2=NO3- + H2O
הגורם המפחית הוא ניטריט בעת אינטראקציה עם ברומט כסף (תמיסה מחומצת). תגובה זו משמשת בניתוח כימי:
2NO2- + Ag+ + BrO2 -=2NO3- + AgBr↓
דוגמה נוספת להפחתת תכונות היא תגובה איכותית ליון הניטריט - האינטראקציה של תמיסות חסרות צבע [Fe(H2O)6] 2+ עם תמיסת נתרן ניטריט מחומצת עם צבע חום.
יסודות תיאורטיים של זיהוי NO2 ¯
חומצה חנקתית, כאשר היא מחוממת, אינה פרופורציונלית ליצירת תחמוצת חנקן (II) וחומצה חנקתית:
HNO2 + 2HNO2=NO3- + H2O + 2NO↑ + H+
לכן לא ניתן להפריד חומצה חנקתית מחומצה חנקתית על ידי הרתחה. כפי שניתן לראות מהמשוואה, חומצה חנקתית, המתפרקת, הופכת חלקית לחומצה חנקתית, מה שיוביל לטעויות בקביעת תכולת החנקות.
כמעט כל הניטריטים מתמוססים במים, הפחות מסיס מבין התרכובות הללו הוא ניטריט כסף.
יון ניטריט עצמוהוא חסר צבע, ולכן הוא מזוהה על ידי תגובות של היווצרות תרכובות צבעוניות אחרות. הניטריטים של קטיונים לא צבעוניים הם גם חסרי צבע.
תגובות איכות
ישנן מספר דרכים איכותיות לקבוע יוני ניטריט.
1. נוצרת תגובה K3[Co(NO2)6].
במבחנה שמים 5 טיפות מתמיסת הבדיקה המכילה ניטריט, 3 טיפות תמיסת קובלט חנקתי, 2 טיפות חומצה אצטית (מדולל), 3 טיפות תמיסת אשלגן כלורי. Hexanitrocob altate (III) K3[Co(NO2)6] נוצר - גביש צהוב לְזַרֵז. יון החנקתי בתמיסת הבדיקה אינו מפריע לזיהוי ניטריטים.
2. תגובת חמצון יודיד.
יוני ניטריט מחמצנים יוני יודיד בסביבה חומצית.
2HNO2 + 2I- + 2H+ =2NO↑ + I 2↓ + 2H2O
במהלך התגובה, נוצר יוד יסודי, המתגלה בקלות על ידי צביעת עמילן. כדי לעשות זאת, התגובה יכולה להתבצע על נייר סינון שהוספג בעבר בעמילן. התגובה מאוד רגישה. הצבע הכחול מופיע גם בנוכחות עקבות של ניטריטים: מינימום הפתיחה הוא 0.005 מק ג.
נייר סינון ספוג בתמיסת עמילן, מוסיפים לו 1 טיפה של תמיסה 2N של חומצה אצטית, 1 טיפה של תמיסה נסיונית, 1 טיפה של תמיסה 0.1N של אשלגן יודיד. בנוכחות ניטריט מופיעה טבעת כחולה או כתם. הזיהוי מופרע על ידי חומרים מחמצנים אחרים המובילים ליצירת יוד.
3. תגובה עם פרמנגנטאשלגן.
הנח 3 טיפות תמיסת אשלגן פרמנגנט, 2 טיפות חומצה גופרתית (מדולל) במבחנה. יש לחמם את התערובת ל-50-60 מעלות צלזיוס. הוסף בזהירות כמה טיפות של נתרן או אשלגן ניטריט. תמיסת הפרמנגנט הופכת לחסרת צבע. חומרים מצמצמים אחרים המצויים בתמיסת הבדיקה, המסוגלים לחמצן את יון הפרמנגנט, יפריעו לזיהוי NO2-..
4. תגובה עם ברזל גופרתי (II).
סולפט ברזל מפחית ניטריט לחנקתי בסביבה חומצית (חומצה גופרתית מדוללת):
2KNO2 (טלוויזיה) + 2H2SO4 (הבדל) + 2FeSO4 (סוליד)=2NO↑ + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
תחמוצת החנקן (II) שנוצרת עם עודף של Fe2+ (שעדיין לא הגיבו) יונים מורכבים חומים:
NO + Fe2+=[FeNO]2+
NO + FeSO4=[FeNO]SO4
יש לציין שניטריטים יגיבו עם חומצה גופרתית מדוללת, וחנקות יגיבו עם חומצה גופרתית מרוכזת. לכן, יש צורך בחומצה מדוללת כדי לזהות את יון הניטריט.
5. תגובה עם אנטיפירין.
NO2- עם אנטיפירין במדיום חומצי נותן תמיסה ירוקה.
6. תגובה עם רינול.
NO2-- עם רינול או אתקרידין (I) בתווך חומצי נותן תמיסה אדומה.
קביעה כמותית של תכולת ניטריט במים
לפי GOSTהתכולה הכמותית של יוני ניטריט במים נקבעת בשתי שיטות פוטומטריות: שימוש בחומצה סולפנילית ושימוש ב-4-aminobenzenesulfonamide. הראשון הוא ארביטראז'.
בשל חוסר היציבות של ניטריטים, יש לקבוע אותם מיד לאחר הדגימה, או שניתן לשמר דגימות על ידי הוספת 1 מ"ל חומצה גופרתית (מרוכזת) או 2-4 מ"ל כלורופורם לליטר מים; אתה יכול לקרר את הדגימה עד ל-4 מעלות צלזיוס.
מים עכורים או צבעוניים מנקים בעזרת אלומיניום הידרוקסיד על ידי הוספת 2-3 מ"ל תרחיף לכל 250-300 מ"ל מים. התערובת מנערת, נלקחת שכבה שקופה לניתוח לאחר הבירור.
קביעת תכולת ניטריט עם חומצה סולפנילית
מהות השיטה: ניטריטים של המדגם המנותח יוצר אינטראקציה עם חומצה סולפנילית, המלח שנוצר מגיב עם 1-naphthylamine עם שחרור של צבע אזו אדום-סגול, הכמות שלו נקבעת באופן פוטומטרי, ואז הריכוז של ניטריטים בדגימת המים מחושב. 1-naphthylamine וחומצה סולפנילית והם חלק מהריאגנט של Griess.
קביעת יוני ניטריט: טכניקה
ל-50 מ"ל מדגימת מים, הוסף 2 מ"ל של תמיסה של ריאגנט Griess בחומצה אצטית. מערבבים ודגורים במשך 40 דקות בטמפרטורה רגילה או 10 דקות בטמפרטורה של 50-60 מעלות צלזיוס באמבט מים. לאחר מכן נמדדת הצפיפות האופטית של התערובת. כדגימה ריקה, משתמשים במים מזוקקים, המוכנים בדומה לדגימת המים המנותחים. ריכוז הניטריטים מחושב לפי הנוסחה:
X=K∙A∙50∙f / V, כאשר: K הוא המקדםמאפיין כיול, A הוא הערך המוגדר של הצפיפות האופטית של דגימת המים המנותחת פחות הערך המוגדר של הצפיפות האופטית של הדגימה הריקה, 50 - נפח של בקבוק נפח, f – מקדם דילול (אם הדגימה לא דוללה, f=1), V הוא נפח המנה שנלקחה לניתוח.
ניטריטים במים
מאיפה מגיעים יוני ניטריט בשפכים? ניטריטים נמצאים תמיד בכמויות קטנות במי גשמים, פני השטח ומי התהום. ניטריטים הם שלב ביניים בהמרה של חומרים המכילים חנקן המבוצעים על ידי חיידקים. יונים אלו נוצרים במהלך החמצון של קטיון האמוניום לחנקות (בנוכחות חמצן) ובתגובות הפוכות - הפחתת החנקות לאמוניה או חנקן (בהיעדר חמצן). כל התגובות הללו מבוצעות על ידי חיידקים, וחומר אורגני הוא המקור לחומרים המכילים חנקן. לכן, התוכן הכמותי של ניטריטים במים הוא אינדיקטור סניטרי חשוב. חריגה מהנורמות של תכולת ניטריט מעידה על זיהום צואה של מים. חדירת נגר מחוות בעלי חיים, מפעלים, מפעלי תעשייה, זיהום מקווי מים במים משדות בהם נעשה שימוש בדשני חנקן הם הסיבות העיקריות לתכולה הגבוהה של ניטריטים במים.
קבל
בתעשיה, נתרן ניטריט מתקבל על ידי ספיגה של גז חנקני (תערובת של NO ו-NO2) עם NaOH או Na2 CO פתרונות 3 ואחריו התגבשות נתרן ניטריט:
NO +NO2 + 2NaOH (קר)=2NaNO2 + H2O
התגובה בנוכחות חמצן ממשיכה עם היווצרות של נתרן חנקתי, ולכן יש לספק תנאים אנוקסיים.
פוטסיום ניטריט מיוצר באותה שיטה בתעשייה. בנוסף, ניתן להשיג ניטריט נתרן ואשלגן על ידי חמצון עופרת בחנקה:
KNO3 (קונצרן) + Pb (ספוג) + H2O=KNO2+ Pb(OH)2↓
KNO3 + Pb=KNO2 + PbO
התגובה האחרונה מתרחשת בטמפרטורה של 350-400 מעלות צלזיוס.
