Ion nitrit: tính chất vật lý và hóa học, công thức, cách điều chế

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-18 04:34

Ion nitrit là một ion bao gồm một nguyên tử nitơ và hai nguyên tử oxy. Nitơ trong ion này có điện tích +3, do đó điện tích của toàn bộ ion là -1. Hạt là đơn giá trị. Công thức của ion nitrit là NO₂^-. Anion có cấu hình phi tuyến. Các hợp chất chứa hạt này được gọi là nitrit, ví dụ natri nitrit - NaNO₂, nitrit bạc - AgNO_2.

Tính chất vật lý và hóa học

Kiềm, kiềm thổ và amoni nitrit là những chất kết tinh không màu hoặc hơi vàng. Kali, natri, bari nitrit hòa tan tốt trong nước, bạc, thủy ngân, nitrit đồng - kém. Khi nhiệt độ tăng, độ tan tăng. Hầu hết tất cả các nitrit đều hòa tan kém trong ete, rượu và các dung môi có độ phân cực thấp.

Bảng. Đặc điểm vật lý của một số nitrit.

Đặc	Kali nitrit	Bạc nitrit	Canxi nitrit	Bari nitrit
T_{pl, ° С}	440	120 (phân rã)	220 (phân rã)	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
Dung dịch trong nước, g trong 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

Nitrit không bền với nhiệt: chỉ nitrit kim loại kiềm nóng chảy mà không bị phân hủy. Kết quả của sự phân hủy, các sản phẩm ở dạng khí được giải phóng - O₂, NO, N₂, NO_{2, và các chất rắn - oxit kim loại hoặc chính kim loại. Ví dụ, sự phân hủy bạc nitrit (đã ở 40 ° C) kèm theo sự giải phóng bạc nguyên tố và oxit nitơ (II):}

2AgNO₂=AgNO_{3+ Ag + NO ↑}

Bởi vì quá trình phân hủy diễn ra với việc giải phóng một lượng lớn khí, phản ứng có thể gây nổ, ví dụ như trong trường hợp amoni nitrit.

Thuộc tính oxy hóa khử

Nguyên tử nitơ trong ion nitrit có điện tích trung gian là +3, đó là lý do tại sao nitrit được đặc trưng bởi cả tính chất oxi hóa và tính khử. Ví dụ, nitrit sẽ khử màu dung dịch kali pemanganat trong môi trường axit, thể hiện tínhchất oxy hóa:

5KNO₂+ 2KMnO₄+ 3H₂SO₄=3H₂O + 5KNO₃+ 2MnSO₄+ K 2_VẬY4

Các ion nitrit thể hiện tính chất của một chất khử, ví dụ, trong phản ứng với dung dịch hydro peroxit mạnh:

KHÔNG₂^-+ H₂O_2=KHÔNG3-^{+ H}2_O

Chất khử là nitrit khi tương tác với bạc bromat (dung dịch đã axit hóa). Phản ứng này được sử dụng trong phân tích hóa học:

2NO₂^-+ Ag⁺+ BrO₂^-=2NO₃^{-+ AgBr ↓}

Một ví dụ khác về tính khử là phản ứng định tính với ion nitrit - tương tác của các dung dịch không màu [Fe (H₂O)_6]2 +^{với dung dịch natri nitrit đã axit hóa có màu nâu.}

Cơ sở lý thuyết về phát hiện NO2¯

Axit nitơ, khi đun nóng, mất cân đối để tạo thành oxit nitric (II) và axit nitric:

HNO₂+ 2HNO₂=NO₃^-+ H₂O + 2NO ↑ + H⁺

Vì vậy, axit nitơ không thể tách ra khỏi axit nitric bằng cách đun sôi. Như có thể thấy từ phương trình, axit nitơ, bị phân hủy, một phần chuyển thành axit nitric, điều này sẽ dẫn đến sai số trong việc xác định hàm lượng nitrat.

Hầu như tất cả các nitrit đều tan trong nước, ít tan nhất trong các hợp chất này là nitrit bạc.

Chính ion nitritnó không màu, do đó nó được phát hiện bằng phản ứng hình thành các hợp chất có màu khác. Các nitrit của các cation không có màu cũng không có màu.

Phản ứng chất lượng

Có một số cách định tính để xác định ion nitrit.

1. Phản ứng tạo thành K₃[Co (NO₂)_6].

Trong một ống nghiệm cho vào ống nghiệm 5 giọt dung dịch chứa nitrit, 3 giọt dung dịch coban nitrat, 2 giọt axit axetic (loãng), 3 giọt dung dịch kali clorua. Hexanitrocob altate (III) K₃[Co (NO₂)_{6] được hình thành - một tinh thể màu vàng kết tủa. Ion nitrat trong dung dịch thử nghiệm không cản trở việc phát hiện nitrit.}

2. Phản ứng oxy hóa iot.

Các ion nitrit oxy hóa các ion iotua trong môi trường axit.

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

Trong quá trình phản ứng, iốt nguyên tố được tạo thành, chất này dễ dàng phát hiện bằng phương pháp nhuộm tinh bột. Để thực hiện, phản ứng có thể tiến hành trên giấy lọc đã tẩm tinh bột trước đó. Phản ứng rất nhạy cảm. Màu xanh lam xuất hiện ngay cả khi có dấu vết của nitrit: tối thiểu mở là 0,005 mcg.

Giấy lọc được tẩm dung dịch hồ tinh bột, nhỏ 1 giọt dung dịch axit axetic 2N, 1 giọt dung dịch thí nghiệm, 1 giọt dung dịch kali iotua 0,1N. Khi có nitrit, một vòng hoặc đốm màu xanh lam sẽ xuất hiện. Việc phát hiện bị can thiệp bởi các chất oxy hóa khác dẫn đến sự hình thành iốt.

3. Phản ứng với pemanganatkali.

Nhỏ 3 giọt dung dịch thuốc tím, 2 giọt axit sunfuric (loãng) vào ống nghiệm. Hỗn hợp phải được đun nóng đến 50-60 ° C. Thêm cẩn thận một vài giọt natri hoặc kali nitrit. Dung dịch pemanganat trở nên không màu. Các chất khử khác có trong dung dịch thử nghiệm, có khả năng oxy hóa ion pemanganat, sẽ cản trở việc phát hiện NO₂^-..

4. Phản ứng với sắt sunfat (II).

Sulfat sắt khử nitrit thành nitrat trong môi trường axit (axit sunfuric loãng):

2KNO₂(TV) + 2H₂SO₄(khác) + 2FeSO₄(rắn)=2NO ↑ + K₂SO₄+ Fe 2_(SO4 ₎3_{+ 2H}2_O

Oxit nitric (II) tạo thành với một lượng dư Fe2 +(chưa phản ứng) các ion phức màu nâu:

NO + Fe^{2 +}=[FeNO]^{2 +}

NO + FeSO₄=[FeNO] SO₄

Cần lưu ý rằng nitrit sẽ phản ứng với axit sunfuric loãng và nitrat sẽ phản ứng với axit sunfuric đặc. Do đó, axit loãng cần thiết để phát hiện ion nitrit.

5. Phản ứng với antipyrine.

KHÔNG₂^{-với antipyrine trong môi trường axit cho dung dịch màu xanh lục.}

6. Phản ứng với rivanol.

KHÔNG₂^{--với rivanol hoặc ethacridin (I) trong môi trường axit cho dung dịch có màu đỏ.}

Định lượng hàm lượng nitrit trong nước

Theo GOSTHàm lượng định lượng của ion nitrit trong nước được xác định bằng hai phương pháp trắc quang: sử dụng axit sulfanilic và sử dụng 4-aminobenzenesulfonamit. Đầu tiên là chuyên đăng tin rao.

Do tính không ổn định của nitrit, chúng phải được xác định ngay sau khi lấy mẫu, hoặc có thể bảo quản mẫu bằng cách thêm 1 ml axit sulfuric (đậm đặc) hoặc 2-4 ml cloroform vào 1 lít nước; bạn có thể làm nguội mẫu xuống 4 ° C.

Nước đục hoặc nước có màu được làm sạch bằng nhôm hydroxit bằng cách thêm 2-3 ml huyền phù mỗi 250-300 ml nước. Hỗn hợp được lắc, một lớp trong suốt được lấy để phân tích sau khi làm rõ.

Xác định hàm lượng nitrit bằng axit sulfanilic

Bản chất của phương pháp: nitrit của mẫu phân tích tương tác với axit sulfanilic, muối tạo thành phản ứng với 1-naphtylamin giải phóng thuốc nhuộm azo màu tím đỏ, lượng của nó được xác định bằng phương pháp đo quang, sau đó nồng độ của nitrit trong mẫu nước được tính toán. 1-naphtylamin và axit sulfanilic và là một phần của thuốc thử Griess.

Xác định ion nitrit: kỹ thuật

Đối với 50 ml mẫu nước, thêm 2 ml dung dịch thuốc thử Griess trong axit axetic. Trộn và ủ trong 40 phút ở nhiệt độ thường hoặc 10 phút ở 50-60 ° C trong nồi cách thủy. Mật độ quang của hỗn hợp sau đó được đo. Khi làm mẫu trắng, nước cất được sử dụng, được chuẩn bị tương tự như mẫu nước đã phân tích. Nồng độ nitrit được tính theo công thức:

X=K ∙ A ∙ 50 ∙ f / V, trong đó: K là hệ sốđặc tính hiệu chuẩn, A là giá trị đặt của mật độ quang của mẫu nước được phân tích trừ đi giá trị đặt của mật độ quang của mẫu trắng, 50 - thể tích của bình định mức, f - hệ số pha loãng (nếu mẫu không được pha loãng, f=1), V là thể tích của phần mẫu được lấy để phân tích.

Nitrit trong nước

Các ion nitrit đến từ đâu trong nước thải? Nitrit luôn tồn tại với một lượng nhỏ trong nước mưa, nước mặt và nước ngầm. Nitrit là một bước trung gian trong quá trình biến đổi các chất chứa nitơ do vi khuẩn thực hiện. Các ion này được hình thành trong quá trình oxy hóa cation amoni thành nitrat (khi có oxy) và trong các phản ứng ngược lại - quá trình khử nitrat thành amoniac hoặc nitơ (khi không có oxy). Tất cả các phản ứng này đều do vi khuẩn thực hiện, và chất hữu cơ là nguồn cung cấp các chất chứa nitơ. Do đó, hàm lượng định lượng nitrit trong nước là một chỉ tiêu vệ sinh quan trọng. Hàm lượng nitrit vượt quá tiêu chuẩn cho thấy nước bị ô nhiễm phân. Sự xâm nhập của dòng chảy từ các trang trại chăn nuôi, nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, ô nhiễm nguồn nước với nguồn nước từ các cánh đồng sử dụng phân đạm là những nguyên nhân chính làm cho hàm lượng nitrit cao trong nước.

Nhận

Trong công nghiệp, natri nitrit thu được bằng cách hấp thụ khí nitơ (hỗn hợp NO và NO₂) với NaOH hoặc Na₂ Các dung dịchCO_{3tiếp theo là sự kết tinh của natri nitrit:}

KHÔNG +KHÔNG₂+ 2NaOH (lạnh)=2NaNO₂+ H_2O

Phản ứng với sự có mặt của oxy sẽ tạo ra natri nitrat, vì vậy các điều kiện thiếu khí phải được cung cấp.

Kali nitrit được sản xuất theo phương pháp tương tự trong công nghiệp. Ngoài ra, natri và kali nitrit có thể thu được bằng cách oxy hóa chì bằng nitrat:

KNO₃(conc) + Pb (bọt biển) + H₂O=KNO_{2 + Pb (OH)}2_↓

KNO₃+ Pb=KNO_{2+ PbO}

Phản ứng cuối cùng diễn ra ở nhiệt độ 350-400 ° C.