یون نیتریت: خواص فیزیکی و شیمیایی، فرمول، آماده سازی

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-18 04:07

یون نیتریت یونی است که از یک اتم نیتروژن و دو اتم اکسیژن تشکیل شده است. نیتروژن موجود در این یون دارای بار +3 است، بنابراین بار کل یون -1 است. ذره یک ظرفیتی است. فرمول یون نیتریت NO₂^- است. آنیون دارای پیکربندی غیرخطی است. ترکیبات حاوی این ذره نیتریت نامیده می شوند، به عنوان مثال نیتریت سدیم - NaNO₂، نیتریت نقره - AgNO_2.

خواص فیزیکی و شیمیایی

قلیایی، خاک قلیایی و نیتریت های آمونیوم مواد بلوری بی رنگ یا کمی مایل به زرد هستند. نیتریت های پتاسیم، سدیم، باریم به خوبی در آب، نقره، جیوه، نیتریت های مس حل می شوند - ضعیف. با افزایش دما، حلالیت افزایش می یابد. تقریباً همه نیتریت‌ها در اترها، الکل‌ها و حلال‌های با قطبیت کم محلول ضعیفی هستند.

جدول. خصوصیات فیزیکی برخی نیتریت ها.

ویژگی	نیتریت پتاسیم	نیتریت نقره	نیتریت کلسیم	نیتریت باریم
T_{pl، °С}	440	120 (تجزیه)	220 (تجزیه)	277
∆H⁰ _{دور، kJ/mol}	- 380, 0	- 40, 0	-766، 0	- 785، 5
S⁰_{298، J/(molK)}	117, 2	128، 0	175، 0	183، 0
محلول در آب، گرم در 100 گرم	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84، 5 (180C)	67، 5 (200C)

نیتریت ها در برابر حرارت چندان مقاوم نیستند: فقط نیتریت های فلز قلیایی بدون تجزیه ذوب می شوند. در نتیجه تجزیه، محصولات گازی آزاد می شوند - O₂ ، NO، N₂، NO_{2 ، و مواد جامد - اکسید فلز یا خود فلز. به عنوان مثال، تجزیه نیتریت نقره (در حال حاضر در دمای 40 درجه سانتیگراد) با آزاد شدن عنصر نقره و اکسید نیتروژن (II) همراه است:}

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NO↑}

از آنجایی که تجزیه با آزاد شدن مقدار زیادی گاز انجام می شود، واکنش ممکن است انفجاری باشد، به عنوان مثال، در مورد نیتریت آمونیوم.

خواص ردوکس

اتم نیتروژن در یون نیتریت دارای بار میانی +3 است، به همین دلیل است که نیتریت ها هم با خاصیت اکسید کننده و هم خاصیت کاهنده مشخص می شوند. به عنوان مثال، نیتریت ها محلول پرمنگنات پتاسیم را در یک محیط اسیدی بی رنگ می کنند و خواصی از خود نشان می دهند.اکسید کننده:

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

یون های نیتریت خواص یک عامل کاهنده را نشان می دهند، به عنوان مثال، در واکنش با محلول قوی پراکسید هیدروژن:

NO₂^- + H₂O_۲=NO3- ^{+ H}2_O

عامل احیا کننده نیتریت در تعامل با برومات نقره (محلول اسیدی) است. این واکنش در تجزیه و تحلیل شیمیایی استفاده می شود:

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

یک مثال دیگر از خواص کاهنده واکنش کیفی به یون نیتریت است - برهمکنش محلول های بی رنگ [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{با محلول نیتریت سدیم اسیدی شده با رنگ قهوه ای.}

مبانی نظری تشخیص NO2¯

اسید نیتروژن وقتی گرم می شود نامتناسب برای تشکیل اکسید نیتریک (II) و اسید نیتریک:

HNO₂ + 2HNO₂=NO₃^- + H₂O + 2NO↑ + H⁺

بنابراین اسید نیتروژن را نمی توان با جوشاندن از اسید نیتریک جدا کرد. همانطور که از معادله مشخص است، اسید نیتروژن در حال تجزیه، تا حدی به اسید نیتریک تبدیل می شود که منجر به خطا در تعیین محتوای نیترات می شود.

تقریباً همه نیتریت ها در آب حل می شوند، کمترین محلول این ترکیبات نیتریت نقره است.

خود یون نیتریتبی رنگ است، بنابراین با واکنش های تشکیل سایر ترکیبات رنگی شناسایی می شود. نیتریت های کاتیون های بی رنگ نیز بی رنگ هستند.

واکنش های کیفی

راههای کیفی مختلفی برای تعیین یون نیتریت وجود دارد.

1. واکنش تشکیل K₃[Co(NO₂)_6].

در یک لوله آزمایش 5 قطره از محلول آزمایش حاوی نیتریت، 3 قطره محلول نیترات کبالت، 2 قطره اسید استیک (رقیق شده)، 3 قطره محلول کلرید پتاسیم بریزید. هگزانیتروکبالتات (III) K₃[Co(NO₂)_{6] تشکیل می شود - کریستالی زرد رسوب می کند. یون نیترات در محلول آزمایشی با تشخیص نیتریت ها تداخلی ندارد.}

2. واکنش اکسیداسیون یدید.

یون های نیتریت یون های یدید را در محیط اسیدی اکسید می کنند.

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

در جریان واکنش ید عنصری تشکیل می شود که با رنگ آمیزی نشاسته به راحتی قابل تشخیص است. برای انجام این کار، واکنش را می توان روی کاغذ صافی که قبلا با نشاسته آغشته شده است، انجام داد. پاسخ بسیار حساس است. رنگ آبی حتی در حضور آثار نیتریت ظاهر می شود: حداقل بازشو 0.005 میکروگرم است.

کاغذ صافی با محلول نشاسته آغشته می شود، 1 قطره محلول 2 نیوتن اسید استیک، 1 قطره محلول آزمایشی، 1 قطره محلول 0.1 نیوتن یدید پتاسیم به آن اضافه می شود. در حضور نیتریت، یک حلقه یا لکه آبی ظاهر می شود. تشخیص توسط اکسیدان های دیگر تداخل دارد که منجر به تشکیل ید می شود.

3. واکنش با پرمنگناتپتاسیم.

3 قطره محلول پرمنگنات پتاسیم، 2 قطره اسید سولفوریک (رقیق شده) را در یک لوله آزمایش بریزید. مخلوط باید تا 50-60 درجه سانتیگراد گرم شود. چند قطره نیتریت سدیم یا پتاسیم را با دقت اضافه کنید. محلول پرمنگنات بی رنگ می شود. سایر عوامل کاهنده موجود در محلول آزمایش، که قادر به اکسید کردن یون پرمنگنات هستند، در تشخیص NO₂^{- تداخل خواهند داشت..}

4. واکنش با سولفات آهن (II).

سولفات آهن نیتریت را در محیط اسیدی به نیترات تبدیل می کند (سولفوریک اسید رقیق):

2KNO₂ (تلویزیون) + 2H₂SO₄ (تفاوت) + 2FeSO₄ (جامد)=2NO↑ + K₂SO₄ + Fe2_(SO4₎3 _{+ 2H}2_O

اکسید نیتریک (II) به دست آمده با بیش از Fe2+ (که هنوز واکنش نداده اند) یون های کمپلکس قهوه ای تشکیل می شود:

NO + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

لازم به ذکر است که نیتریت ها با اسید سولفوریک رقیق و نیترات ها با اسید سولفوریک غلیظ واکنش می دهند. بنابراین، اسید رقیق برای تشخیص یون نیتریت مورد نیاز است.

5. واکنش با آنتی پیرین.

NO₂^{- با آنتی پیرین در محیط اسیدی محلول سبز رنگی به دست می دهد.}

6. واکنش با ریوانول.

NO₂^{-- با ریوانول یا اتاکریدین (I) در محیط اسیدی محلولی قرمز به دست می دهد.}

تعیین کمی نیتریت در آب

براساس GOSTمقدار کمی یون های نیتریت در آب با دو روش فتومتریک تعیین می شود: با استفاده از اسید سولفانیلیک و با استفاده از 4-aminobenzenesulfonamide. اولین مورد آربیتراژ است.

به دلیل ناپایداری نیتریت ها، آنها باید بلافاصله پس از نمونه برداری تعیین شوند، یا می توان نمونه ها را با افزودن 1 میلی لیتر اسید سولفوریک (غلیظ) یا 2-4 میلی لیتر کلروفرم به 1 لیتر آب حفظ کرد. می توانید نمونه را تا 4 درجه سانتیگراد خنک کنید.

آب کدر یا رنگی با افزودن 2-3 میلی لیتر سوسپانسیون به ازای 250-300 میلی لیتر آب با هیدروکسید آلومینیوم تمیز می شود. مخلوط تکان داده می شود، یک لایه شفاف برای تجزیه و تحلیل پس از شفاف سازی گرفته می شود.

تعیین میزان نیتریت با اسید سولفانیلیک

ماهیت روش: نیتریت های نمونه مورد تجزیه و تحلیل با اسید سولفانیلیک برهمکنش می دهند، نمک حاصل با 1-نفتیلامین با آزاد شدن رنگ آزو بنفش قرمز واکنش می دهد، مقدار آن به روش فتومتریک تعیین می شود، سپس غلظت آن نیتریت های موجود در نمونه آب محاسبه می شود. 1-نفتیلامین و اسید سولفانیلیک و بخشی از معرف گریس هستند.

تعیین یون نیتریت: تکنیک

به 50 میلی لیتر از نمونه آب، 2 میلی لیتر از محلول معرف گریس در اسید استیک اضافه کنید. مخلوط کرده و به مدت 40 دقیقه در دمای معمولی یا 10 دقیقه در دمای 60-50 درجه سانتیگراد در حمام آب انکوبه کنید. سپس چگالی نوری مخلوط اندازه گیری می شود. به عنوان نمونه خالی از آب مقطر استفاده می شود که مشابه نمونه آب آنالیز شده تهیه می شود. غلظت نیتریت ها با فرمول:محاسبه می شود.

X=K∙A∙50∙f / V،

where: K ضریب استمشخصه کالیبراسیون،

A مقدار تنظیم شده چگالی نوری نمونه آب آنالیز شده منهای مقدار تنظیم شده چگالی نوری نمونه خالی،است.

50 - حجم فلاسک حجمی،

f - ضریب رقت (اگر نمونه رقیق نشده بود، f=1)،

V حجم مقداری است که برای تجزیه و تحلیل گرفته شده است.

نیتریت در آب

یون نیتریت از کجا در فاضلاب می آید؟ نیتریت ها همیشه به مقدار کم در آب باران، سطحی و زیرزمینی وجود دارند. نیتریت ها مرحله میانی در تبدیل مواد حاوی نیتروژن هستند که توسط باکتری ها انجام می شود. این یون ها در طی اکسیداسیون کاتیون آمونیوم به نیترات ها (در حضور اکسیژن) و در واکنش های مخالف - کاهش نیترات ها به آمونیاک یا نیتروژن (در صورت عدم وجود اکسیژن) تشکیل می شوند. همه این واکنش ها توسط باکتری ها انجام می شود و مواد آلی منبع مواد حاوی نیتروژن هستند. بنابراین، محتوای کمی نیتریت در آب یک شاخص بهداشتی مهم است. فراتر از هنجارهای محتوای نیتریت نشان دهنده آلودگی مدفوع آب است. ورود رواناب از دامداری ها، کارخانجات، شرکت های صنعتی، آلودگی بدنه های آبی با آب از مزارعی که در آن کودهای نیتروژنی استفاده می شد، دلایل اصلی محتوای بالای نیتریت در آب هستند.