ไนไตรต์ไอออน: คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี, สูตร, การเตรียมการ

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-18 04:31

ไนไตรต์ไอออนเป็นไอออนที่ประกอบด้วยไนโตรเจนหนึ่งอะตอมและออกซิเจนสองอะตอม ไนโตรเจนในไอออนนี้มีประจุเป็น +3 ดังนั้นประจุของไอออนทั้งหมดจึงเป็น -1 อนุภาคเป็นเอกภาพ สูตรของไนไตรต์ไอออนคือ NO₂^- ประจุลบมีการกำหนดค่าที่ไม่เป็นเชิงเส้น สารประกอบที่มีอนุภาคนี้เรียกว่าไนไตรต์ เช่น โซเดียมไนไตรต์ - NaNO₂ ซิลเวอร์ไนไตรต์ - AgNO₂

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี

อัลคาไล เอิร์ ธ และแอมโมเนียมไนไตรต์เป็นสารผลึกไม่มีสีหรือสีเหลืองเล็กน้อย โพแทสเซียม, โซเดียม, แบเรียมไนไตรต์ละลายได้ดีในน้ำ, เงิน, ปรอท, ทองแดงไนไตรต์ - ได้ไม่ดี เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายจะเพิ่มขึ้น ไนไตรต์เกือบทั้งหมดละลายได้ไม่ดีในอีเทอร์ แอลกอฮอล์ และตัวทำละลายที่มีขั้วต่ำ

โต๊ะ. ลักษณะทางกายภาพของไนไตรต์บางชนิด

ลักษณะเฉพาะ	โพแทสเซียมไนไตรต์	ซิลเวอร์ไนไตรต์	แคลเซียมไนไตรต์	แบเรียมไนไตรต์
Tpl, °С	440	120 (สลายตัว)	220 (สลายตัว)	277
∆H0rev, kJ/mol	- 380, 0	- 40, 0	-766, 0	- 785, 5
S0298, J/(molK)	117, 2	128, 0	175, 0	183, 0
สารละลายในน้ำ g ใน 100 g	306, 7 (200C)	0, 41 (250C)	84, 5 (180C)	67, 5 (200C)

ไนไตรต์ไม่ทนต่อความร้อนมากนัก: มีเพียงไนไตรต์โลหะอัลคาไลเท่านั้นที่หลอมได้โดยไม่สลายตัว เป็นผลมาจากการสลายตัว ผลิตภัณฑ์ก๊าซถูกปล่อยออกมา - O₂ , NO, N₂, NO_{2 และสารที่เป็นของแข็ง - ออกไซด์ของโลหะหรือตัวโลหะเอง ตัวอย่างเช่น การสลายตัวของซิลเวอร์ไนไตรท์ (อยู่ที่ 40 ° C แล้ว) จะมาพร้อมกับการปล่อยธาตุเงินและไนโตรเจนออกไซด์ (II):}

2AgNO₂=AgNO_{3 + Ag + NO↑}

เนื่องจากการสลายตัวเกิดขึ้นจากการปล่อยก๊าซจำนวนมาก ปฏิกิริยาจึงอาจระเบิดได้ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของแอมโมเนียมไนไตรต์

คุณสมบัติรีดอกซ์

อะตอมไนโตรเจนในไอออนไนไตรต์มีประจุกลางที่ +3 ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ไนไตรต์มีคุณสมบัติทั้งการออกซิไดซ์และรีดิวซ์ ตัวอย่างเช่น ไนไตรต์จะทำให้สารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเปลี่ยนสีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด โดยแสดงคุณสมบัติออกซิไดเซอร์:

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

ไอออนไนไตรต์แสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์ เช่น ในปฏิกิริยากับสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างแรง:

NO₂^- + H₂O_2=ไม่3- ^{+ H}2_O

ตัวรีดิวซ์คือไนไตรต์เมื่อทำปฏิกิริยากับซิลเวอร์โบรเมต (สารละลายที่เป็นกรด) ปฏิกิริยานี้ใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมี:

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

อีกตัวอย่างหนึ่งของคุณสมบัติการรีดิวซ์คือปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไนไตรต์ไอออน - อันตรกิริยาของสารละลายไร้สี [Fe(H₂O)_6] 2+ ^{กับสารละลายโซเดียมไนไตรท์ที่เป็นกรดที่มีสีน้ำตาล}

พื้นฐานทางทฤษฎีของการตรวจจับ NO2¯

กรดไนตรัส เมื่อถูกความร้อน จะเกิดเป็นไนตริกออกไซด์ (II) และกรดไนตริกไม่สมส่วน:

HNO₂ + 2HNO₂=NO₃^- + H₂O + 2NO↑ + H⁺

ดังนั้น กรดไนตรัสจึงไม่สามารถแยกออกจากกรดไนตริกได้โดยการต้ม ดังจะเห็นได้จากสมการ กรดไนตรัสที่ย่อยสลายได้บางส่วนกลายเป็นกรดไนตริก ซึ่งจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดปริมาณไนเตรต

ไนไตรต์เกือบทั้งหมดละลายในน้ำ สารประกอบที่ละลายได้น้อยที่สุดคือซิลเวอร์ไนไตรท์

ไนไตรต์ไอออนนั่นเองไม่มีสี ดังนั้นจึงตรวจพบโดยปฏิกิริยาของสารประกอบที่มีสีอื่นๆ ไนไตรต์ของไพเพอร์ที่ไม่มีสีก็ไม่มีสีเช่นกัน

ปฏิกิริยาคุณภาพ

มีวิธีเชิงคุณภาพหลายวิธีในการพิจารณาไอออนไนไตรต์

1. การเกิดปฏิกิริยา K₃[Co(NO₂)_6].

ในหลอดทดลอง ให้ใส่สารละลายทดสอบที่มีไนไตรต์ 5 หยด, สารละลายโคบอลต์ไนเตรต 3 หยด, กรดอะซิติก (เจือจาง) 2 หยด, สารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ 3 หยด Hexanitrocob altate (III) K₃[Co(NO₂)_{6] ก่อตัวขึ้น - ผลึกสีเหลือง ตะกอน. ไนเตรตไอออนในสารละลายทดสอบไม่รบกวนการตรวจจับไนไตรต์}

2. ปฏิกิริยาออกซิเดชันของไอโอไดด์

ไนไตรท์ไอออนออกซิไดซ์ไอออนไอโอไดด์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

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

ในระหว่างปฏิกิริยา ธาตุไอโอดีนจะก่อตัวขึ้น ซึ่งตรวจพบได้ง่ายโดยการย้อมด้วยแป้ง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ปฏิกิริยาสามารถทำได้บนกระดาษกรองที่ชุบแป้งก่อนหน้านี้ การตอบสนองมีความละเอียดอ่อนมาก สีฟ้าปรากฏขึ้นแม้ในที่ที่มีไนไตรต์: การเปิดขั้นต่ำคือ 0.005 ไมโครกรัม

กระดาษกรองชุบด้วยสารละลายแป้ง, สารละลายกรดอะซิติก 2N 1 หยด, สารละลายทดลอง 1 หยด, สารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ 0.1N 1 หยดถูกเติมลงไป ในที่ที่มีไนไตรต์จะมีวงแหวนหรือจุดสีน้ำเงินปรากฏขึ้น การตรวจจับถูกรบกวนโดยสารออกซิแดนท์อื่นๆ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของไอโอดีน

3. ปฏิกิริยากับด่างทับทิมโพแทสเซียม

หยดสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต 3 หยด กรดซัลฟิวริก (เจือจาง) 2 หยดลงในหลอดทดลอง ส่วนผสมจะต้องถูกทำให้ร้อนถึง 50-60 ° C เติมโซเดียมหรือโพแทสเซียมไนไตรต์สองสามหยดอย่างระมัดระวัง สารละลายเปอร์แมงกาเนตไม่มีสี สารรีดิวซ์อื่นๆ ที่มีอยู่ในสารละลายทดสอบซึ่งสามารถออกซิไดซ์ไอออนเปอร์แมงกาเนตได้ จะรบกวนการตรวจจับ NO₂^-.

4. ปฏิกิริยากับเหล็กซัลเฟต (II).

เฟอร์รัสซัลเฟตลดไนไตรต์เป็นไนเตรตในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (กรดซัลฟิวริกเจือจาง):

2KNO₂ (ทีวี) + 2H₂SO₄ (แตกต่าง) + 2FeSO₄ (ของแข็ง)=2NO↑ + K₂SO₄ + Fe2_(SO4₎3 _{+ 2H}2_O

ผลลัพธ์ของไนตริกออกไซด์ (II) ที่มี Fe2+ (ซึ่งยังไม่ทำปฏิกิริยา) ไอออนเชิงซ้อนสีน้ำตาล:

NO + Fe²⁺=[FeNO]²⁺

NO + FeSO₄=[FeNO]SO₄

ควรสังเกตว่าไนไตรต์จะทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเจือจาง และไนเตรตจะทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ดังนั้นจึงเป็นกรดเจือจางที่จำเป็นในการตรวจจับไอออนไนไตรต์

5. ปฏิกิริยากับแอนตีไพริน

NO₂^{- ที่มี antipyrine ในตัวกลางที่เป็นกรดให้สารละลายสีเขียว}

6. ปฏิกิริยากับ rivanol

NO₂^{-- กับ rivanol หรือ ethacridine (I) ในตัวกลางที่เป็นกรดจะให้สารละลายสีแดง}

การกำหนดปริมาณไนไตรต์ในน้ำ

ตาม GOSTปริมาณไอออนไนไตรต์ในน้ำถูกกำหนดโดยวิธีโฟโตเมตริกสองวิธี: การใช้กรดซัลฟานิลิกและการใช้ 4-อะมิโนเบนซีนซัลโฟนาไมด์ อันแรกคือเก็งกำไร

เนื่องจากความไม่เสถียรของไนไตรต์ พวกเขาจะต้องตรวจสอบทันทีหลังจากการสุ่มตัวอย่าง มิฉะนั้นตัวอย่างสามารถเก็บรักษาไว้ได้โดยเติมกรดซัลฟิวริก (เข้มข้น) 1 มล. หรือคลอโรฟอร์ม 2-4 มล. ต่อน้ำ 1 ลิตร คุณสามารถทำให้ตัวอย่างเย็นลงได้ถึง 4 °C

ล้างน้ำขุ่นหรือสีด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์โดยเติมสารแขวนลอย 2-3 มล. ต่อน้ำ 250-300 มล. เขย่าส่วนผสมแล้วนำชั้นโปร่งใสมาวิเคราะห์หลังจากการชี้แจง

การหาปริมาณไนไตรต์ด้วยกรดซัลฟานิลิก

สาระสำคัญของวิธีการ: ไนไตรต์ของตัวอย่างที่วิเคราะห์มีปฏิกิริยากับกรดซัลฟานิลิก เกลือที่ได้จะทำปฏิกิริยากับ 1-แนฟทิลามีนด้วยการปล่อยสีย้อมเอโซสีม่วงแดง ปริมาณของสารจะถูกกำหนดโดยโฟโตเมตริก จากนั้นความเข้มข้นของ คำนวณไนไตรต์ในตัวอย่างน้ำ 1-แนฟทิลามีนและกรดซัลฟานิลิก และเป็นส่วนหนึ่งของรีเอเจนต์ Griess

การหาค่าไนไตรต์ไอออน: เทคนิค

ในตัวอย่างน้ำ 50 มล. ให้เติมสารละลายกรีสรีเอเจนต์ในกรดอะซิติก 2 มล. ผสมและฟักเป็นเวลา 40 นาทีที่อุณหภูมิปกติหรือ 10 นาทีที่ 50-60 ° C ในอ่างน้ำ จากนั้นวัดความหนาแน่นเชิงแสงของส่วนผสม สำหรับตัวอย่างเปล่า จะใช้น้ำกลั่น ซึ่งเตรียมคล้ายกับตัวอย่างน้ำที่วิเคราะห์ ความเข้มข้นของไนไตรต์คำนวณโดยสูตร:

X=K∙A∙50∙f / V, โดยที่ K คือสัมประสิทธิ์ลักษณะการสอบเทียบ

A คือค่าที่กำหนดของความหนาแน่นเชิงแสงของตัวอย่างน้ำที่วิเคราะห์แล้วลบด้วยค่าที่กำหนดของความหนาแน่นเชิงแสงของตัวอย่างเปล่า

50 – ปริมาตรของขวดปริมาตร

f – ปัจจัยการเจือจาง (หากตัวอย่างไม่ถูกเจือจาง f=1), V คือปริมาตรของส่วนลงตัวที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์

ไนไตรต์ในน้ำ

ไนไตรท์ไอออนในน้ำเสียมาจากไหน? ไนไตรต์มักมีอยู่ในน้ำฝน น้ำผิวดิน และน้ำใต้ดินในปริมาณเล็กน้อย ไนไตรต์เป็นขั้นตอนกลางในการเปลี่ยนแปลงของสารที่มีไนโตรเจนจากแบคทีเรีย ไอออนเหล่านี้เกิดขึ้นในระหว่างการออกซิเดชันของไอออนบวกของแอมโมเนียมกับไนเตรต (ในที่ที่มีออกซิเจน) และในปฏิกิริยาที่ตรงกันข้าม - การลดลงของไนเตรตเป็นแอมโมเนียหรือไนโตรเจน (ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน) ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดจากแบคทีเรีย และสารอินทรีย์คือแหล่งที่มาของสารที่มีไนโตรเจน ดังนั้นปริมาณไนไตรต์ในน้ำจึงเป็นตัวบ่งชี้ด้านสุขอนามัยที่สำคัญ ปริมาณไนไตรต์ที่เกินมาตรฐานบ่งชี้ว่ามลพิษทางน้ำในอุจจาระ การไหลบ่าเข้ามาของฟาร์มปศุสัตว์ โรงงาน สถานประกอบการอุตสาหกรรม มลพิษของแหล่งน้ำด้วยน้ำจากทุ่งที่ใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเป็นสาเหตุหลักของปริมาณไนไตรต์ในน้ำสูง

รับ

ในอุตสาหกรรม โซเดียมไนไตรท์ได้มาจากการดูดซึมของก๊าซไนตรัส (ส่วนผสมของ NO และ NO₂) กับ NaOH หรือ Na₂ CO _{สารละลาย 3 ตามด้วยโซเดียมไนไตรต์ตกผลึก:}

ไม่ +NO₂ + 2NaOH (เย็น)=2NaNO₂ + H_2O

ปฏิกิริยาเมื่อมีออกซิเจนจะเกิดขึ้นกับการก่อตัวของโซเดียมไนเตรต ดังนั้นจึงต้องจัดให้มีสภาวะที่เป็นพิษ

โพแทสเซียมไนไตรท์ผลิตโดยวิธีเดียวกันในอุตสาหกรรม นอกจากนี้ สามารถรับโซเดียมและโพแทสเซียมไนไตรต์ได้โดยการออกซิไดซ์ตะกั่วด้วยไนเตรต:

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

KNO₃ + Pb=KNO_{2 + PbO}

ปฏิกิริยาสุดท้ายเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 350-400 °C