Jon azotynowy to jon składający się z jednego atomu azotu i dwóch atomów tlenu. Azot w tym jonie ma ładunek +3, więc ładunek całego jonu wynosi -1. Cząstka jest jednowartościowa. Wzór jonu azotynowego to NO2-. Anion ma konfigurację nieliniową. Związki zawierające tę cząsteczkę nazywane są azotynami, na przykład azotyn sodu - NaNO2, azotyn srebra - AgNO2.
Właściwości fizyczne i chemiczne
Azotyny alkaliczne, ziem alkalicznych i azotyny amonu są bezbarwnymi lub lekko żółtawymi substancjami krystalicznymi. Azotyny potasu, sodu, baru dobrze rozpuszczają się w wodzie, srebrze, rtęci, azotynach miedzi - słabo. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta rozpuszczalność. Prawie wszystkie azotyny są słabo rozpuszczalne w eterach, alkoholach i rozpuszczalnikach o niskiej polarności.
Tabela. Właściwości fizyczne niektórych azotynów.
| Charakterystyka | Azotyn potasu | Azotyn srebra | Azotyn wapnia | Azotyn baru |
|
Tpl, °С |
440 |
120 (rozłożony) |
220 (rozłożony) |
277 |
|
∆H0rev, kJ/mol |
- 380, 0 | - 40, 0 | -766, 0 | - 785, 5 |
| S0298, J/(molK) | 117, 2 | 128, 0 | 175, 0 | 183, 0 |
| Roztwór w wodzie, gw 100 g |
306, 7 (200C) |
0, 41 (250C) |
84, 5 (180C) |
67, 5 (200C) |
Azotyny nie są bardzo odporne na ciepło: tylko azotyny metali alkalicznych topią się bez rozkładu. W wyniku rozkładu uwalniane są produkty gazowe - O2 , NO, N2, NO2oraz substancje stałe - tlenek metalu lub sam metal. Na przykład rozkładowi azotynu srebra (już w 40 ° C) towarzyszy uwalnianie pierwiastkowego srebra i tlenku azotu (II):
2AgNO2=AgNO3 + Ag + NIE↑
Ponieważ rozkład przebiega z uwolnieniem dużej ilości gazów, reakcja może być wybuchowa, na przykład w przypadku azotynu amonu.
Właściwości redoks
Atom azotu w jonie azotynu ma ładunek pośredni +3, dlatego azotyny charakteryzują się zarówno właściwościami utleniającymi, jak i redukującymi. Na przykład azotyny odbarwią roztwór nadmanganianu potasu w środowisku kwaśnym, wykazując właściwościutleniacz:
5KNO2 + 2KMnO4 +3H2SO4 =3H2O + 5KNO3 + 2MnSO4 + K 2SO4
Jony azotynowe wykazują właściwości środka redukującego np. w reakcji z mocnym roztworem nadtlenku wodoru:
NIE2- + H2O2=NIE3- + H2O
Czynnikiem redukującym jest azotyn podczas interakcji z bromianem srebra (roztwór zakwaszony). Ta reakcja jest używana w analizie chemicznej:
2NO2- + Ag+ + BrO2 -=2NIE3- + AgBr↓
Innym przykładem właściwości redukujących jest jakościowa reakcja na jon azotynowy - oddziaływanie bezbarwnych roztworów [Fe(H2O)6] 2+ z zakwaszonym roztworem azotynu sodu o brązowym zabarwieniu.
Teoretyczne podstawy wykrywania NO2¯
Kwas azotawy po podgrzaniu dysproporcjonalnie tworzy tlenek azotu (II) i kwas azotowy:
HNO2 + 2HNO2=NIE3- + H2O + 2NO↑ + H+
Dlatego kwas azotawy nie może być oddzielony od kwasu azotowego przez gotowanie. Jak widać z równania, kwas azotawy rozkładając się częściowo zamienia się w kwas azotowy, co prowadzi do błędów w określaniu zawartości azotanów.
Prawie wszystkie azotyny rozpuszczają się w wodzie, najmniej rozpuszczalnym z tych związków jest azotyn srebra.
Sam jon azotynowyjest bezbarwny, dlatego wykrywa się go w reakcjach tworzenia innych barwnych związków. Bezbarwne są również azotyny kationów bezbarwnych.
Reakcje jakościowe
Istnieje kilka jakościowych sposobów oznaczania jonów azotynowych.
1. Formowanie reakcji K3[Co(NO2)6].
W probówce umieścić 5 kropli roztworu badawczego zawierającego azotyny, 3 krople roztworu azotanu kob altu, 2 krople kwasu octowego (rozcieńczonego), 3 krople roztworu chlorku potasu. Heksanitrokob altan (III) Powstaje K3[Co(NO2)6] - żółty krystaliczny Osad. Jon azotanowy w roztworze testowym nie zakłóca wykrywania azotynów.
2. Reakcja utleniania jodku.
Jony azotynowe utleniają jony jodkowe w środowisku kwaśnym.
2HNO2 + 2I- + 2H+ =2NIE↑ + I 2↓ + 2H2O
W trakcie reakcji powstaje pierwiastkowy jod, który można łatwo wykryć poprzez barwienie skrobi. W tym celu reakcję można przeprowadzić na bibule filtracyjnej uprzednio nasączonej skrobią. Odpowiedź jest bardzo wrażliwa. Niebieski kolor pojawia się nawet w obecności śladowych ilości azotynów: minimum otwarcia to 0,005 mcg.
Bibułę filtracyjną impregnuje się roztworem skrobi, do której dodaje się 1 kroplę 2N roztworu kwasu octowego, 1 kroplę roztworu doświadczalnego, 1 kroplę 0,1N roztworu jodku potasu. W obecności azotynu pojawia się niebieski pierścień lub plamka. Wykrywanie zakłócają inne utleniacze, co prowadzi do powstania jodu.
3. Reakcja z nadmanganianempotas.
Umieść 3 krople roztworu nadmanganianu potasu, 2 krople kwasu siarkowego (rozcieńczonego) w probówce. Mieszaninę należy podgrzać do 50-60 ° C. Dodaj ostrożnie kilka kropel azotynu sodu lub potasu. Roztwór nadmanganianu staje się bezbarwny. Inne środki redukujące obecne w badanym roztworze, zdolne do utleniania jonów nadmanganianowych, będą zakłócać wykrywanie NO2-..
4. Reakcja z siarczanem żelaza (II).
Siarczan żelazawy redukuje azotyny do azotanów w środowisku kwaśnym (rozcieńczony kwas siarkowy):
2KNO2 (TV) + 2H2SO4 (różnica) + 2FeSO4 (ciągłe)=2NO↑ + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
Powstały tlenek azotu (II) tworzy się z nadmiarem Fe2+ (które jeszcze nie przereagowały) brązowych jonów kompleksowych:
NO + Fe2+=[FeNO]2+
NO + FeSO4=[FeNO]SO4
Należy zauważyć, że azotyny będą reagować z rozcieńczonym kwasem siarkowym, a azotany będą reagować ze stężonym kwasem siarkowym. Dlatego do wykrycia jonu azotynowego potrzebny jest rozcieńczony kwas.
5. Reakcja z antypiryną.
NO2- z antypiryną w kwaśnym środowisku daje zielony roztwór.
6. Reakcja z rivanolem.
NO2-- z rivanolem lub etakrydyną (I) w środowisku kwaśnym daje czerwony roztwór.
Ilościowe oznaczanie zawartości azotynów w wodzie
Według GOSTzawartość ilościową jonów azotynowych w wodzie określa się dwiema metodami fotometrycznymi: przy użyciu kwasu sulfanilowego oraz przy użyciu 4-aminobenzenosulfonamidu. Pierwszy to arbitraż.
Ze względu na niestabilność azotynów należy je oznaczyć natychmiast po pobraniu próbki lub próbki można konserwować przez dodanie 1 ml kwasu siarkowego (stężonego) lub 2-4 ml chloroformu do 1 litra wody; możesz schłodzić próbkę do 4 °C.
Mętna lub zabarwiona woda jest czyszczona wodorotlenkiem glinu przez dodanie 2-3 ml zawiesiny na 250-300 ml wody. Mieszaninę wstrząsa się, po klarowaniu pobiera się przezroczystą warstwę do analizy.
Oznaczanie zawartości azotynów kwasem sulfanilowym
Istota metody: azotyny badanej próbki oddziałują z kwasem sulfanilowym, powstała sól reaguje z 1-naftyloaminą z uwolnieniem czerwono-fioletowego barwnika azowego, jego ilość określa się fotometrycznie, następnie stężenie azotyny w próbce wody. 1-naftyloamina i kwas sulfanilowy i są częścią odczynnika Griessa.
Oznaczanie jonów azotynowych: technika
Do 50 ml próbki wody dodaj 2 ml roztworu odczynnika Griessa w kwasie octowym. Wymieszać i inkubować przez 40 minut w normalnej temperaturze lub 10 minut w 50-60°C w łaźni wodnej. Następnie mierzy się gęstość optyczną mieszaniny. Jako próbę ślepą stosuje się wodę destylowaną, którą przygotowuje się podobnie jak próbkę wody analizowanej. Stężenie azotynów oblicza się według wzoru:
X=K∙A∙50∙f / V, gdzie: K jest współczynnikiemcharakterystyka kalibracji, A to ustawiona wartość gęstości optycznej analizowanej próbki wody minus ustawiona wartość gęstości optycznej ślepej próbki, 50 – objętość kolby miarowej, f – współczynnik rozcieńczenia (jeśli próbka nie była rozcieńczona, f=1), V to objętość porcji pobranej do analizy.
Azotyny w wodzie
Skąd jony azotynowe pochodzą ze ścieków? Azotyny są zawsze obecne w niewielkich ilościach w wodach opadowych, powierzchniowych i gruntowych. Azotyny są etapem pośrednim w przemianach substancji zawierających azot przeprowadzanych przez bakterie. Jony te powstają podczas utleniania kationu amonowego do azotanów (w obecności tlenu) oraz w reakcjach odwrotnych - redukcji azotanów do amoniaku lub azotu (w przypadku braku tlenu). Wszystkie te reakcje są przeprowadzane przez bakterie, a materia organiczna jest źródłem substancji zawierających azot. Dlatego ilościowa zawartość azotynów w wodzie jest ważnym wskaźnikiem sanitarnym. Przekroczenie norm zawartości azotynów wskazuje na zanieczyszczenie wody fekaliami. Wnikanie spływów z gospodarstw hodowlanych, fabryk, zakładów przemysłowych, zanieczyszczenie zbiorników wodnych wodą z pól, na których stosowano nawozy azotowe, to główne przyczyny wysokiej zawartości azotynów w wodzie.
Odbierz
W przemyśle azotyn sodu jest otrzymywany przez absorpcję gazu podziemnego (mieszanina NO i NO2) z NaOH lub Na2 CO roztwory 3, a następnie krystalizacja azotynu sodu:
NIE +NIE2 + 2NaOH (zimny)=2NaNO2 + H2O
Reakcja w obecności tlenu przebiega z utworzeniem azotanu sodu, dlatego należy zapewnić warunki beztlenowe.
Azotyn potasu jest wytwarzany w przemyśle tą samą metodą. Ponadto azotyn sodu i potasu można otrzymać poprzez utlenianie ołowiu azotanem:
KNO3 (stęż.) + Pb (gąbka) + H2O=KNO2+ Pb(OH)2↓
KNO3 + Pb=KNO2 + PbO
Ostatnia reakcja odbywa się w temperaturze 350-400 °C.
