Dusitanový ión je ión pozostávajúci z jedného atómu dusíka a dvoch atómov kyslíka. Dusík v tomto ióne má náboj +3, takže náboj celého iónu je -1. Častica je univalentná. Vzorec dusitanového iónu je NO2-. Anión má nelineárnu konfiguráciu. Zlúčeniny obsahujúce túto časticu sa nazývajú dusitany, napríklad dusitan sodný - NaNO2, dusitan strieborný - AgNO2.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Dusitany alkalických zemín, kovov alkalických zemín a amónne dusitany sú bezfarebné alebo mierne žltkasté kryštalické látky. Dusitany draslíka, sodíka, bária sa dobre rozpúšťajú vo vode, striebro, ortuť, dusitany medi - zle. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje rozpustnosť. Takmer všetky dusitany sú zle rozpustné v éteroch, alkoholoch a rozpúšťadlách s nízkou polaritou.
Tabuľka. Fyzikálne vlastnosti niektorých dusitanov.
| Charakteristika | dusitan draselný | Dusitan strieborný | dusitan vápenatý | dusitan bárnatý |
|
Tpl, °С |
440 |
120 (rozložené) |
220 (rozložené) |
277 |
|
∆H0rev, kJ/mol |
– 380, 0 | – 40, 0 | -766, 0 | – 785, 5 |
| S0298, J/(molK) | 117, 2 | 128, 0 | 175, 0 | 183, 0 |
| Roztok vo vode, g v 100 g |
306, 7 (200C) |
0, 41 (250C) |
84, 5 (180C) |
67, 5 (200C) |
Dusitany nie sú veľmi odolné voči teplu: iba dusitany alkalických kovov sa topia bez rozkladu. V dôsledku rozkladu sa uvoľňujú plynné produkty - O2 , NO, N2, NO2, a pevné látky - oxid kovu alebo samotný kov. Napríklad rozklad dusitanu strieborného (už pri 40 °C) je sprevádzaný uvoľňovaním elementárneho striebra a oxidu dusíka (II):
2AgNO2=AgNO3 + Ag + NO↑
Keďže rozklad prebieha s uvoľňovaním veľkého množstva plynov, reakcia môže byť výbušná, napríklad v prípade dusitanu amónneho.
Redoxné vlastnosti
Atóm dusíka v dusitanovom ióne má stredný náboj +3, a preto sa dusitany vyznačujú oxidačnými aj redukčnými vlastnosťami. Napríklad dusitany odfarbia roztok manganistanu draselného v kyslom prostredí, čím sa prejavia vlastnostiokysličovadlo:
5KNO2 + 2KMnO4 +3H2SO4 =3H2O + 5KNO3 + 2MnSO4 + K 2SO4
Dusitanové ióny vykazujú vlastnosti redukčného činidla, napríklad pri reakcii so silným roztokom peroxidu vodíka:
NO2- + H2O2=NIE3- + H2O
Redukčným činidlom je dusitan pri interakcii s bromičnanom strieborným (okyslený roztok). Táto reakcia sa používa pri chemickej analýze:
2NO2- + Ag+ + BrO2 -=2NO3- + AgBr↓
Ďalším príkladom redukčných vlastností je kvalitatívna reakcia na dusitanový ión - interakcia bezfarebných roztokov [Fe(H2O)6] 2+ s okysleným roztokom dusitanu sodného s hnedým sfarbením.
Teoretické základy detekcie NO2¯
Kyselina dusitá pri zahrievaní disproporcionálne vytvára oxid dusnatý (II) a kyselinu dusičnú:
HNO2 + 2HNO2=NIE3- + H2O + 2NO↑ + H+
Preto sa kyselina dusitá nedá oddeliť od kyseliny dusičnej varom. Ako je zrejmé z rovnice, kyselina dusitá sa pri rozklade čiastočne mení na kyselinu dusičnú, čo povedie k chybám pri určovaní obsahu dusičnanov.
Takmer všetky dusitany sa rozpúšťajú vo vode, najmenej rozpustnou z týchto zlúčenín je dusitan strieborný.
Samotný dusitanový iónje bezfarebný, preto sa zisťuje reakciami tvorby iných farebných zlúčenín. Dusitany nesfarbených katiónov sú tiež bezfarebné.
Kvalitné reakcie
Existuje niekoľko kvalitatívnych spôsobov stanovenia dusitanových iónov.
1. Vytvorenie reakcie K3[Co(NO2)6].
Do skúmavky dajte 5 kvapiek testovacieho roztoku obsahujúceho dusitany, 3 kvapky roztoku dusičnanu kob altnatého, 2 kvapky kyseliny octovej (zriedenej), 3 kvapky roztoku chloridu draselného. Vznikne hexanitrokob altát (III) K3[Co(NO2)6] - žltá kryštalická látka zrazenina. Dusičnanový ión v testovacom roztoku neinterferuje s detekciou dusitanov.
2. Oxidačná reakcia jodidu.
Dusitanové ióny oxidujú jodidové ióny v kyslom prostredí.
2HNO2 + 2I- + 2H+ =2NO↑ + I 2↓ + 2H2O
V priebehu reakcie sa tvorí elementárny jód, ktorý sa dá ľahko zistiť farbením škrobom. Na tento účel sa môže reakcia uskutočniť na filtračnom papieri vopred impregnovanom škrobom. Odozva je veľmi citlivá. Modrá farba sa objaví aj v prítomnosti stôp dusitanov: minimum otvorenia je 0,005 mcg.
Filtračný papier sa napustí roztokom škrobu, pridá sa 1 kvapka 2N roztoku kyseliny octovej, 1 kvapka experimentálneho roztoku, 1 kvapka 0,1N roztoku jodidu draselného. V prítomnosti dusitanov sa objaví modrý kruh alebo škvrna. Detekciu rušia iné oxidanty, čo vedie k tvorbe jódu.
3. Reakcia s manganistanomdraslík.
Do skúmavky dajte 3 kvapky roztoku manganistanu draselného, 2 kvapky kyseliny sírovej (zriedenej). Zmes sa musí zahriať na 50-60 ° C. Opatrne pridajte niekoľko kvapiek dusitanu sodného alebo draselného. Roztok manganistanu sa stáva bezfarebným. Iné redukčné činidlá prítomné v testovacom roztoku, schopné oxidovať manganistanový ión, budú interferovať s detekciou NO2-..
4. Reakcia so síranom železnatým (II).
Síran železnatý redukuje dusitany na dusičnany v kyslom prostredí (zriedená kyselina sírová):
2KNO2 (TV) + 2H2SO4 (rozdiel) + 2FeSO4 (plné)=2NO↑ + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
Výsledný oxid dusnatý (II) tvorí s prebytkom Fe2+ (ktoré ešte nezreagovali) hnedé komplexné ióny:
NIE + Fe2+=[FeNO]2+
NIE + FeSO4=[FeNO]SO4
Treba si uvedomiť, že dusitany budú reagovať so zriedenou kyselinou sírovou a dusičnany budú reagovať s koncentrovanou kyselinou sírovou. Preto je na detekciu dusitanového iónu potrebná zriedená kyselina.
5. Reakcia s antipyrínom.
NO2- s antipyrínom v kyslom prostredí poskytuje zelený roztok.
6. Reakcia s rivanolom.
NO2-- s rivanolom alebo etakridínom (I) v kyslom prostredí poskytuje červený roztok.
Kvantitatívne stanovenie obsahu dusitanov vo vode
Podľa GOSTkvantitatívny obsah dusitanových iónov vo vode sa stanovuje dvoma fotometrickými metódami: použitím kyseliny sulfanilovej a použitím 4-aminobenzénsulfónamidu. Prvým je arbitráž.
Vzhľadom na nestabilitu dusitanov je potrebné ich stanoviť ihneď po odbere vzoriek, prípadne je možné vzorky konzervovať pridaním 1 ml kyseliny sírovej (koncentrovanej) alebo 2-4 ml chloroformu do 1 litra vody; vzorku môžete ochladiť na 4 °C.
Zakalená alebo sfarbená voda sa čistí hydroxidom hlinitým pridaním 2-3 ml suspenzie na 250-300 ml vody. Zmes sa pretrepe, po vyčírení sa odoberie priehľadná vrstva na analýzu.
Stanovenie obsahu dusitanov kyselinou sulfanilovou
Podstata metódy: dusitany analyzovanej vzorky interagujú s kyselinou sulfanilovou, výsledná soľ reaguje s 1-naftylamínom za uvoľnenia červenofialového azofarbiva, jeho množstvo sa stanoví fotometricky, následne sa koncentrácia dusitanov vo vzorke vody. 1-naftylamín a kyselina sulfanilová a sú súčasťou Griessovho činidla.
Stanovenie dusitanových iónov: technika
Do 50 ml vzorky vody pridajte 2 ml roztoku Griessovho činidla v kyseline octovej. Zmiešajte a inkubujte 40 minút pri normálnej teplote alebo 10 minút pri 50-60 °C vo vodnom kúpeli. Potom sa zmeria optická hustota zmesi. Ako slepá vzorka sa používa destilovaná voda, ktorá sa pripravuje podobne ako vzorka analyzovanej vody. Koncentrácia dusitanov sa vypočíta podľa vzorca:
X=K∙A∙50∙f / V, kde: K je koeficientkalibračná charakteristika, A je nastavená hodnota optickej hustoty analyzovanej vzorky vody mínus nastavená hodnota optickej hustoty slepej vzorky, 50 – objem odmernej banky, f – faktor riedenia (ak vzorka nebola zriedená, f=1), V je objem alikvotnej časti odobratej na analýzu.
Dusitany vo vode
Odkiaľ pochádzajú dusitanové ióny v odpadovej vode? Dusitany sú vždy v malých množstvách prítomné v dažďovej, povrchovej a podzemnej vode. Dusitany sú medzistupňom pri premenách látok obsahujúcich dusík, ktoré vykonávajú baktérie. Tieto ióny vznikajú pri oxidácii amónneho katiónu na dusičnany (za prítomnosti kyslíka) a pri opačných reakciách – redukcii dusičnanov na amoniak alebo dusík (v neprítomnosti kyslíka). Všetky tieto reakcie vykonávajú baktérie a organická hmota je zdrojom látok obsahujúcich dusík. Preto je kvantitatívny obsah dusitanov vo vode dôležitým hygienickým ukazovateľom. Prekročenie noriem obsahu dusitanov naznačuje fekálne znečistenie vody. Hlavnými príčinami vysokého obsahu dusitanov vo vode sú vnikanie odpadových vôd z chovov hospodárskych zvierat, tovární, priemyselných podnikov, znečistenie vodných plôch vodou z polí, kde sa používali dusíkaté hnojivá.
Prijať
V priemysle sa dusitan sodný získava absorpciou dusného plynu (zmes NO a NO2) s NaOH alebo Na2 CO roztoky 3 s následnou kryštalizáciou dusitanu sodného:
NIE +NO2 + 2NaOH (studený)=2NaNO2 + H2O
Reakcia v prítomnosti kyslíka pokračuje tvorbou dusičnanu sodného, preto musia byť zabezpečené anoxické podmienky.
Dusitan draselný sa v priemysle vyrába rovnakým spôsobom. Okrem toho je možné dusitan sodný a draselný získať oxidáciou olova dusičnanom:
KNO3 (konc) + Pb (špongia) + H2O=KNO2+ Pb(OH)2↓
KNO3 + Pb=KNO2 + PbO
Posledná reakcia prebieha pri teplote 350-400 °C.
