Нитрит - Nitrite

Не путать с нитрид, нитрат, или диоксид азота.

Нитрит
Nitrit-Ion2.svg
Модель заполнения пространства нитрит-ионом
Имена
Систематическое название ИЮПАК
диоксидонитрат (1-)
Другие имена
нитрит
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
Номер ЕС
  • 233-272-6
UNII
Свойства
Нет−
2
Молярная масса46.005 г · моль−1
Конъюгированная кислотаАзотистая кислота
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

В нитрит ион, который имеет химическая формула Нет−
2. Нитриты (в основном нитрат натрия ) широко используется в химической и фармацевтической промышленности.[1] Нитрит-анион является широко распространенным промежуточным звеном в круговороте азота в природе. Название нитрит может также относиться к органическим соединениям с группой -ONO, которые представляют собой сложные эфиры азотистая кислота.

Производство

Нитрат натрия производится промышленным способом путем пропускания «азотистых паров» в водные гидроксид натрия или карбонат натрия решение:[2][1]

Продукт очищают перекристаллизацией. Нитриты щелочных металлов термически стабильны вплоть до температуры плавления (441 ° C для KNO) и выше.2). Нитрит аммония можно сделать из триоксид диазота, N2О3, что формально является ангидрид азотистой кислоты:

2 NH3 + H2O + N2О3 → 2 NH4Нет2

Структура

Два канонические структуры из Нет−
2, которые вносят вклад в резонансный гибрид для нитрит-иона.

Нитрит-ион имеет симметричную структуру (C2v симметрия ), причем обе связи N – O имеют одинаковую длину и валентный угол около 115 °. В теория валентной связи, он описывается как резонансный гибрид с равным вкладом двух канонических форм, которые являются зеркальным отображением друг друга. В теория молекулярных орбиталей, Существует сигма-облигация между каждым атомом кислорода и атомом азота, и делокализованный пи бонд сделано из p орбитали на атомах азота и кислорода, которая перпендикулярна плоскости молекулы. Отрицательный заряд иона равномерно распределяется на двух атомах кислорода. Атомы азота и кислорода несут одинокая пара электронов. Следовательно, нитрит-ион представляет собой База Льюиса.

Реакции

Кислотно-основные свойства

Размеры транс-HONO (из микроволновый спектр )

Нитрит - сопряженное основание слабой кислоты азотистая кислота:

HNO2 ⇌ H+ + Нет−
2;      пKа ≈ 3,3 при 18 ° C[3]

Азотистая кислота также очень летучая - в газовой фазе она существует преимущественно в виде транс-плоская молекула. В растворе он неустойчив по отношению к непропорциональность реакция:

3HNO2 (водный) ⇌ H3О+ + Нет−
3 + 2НО

Эта реакция протекает медленно при 0 ° C.[2] Добавление кислоты к раствору нитрита в присутствии Восстановитель, например, железо (II), является способом получения оксид азота (НЕТ) в лаборатории.

Окисление и восстановление

Формальный степень окисления атома азота в нитрите +3. Это означает, что он может быть либо окислен до степеней окисления +4 и +5, либо восстановлен до степеней окисления всего -3. Стандарт потенциалы восстановления для реакций с непосредственным участием азотистой кислоты показаны в таблице ниже:[4]

Половина реакцииE0 (V )
Нет−
3 + 3 часа+ + 2 е− ⇌ HNO2 + H2О		+0.94
2 HNO2 + 4 часа+ + 4 е− ⇌ H2N2О2 + 2 часа2О+0.86
N2О4 + 2 часа+ + 2 е− ⇌ 2 HNO2+1.065
2 HNO2+ 4 часа+ + 4 е− ⇌ N2O + 3 H2О+1.29

Данные могут быть расширены, чтобы включить продукты с более низкой степенью окисления. Например:

ЧАС2N2О2 + 2 часа+ + 2 е− ⇌ N2 + 2 часа2О;      E0 = +2,65 В

Реакции окисления обычно приводят к образованию нитрат ион, с азотом в степени окисления +5. Например, окисление с перманганат ион может быть использован для количественного анализа нитрита (по титрование ):

5 Нет−
2 + 2 MnO−
4 + 6 часов+ → 5 Нет−
3 + 2 млн2+ + 3 часа2О

Продукт реакций восстановления с нитрит-ионом варьируется в зависимости от используемого восстановителя и его силы. С участием диоксид серы, продукты NO и N2О; с оловом (II) (Sn2+) продукт азотистая кислота (ЧАС2N2О2); полное восстановление до аммиака (NH3) происходит с сероводород. С гидразиний катион (N
2ЧАС+
5) продукт гидразойная кислота (HN3), взрывчатое вещество:

HNO2 + N
2ЧАС+
5 → HN3 + H2O + H3О+

который также может реагировать с нитритом:

HNO2 + HN3 → N2O + N2 + H2О

Эта реакция необычна тем, что в ней участвуют соединения с азотом в четырех различных степенях окисления.[2]

Анализ нитрита

Смотрите также: Нитритный тест

Нитриты обнаруживаются и анализируются Реакция Грисса, включая образование темно-красного цвета азокраситель при лечении Нет−
2-содержащий образец с сульфаниловая кислота и нафтил-1-амин в присутствии кислоты.[5]

Координационные комплексы

Нитрит - это амбидентатный лиганд и может образовывать самые разные координационные комплексы путем связывания с ионами металлов несколькими способами:[2]

  1. Когда донорство происходит от атома азота к металлическому центру, комплекс известен как нитро- сложный.
  2. Когда донорство происходит от одного атома кислорода к металлическому центру, комплекс известен как нитрито- сложный.
  3. Оба атома кислорода могут отдавать металлический центр, образуя хелат сложный.
  4. Нитрит-ион может образовывать несимметричный мост между двумя металлическими центрами, отдаваясь через азот одному металлу и через кислород другому.
  5. Один атом кислорода может соединять два металлических центра.

Красный нитрито-комплекс [Co (NH3)5(ONO)]2+ является метастабильный, изомеризуясь в желтый нитро-комплекс [Co (NH3)5(НЕТ2)]2+. Примером хелатирующего нитрита является [Cu (bipy)2(O2N)] НЕТ3 - «бипы» - это бидентатный лиганд 2,2'-байпиридил.[2]

Биохимия

Схематическое изображение микробного цикла азота.[6][7] АНАММОКС анаэробное окисление аммония, DNRA диссимиляционное восстановление нитрата до аммония, и COMMAMOX происходит полное окисление аммония.

В нитрификация аммоний превращается в нитрит. Важные виды включают Нитросомонады. Другие виды бактерий, такие как Нитробактер, ответственны за окисление нитрита в нитрат.

Нитриты могут быть уменьшены до оксид азота или аммиак многими видами бактерий. В условиях гипоксии нитрит может выделять оксид азота, что вызывает сильное расширение сосудов. Было описано несколько механизмов превращения нитрита в NO, включая ферментативное восстановление с помощью ксантин оксидоредуктаза, нитритредуктаза, и БЕЗ синтазы (БДУ), а также неферментативные кислые непропорциональность реакции.

Токсичность

Наличие нитрит-ионов в образцах воды и источниках продуктов питания человека может вызывать различные заболевания человека. Например, нитриты могут производить N-нитрозамины в присутствии вторичных амины которые могут вызвать рак желудка. Эти материалы также могут реагировать с гемоглобин вырабатывает метгемоглобин, который снижает способность крови переносить кислород в концентрации 50 мг / кг−1 детского питания у детей грудного и раннего возраста. Следует добавить, что присутствие нитрата может вызвать такой же эффект из-за его превращения в нитрит в пищеварительной системе и / или за счет уменьшения количества микробов в пищевых продуктах.[8]

Использует

Химический прекурсор

Азокрасители и другие красители получают с помощью процесса, называемого диазотированием, для которого требуется нитрит.[1]

Нитриты в консервировании продуктов и биохимии

Смотрите также: Разогретый аромат

Нитрит натрия используется для лечение мяса, потому что оно предотвращает рост бактерий, особенно ботулизм. Нитрит подавляет прорастание эндоспор C. botulinum. В США мясо не может быть названо «вяленым» без добавления нитрита.[9][10][11] В некоторых странах вяленые мясные продукты производятся без нитрат или нитрита, и без нитрита из растительного источника.[12]

У мышей пища, богатая нитритами вместе с ненасыщенными жирами, может предотвратить гипертонию, что является одним из объяснений очевидного воздействия на здоровье средиземноморская диета.[13]Рекомендуемые максимальные пределы для питьевой воды Всемирной организацией здравоохранения - 50 мг / л.−1 и 3 мг л−1 для нитрита и нитрат ионы соответственно.[8]

Посолка мяса

В реакции с мясом миоглобин, нитрит придает продукту желаемый розово-красный «свежий» цвет, как у солонины. Такое использование нитрита началось в средние века.[14] Историки[15] и эпидемиологи[16] утверждают, что широкое использование нитритов в мясопереработке тесно связано с развитием промышленной мясопереработки. В США нитрит официально используется с 1925 года.

Органические нитриты

Сложный эфир нитрита

В органическая химия, нитриты сложные эфиры азотистой кислоты и содержат функциональную нитрозоксигруппу. Нитросоединения содержат C – NO2 группа. Нитриты имеют общую формулу RONO, где R - арил или алкил группа. Амилнитрит и другие алкилнитриты используются в медицине для лечения сердечных заболеваний и иногда используются в рекреационных целях для их "спешки" и продления оргазм, особенно у мужчин. Классический названная реакция для синтеза алкилнитритов является Синтез Мейера[17][18] в котором алкилгалогениды реагируют с металлическими нитритами до смеси нитроалканов и нитритов.

Безопасность

Нитрит (проглатывается) в условиях, которые приводят к эндогенному нитрозирование был классифицирован как "Вероятно, канцерогенный для человека" (Группа 2А ) от Международное агентство по изучению рака (IARC), специализированное онкологическое агентство Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) из Организация Объединенных Наций.[19][20]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c Лауэ В., Тиманн М., Шайблер Э., Виганд К.В. (2006). «Нитраты и нитриты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a17_265.
  2. ^ а б c d е Гринвуд, стр 461–464
  3. ^ База данных ИЮПАК SC Обширная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.
  4. ^ Гринвуд, стр 431
  5. ^ Иванов В. М. (2004). "125 лет реактиву Грисса". Журнал аналитической химии. 59 (10): 1002–1005. Дои:10.1023 / B: JANC.0000043920.77446.d7. S2CID  98768756. Переведено с Иванов В. М. (2004). Журнал Аналитической химии. 59 (10): 1109–1112. Отсутствует или пусто | название = (Помогите)
  6. ^ Спарацино-Уоткинс, Кортни; Штольц, Джон Ф .; Басу, Партха (16 декабря 2013 г.). «Нитрат и периплазматические нитратредуктазы». Chem. Soc. Rev. 43 (2): 676–706. Дои:10.1039 / c3cs60249d. ISSN  1460-4744. ЧВК  4080430. PMID  24141308.
  7. ^ Саймон, Йорг; Клотц, Мартин Г. (2013). «Разнообразие и эволюция биоэнергетических систем, участвующих в трансформации микробных соединений азота». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. 1827 (2): 114–135. Дои:10.1016 / j.bbabio.2012.07.005. PMID  22842521.
  8. ^ а б Bagheri, H .; Hajian, A .; Rezaei, M .; Ширзадмехр, А. (2017). «Композит наночастиц металла Cu - многослойные углеродные нанотрубки - восстановленный оксид графена как новая и высокоэффективная платформа электрохимического датчика для одновременного определения нитрита и нитрата». Журнал опасных материалов. 324 (Pt B): 762–772. Дои:10.1016 / j.jhazmat.2016.11.055. PMID  27894754.
  9. ^ Де Врис, Джон (1997). Безопасность пищевых продуктов и токсичность. CRC Press. п. 70. ISBN  978-0-8493-9488-1.
  10. ^ факты о нитрите и нитрате натрия Доступ 12 декабря 2014 г.
  11. ^ Дойл, Майкл П .; Спербер, Уильям Х. (23 сентября 2009 г.). Справочник по микробиологической порче пищевых продуктов и напитков. п. 78. ISBN  9781441908261.
  12. ^ Уилсон, Би (1 марта 2018 г.). «Да, бекон действительно нас убивает». Хранитель. ISSN  0261-3077. Получено 8 февраля 2019.
  13. ^ Charles, R. L .; Рудык, О .; Присяжна, О .; Камынина, А .; Yang, J .; Morisseau, C .; Гамак, Б.Д .; Freeman, B.A .; Итон, П. (2014). «Защита мышей от гипертонии при помощи средиземноморской диеты опосредована ингибированием растворимой эпоксидгидролазы нитрогидролазами». Труды Национальной академии наук. 111 (22): 8167–72. Bibcode:2014PNAS..111.8167C. Дои:10.1073 / pnas.1402965111. ЧВК  4050620. PMID  24843165.
  14. ^ Binkerd, E.F; Колари, О.Е. (1 января 1975 г.). «История и использование нитратов и нитритов при консервировании мяса». Пищевая и косметическая токсикология. 13 (6): 655–661. Дои:10.1016/0015-6264(75)90157-1. ISSN  0015-6264. PMID  1107192.
  15. ^ Кудре, Гийом, Эрик (2017). Cochonneries: комментарий la charcuterie est devenue un яд. Париж: Decouverte. с. часть I, глава 2 (с. 40–55) и глава 3 (с. 56–70). ISBN  9782707193582. OCLC  1011036745.
  16. ^ Лауэр, Клаус (1 января 1991 г.). «История нитритов в питании человека: материалы из немецких кулинарных книг». Журнал клинической эпидемиологии. 44 (3): 261–264. Дои:10.1016 / 0895-4356 (91) 90037-А. ISSN  0895-4356. PMID  1999685.
  17. ^ Виктор Мейер (1872). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe". Annalen der Chemie Юстуса Либиха. 171 (1): 1–56. Дои:10.1002 / jlac.18741710102.; Виктор Мейер, Дж. Локер (1876 г.). "Ueber die Pseudonitrole, die Isomeren der Nitrolsäuren". Annalen der Chemie Юстуса Либиха. 180 (1–2): 133–55. Дои:10.1002 / jlac.18761800113.; В. Мейер и Штюбер (1872 г.). "Vorläufige Mittheilung". Chemische Berichte. 5: 203–05. Дои:10.1002 / cber.18720050165.; Виктор Мейер, О. Штюбер (1872). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe". Chemische Berichte. 5: 399–406. Дои:10.1002 / cber.187200501121.; Виктор Мейер, А. Риллиет (1872). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreiche. Dritte Mittheilung". Chemische Berichte. 5 (2): 1029–34. Дои:10.1002 / cber.187200502133.; Виктор Мейер, К. Хойнацкий (1872). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe. Vierte Mittheilung". Chemische Berichte. 5 (2): 1034–38. Дои:10.1002 / cber.187200502134.
  18. ^ Роберт Б. Рейнольдс, Гомер Адкинс (1929). «Связь конституции некоторых галогенидов алкила с образованием нитропарафинов и алкилнитритов». Журнал Американского химического общества. 51 (1): 279–87. Дои:10.1021 / ja01376a037.
  19. ^ «Список классификаций, тома 1–116 - Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека». Международное агентство по изучению рака (IARC) - Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). 2010. Архивировано с оригинал 10 июня 2017 г.. Получено 25 сентября 2016.
  20. ^ ТОМ 94 - Проглатывание нитратов, нитритов и цианобактериальных пептидных токсинов - Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для людей. Международное агентство по изучению рака (IARC) - Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). 2010. ISBN  9789283212942. Получено 25 сентября 2016.

Список используемой литературы

внешние ссылки