亞硝酸

亞硝酸

無機化合物
亞硝酸是一種無機化合物,分子式為HNO2,無遊離态,隻能存在于稀的水溶液中,亮藍色,為弱酸,電離平衡常數為4.6x10-4。亞硝酸溶液遇微熱即分解,酸酐為N2O3。亞硝酸既有氧化性,又有還原性。其氧化性比還原性要強,在酸性介質中更明顯。亞硝酸的鹽類大多數是無色結晶,易溶于水,有毒。[1]
  • 中文名:亞硝酸
  • 外文名:
  • 别名:
  • 化學式:HNO2
  • 分子量:
  • CAS登錄号:
  • EINECS登錄号:
  • 熔點:
  • 沸點:
  • 水溶性:
  • 密度:
  • 外觀:無色液體
  • 閃點:
  • 應用:
  • 安全性描述:
  • 危險性符号:
  • 危險性描述:
  • UN危險貨物編号:
  • CN危險貨物編号:
  • CAS号:7782-77-6
  • 摩爾質量:47.01g·mol−1
  • 安全術語:S:S1/2 S23 S26 S36 S45
  • 主要危害:極毒,緻癌性
  • 氣味:有刺激性氣味

理化性質

物理性質

外觀與性狀:亮藍色(水溶液)。氣味:有刺激性氣味。

分子量:47.0134

密度:1.54±0.1g/cm3(Predicted)

化學性質

1、弱酸性

亞硝酸是比醋酸稍強的弱酸,它的電離平衡常數為4.6x10-4。

HNO2↔H++NO2-

亞硝酸HNO2是不穩定的酸,隻能存在于稀的水溶液中,臨用前以NaNO2的冷稀溶液與H2SO4作用而制得:

NaNO2+H2SO4=NaHSO4+HNO2

亞硝酸溶液遇微熱即分解:

2HNO2=NO+NO2+H2O2、

氧化性

亞硝酸及其鹽中N原子具有中間氧化态+3,雖然它們既具有氧化性又具有還原性,但以氧化性為主,而且它的氧化能力在稀溶液時比NO3-離子還強,這一點可從它們在酸性溶液中的标準電極電勢值看出:

酸性溶液中HNO2的ψθ 值:

HNO2+H++e-↔NO+H2Oψθ=+0.99V

酸性溶液中HNO3的ψθ值:

NO3-+4H++3e-↔NO+2H2Oψθ =+0.95V

在酸性溶液中,HNO2的ψθ值比HNO3的高,所以在稀溶液中NO2-可以将I-氧化成單質I2,而NO3-卻不能氧化I-,這是NO2-與NO3-離子的重要區别之一。這個反應可用于鑒定NO2-離子。

2HNO2+2I-+2H+→2NO+I2+2H2O3、

還原性

雖然在酸性溶液中HNO2是個較強的氧化劑,但遇到比它氧化性更強的KMnO4,Cl2等強氧化劑時,它也可以表現出還原性,被氧化為硝酸鹽:

5NO2-+2MnO4-+6H+→5NO3-+2Mn2++3H2O

NO2-+Cl2+H2O→NO3-+2H++2Cl-

在堿性溶液中NO2-的還原性是主要的,空氣中的氧就能把NO2-氧化成NO3-。

堿性溶液中NO2-和O2的ψθ值如下:

NO3-+H2O+2e-↔NO2-+2OH-ψθ=+0.01V

NO2-+H2O+e-↔NO+2OH-ψθ=-0.46V

O2+2H2O+4e-↔4OH-ψθ=+0.401V

2NO2-+O2→2NO3-4、易生成配位化合物

在NO2-離子中,N原子和O原子上都有孤電子對,它們能分别與許多過渡金屬離子生成配位鍵,形成配位化合物,例如[Co(NO2)4]3-和[Co(NO2)(NH3)5]2+等,它與K+離子生成黃色的K3[Co(NO2)6]沉澱、此方法可用于鑒定K+離子的存在:

3K++[Co(NO2)6]3-→K3[Co(NO2)6]↓(黃色)5、與脂肪和芳香族伯、仲、叔胺作用

脂肪族伯胺與亞硝酸作用,通過重氮化反應,生成極不穩定的脂肪族重氮鹽。其重氮鹽即使在低溫下也會立即自動分解,定量的釋放出N2而生成碳正離子。生成的碳正離子可以發生不同反應生成烯烴、醇、鹵代烴等混合物。

CH3CH2CH2CH2→〔CH3CH2CH2—N≡N〕+Cl-→N2↑+Cl-+CH3CH2CH2+

能定量的釋放出N2,在分析上可根據放出N2的量來定量地測定脂肪伯胺。該反應常用于氨基酸和多肽的定量分析。

芳香伯胺在強酸性溶液中與亞硝酸作用,在較低溫度下生成芳香重氮鹽。

脂肪和芳香仲胺與亞硝酸作用,生成黃色油狀或固體的N-亞硝基化合物。

R2NH+HNO2→R2N—N═O+H2O

脂肪叔胺與亞硝酸作用,作為弱堿接受質子,生成不穩定易水解的鹽。該鹽遇堿重新遊離析出叔胺。

R3N+HNO2↔R3NH+NO2-

芳香叔胺若對位不含取代基,由于氨基活化芳環,與亞硝酸進行親電取代,生成對亞硝基胺。

綜上所述,利用亞硝酸與脂肪和芳香族伯、仲、叔胺作用生成産物的不同來鑒别胺。6、亞硝酸鹽的性質

亞硝酸鹽具有很高的熱穩定性,可用金屬在高溫下還原硝酸鹽的方法來制備亞硝酸鹽:

Pb(粉)+NaNO3→PbO+NaNO2

亞硝酸鹽除黃色的AgNO2不溶于水外,一般都易溶于水。

結構

在HNO2分子中,N原子采取sp2雜化,生成兩個σ鍵、一個π鍵,還有一對孤電子對,NO2-離子為平面三角形結構,N的氧化數為+3。HNO2有兩種結構:順式和反式。一般來講,反式結構比順式結構穩定。

制備

通過亞硝酸鹽與酸反應制備:

Ba(NO2)2+H2SO4→2HNO2+BaSO4

AgNO2+HCl→HNO2+AgCl↓

用冰水充分冷卻下,将Ba(NO2)2(或AgNO2)溶于水中,加入稀硫酸(或稀鹽酸)。過濾除去析出的BaSO4(或AgCl)沉澱,亞硝酸留在溶液中。若溶液中有鹽存在也無關系時,在低于0℃下,用鹽酸酸化亞硝酸鈉即可。

用途

1、亞硝酸在工業上用于有機合成,使胺類轉變成重氮化合物以制備偶氮染料。2、利用亞硝酸與脂肪和芳香族伯、仲、叔胺作用生成産物的不同來鑒别胺。3、亞硝酸鹽是一種食品防腐劑,能防止食品腐敗變質,具有顯著的殺菌或抑菌效能,特别是在腌肉工業上得到廣泛應用。

檢驗

檢測方法

亞硝酸根離子可在酸性介質中,通過和鐵(II)反應産生棕色環加以定性檢出。

Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O

Fe2++SO42-+NO=[Fe(NO)]SO4

生成棕色的硫酸亞硝酰鐵(I)(當酸為醋酸時會反應)

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