Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с нитридом , нитратом или диоксидом азота .

Нитриты
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
  • InChI = 1S / HNO2 / c2-1-3 / ч (H, 2,3) / p-1
    Ключ: IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M
  • InChI = 1 / HNO2 / c2-1-3 / ч (H, 2,3) / p-1
    Ключ: IOVCWXUNBOPUCH-REWHXWOFAR
  • N (= O) [O-]
Характеристики
НЕТ-
2
Молярная масса46,005  г · моль -1
Конъюгированная кислотаАзотистая кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Нитрит ионов имеет химическую формулу НЕТ-
2. Нитрит (в основном нитрит 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 азотистой кислоты .

Производство [ править ]

Нитрит натрия производится в промышленных масштабах путем пропускания «азотистых паров» в водный раствор гидроксида натрия или карбоната натрия: [2] [1]

Продукт очищают перекристаллизацией. Нитриты щелочных металлов термически стабильны вплоть до их точки плавления (441 ° C для KNO 2 ) и выше. Нитрит аммония может быть получен из триоксида азота N 2 O 3 , который формально является ангидридом азотистой кислоты:

2 NH 3 + H 2 O + N 2 O 3 → 2 NH 4 NO 2

Структура [ править ]

Две канонические структуры из NO-
2, которые вносят вклад в резонансный гибрид для нитрит-иона.

Нитрит-ион имеет симметричную структуру ( симметрия C 2v ), причем обе связи N – O имеют одинаковую длину и валентный угол около 115 °. В теории валентных связей он описывается как резонансный гибрид с равными вкладами двух канонических форм, которые являются зеркальным отображением друг друга. В теории молекулярных орбиталей существует сигма-связь между каждым атомом кислорода и атомом азота, а также делокализованная пи-связь, образованная p-орбиталями на атомах азота и кислорода, которая перпендикулярна плоскости молекулы. Отрицательный заряд иона равномерно распределяется на двух атомах кислорода. Атомы азота и кислорода несутнеподеленная пара электронов. Следовательно, нитрит-ион является основанием Льюиса .

Реакции [ править ]

Кислотно-основные свойства [ править ]

Размеры транс- HONO (из микроволнового спектра )

Нитрит является сопряженным основанием слабокислой азотистой кислоты :

HNO 2 ⇌ H + + NO-
2; p K a ≈ 3,3 при 18 ° C [3]     

Закись кислота также крайне неустойчивая - в газовой фазе , он существует преимущественно в виде транс - -planar молекулы. В растворе он нестабилен по отношению к реакции диспропорционирования :

3HNO 2 (водн.) ⇌ H 3 O + + NO-
3 + 2НО

Эта реакция протекает медленно при 0 ° C. [2] Добавление кислоты к раствору нитрита в присутствии восстановителя , такого как железо (II), является способом получения оксида азота (NO) в лаборатории.

Окисление и восстановление [ править ]

Формальная 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. Стандартные потенциалы восстановления для реакций с непосредственным участием азотистой кислоты показаны в таблице ниже: [4]

Половина реакцииE 0 ( V )
НЕТ-
3+ 3 H + + 2 e - ⇌ HNO 2 + H 2 O		+0,94
2 HNO 2 + 4 H + + 4 e - ⇌ H 2 N 2 O 2 + 2 H 2 O+0,86
N 2 O 4 + 2 H + + 2 e - ⇌ 2 HNO 2+1,065
2 HNO 2 + 4 H + + 4 e - ⇌ N 2 O + 3 H 2 O+1.29

Данные могут быть расширены за счет включения продуктов с более низкой степенью окисления. Например:

H 2 N 2 O 2 + 2 H + + 2 e - N 2 + 2 H 2 O;      E 0 = +2,65 В

Реакции окисления обычно приводят к образованию нитрат- иона с азотом в степени окисления +5. Например, окисление перманганат- ионом можно использовать для количественного анализа нитрита ( титрованием ):

5 НЕТ-
2+ 2 MnO-
4+ 6 H + → 5 НЕТ-
3+ 2 Mn 2+ + 3 H 2 O

Продукт реакций восстановления с нитрит-ионом варьируется в зависимости от используемого восстановителя и его силы. С диоксидом серы продуктами являются NO и N 2 O; с оловом (II) (Sn 2+ ) продукт представляет собой азотистую кислоту (H 2 N 2 O 2 ); полное восстановление до аммиака (NH 3 ) происходит с помощью сероводорода . С катионом гидразиния ( N
2ЧАС+
5) продукт восстановления нитрита - азойная кислота (HN 3 ), нестабильное и взрывоопасное соединение:

HNO 2 + N
2ЧАС+
5→ HN 3 + H 2 O + H 3 O +

который также может дополнительно реагировать с нитритом:

HNO 2 + HN 3 → N 2 O + N 2 + H 2 O

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

Анализ нитрита [ править ]

См. Также: Тест на нитриты

Нитрит обнаруживается и анализируется реакцией Грисса , включающей образование темно-красного азокрасителя при обработке NO-
2-содержащий образец с сульфаниловой кислотой и нафтил-1-амином в присутствии кислоты. [5]

Координационные комплексы [ править ]

Нитрит является амбидентатным лигандом и может образовывать широкий спектр координационных комплексов , связываясь с ионами металлов несколькими способами: [2]

  1. Когда донорство происходит от атома азота к металлическому центру, комплекс известен как нитрокомплекс .
  2. Когда донорство происходит от одного атома кислорода к металлическому центру, комплекс известен как нитритокомплекс .
  3. Оба атома кислорода могут отдавать металлический центр, образуя хелатный комплекс.
  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 (NH 3 ) 5 (ONO)] 2+ является метастабильным , изомеризуясь в желтый нитро-комплекс [Co (NH 3 ) 5 (NO 2 )] 2+ . Примером хелатирующего нитрита является [Cu (bipy) 2 (O 2 N)] NO 3 - «bipy» представляет собой бидентатный лиганд 2,2'-байпиридил . [2]

Биохимия [ править ]

Схематическое изображение микробного цикла азота. [6] [7] ANAMMOX - это анаэробное окисление аммония, DNRA - диссимиляционное восстановление нитрата до аммония, а COMMAMOX - полное окисление аммония.

При нитрификации аммоний превращается в нитрит. Важные виды включают Nitrosomonas . Другие виды бактерий, такие как Nitrobacter , ответственны за окисление нитрита в нитрат.

Многие виды бактерий могут восстановить нитрит до оксида азота или аммиака . В условиях гипоксии нитрит может выделять оксид азота, что вызывает сильное расширение сосудов . Описано несколько механизмов превращения нитрита в NO, включая ферментативное восстановление с помощью ксантин-оксидоредуктазы , нитритредуктазы и NO-синтазы (NOS), а также реакции неферментативного кислотного диспропорционирования .

Токсичность [ править ]

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 аминов, которые могут вызвать рак желудка . [Источник?] Эти материалы также могут реагировать с гемоглобином, производя 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 [ редактировать ]

Химический прекурсор [ править ]

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

Нитриты в консервировании продуктов питания и биохимии [ править ]

См. Также: Разогретый ароматизатор

Нитрит натрия используется для ускорения отверждения мяса , а также придает привлекательный цвет. [9] Исследование, проведенное в 2018 году Британской ассоциацией производителей мяса, показало, что разрешенные законом уровни нитритов не влияют на рост бактерий Clostridium botulinum, вызывающих ботулизм , в соответствии с мнением Консультативного комитета Великобритании по микробиологической безопасности пищевых продуктов, что нитриты не требуются для предотвращения роста Clostridium botulinum и продления срока хранения. [10] В США мясо не может быть названо «вяленым» без добавления нитрита. [11] [12] [13] В некоторых странах вяленые мясные продукты производятся без нитратов.или нитрита, и без нитрита из растительного источника. По сообщениям, в 2018 году пармская ветчина, производимая без нитритов с 1993 года, не вызывала случаев ботулизма. [9]

У мышей пища, богатая нитритами вместе с ненасыщенными жирами, может предотвратить гипертонию, что является одним из объяснений очевидного воздействия средиземноморской диеты на здоровье . [14] Однако было показано, что добавление нитритов в мясо генерирует известные канцерогены; Всемирная организация здравоохранения сообщает, что употребление 50 г (1,8 унции) «переработанного мяса» в день повысит риск заболевания раком кишечника на 18% в течение всей жизни. [9] Рекомендуемый максимальные пределы Всемирной организации здравоохранения в питьевой воде 50 мг л -1 и 3 мг л -1 для нитрит и нитрат - ионов, соответственно. [8]

Вяление мяса [ править ]

В реакции с миоглобином мяса нитрит придает продукту желаемый розово-красный «свежий» цвет, как у солонины. Такое использование нитрита началось в средние века. [15] Историки [16] и эпидемиологи [17] утверждают, что широкое использование нитритов при консервировании мяса тесно связано с развитием промышленной переработки мяса. В США нитрит официально используется с 1925 года.

Органические нитриты [ править ]

Сложный эфир нитрита

В органической химии нитриты представляют собой сложные эфиры азотистой кислоты и содержат функциональную нитрозоксигруппу. Нитросоединения содержат группу C – NO 2 . Нитриты имеют общую формулу RONO, где R представляет собой арильную или алкильную группу. Амилнитрит и другие алкилнитриты используются в медицине для лечения сердечных заболеваний и иногда используются в рекреационных целях для их «прилива» и продления оргазма , особенно у мужчин. Классической реакцией синтеза алкилнитритов является синтез Мейера [18] [19], в котором алкилгалогениды реагируют с металлическими нитритами до смеси нитроалканов и нитритов.

Безопасность [ править ]

См. Также: Лечение (консервирование продуктов) § Нитраты и нитриты

Было показано, что добавление нитритов к мясу приводит к образованию известных канцерогенов, таких как нитрозамины ; Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщает , что каждый из 50 г (1,8 унции) из «обработанного мяса» съеденного в день повысит риск развития рака кишечника на 18% в течение всей жизни; «Обработанное мясо» относится к мясу, которое было преобразовано путем соления, консервирования, ферментации, копчения или других процессов для улучшения вкуса или улучшения консервации. В обзоре более 400 исследований Всемирной организации здравоохранения в 2015 году был сделан вывод о наличии достаточных доказательств того, что «переработанное мясо» вызывает рак, особенно рак толстой кишки; Международное агентство ВОЗ по изучению рака (IARC) классифицировало "переработанное мясо"как канцерогенные для человека ( Группа 1 ).[9] [20]

Нитрит (принимаемый внутрь) в условиях, которые приводят к эндогенному нитрозированию , в частности, к выработке нитрозамина , был классифицирован IARC как « вероятно канцерогенный для человека » ( группа 2A ). [21] [22]

См. Также [ править ]

  • Лечение (консервирование продуктов)
  • Алкилнитриты

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Лауэ В., Тиманн М., Шайблер Э., Виганд К.В. (2006). «Нитраты и нитриты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a17_265 .
  2. ^ а б в г д Гринвуд, стр. 461–464.
  3. ^ База данных IUPAC SC Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.
  4. ^ Гринвуд, стр. 431.
  5. ↑ В.М. Иванов (2004). «125 лет реактиву Грисса» . Журнал аналитической химии . 59 (10): 1002–1005. DOI : 10,1023 / Б: JANC.0000043920.77446.d7 . S2CID 98768756 . Перевод из В.М. Иванова (2004). Журнал аналитической химии . 59 (10): 1109–1112. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  6. ^ Спарацино-Уоткинс, Кортни; Штольц, Джон Ф .; Басу, Партха (16 декабря 2013 г.). «Нитрат и периплазматические нитратредуктазы» . Chem. Soc. Ред . 43 (2): 676–706. DOI : 10.1039 / c3cs60249d . ISSN 1460-4744 . PMC 4080430 . PMID 24141308 .   
  7. ^ Саймон, Йорг; Клотц, Мартин Г. (2013). «Разнообразие и эволюция биоэнергетических систем, участвующих в трансформациях микробных соединений азота» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1827 (2): 114–135. DOI : 10.1016 / j.bbabio.2012.07.005 . PMID 22842521 . 
  8. ^ а б Багери, H .; Hajian, A .; Rezaei, M .; Ширзадмехр, А. (2017). «Композит наночастиц металла Cu - многослойные углеродные нанотрубки - восстановленный оксид графена как новая высокоэффективная платформа электрохимического сенсора для одновременного определения нитрита и нитрата». Журнал опасных материалов . 324 (Pt B): 762–772. DOI : 10.1016 / j.jhazmat.2016.11.055 . PMID 27894754 . 
  9. ^ a b c d Уилсон, Би (1 марта 2018 г.). «Да, бекон действительно нас убивает» . Хранитель . Лондон. ISSN 0261-3077 . Архивировано 10 февраля 2021 года . Проверено 14 февраля 2021 года . В торговых журналах 1960-х годов фирмы, которые продавали нитритные порошки производителям ветчины, довольно открыто говорили о том, что главным преимуществом является увеличение прибыли за счет ускорения производства. 
  10. ^ Doward, Джейми (23 марта 2019). «Выявлено: нет необходимости добавлять в ветчину нитриты, опасные для рака» . Наблюдатель . Лондон. Архивировано 26 января 2021 года . Проверено 14 февраля 2021 года . Результаты показывают, что нет изменений в уровнях инокулированного C botulinum в процессе отверждения, что означает, что действие нитрита во время отверждения не токсично для спор C botulinum при уровнях 150 ppm [частей на миллион] при поступлении нитрита и ниже.
  11. Перейти ↑ De Vries, John (1997). Безопасность пищевых продуктов и токсичность . CRC Press. п. 70. ISBN 978-0-8493-9488-1.
  12. ^ Факты о нитрите и нитрате натрия Доступ 12 декабря 2014 г.
  13. ^ Дойл, Майкл П .; Спербер, Уильям Х. (23 сентября 2009 г.). Сборник микробиологической порчи продуктов питания и напитков . п. 78. ISBN 9781441908261.
  14. ^ Чарльз, RL; Рудык, О .; Присяжна, О .; Камынина, А .; Yang, J .; Morisseau, C .; Гамак, БД; Фриман, BA; Итон, П. (2014). «Защита мышей от гипертонии с помощью средиземноморской диеты опосредована ингибированием растворимой эпоксидгидролазы нитрогидролазами» . Труды Национальной академии наук . 111 (22): 8167–72. Bibcode : 2014PNAS..111.8167C . DOI : 10.1073 / pnas.1402965111 . PMC 4050620 . PMID 24843165 .  
  15. ^ Бинкерд, Э. Ф; Колари, О.Е. (1 января 1975 г.). «История и использование нитратов и нитритов при консервировании мяса». Пищевая и косметическая токсикология . 13 (6): 655–661. DOI : 10.1016 / 0015-6264 (75) 90157-1 . ISSN 0015-6264 . PMID 1107192 .  
  16. ^ 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 .
  17. ^ Лауэр, Клаус (1 января 1991). «История нитритов в питании человека: материалы из немецких кулинарных книг» . Журнал клинической эпидемиологии . 44 (3): 261–264. DOI : 10.1016 / 0895-4356 (91) 90037-A . ISSN 0895-4356 . PMID 1999685 .  
  18. ↑ Виктор Мейер (1872 г.). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe" . Annalen der Chemie Юстуса Либиха . 171 (1): 1–56. DOI : 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. DOI : 10.1002 / jlac.18761800113 .; В. Мейер и Штюбер (1872 г.). "Vorläufige Mittheilung" . Chemische Berichte . 5 : 203–05. DOI : 10.1002 / cber.18720050165 .; Виктор Мейер, О. Штюбер (1872). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe" . Chemische Berichte . 5 : 399–406. DOI : 10.1002 / cber.187200501121 .; Виктор Мейер, А. Риллиет (1872). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreiche. Dritte Mittheilung" . Chemische Berichte . 5 (2): 1029–34. DOI : 10.1002 / cber.187200502133 .; Виктор Мейер, К. Хойнацкий (1872 г.). "Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe. Vierte Mittheilung" . Chemische Berichte . 5 (2): 1034–38. DOI : 10.1002 / cber.187200502134 .
  19. ^ Роберт Б. Рейнольдс, Гомер Адкинс (1929). «Связь конституции некоторых галогенидов алкила с образованием нитропарафинов и алкилнитритов». Журнал Американского химического общества . 51 (1): 279–87. DOI : 10.1021 / ja01376a037 .
  20. ^ «Монографии МАИР оценивают потребление красного мяса и обработанного мяса» (PDF) . Международное агентство по изучению рака. 26 октября 2015. Архивировано из оригинального (PDF) 18 января 2021 года . Проверено 14 февраля 2021 года . Обработанное мясо было классифицировано как канцерогенное для человека (Группа 1) на основании достаточных доказательств того, что употребление обработанного мяса вызывает колоректальный рак.
  21. ^ «Список классификаций, тома 1–116 - Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для людей» . Международное агентство по изучению рака (IARC) - Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) . 2010. Архивировано из оригинала на 10 июня 2017 года . Проверено 25 сентября 2016 года .
  22. ^ 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. Проверено 25 сентября 2016 года .

Библиография [ править ]

  • Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.

Внешние ссылки [ править ]

  • Паспорт безопасности материала, нитрит натрия ( архив )
  • ATSDR - Примеры из практики экологической медицины - Нитратная / нитритная токсичность ( архив ) - Министерство здравоохранения и социальных служб США (общественное достояние)
  • Статья о токсичности нитритов