- Struktura kwasu azotowego
- Nieruchomości
- Nazwy chemiczne
- Opis fizyczny
- Waga molekularna
- Stała dysocjacji
- Temperatura topnienia
- Temperatura wrzenia
- Tworzenie soli
- Potencjał ognia
- Rozkład
- Środek redukujący
- Środek utleniający
- Nomenklatura
- Synteza
- Ryzyka
- Aplikacje
- Produkcja soli diazoniowych
- Eliminacja azydku sodu
- Synteza oksymów
- W postaci soli
- Bibliografia
Kwas azotowy jest słabym kwasem nieorganicznym, wzór chemiczny HNO 2 . Występuje głównie w roztworze wodnym o jasnoniebieskim kolorze. Jest bardzo niestabilny i szybko rozkłada się na tlenek azotu NO i kwas azotowy HNO 3 .
Zwykle występuje w roztworze wodnym w postaci azotynów. Pochodzi również naturalnie z atmosfery w wyniku reakcji tlenku azotu z wodą. Tam, w szczególności w troposferze, kwas azotowy wpływa na regulację stężenia ozonu.
Roztwór kwasu azotowego w zlewce. Źródło: nie podano autora do odczytu maszynowego. Szalony naukowiec ~ commonswiki założył (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich).
Powyższy obrazek przedstawia roztwór HNO 2, na którym widać charakterystyczny bladoniebieski kolor tego kwasu. Jest syntetyzowany przez rozpuszczenie trójtlenku azotu N 2 O 3 w wodzie. Jest to również produkt zakwaszania roztworów azotynu sodu w niskich temperaturach.
HNO 2 ma niewielkie zastosowanie komercyjne, ponieważ jest stosowany w postaci azotynów do konserwowania mięsa. Z drugiej strony jest używany do produkcji barwników azowych.
Stosowany jest razem z tiosiarczanem sodu w leczeniu pacjentów z zatruciem cyjankiem sodu. Ale jest to czynnik mutagenny i uważa się, że może powodować substytucje w zasadach łańcuchów DNA poprzez oksydacyjną deaminację cytozyny i adeniny.
Kwas azotowy ma podwójne zachowanie, ponieważ może działać jako środek utleniający lub redukujący; to znaczy, można go zredukować do NO lub N 2 albo utlenić do HNO 3 .
Struktura kwasu azotowego
Izomery cis (po lewej) i trans (po prawej) z odpowiednimi strukturami cząsteczkowymi HNO2. Źródło: Ben Mills.
Górny obraz przedstawia strukturę molekularną kwasu azotawego za pomocą modelu kul i prętów. Atom azotu (niebieska kula) znajduje się w środku struktury, tworząc wiązanie podwójne (N = O) i pojedyncze (NO) z atomami tlenu (kule czerwone).
Zauważ, że atom wodoru (biała kula) jest związany z jednym z atomów tlenu, a nie bezpośrednio z azotem. A więc wiedząc o tym, wzór strukturalny HNO 2 to lub, a takiego wiązania HN nie ma (jak może skłonić Cię do myślenia wzór chemiczny).
Cząsteczki na obrazie odpowiadają cząsteczkom fazy gazowej; w wodzie są otoczone cząsteczkami wody, które mogą przyjąć (słabo) jon wodorowy, tworząc jony NO 2 - i H 3 O + .
Ich struktury mogą przybierać dwie formy: cis lub trans, zwane izomerami geometrycznymi. W izomerze cis atom H jest zaćmiony przez sąsiedni atom tlenu; podczas gdy w izomerze trans oba są w pozycji przeciwnej lub przeciwnej.
W izomerze cis prawdopodobne jest utworzenie wewnątrzcząsteczkowego mostka wodorowego (OH-NO), który może zakłócać mostek międzycząsteczkowy (ONOH-ONOH).
Nieruchomości
Nazwy chemiczne
-Kwas azotowy
-Kwas dioksonitrynowy (III)
-Wodorotlenek nitrozylu
-Hydroksydoksydonitrogen (nazwa systematyczna IUPAC)
Opis fizyczny
Bladoniebieski płyn odpowiadający roztworowi azotynów.
Waga molekularna
47,013 g / mol.
Stała dysocjacji
To słaby kwas. Jego pKa wynosi 3,35 przy 25ºC.
Temperatura topnienia
Jest znany tylko w rozwiązaniu. Dlatego nie można obliczyć jego temperatury topnienia ani wyodrębnić jego kryształów.
Temperatura wrzenia
Ponieważ nie istnieje w stanie czystym, ale w wodzie, pomiary tej właściwości nie są dokładne. Z jednej strony zależy to od stężenia HNO 2 , z drugiej jego podgrzanie powoduje jego rozkład. Dlatego nie podaje się dokładnej temperatury wrzenia.
Tworzenie soli
Tworzy rozpuszczalne w wodzie azotyny z Li + , Na + , K + , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ . Ale nie tworzy soli z wielowartościowymi kationami, takimi jak: Al 3+ i / lub Be 2+ (ze względu na dużą gęstość ładunku). Jest zdolny do tworzenia trwałych estrów z alkoholami.
Potencjał ognia
Jest palny w wyniku reakcji chemicznych. Może wybuchnąć w kontakcie z trichlorkiem fosforu.
Rozkład
Jest związkiem bardzo nietrwałym, w roztworze wodnym rozkłada się na tlenek azotu i kwas azotowy:
2 HNO 2 => NO 2 + NO + H 2 O
4 HNO 2 => 2 HNO 3 + N 2 O + H 2 O
Środek redukujący
Kwas azotowy w roztworze wodnym występuje w postaci jonów azotynowych NO 2 - , które podlegają różnym reakcjom redukcji.
Reaguje z jonami I - i Fe 2+ w postaci azotynu potasu, tworząc tlenek azotu:
2 KNO 2 + KI + H 2 SO 4 => I 2 + 2 NO + 2 H 2 O + K 2 SO 2
Azotyn potasu w obecności jonów cyny jest redukowany do podtlenku azotu:
KNO 2 + 6 HCl + 2 SnCl 2 => 2 SnCl 4 + N 2 O + 3 H 2 O + 2 KCl
Azotyn potasu jest redukowany przez Zn w środowisku zasadowym, tworząc amoniak:
5 H 2 O + KNO 2 + 3 Zn => NH 3 + KOH + 3 Zn (OH) 2
Środek utleniający
Oprócz tego, że jest środkiem redukującym, kwas azotawy może wpływać na procesy utleniania. Na przykład: utlenia siarkowodór, zamieniając się w tlenek azotu lub amoniak, w zależności od kwasowości środowiska, w którym zachodzi reakcja.
2 HNO 2 + H 2 S => S + 2 NO + 2 H 2 O
HNO 2 + 3 H 2 S => S + NH 3 + 2 H 2 O
Kwas azotowy w środowisku o kwaśnym pH może utleniać jodki do jodu.
HNO 2 + I - + 6 H + => 3 I 2 + NH 3 + 2 H 2 O
Może również działać jako środek redukujący, działając na Cu 2+ , powodując kwas azotowy.
Nomenklatura
HNO 2 można nadać inne nazwy, które zależą od rodzaju nomenklatury. Kwas azotowy odpowiada tradycyjnej nomenklaturze; kwas dioksonitrynowy (III), zgodnie z nomenklaturą zapasów; i dioksonitan wodoru (III), do systematycznego.
Synteza
Kwas azotowy można syntetyzować rozpuszczając trójtlenek azotu w wodzie:
N 2 O 3 + H 2 O => 2 HNO 2
Inną metodą przygotowania jest reakcja azotynu sodu NaNO 3 z kwasami mineralnymi; taki jak kwas solny i kwas bromowodorowy. Reakcję prowadzi się w niskiej temperaturze, a kwas azotowy zużywa się in situ.
NaNO 3 + H + => HNO 2 + Na +
Jon H + pochodzi z HCl lub HBr.
Ryzyka
Biorąc pod uwagę jego właściwości i charakterystykę chemiczną, niewiele jest informacji na temat bezpośrednich toksycznych skutków HNO 2 . Być może niektóre szkodliwe skutki, które uważa się za wytwarzane przez ten związek, są w rzeczywistości powodowane przez kwas azotowy, który może być spowodowany rozkładem kwasu azotawego.
Należy zauważyć, że HNO 2 może mieć szkodliwy wpływ na drogi oddechowe i być zdolny do wywoływania drażniących objawów u pacjentów z astmą.
W postaci azotynu sodu jest redukowany przez dezoksyhemoglobinę, z wytworzeniem tlenku azotu. Jest to silny środek rozszerzający naczynia krwionośne, który powoduje rozluźnienie mięśni gładkich naczyń, szacując dawkę LD50 na 35 mg / kg do spożycia doustnego u ludzi.
Toksyczność azotynu sodu objawia się zapaścią sercowo-naczyniową, po której następuje ciężkie niedociśnienie spowodowane rozszerzającym naczynia krwionośne działaniem tlenku azotu wytwarzanego z azotynów.
Dwutlenek azotu NO 2 obecny w zanieczyszczonym powietrzu (smog) może w pewnych warunkach powodować powstawanie kwasu azotowego; które z kolei mogą reagować z aminami, tworząc nitrozoaminy, gamma związków rakotwórczych.
Podobna reakcja występuje w przypadku dymu papierosowego. Stwierdzono, że pozostałości nitrozoaminy przylegają do wewnętrznej wykładziny pojazdów do palenia.
Aplikacje
Produkcja soli diazoniowych
Kwas azotowy jest wykorzystywany w przemyśle do produkcji soli diazoniowych poprzez jego reakcję z aminami aromatycznymi i fenolami.
HNO 2 + ArNH 2 + H + => ArN = NAr + H 2 O
Sole diazoniowe są używane w reakcjach syntezy organicznej; na przykład w reakcji Sandmeyera. W tej reakcji zachodzi podstawienie grupy aminowej (H 2 N-) w pierwszorzędowej aminie aromatycznej przez grupy Cl - , Br - i CN - . Aby otrzymać te aromatyczne produkty, potrzebne są sole miedziawy.
Sole diazoniowe mogą tworzyć jasne związki azowe, które są używane jako barwniki, a także służą jako jakościowy test na obecność amin aromatycznych.
Eliminacja azydku sodu
Kwas azotowy służy do usuwania azydku sodu (NaN 3 ), który jest potencjalnie niebezpieczny ze względu na jego tendencję do wybuchu.
2 NaN 3 + 2 HNO 2 => 3 N 2 + 2 NO + 2 NaOH
Synteza oksymów
Kwas azotowy może reagować z grupami ketonowymi, tworząc oksymy. Mogą one zostać utlenione do kwasów karboksylowych lub zredukowane do amin.
Proces ten jest wykorzystywany do komercyjnego wytwarzania kwasu adypinowego, monomeru używanego do produkcji nylonu. Zajmuje się również produkcją poliuretanu, a jego estry są plastyfikatorami, głównie w PVC.
W postaci soli
Kwas azotowy w postaci azotynu sodu jest stosowany do obróbki i konserwowania mięsa; ponieważ zapobiega rozwojowi bakterii i jest zdolny do reagowania z mioglobiną, wytwarzając ciemnoczerwony kolor, który sprawia, że mięso jest bardziej atrakcyjne do spożycia.
Ta sama sól jest stosowana w połączeniu z tiosiarczanem sodu w dożylnym leczeniu zatrucia cyjankiem sodu.
Bibliografia
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. Aminy. (10 th Edition.). Wiley Plus.
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- PubChem. (2019). Kwas azotowy. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Softschools. (2019). Kwas azotowy. Odzyskane z: Softschools.com
- Wikipedia. (2019). Kwas azotowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Królewskie Towarzystwo Chemii. (2015). Kwas azotowy. Źródło: chemspider.com
- New World Encyclopedia. (2015). Kwas azotowy. Odzyskane z: newworldencyclopedia.org
- DrugBank. (2019). Kwas azotowy. Odzyskany z: drugbank.ca
- Formulacja chemiczna. (2018). HNO 2 . Odzyskany z: formulacionquimica.com