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亞硝酸( Nitrous acid ),是一種無機物,分子式為 HNO2,自由的亞硝酸不存在,只在冷的稀溶液內穩定,遇熱即分解。亞硝酸是弱酸,溶液顯無色。亞硝酸雖然很不穩定,但亞硝酸鹽卻比較穩定。亞硝酸多用強酸與可溶性亞硝酸鹽作用而製得。亞硝酸氧化性較強,常常存在於水環境中,多以其鹽類的形式污染水域。亞硝酸及其鹽類被認為是致癌物。

理化性質

亞硝酸溶液的物理性質

外觀與性狀:無色液體。

氣味:有刺激性氣味。

亞硝酸分子量:47 [1]

化學性質

1、HNO2是弱酸,但酸性比醋酸略強:

HNO2↔ H++ NO2-

亞硝酸HNO2是不穩定的酸,只能存在於稀的水溶液中,臨用前以NaNO2的冷稀溶液與H2SO4作用而製得:

NaNO2+ H2SO4= NaHSO4+ HNO2

亞硝酸是比醋酸稍強的弱酸,它的電離平衡常數為4.6x10-4。亞硝酸溶液遇微熱即分解:

2HNO2= NO + NO2+ H2O

2、氧化性

亞硝酸及其鹽中N原子具有中間氧化態+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標準電極電勢值看出:

酸性溶液中HNO2的ψθ值:

HNO2+ H++ e-↔ NO + H2O ψθ= +0.99V

酸性溶液中HNO3的ψθ值:

NO3-+ 4H++ 3e-↔ NO + 2H2O ψθ= +0.95V

在酸性溶液中,HNO2的ψθ值比HNO3的高,所以在稀溶液中NO2-可以將I-氧化成單質I2,而NO3-卻不能氧化I-,這是NO2-與NO3-離子的重要區別之一。這個反應可用於鑑定NO2-離子。

2HNO2+ 2I-+ 2H+→ 2NO + I2+ 2H2O

3、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-

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

鹼性溶液中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、NO2-離子易生成配位化合物

在NO2-離子中,N原子和O原子上都有孤電子對,它們能分別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

淀、此方法可用於鑑定K+離子的存在:

3K++ [Co(NO2)6]3-→ K3[Co(NO2)6]↓(黃色)

5、熱穩定性

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製備亞硝酸鹽:

Pb(粉) + NaNO3→ PbO + NaNO2

亞硝酸的鹽類大多數是無色結晶,易溶於水,有毒。比亞硝酸穩定,在加熱熔化時會分解。

亞硝酸鹽除黃色的AgNO2不溶於水外,一般都易溶於水。亞硝酸鹽有毒,是致癌物質。

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,特別是在醃肉工業上得到廣泛應用。

結構

在HNO2分子中,N原子採取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。

製備方法

通過亞硝酸鹽與酸反應製備:

Ba(NO2)2+ H2SO4→ 2HNO2+ BaSO4

AgNO2+ HCl → HNO2+ AgCl↓

檢驗環節

亞硝酸根離子可在酸性介質中,通過和鐵(II)反應產生棕色環加以定性檢出[2]

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)

視頻

亞硝酸鹽的危害

參考文獻