stringtranslate.com

Азотистая кислота

Азотистая кислота ( молекулярная формула H NO
2) — слабая однопротонная кислота, известная только в растворе , в газовой фазе и в форме нитрита ( NO−
2) соли. [2] Его открыл Карл Вильгельм Шееле , который назвал его « флогистиковой кислотой селитры». Азотистая кислота используется для получения солей диазония из аминов. Образующиеся соли диазония являются реагентами в реакциях азосочетания с образованием азокрасителей .

Состав

В газовой фазе плоская молекула азотистой кислоты может принимать как син- , так и анти- форму. Анти - форма преобладает при комнатной температуре, и ИК-измерения показывают, что она более стабильна примерно на 2,3 кДж/моль. [2]

Подготовка

Азотистую кислоту обычно получают подкислением водных растворов нитрита натрия минеральной кислотой . Подкисление обычно проводится при ледяной температуре, а HNO 2 расходуется на месте . [3] [4] Свободная азотистая кислота или концентрированные растворы нестабильны и быстро разлагаются.

Азотистую кислоту также можно получить растворением триоксида азота в воде по уравнению

N 2 O 3 + H 2 O → 2 HNO 2

Реакции

Азотистая кислота является основным хемофором реактива Либермана , используемого для выборочного тестирования на алкалоиды.

Разложение

Газообразная азотистая кислота, встречающаяся редко, разлагается на диоксид азота , оксид азота и воду:

2 HNO 2 → NO 2 + NO + H 2 O

Диоксид азота в водном растворе диспропорционируется на азотную кислоту и азотистую кислоту: [5]

2 NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2

В теплых или концентрированных растворах общая реакция сводится к образованию азотной кислоты, воды и оксида азота:

3 HNO 2 → HNO 3 + 2 NO + H 2 O

Оксид азота впоследствии может быть повторно окислен воздухом до азотной кислоты, в результате чего общая реакция:

2 HNO 2 + O 2 → 2 HNO 3

Снижение

С ионами I − и Fe 2+ образуется NO: [6]

2 HNO 2 + 2 KI + 2 H 2 SO 4 → I 2 + 2 NO + 2 H 2 O + 2 K 2 SO 4
2 HNO 2 + 2 FeSO 4 + 2 H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 NO + 2 H 2 O + K 2 SO 4

С ионами Sn 2+ образуется N 2 O:

2 HNO 2 + 6 HCl + 2 SnCl 2 → 2 SnCl 4 + N 2 O + 3 H 2 O + 2 KCl

С газом SO 2 образуется NH 2 OH:

2 HNO 2 + 6 H 2 O + 4 SO 2 → 3 H 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 2 NH 2 OH

С Zn в растворе щелочи образуется NH 3 :

5 H 2 O + KNO 2 + 3 Zn → NH 3 + КОН + 3 Zn(OH) 2

С Н
2ЧАС+
5, образуется как HN 3 , так и (впоследствии) газ N 2 :

HNO 2 + [N 2 H 5 ] + → HN 3 + H 2 O + H 3 O +
HNO 2 + HN 3 → N 2 O + N 2 + H 2 O

Окисление азотистой кислотой имеет кинетический контроль над термодинамическим контролем . Лучше всего это иллюстрируется тем, что разбавленная азотистая кислота способна окислять I - до I 2 , а разбавленная азотная кислота - не может.

I 2 + 2 e − ⇌ 2 I − E o = +0,54 В 
НЕТ−
3+ 3 H + + 2 e − ⇌ HNO 2 + H 2 O E o = +0,93 В 
HNO 2 + H + + e − ⇌ NO + H 2 O E o = +0,98 В 

Видно, что значения Eо-
ячейкаибо эти реакции схожи, но азотная кислота является более сильным окислителем. Основываясь на том факте, что разбавленная азотистая кислота может окислять йодид в йод , можно сделать вывод, что азот является более быстрым, а не более сильным окислителем, чем разбавленная азотная кислота. [6]

Органическая химия

Азотистую кислоту применяют для получения солей диазония :

HNO 2 + ArNH 2 + H + → ArN+
2 + 2 Н 2 О

где Ar представляет собой арильную группу.

Такие соли широко используются в органическом синтезе , например для реакции Зандмейера и при получении азокрасителей — ярко окрашенных соединений, лежащих в основе качественной реакции на анилин . [7] Азотистая кислота используется для уничтожения токсичного и потенциально взрывоопасного азида натрия . Для большинства целей азотистая кислота обычно образуется на месте в результате действия минеральной кислоты на нитрит натрия : [8] В основном она имеет синий цвет.

NaNO 2 + HCl → HNO 2 + NaCl
2 NaN 3 + 2 HNO 2 → 3 N 2 + 2 NO + 2 NaOH

Реакция с двумя α- атомами водорода в кетонах приводит к образованию оксимов , которые могут быть дополнительно окислены до карбоновой кислоты или восстановлены с образованием аминов. Этот процесс используется в коммерческом производстве адипиновой кислоты .

Азотистая кислота быстро реагирует с алифатическими спиртами с образованием алкилнитритов , которые являются мощными сосудорасширяющими средствами :

(CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 OH + HNO 2 → (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 ONO + H 2 O

Канцерогены, называемые нитрозаминами , образуются (обычно непреднамеренно) в результате реакции азотистой кислоты со вторичными аминами :

HNO 2 + R 2 NH → R 2 N-NO + H 2 O

Атмосфера Земли

Азотистая кислота участвует в озоновом балансе нижних слоев атмосферы — тропосферы . Гетерогенная реакция оксида азота (NO) и воды приводит к образованию азотистой кислоты. Когда эта реакция протекает на поверхности атмосферных аэрозолей , продукт легко фотолизуется до гидроксильных радикалов . [9] [10]

Повреждения и мутации ДНК

Обработка клеток Escherichia coli азотистой кислотой вызывает повреждение клеточной ДНК, включая дезаминирование цитозина до урацила , и эти повреждения подлежат восстановлению с помощью специфических ферментов. [11] Кроме того, азотистая кислота вызывает мутации замены оснований у организмов с двухцепочечной ДНК. [12]

Смотрите также

На Wikimedia Commons есть средства массовой информации, связанные с азотистой кислотой .

Рекомендации

  1. ^ «Азотистая кислота».
  2. ^ аб Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.п. 462.
  3. ^ Ю. Пети; М. Ларшевек (1998). «Этилглицидат из (S)-серина: этил (R)-(+)-2,3-эпоксипропаноат». Орг. Синтез . 75:37 . дои :10.15227/orgsyn.075.0037.
  4. ^ Адам П. Смит; Скотт А. Сэвидж; Дж. Кристофер Лав; Кассандра Л. Фрейзер (2002). «Синтез 4-, 5- и 6-метил-2,2'-бипиридина с помощью стратегии перекрестного сочетания Негиши: 5-метил-2,2'-бипиридин». Орг. Синтез . 78:51 . дои :10.15227/orgsyn.078.0051.
  5. ^ Камеока, Йоджи; Пигфорд, Роберт (февраль 1977 г.). «Абсорбция диоксида азота водой, серной кислотой, гидроксидом натрия и щелочным водным сульфитом натрия». Индийский англ. хим. Фундамент . 16 (1): 163–169. дои : 10.1021/i160061a031.
  6. ^ AB Кэтрин Э. Хаускрофт; Алан Дж. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия, 3-е издание . Пирсон. п. 449. ИСБН 978-0-13-175553-6.
  7. ^ Кларк, ХТ; Кирнер, В. Р. Органический синтез «Метилового красного», Сборник, том 1, стр. 374 (1941). «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 г. Проверено 26 июля 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  8. ^ Разумная практика в лаборатории: обращение с химикатами и их утилизация. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии . 1995. дои : 10.17226/4911. ISBN 978-0-309-05229-0.
  9. ^ Спатаро, Ф; Янниелло, А. (ноябрь 2014 г.). «Источники атмосферной азотистой кислоты: состояние науки, текущие потребности исследований и перспективы на будущее». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 64 (11): 1232–1250. дои : 10.1080/10962247.2014.952846 . ПМИД  25509545.
  10. ^ Англада, Йозеф М.; Соле, Альберт (ноябрь 2017 г.). «Атмосферное окисление HONO радикалами OH, Cl и ClO». Журнал физической химии А. 121 (51): 9698–9707. Бибкод : 2017JPCA..121.9698A. doi : 10.1021/acs.jpca.7b10715. ПМИД  29182863.
  11. ^ Да Роза Р., Фридберг ЕС, Дункан Б.К., Warner HR. Репарация повреждений ДНК азотистой кислотой у Escherichia coli. Биохимия. 1977 г., 1 ноября; 16 (22): 4934-9. дои: 10.1021/bi00641a030. PMID: 334252
  12. ^ Хартман З., Хенриксон Э.Н., Хартман П.Е., Себула Т.А. Молекулярные модели, которые могут объяснить мутагенез азотистой кислоты в организмах, содержащих двухцепочечную ДНК. Энвайрон Мол Мутаген. 1994;24(3):168-75. doi: 10.1002/em.2850240305. PMID: 7957120