Азотистая кислота
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Азотистая кислота [1] | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ЧЭБИ |
|
| ChEMBL |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.029.057 |
| Номер ЕС |
|
| 983 | |
| КЕГГ |
|
| МеШ | Азотистый+кислотный |
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| HNO2 | |
| Молярная масса | 47,013 г/моль |
| Появление | Бледно-голубой раствор |
| Плотность | Приблизительно 1 г/мл |
| Температура плавления | Известен только в растворе или в виде газа. |
| Кислотность ( pK a ) | 3.15 [2] |
| Сопряженное основание | Нитрит |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Негорючий |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Азотная кислота |
Другие катионы | Нитрит натрия Нитрит калия Нитрит аммония |
Родственные соединения | Триоксид диазота |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Азотистая кислота (молекулярная формула H N O
2) — слабая и одноосновная кислота , известная только в растворе , в газовой фазе и в форме нитрита ( NO−
2) соли. [3] Он был открыт Карлом Вильгельмом Шееле , который назвал его « флогистонированной кислотой селитры». Азотистая кислота используется для получения солей диазония из аминов. Полученные соли диазония являются реагентами в реакциях азосочетания для получения азокрасителей .
Структура
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. [3]
Подготовка и разложение
Свободная газообразная азотистая кислота нестабильна и быстро диспропорционирует с образованием оксидов азота :
- 2HNO2 → NO2 + NO + H2O
В водном растворе диоксид азота также диспропорционирует, в результате реакции образуются оксид азота и азотная кислота : [4] : 1 [5]
- 3 HNO 2 → 2 NO + HNO 3 + H 2 O
Следовательно, применение азотистой кислоты обычно начинается с подкисления нитрита натрия минеральной кислотой . Подкисление обычно проводится при температуре льда, а HNO2 потребляется на месте . [6] [7]
Азотистая кислота уравновешивается с триоксидом диазота в воде, так что концентрированные растворы имеют видимый синий цвет: [4] : 2
- N2O3 + H2O ⇌ 2HNO2
Таким образом, добавление триоксида диазота к воде является еще одним подготовительным приемом.
Химические применения
Азотистая кислота является основным хемофором в реагенте Либермана , используемом для точечного определения алкалоидов.
При высокой кислотности ( pH ≪ 2 ) азотистая кислота протонируется с образованием воды и катионов нитрозония . [4] : 2
Снижение
С ионами I − и Fe 2+ образуется NO: [8]
- 2HNO2 + 2KI + 2H2SO4 → I2 + 2NO + 2H2O + 2K2SO4
- 2HNO2 + 2FeSO4 + 2H2SO4 → Fe2 ( SO4 ) 3 + 2NO + 2H2O + K2SO4
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:
- 2HNO2 + 6H2O + 4SO2 → 3H2SO4 + K2SO4 + 2NH2OH
При наличии Zn в щелочном растворе образуется NH 3 :
- 5H2O + KNO2 + 3Zn → NH3 + KOH + 3Zn(OH ) 2
С Н
2ЧАС+
5, образуются 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 ; это лучше всего иллюстрируется тем, что разбавленная азотистая кислота способна окислять I- до I2 , 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
ячейкапоскольку эти реакции похожи, но азотная кислота является более сильным окислителем. Исходя из того, что разбавленная азотистая кислота может окислять иодид в иод , можно сделать вывод, что азотистая кислота является более быстрым, а не более сильным окислителем, чем разбавленная азотная кислота. [8]
Органическая химия
Азотистая кислота используется для получения солей диазония :
- HNO2 + ArNH2 + H + → ArN+
2 + 2 Н 2 О
где Ar — арильная группа.
Такие соли широко используются в органическом синтезе , например, для реакции Зандмейера и при получении азокрасителей , ярко окрашенных соединений, которые являются основой качественного теста на анилины . [9] Азотистая кислота используется для разрушения токсичного и потенциально взрывоопасного азида натрия . Для большинства целей азотистая кислота обычно образуется in situ при воздействии минеральной кислоты на нитрит натрия : [10] Она в основном синего цвета
- NaNO2 + HCl → HNO2 + NaCl
- 2 NaN 3 + 2 HNO 2 → 3 N 2 + 2 NO + 2 NaOH
Реакция с двумя α- атомами водорода в кетонах создает оксимы , которые могут быть далее окислены до карбоновой кислоты или восстановлены до аминов. Этот процесс используется в коммерческом производстве адипиновой кислоты .
Азотистая кислота быстро реагирует с алифатическими спиртами, образуя алкилнитриты , которые являются мощными вазодилататорами :
- (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 OH + HNO 2 → (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 ONO + H 2 O
Канцерогены, называемые нитрозамины, образуются, как правило, непреднамеренно, в результате реакции азотистой кислоты со вторичными аминами :
- HNO2 + R2NH → R2N - NO + H2O
Атмосфера Земли
Азотистая кислота участвует в озоновом балансе нижней атмосферы , тропосферы . Гетерогенная реакция оксида азота (NO) и воды производит азотистую кислоту. Когда эта реакция происходит на поверхности атмосферных аэрозолей , продукт легко фотолизуется до гидроксильных радикалов . [11] [12]
Повреждение ДНК и мутация
Обработка клеток Escherichia coli азотистой кислотой вызывает повреждение ДНК клетки, включая дезаминирование цитозина в урацил , и эти повреждения подлежат восстановлению специфическими ферментами. [13] Кроме того, азотистая кислота вызывает мутации замещения оснований в организмах с двухцепочечной ДНК. [14]
Смотрите также
- Перегруппировка Демьянова
- Азотная кислота ( HNO3 )
- Нитрозил- О -гидроксид
- Перегруппировка Тиффно-Демьянова
Ссылки
- ^ «Азотистая кислота».
- ^ Perrin, D. D., ред. (1982) [1969]. Константы ионизации неорганических кислот и оснований в водных растворах . Химические данные ИЮПАК (2-е изд.). Oxford: Pergamon (опубликовано в 1984 г.). Запись 156. ISBN 0-08-029214-3. LCCN 82-16524.
- ^ ab Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.стр. 462.
- ^ abc Williams, D. L. H. (1988). Нитрозация . Кембридж, Великобритания: Кембриджский университет . ISBN 0-521-26796-X.
- ^ Камеока, Ёдзи; Пигфорд, Роберт (февраль 1977 г.). «Поглощение диоксида азота в воде, серной кислоте, гидроксиде натрия и щелочном водном растворе сульфита натрия». Ind. Eng. Chem. Fundamen . 16 (1): 163– 169. doi :10.1021/i160061a031.
- ^ Пети, Ю.; Ларчевек, М. (1998). «Этилглицидат из (S)-серина: этил (R)-(+)-2,3-эпоксипропаноат». Орг. Синтез . 75:37 . дои : 10.15227/orgsyn.075.0037 .
- ^ Смит, Адам П.; Сэвидж, Скотт А.; Лав, Дж. Кристофер; Фрейзер, Кассандра Л. (2002). «Синтез 4-, 5- и 6-метил-2,2'-бипиридина с помощью стратегии кросс-сочетания Негиши: 5-метил-2,2'-бипиридин». Org. Synth . 78 : 51. doi : 10.15227/orgsyn.078.0051 .
- ^ ab Housecroft, Catherine E.; Sharpe, Alan G. (2008). "Глава 15: Элементы группы 15". Неорганическая химия, 3-е издание . Pearson. стр. 449. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Кларк, HT; Кирнер, WR (1922). "Метиловый красный". Органические синтезы . 2 : 47. doi : 10.15227/orgsyn.002.0047 .
- ^ Рациональная практика в лаборатории: обращение с химикатами и их утилизация. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press . 1995. doi : 10.17226/4911. ISBN 978-0-309-05229-0.
- ^ Спатаро, Ф.; Ианиелло, А. (ноябрь 2014 г.). «Источники атмосферной азотистой кислоты: состояние науки, текущие потребности исследований и будущие перспективы». Журнал Ассоциации по управлению воздухом и отходами . 64 (11): 1232– 1250. Bibcode : 2014JAWMA..64.1232S. doi : 10.1080/10962247.2014.952846 . PMID 25509545.
- ^ Anglada, Josef M.; Solé, Albert (ноябрь 2017 г.). «Атмосферное окисление HONO радикалами OH, Cl и ClO». Журнал физической химии A. 121 ( 51): 9698– 9707. Bibcode : 2017JPCA..121.9698A. doi : 10.1021/acs.jpca.7b10715. PMID 29182863.
- ^ Da Roza, R.; Friedberg, EC; Duncan, BK; Warner, HR (1977-11-01). «Репарация повреждений ДНК азотистой кислотой у Escherichia coli». Биохимия . 16 (22): 4934– 4939. doi :10.1021/bi00641a030. ISSN 0006-2960. PMID 334252.
- ^ Хартман, З.; Хенриксон, Э.Н.; Хартман, П.Е.; Себула, ТА (1994). «Молекулярные модели, которые могут объяснить мутагенез азотистой кислоты в организмах, содержащих двухцепочечную ДНК». Environmental and Molecular Mutagenesis . 24 (3): 168– 175. Bibcode : 1994EnvMM..24..168H. doi : 10.1002/em.2850240305. ISSN 0893-6692. PMID 7957120.
