НИТРИТ КАЛИЯ (KNO2): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Нитрит калия представляет собой неорганическую соль , имеющую в химическую формулу KNO ₂ , который химически и фармакологически связанной с нитратом калия KNO ₃ . Его внешний вид состоит из желтовато-белых кристаллов, очень гигроскопичных и поэтому расплывающихся; то есть они быстро растворяются во влажной среде.

Его формула показывает, что соотношение ионов K ⁺ и NO ₂ ^- составляет 1: 1, и они остаются соединенными электростатическими силами или ионными связями. Его кристаллы в чистом виде не были обнаружены, хотя нитрит-анионы можно найти в почве, удобрениях, растениях и животных.

Кристаллы нитрита калия. Источник: Leiem

На изображении выше показано, как выглядят кристаллы KNO ₂ с ярко выраженными желтыми оттенками. Если эти кристаллы контактировать с воздухом, они будут поглощать влагу, пока не превратятся в водный раствор; решение, которое вызвало споры относительно того, полезно ли его использование в медицинских целях.

С другой стороны, его кристаллы в очень небольших количествах (200 частей на миллион) используются для засоления мяса и гарантируют его защиту от действия бактерий. Таким же образом KNO ₂ улучшает цвет мяса, делая его более красноватым; однако существует несколько ограничений, чтобы избежать токсического воздействия этой соли на организм.

Структура нитрита калия

Ионы, входящие в состав KNO2, представлены моделью сфер и стержней. Источник: Марина Владивосток.

Ионы, присутствующие в нитрите калия, показаны выше. Катион K ⁺ соответствует фиолетовой сфере, а анион NO ₂ ^- представлен голубоватыми и красными сферами.

Анион NO ₂ ^- показан с одной двойной и одной одинарной связью ^- ; но на самом деле обе связи являются равным продуктом резонанса отрицательного заряда между ними.

Ионы K ⁺ и NO ₂ ^- притягиваются друг к другу в космосе, пока не образуют структурный узор с наименьшей энергией; здесь отталкивание между равными зарядами минимально. Таким образом, они создают кристаллы KNO ₂ , элементарная ячейка которых чувствительна к изменениям температуры, которые являются фазовыми переходами.

Например, при низких температурах (менее 25 ° C) кристаллы KNO ₂ принимают моноклинную систему (фаза I). Когда температура превышает 25 ° C, происходит фазовый переход от моноклинной к ромбоэдрической (фаза II). Наконец, выше 40 ° C кристаллы KNO ₂ становятся кубическими (фаза III).

Также KNO ₂ может проявлять другие кристаллические фазы (фазы IV, V и VI) под высоким давлением. При этом ионы K ⁺ и NO ₂ ^{- в} конечном итоге перемещаются и упорядочиваются по-разному в своих чистых кристаллах.

свойства

Молекулярная масса

85,1038 г / моль.

плотность

1,9150 г / мл.

Температура плавления

440,02 ° C (но начинает разлагаться с 350 ° C с выделением токсичных паров).

Точка кипения

537 ° C (взрывается).

Растворимость воды

312 г / 100 г воды при 25 ° C.

расплывание

Его растворимость в воде такова, что он гигроскопичен; настолько сильно, что он проявляет текучесть, поглощая достаточно влаги для растворения. Это сродство к воде может быть связано с энергетической стабильностью, которую ионы K ⁺ приобретают при гидратации, а также с низкой энтальпией кристаллической решетки кристаллов KNO ₂ .

Кристаллы могут поглощать воду, не растворяясь, чтобы превратиться в гидрат, KNO ₂ · H ₂ O. В гидрате молекула воды находится вместе с ионами, что изменяет кристаллическую структуру.

Этот гидрат (или несколько из них) может образовываться при температуре ниже -9 ° C; при более высоких температурах вода растворяет и гидратирует ионы, деформируя кристалл.

Растворимость в других растворителях

Слабо растворим в горячих спиртах и ​​хорошо растворим в аммиаке.

pH

6-9. Следовательно, его водные растворы являются щелочными, поскольку анион NO ₂ ^- может гидролизоваться.

Номенклатура

KNO ₂ можно назвать и по-другому. «Нитрит калия» соответствует названию этой соли по номенклатуре запасов; «нитрит калия», согласно систематической номенклатуре, в которой выделена единственная валентность калия, +1; и диоксонитрат калия (III) согласно систематической номенклатуре.

Название «диоксонитрат калия (III)» подчеркивает валентность +3 атома азота. Несмотря на то, что IUPAC чаще всего рекомендует KNO ₂ , «нитрит калия» по-прежнему остается наиболее удобным и легким для запоминания.

получение

Самый прямой способ его синтеза, но с меньшим выходом, - это термическое разложение нитрата калия или селитры при 400 ° C и более:

2KNO ₃ => KNO ₂ + O ₂

Однако часть KNO _{2 в} конечном итоге разлагается под действием тепла в дополнение к образованию других продуктов.

Другой метод получения или синтеза его с более высоким выходом - это уменьшение KNO ₃ в присутствии свинца, меди или цинка. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

KNO ₃ + Pb => KNO ₂ + PbO

Нитрат калия и свинец стехиометрически смешивают в железной сковороде, где они плавятся при постоянном перемешивании и нагревании в течение получаса. Оксид свинца (II) желтого цвета, полученную массу измельчают в горячем виде и обрабатывают кипятком. Затем горячую смесь фильтруют.

Горячий фильтрат барботируют диоксидом углерода в течение пяти минут, после чего выпадает нерастворимый карбонат свинца PbCO ₃ . Таким образом, свинец отделяется от фильтрата. К фильтрату добавляют разбавленную азотную кислоту до тех пор, пока pH не станет нейтральным, ему дают охладиться, и, наконец, воду выпаривают, так что образуются кристаллы KNO ₂ .

Приложения

Добавка и реагент

Нитрит калия используется в качестве добавки для консервирования красного мяса, дольше сохраняет его вкус и цвет во время хранения, задерживая действие бактерий и некоторых токсинов, например ботулина. Следовательно, он проявляет антибактериальное действие.

KNO ₂ окисляется до NO, который вступает в реакцию с миоглобином в мясе и, как следствие, меняет свой естественный красный цвет. В дальнейшем при приготовлении мясо приобретает характерный ярко-розовый цвет.

Однако при неспецифических условиях KNO ₂ реагирует с мясными белками с образованием нитрозаминов, которые могут стать канцерогенными.

С другой стороны, KNO ₂ (хотя предпочтительно NaNO ₂ ) представляет собой аналитический реагент, который можно использовать в синтезе азокрасителей (реакция азотистой кислоты с ароматическими аминами) и при анализе аминокислот.

Противоядие

Несмотря на свои отрицательные эффекты, KNO ₂ действует как противоядие у пациентов, отравленных цианидами и сероводородом. Его механизм заключается в окислении центров Fe ²⁺ до Fe ³⁺ групп гемоглобина с образованием метгемоглобина, который затем вступает в реакцию с анионами CN ^- и HS ^- .

Врачи

В желудочном соке желудка анион NO ₂ ^- восстанавливается до NO, который, как известно, обладает сосудорасширяющим действием, увеличивая кровоток. В других частях тела, где pH недостаточно кислый, некоторые ферменты, такие как ксантин оксидоредуктаза, ответственны за восстановление NO ₂ ^- .

KNO ₂ использовался для лечения таких недугов и заболеваний, как стенокардия и эпилепсия (с очень негативными побочными эффектами).

Ссылки

1. Wikipedia. (2019). Нитрит калия. Получено с: en.wikipedia.org
2. PrebChem. (2016). Получение нитрита калия. Получено с: Prepchem.com
3. Марк Гилкрист, Анджела С. Шор, Найджел Бенджамин. (2011). Неорганические нитраты и нитриты и контроль кровяного давления, Cardiovascular Research, Volume 89, Issue 3, 15 февраля 2011 г., страницы 492–498, doi.org/10.1093/cvr/cvq309
4. PubChem. (2019). Нитрит калия. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Химический состав. (2018). Нитрит калия. Получено с: formulacionquimica.com
6. Национальный центр развития переводческих наук. (2011). Нитрит калия. Получено с: drug.ncats.io
7. Ричард Дж. Эпли, Пол Б. Аддис и Джозеф Дж. Вартезен. (1992). Нитриты в мясе. Университет Миннесоты.
8. Н.Р. Рао, Б. Пракаш и М. Натараджан. (1975). Превращения кристаллической структуры неорганических нитритов, нитратов и карбонатов. Отделение химии, Индийский технологический институт, Канпур, Индия.