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亞硝酸

鎖定
亞硝酸是一種無機化合物，分子式為HNO2，無遊離態，只能存在於稀的水溶液中，亮藍色，為弱酸，電離平衡常數為4.6x10-4。亞硝酸溶液遇微熱即分解，酸酐為N2O3。亞硝酸既有氧化性，又有還原性。其氧化性比還原性要強，在酸性介質中更明顯。亞硝酸的鹽類大多數是無色結晶，易溶於水，有毒。 [1-2] 
中文名
亞硝酸
外文名
Nitrous acid
化學式
HNO2
分子量
47.0134
CAS登錄號
7782-77-6
EINECS登錄號
231-963-7
水溶性
易溶於水
密    度
1.54 g/cm³(±0.1 g/cm3(Predicted))
外    觀
亮藍色(水溶液)

目錄

  1. 1 理化性質
  2. ▪ 物理性質
  3. ▪ 化學性質
  1. 2 結構
  2. 3 製備
  3. 4 用途
  1. 5 檢驗

亞硝酸理化性質

亞硝酸物理性質

外觀與性狀：亮藍色（水溶液）。 [1] 
氣味：有刺激性氣味。
分子量：47.0134
密度：1.54±0.1g/cm3(Predicted) [3] 

亞硝酸化學性質

1、弱酸性
亞硝酸是比醋酸稍強的弱酸，它的電離平衡常數為4.6x10-4。
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
亞硝酸溶液遇微熱即分解：
2HNO2=NO+NO2+H2O [2] 
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+H2Oψθ=+0.99V
酸性溶液中HNO3的ψθ值：
NO3-+4H++3e-↔NO+2H2Oψθ =+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 [5] 
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- [5] 
4、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]沉澱、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] 
5、與脂肪和芳香族伯、仲、叔胺作用
脂肪族伯胺與亞硝酸作用，通過重氮化反應，生成極不穩定的脂肪族重氮鹽。其重氮鹽即使在低温下也會立即自動分解，定量的釋放出N2而生成碳正離子。生成的碳正離子可以發生不同反應生成烯烴、醇、鹵代烴等混合物。
CH3CH2CH2CH2→〔CH3CH2CH2—N≡N〕+Cl-→N2↑+Cl-+CH3CH2CH2+
能定量的釋放出N2，在分析上可根據放出N2的量來定量地測定脂肪伯胺。該反應常用於氨基酸和多肽的定量分析。
芳香伯胺在強酸性溶液中與亞硝酸作用，在較低温度下生成芳香重氮鹽。
氯化苯重氮鹽 氯化苯重氮鹽
脂肪和芳香仲胺與亞硝酸作用，生成黃色油狀或固體的N-亞硝基化合物。
R2NH+HNO2→R2N—N═O+H2O
N一亞硝基二苯胺（黃色固體） N一亞硝基二苯胺（黃色固體）
N一甲基- N-亞硝基苯胺（棕色油狀液體） N一甲基- N-亞硝基苯胺（棕色油狀液體）
脂肪叔胺與亞硝酸作用，作為弱鹼接受質子，生成不穩定易水解的鹽。該鹽遇鹼重新遊離析出叔胺。
R3N+HNO2↔R3NH+NO2-
芳香叔胺若對位不含取代基，由於氨基活化芳環，與亞硝酸進行親電取代，生成對亞硝基胺。
N,N一二甲苯-4-亞硝基苯胺（綠色晶體） N,N一二甲苯-4-亞硝基苯胺（綠色晶體）
綜上所述，利用亞硝酸與脂肪和芳香族伯、仲、叔胺作用生成產物的不同來鑑別胺。 [8] 
6、亞硝酸鹽的性質
亞硝酸鹽具有很高的熱穩定性，可用金屬在高温下還原硝酸鹽的方法來製備亞硝酸鹽：
Pb（粉）+NaNO3→PbO+NaNO2
亞硝酸鹽除黃色的AgNO2不溶於水外，一般都易溶於水。 [5] 

亞硝酸結構

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。 [7] 

亞硝酸製備

通過亞硝酸鹽與酸反應制備：
Ba(NO2)2+H2SO4→2HNO2+BaSO4
AgNO2+HCl→HNO2+AgCl↓
用冰水充分冷卻下，將Ba(NO2)2（或AgNO2）溶於水中，加入稀硫酸（或稀鹽酸）。過濾除去析出的BaSO4(或AgCl)沉澱，亞硝酸留在溶液中。若溶液中有鹽存在也無關係時，在低於0℃下，用鹽酸酸化亞硝酸鈉即可。 [3] 

亞硝酸用途

1、亞硝酸在工業上用於有機合成，使胺類轉變成重氮化合物以製備偶氮染料。 [1] 
2、利用亞硝酸與脂肪和芳香族伯、仲、叔胺作用生成產物的不同來鑑別胺。 [8] 
3、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。 [6] 

亞硝酸檢驗

檢測方法
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。
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） [4] 
參考資料
  • 1.    何少華主編．中學化學單質和化合物性質詞典：遼寧教育出版社，2000：第83頁
  • 2.    瀋陽軍區後勤部衞生部編．藥用無機化學：瀋陽軍區後勤衞生部，1972：第115頁
  • 3.    亞硝酸  ．chemicalbook[引用日期2021-06-18]
  • 4.    鍾松．基礎化學實驗：中國環境科學出版社，2006.10：第151頁
  • 5.    車雲霞，申泮文編．化學元素週期系：南開大學出版社，1999.10：第133頁
  • 6.    亞硝酸鹽對人體的危害和預防  ．萬方數據庫[引用日期2021-06-18]
  • 7.    車雲霞，申泮文編．化學元素週期系：南開大學出版社，1999.10：第133頁
  • 8.    趙駿，楊武德．有機化學 供中藥學 藥學 製藥技術 製藥工程及相關專業使用第2版：中國醫藥科技出版社，2018.08：第339-340頁