ნიტრიტი

ნიტრიტი წარმოადგენს პოლიატომურ იონს ქიმიური ფორმულით NO2-. წარმოადგენს სიმეტრიულ იონს ერთი სიგრძნის N-O ბმებით. პროტონაციით მიიღება არამდგრადი აზოტოვანი მჟავა. ნიტრიიტი შეიძლება როგორც დაიჟანგოს, ისე აღდგეს და რეაქციის პროდუქტები დამოკიდებული იქნება მჟანგავზე და აღმდგენზე, შესაბამისად. ნიტრიტის ოინი ამბიდენანტურ ლიგანდს წარმოადგენს. მეტალებთან ნაცნობია მისი ბმის სულ ცოტა 5 გზა. ნიტრიტები ასევე უმნიშვნელოვანეს მარილებს წარმოადგენს ბიოქიმიაში, როგორც აზოტოვანი ოქსიდის ძლიერი ვასოდილატორი. ორგანულ ქიმიაში NO2- ჯგუფები შედიან აზოტოვან ესტერებში და ნიტრონაერთებში. ნიტრიტები ასევე გამოიყენება საჭმლის წარმოებაში განსაკურნად.
ნიტრიტის იონი
ნიტრიტის მარილები
ნატრიუმის ნიტრიტი სამრეწველო ხერხით მზადდება "აზოტოვანი ორთქლის" ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ან ნატრიუმის კარბონატის ხსნარში გატარებით:
პროდუქტი რეკრისტალიზაციის მეთოდით სუფთავდება. ტუტე მეტალების ნიტრიტები თერმულად სტაბილურები არიან მათი ლღობისა და უფრო მაღალ ტემპერატურებზეც(რაც 441 °C-ს შეადგენს KNO2-სათვის). ამონიუმის ნიტრიტის მიღება შეიძლება დიაზოტის ტრიოქსიდისაგან (N2O3, რომელის ფორმალურად აზოტოვანი მჟავის ანჰიდრიდს წარმოადგენს:
2 NH3 + H2O + N2O3 → 2 NH4NO2
მიღებული ნივთიერება გათბობისას აფეთქებით იშლება.
ორგანულ ქიმიაში ნიტრიტები დიაზოტიზაციის რეაქციებში გამოიყენება.
სტრუქტურა
ნიტრიტის იონს სიმეტრიული სტრუქტურა გააჩნია (C2v სიმეტრია), სადაც ორივე N-O ბმას ერთი სიგრძე აქვს. ბმების ვალენტური თეორია ამას აღწერს როგორც რეზონანსულ ჰიბრიდს, სადაც ორი კანონიკალური ფორმა ერთმანეთის მიმართ სარკისებურად არიან განლაგებულნი. ორბიტალურ მოლეკულურ თეორიაში კი თითოეულ ჟანგბადის ატომს გააჩნია სიგმა ბმა აზოტთან და არალოკალური პი ბმა, რომელიც ხდება აზოტისა და ჟანგბადის პი ორბიტალებზე მყოფი იმ ელექტრონებით, რომლებიც პერპერნდიკულარულები არიან მოლეკულის სიბრტყის მიმართ. იონის უარყოფითი მუხტი ერთნაირადაა გადანაწილებული ორ ჟანგბადის ატომს შორის. ორივე, ჟანგბადის და აზოტის ატომებს გააჩნიათ გაუწყვილებელი ელექტრონი. მიუხედავად ამისა ნიტრიტის იონი ლუისის ფუძეა. მას ასევე შეუძლია მოიქცეს როგორც ამბიდენტატური ლიგანდი ზოგიერთ მეტალთან, როდესაც ის გადასცემს ელექტრონების წყვილს ან აზოტის, ან ჟანგბადის ატომიდან.
ფუძე-მჟავური მახასიათებლები
წყალხსნარში აზოტოვანი მჟავა სუსტ მჟავას წარმოადგენს:
HNO2 ⇌ H+ + ; pKa ≈ 3.3 at 18 °C
აზოტოვანი მჟავა ასევე ძალიან აგრესიულიცაა. აირად მდგომარეობაში ის უმეტესად ტრანს ბრტყელი მოლეკულის სახით არსებობს. ხსნარში კი ის არამდგრადია და იშლება:
3HNO2 (ხსნარში) ⇌ H3O+ + + 2NO
ეს რეაქცია ძალიან ნელია 0 °C.-ის დროს. მჟავის ხსნარში ნიტრიტის დამატება მასში ისეთი აღმდგენის არსებობისას, როგორიცაა რკინის(II) მარილები, წარმოადგენს ლაბორატორიულ გზას აზოტოვანი ოქსიდის მისაღებად.
ჟანგვა/აღდგენა
ფორმალურად ნიტრიტში აზოტის ჟანგვის ხარისხი +3-ია. ეს კი ნიშნავს, რომ ის ან შეიძლება დაჟანგულ იქნას +4 და +5მდე, ან აღდგეს -3-მდე. აზოტოვანი მჟავის სტამდარტული აღმდგენი პოტენციალი ქვედა ცხრილშია მოცემული:
{|class="wikitable"
|-
!ნახევარი ირეაქცია||E0 (V)
|-
| + 3 H+ + 2 e− ⇌ HNO2 + H2O|| +0.94
|-
| 2 HNO2 + 4 H+ + 4 e− ⇌ H2N2O2 + 2 H2O||+0.86
|-
| N2O4 + 2 H+ + 2 e− ⇌ 2 HNO2||+1.065
|-
| 2 HNO2+ 4 H+ + 4 e− ⇌ N2O + 3 H2O||+1.29
|}
ეს მონაცემები შეიძლება განვრცობილ იქნას უფრო დაბალი დაჟანგულობის ხარისხებისათვისაც. მაგალითად:
H2N2O2 + 2 H+ + 2 e− ⇌ N2 + 2 H2O; E0 = +2.65 V
დაჟანგვის რეაქციების პროდუქტს ჩვეულებრივ ნიტრატის იონი წარმოადგენს, სადაც აზოტის დაჟანგულობის ხარისხი +5-ია. მაგალითად, პერმანგანატის იონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნიტრიტის მასობრივი ანალიზისას ტიტრირების გამოყენებით:
5 NO2- + 2 MnO4- + 6 H+ → 5 NO3+ + 2 Mn2+ + 3 H2O
იმ ნიტრიტის აღდგენის პროდუქტები ძალიან ცვალებადია და დამოკიდებულია აღდმგენზე და მის სიძლიერეზე. გოგირდის დიოქსიდთან რეაქციისას პროდუქტებია NO და N2O. კალის (II) (Sn+2) მარილებთან კი ჰიპონიტრიტის მჟავა (H2N2O2); მთლიანად ამიაკამდე (NH3) ადგენა ხდება წყალბადის სულფიდის საშუალებით. ჰიდრაზინის კათიონთან კი რეაქციის გამოსავალს ჰიდრაზოიდის მჟავა (HN3), ფეთქებადი ნივთიერება წარმოადგენს:
HNO2 + → HN3 + H2O + H3O+
რომელსაც შემდგომაც შეუძლია ნიტრიტთან რეაქციაში შესვლა:
HNO2 + HN3 → N2O + N2 + H2O
ეს რეაქცია უცნაური იმითაა, რომ მისი მიმდინარეობისას აზოტი ოთხ სხვადასხვა დაჟანგულობის ხარისხით არსებობს.
კოორდინაციული კომპლექსური ნაერთები
ნიტრიტის იონი ცნობილია კოორდინაციული ნაერთების შექმნით. მას ყველაზე ცოტა ხუთი გზა გააჩნია მათ წარმოსაქმნელად.
როდესაც ელექტრონი მეტალის ცენტრს გადაეცემა აზოტისაგან, კომპლექსს ეწოდება ნიტრო- კომპლექსი.
როდესაც ელექტრონი მეტალის ცენტრს გადაეცემა ჟანგბადისაგან, კომპლექსს ეწოდება ნიტრიტო- კომპლექსი.
როდესაც ელექტრონებს მეტალის ცენტრს გადასცემენ ორივე, ჟანგბადისა და აზოტის ატომები, კომპლექსს ჩელატური კომპლექსი ეწოდება
ნიტრიტის იონს შეუძლია შექმნას არასიმეტრიული ხიდი ორ მეტალის ცენტრს შუა, როდესაც ერთი ელექტრონი გადაეცემა აზოტისაგან, მეორე ჟანგბადისაგან.
ერთ ჟანგბად-ატომს შეუძლია შექმნას ხიდი მეტალის ორ ცენტრს შორის.
ალფრედ ვერნერი დაწვრილებით სწავლობდა ნიტრო-ნიტრიტო იზომერიზმს (პირველი და მეორე სიაში). პენტაამინოკობალტის(III) წითელი იზომერი ახლა ნიტრიტო კომპლექსის სახითაა ცნობილი [Co(NH3)5(ONO)]2+; ის მეტასტაბილურია და ქმნის იზომერს, რომელიც ყვითელ ნიტროკომპლექს [Co(NH3)5(NO2)]2+-ს წარმოადგენს. ჩელატინური კომპლექსის ნიტრიტი (3) მაგალითად შეგვიძლია ავიღოთ [Cu(ბიპი)2(O2N)]NO3. "ბიპი" ბიდენტანტური ლიგანდი ბიპირიდინ| 2,2′-ბიპირიდილია, რომელსაც 2 ბიპი ლიგანდი ოთხ ადგილას ებმება სპილენძის იონს, ასე რომ ნიტრიტი იძულებულია დაიკავოს ორი ადგილი იმისათვის, რომ სპილენძის იონის გარშემო შეიქმნას ოქტაჰედრული გარემო. მეოთხე და მეხუთე ვარიანტები ახსნილია სურათებით.
ნიტრიტის იონი საჭმლის ინდუსტრიაში და ბიოქიმიაში
ნატრიუმის ნიტრიტი გამოიყენება ხორცის 'განსაკურნად' რადგან ის ხელს უშლის ბაქტერიების გაზრდას და როგორც აღმდგენი (და არა მჟანგავი), რეაქციაში ხორცის მიოგლობინთან და ხორცს სასურველ მოვარდისფრო-მოწითალო 'ახლის' ფერს აძლევს.ამ მიზნით ნიტრიტების გამოყენება სათავეს შუა საუკუნეებში იღებს. აშშ-ში მისი გამოყენება ფორმალურად 1925 წელს დაიწყო. მისი შედარებით მაღალი ტოქსიკურობის გამო (ადამიანისათვის სასიკვდილო დოზას 22 მგ შეადგენს 1 კგ-ზე), ნიტრიტების მაქსიმალური კონცენტრაცია ხორცშემცველ პროდუქტებში 200 მემილიონედ ნაწილს შეადგენს.ამის გათვალისწინებით, 80დან 90%მდე აშშ-ში გაყიდვად საჭმელში არსებული ნიტრიტები არა ხელოვნურად, არამედ ბუნებრივადაა მოხვედრილი ბალახეულში არსებული ნიტრატებისაგან. ზოგიერთ შემთხვევაში, განსაკუთრებით კი შეწვის დროს, ნიტრიტებს შეუძლიათ რეაქციაში შევიდნენ ამინომჟავების დეგრადაციის პროდუქტებთან და წამოქმნან ნიტროზოამინები, რომლებიც ცნობილ კანცეროგენებს წარმოადგენენ. მაგრამ ნიტრიტების (და მცირე რაოდენობით ნიტრატების) ძირითად როლს ბოტულიზმის თავიდან აცილება წარმოადგენს. ამ მიზეზით ნიტრიტები ჯერ კიდევ გამოიყენება ხორცის წარმოებაში და მასზე არ შეიძლება დაეწეროს "განკურნებულია ნიტრიტებით". ისინი შეუცვლელად არიან მიჩნეულები ბუტულინით მოწამლვის წინააღმდეგ ბრძოლაში. თაგვებში ნიტრიტებითა და გაუჯერებელი ცხიმებით მდიდარი საკვების მიღება ჰიპერტენზიის თავიდან აცილებაში ეხმარება. ამ მოვლენას შეუძლია ახსნას ხმელთაშუა ზღვის დიეტის დადებით მოვლენები.
ნიტრიტების აღმოჩენა ხდება გრისის ტესტით, რომელიც თავის თავში შეიცავს მუქი წითელი აზო საღებავის წარმოქმნას NO2--ის შემცველ ნიმუშზე სულფანილის მჟავისა და ნაფტილ-1-ამინის მოქმედებით მჟავა გარემოში. ნიტრიტის აღდგენა აზოტის ოქსიდამდე ან ამიაკამდე ბევრ ბაქტერიას შეუძლია. ჰიპოქსიურ გარემოში ნიტრიტებს შეუძლიათ გამოყონ აზოტოვანი ოქსიდი, რომელიც პოტენციური ვასოდილიაციის გამოწვევა შეუძლია. ნიტრიტების NO-მდე აღდგენისათვის რამდენიმე გზაა ცნობილი. მაგალითად ენზიმატური აღდგენა სანტინის ოქსიდორედუქტაზით, ნიტრიტის რედუქტაზით და არაენზიმატური მჟავური დაშლითი რეაქციებით.
ორგანული ნიტრიტები და ნიტრონაერთები
ორგანულ ქიმიაში ესტერების ნიტრიტები აზოტოვანი მჟავის წარმოებულებს წარმოადგნენ და შეიცავენ ნიტროზოქსილის ფუნქციონალურ ჯგუფს. ნიტრონაერთები შეიცავენ C–NO2 ჯგუფს. ნიტრიტების გამოსახატავად გამოიყენება ზოგადი ფორმულა RONO, სადაც R არილის ან ალკილის ჯგუფს წარმოადგენს. ამილის ნიტრიტი და სხვა ალკილის ნიტრიტები მედიცინაში გულის დაავადებების სამკურნალოდ გამოიყენება. ასევე, ექიმის დანიშნულებით გამოიყენება ორგაზმის დროის გასაგრძელებლად, განსაკუთრებით მამაკაცებში. ალკილის სინთეზის კლასიკურ მეთოდს მეიერის რეაქცია ეწოდება. მასში ალკილის ჰალიდები რეაციაში შედიან მეტალის ნიტრიტებთან. რეაქციის პროდუქტი წამოდგენს ნიტროალკანებისა და ნიტრიტების ნაზავს.
ნიტრობენზინი ნიტრონაერთების მარტივ მაგალითს წარმოადგენს. არომატული ნიტრირებისას ირღვევა C-H ბმა, რაც ნახშირბადის ატომში ორ ელექტრონს ათავისუფლებს. ეს ელექტრონები ემატება ნიტრონიუმის იონს, რაც მას ნიტრიტამდე აღადგენს.
იხილეთ აგრეთვე
ხორცის განკურნება
ალკილის ნიტრიტები
რესურსები ინტერნეტში
Material Safety Data Sheet, sodium nitrite
ATSDR – Case Studies in Environmental Medicine – Nitrate/Nitrite Toxicity US Department of Health and Human Services (public domain)
Article about Toxicity of Nitrite
სქოლიო
ნიტრიტები
ოქსოანიონები
მკურნალი აგენტები
აზოტის ბრუნვა
ესტროგენები