Azotyn Sodu (NaNO2)

Azotyn sodu

Inne nazwy: Sól sodowa kwasu azotawego, azotyn(III) sodu
Wzór chemiczny: NaNO₂
Masa molowa: 68.995 g/mol
Numer CAS: 7632-00-0
Wygląd: Biała do lekko żółtej krystaliczna substancja stała
Zapach: Bezwonny
SMILES: [Na+].[O-]N=O

Azotyn sodu jest nieorganicznym związkiem jonowym złożonym z kationów sodu (Na⁺) i anionów azotynowych (NO₂⁻). Jon azotynowy ma kątową (zgiętą) geometrię cząsteczki, a jego struktura elektronowa jest opisywana przez rezonans między równoważnymi układami wiązań N–O. Azotyn sodu jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwory zawierające swobodnie solwatowane jony sodu i azotynowe. Jon azotynowy uczestniczy w szerokim zakresie reakcji kwas–zasada, redoks i koordynacyjnych, co czyni azotyn sodu ważnym odczynnikiem w chemii nieorganicznej, analitycznej i syntezie chemicznej.

W środowisku kwaśnym jon azotynowy ulega protonacji do kwasu azotawego (HNO₂), nietrwałego słabego kwasu, który uczestniczy w równowagach i szlakach rozkładu z udziałem tlenków azotu. Ta chemia sprawia, że azotyn sodu jest wygodnym laboratoryjnym źródłem azotynu i reaktywnych form azotu w kontrolowanych warunkach. Jego reakcje z aminami, kompleksami metali przejściowych i innymi związkami zawierającymi azot były w konsekwencji szeroko badane w chemii mechanistycznej i koordynacyjnej.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Azotyn sodu jest substancją stałą krystaliczną w warunkach otoczenia. Ma masę molową 68.995 g/mol i gęstość około 2.17 g/cm³ w temperaturze pokojowej. Topi się w przybliżeniu w 271 °C; w wyższych temperaturach ulega rozkładowi chemicznemu zamiast wykazywać zwykłe zachowanie destylacyjne.

Związek jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, a jego rozpuszczalność znacznie rośnie wraz z temperaturą. Rozpuszczenie daje anion azotynowy, który jest sprzężoną zasadą kwasu azotawego. W konsekwencji wodne roztwory azotynu sodu są na ogół lekko zasadowe w wyniku hydrolizy NO₂⁻.

Jon azotynowy zawiera azot na +3 stopniu utlenienia i dlatego może uczestniczyć zarówno w reakcjach utleniania, jak i redukcji, w zależności od partnera reakcji i warunków. Utlenianie może prowadzić do gatunków azotanowych, natomiast szlaki redukcji mogą generować produkty zawierające azot o niższych stopniach utlenienia. Ten pośredni stopień utlenienia odpowiada za dużą część wszechstronnej chemii redoks azotynu sodu.

Azotyn sodu jest w odpowiednich warunkach substancją silnie utleniającą i może nasilać spalanie materiałów palnych. Jest także toksyczny po połknięciu i należy obchodzić się z nim z zachowaniem odpowiednich środków ostrożności laboratoryjnej. Reakcje z kwasami wymagają szczególnej ostrożności, ponieważ zakwaszenie może generować kwas azotawy i tlenki azotu.

Zastosowania

Azotyn sodu jest szeroko stosowany jako odczynnik w syntezie organicznej, szczególnie do generowania kwasu azotawego oraz gatunków nitrozujących lub diazotujących in situ. Szczególnie ważną przemianą jest diazotowanie pierwszorzędowych amin aromatycznych, które daje sole arenodiazoniowe, mogące następnie uczestniczyć w reakcjach podstawienia, sprzęgania i innych reakcjach syntetycznych.

W chemii analitycznej azotyn sodu stosuje się jako źródło precyzyjnie kontrolowanych stężeń azotynu oraz jako odczynnik w procedurach kolorymetrycznych i spektrofotometrycznych. Oznaczanie azotynu jest samo w sobie ważnym zagadnieniem analitycznym, a reakcje obejmujące diazotowanie, po którym następuje tworzenie silnie absorbujących związków azowych, zapewniają wysoce czułe metody jego wykrywania.

Azotyn sodu jest także stosowany w badaniach nad kontrolą korozji oraz w wybranych przemysłowych układach wodnych. Jony azotynowe mogą sprzyjać pasywacji materiałów żelaznych, wspierając tworzenie i utrzymanie ochronnych warstw tlenkowych na powierzchniach stali. Skuteczność hamowania korozji opartego na azotynach silnie zależy od stężenia, składu roztworu, pH, zawartości chlorków i warunków elektrochemicznych.

W chemii nieorganicznej i koordynacyjnej azotyn sodu służy jako wygodne źródło ambidentnego ligandu azotynowego. Azotyn może koordynować do centrów metali przez atom azotu lub tlenu, dając tryby koordynacji nitro i nitrito. Ta strukturalna wszechstronność sprawiła, że kompleksy zawierające azotyn stały się ważnymi układami modelowymi do badań izomerii wiązaniowej, fotochemii, spektroskopii i wiązania metal–ligand.

Azotyn sodu jest ponadto wykorzystywany w badaniach chemicznych obejmujących tlenki azotu, reaktywne formy azotu, chemię utleniania–redukcji oraz kinetykę reakcji. Jego dobrze zdefiniowany skład i wysoka rozpuszczalność w wodzie czynią go praktycznym laboratoryjnym źródłem NO₂⁻ do kontrolowanych badań fizykochemicznych i mechanistycznych.

Źródła literaturowe

National Institute of Standards and Technology. NIST Chemistry WebBook, SRD 69. Sodium nitrite, CAS Registry Number 7632-00-0.

National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Summary for CID 24269, Sodium Nitrite. PubChem, U.S. National Library of Medicine.

Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements, 2nd ed.; Butterworth-Heinemann: Oxford, 1997.

Butler, A. R.; Feelisch, M. “Therapeutic Uses of Inorganic Nitrite and Nitrate: From the Past to the Future.” Circulation, 2008, 117, 2151–2159. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.753814.

Moorcroft, M. J.; Davis, J.; Compton, R. G. “Detection and Determination of Nitrate and Nitrite: A Review.” Talanta, 2001, 54, 785–803. DOI: 10.1016/S0039-9140(01)00323-X.

Griess, P. “Bemerkungen zu der Abhandlung der HH. Weselsky und Benedikt ‘Ueber einige Azoverbindungen’.” Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1879, 12, 426–428.

Handling and Storage

• Storage Conditions: Store in a tightly closed container in a cool, dry, well-ventilated place away from combustible materials and reducing agents

• Handling Precautions: Avoid contact with skin, eyes, and clothing. Handle with proper protective equipment