Формування нітрозокислот, сполук і ризиків



The азотиста кислота це помірно сильна до слабкої кислоти, стійка тільки в холодному розведеному водному розчині. Відомо тільки в розчині і у вигляді нітритних солей (таких як нітрит натрію і нітрит калію).

Азотна кислота бере участь в озоновому балансі нижньої атмосфери (тропосфері). Нітрит є важливим джерелом потужного судинорозширювача оксиду азоту. Нітрогрупа (-NO2) присутня в складних ефірах азотистої кислоти і в нітросполуках.

Нітрити широко використовуються в харчовій промисловості для лікування м'яса. Тим не менш, Міжнародна агенція з дослідження раку (IARC), спеціалізована ракова організація Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) ООН, класифікувала нітрити як ймовірно канцерогенні для людини, коли вона вживається в умовах, що вони призводять до ендогенного нитрозированию.

Формули

Азотна кислота: HNO2

Нітрит: NO2-

Нітрит натрію: NaNO2

  • CAS: 7782-77-6 Азотна кислота
  • CAS: 14797-65-0 Нітрит
  • CAS: 14797-65-0 Нітрит натрію (азотна кислота, натрієва сіль)

2D-структура

3D-структура

Характеристики азотної кислоти

Фізико-хімічні властивості

Передбачається, що азотиста кислота перебуває в динамічному рівновазі зі своїм ангідридом у водних розчинах:

2HNO2 2 N2O3 + H2O

Внаслідок гідролізу його солі (нітрити) нестійкі у водному розчині. Азотна кислота виробляється як проміжний продукт, коли гази NOx розчиняються у воді (моно-азотисті оксиди, такі як оксид азоту та діоксид азоту, NO і NO2 відповідно).

При нагріванні в присутності піску, осколків скла або інших гострих предметів, або навіть при низькій температурі, диспропорції азотистої кислоти:

3 HNO2 NO HNO3 + 2NO + H2O

В силу вищезазначеної реакції азотиста кислота може діяти як відновник і як окислювач. Ця реакція диспропорціонування впливає на властивості розчинів азотистої кислоти і має важливе значення у виробництві азотної кислоти.

Особливо важливим властивістю азотистої кислоти є її здатність діазотировать органічні аміни. З первинними амінами кислота утворює солі діазонію

RN-H2 + HNO2 + HCl → [RN-N = N] Cl + 2H2O

Нітрит натрію (або натрієва сіль азотистої кислоти) - білий до злегка жовтуватий кристалічний порошок, дуже розчинний у воді і гігроскопічний (поглинає вологу з навколишнього середовища).

Нітрит калію є неорганічним з'єднанням з хімічною формулою KNO2. Це іонна сіль іонів K + калію і іони нітриту NO2-.

Подібно до інших нітритних солей, таких як нітрит натрію, він токсичний при попаданні в організм і може бути мутагенним або тератогенним.

Азотна кислота існує в двох ізомерних формах:

Ці структури призводять до двох серій органічних похідних промислового значення:

(I) Ефіри нітритів:

(II) Нітропохідні:

Ефіри нітритів містять нітрозокси функціональну групу з загальною формулою RONO, в якій R являє собою арильную або алкільну групу.

Нітропохідні (нітровані сполуки) є органічними сполуками, які містять одну або більше нітрофункціональних груп (-NO2).

Сполуки нітрогрупи практично незмінно продукуються реакціями нітрування, які починаються з азотної кислоти. Вони рідко зустрічаються в природі. Щонайменше, деякі природні нітрогрупи походять від окислення аміногруп.

Неорганічні нітритні сполуки (нітрит натрію, нітрит калію та ін.)

Займистість

Ці сполуки є вибухонебезпечними. Деякі з цих речовин можуть вибухово розкладатися, коли вони нагріваються або залучені до пожежі. Вона може вибухнути через тепла або забруднення. Контейнери можуть вибухнути при нагріванні. Стоки можуть створити небезпеку пожежі або вибуху.

Реактивність

Сполуки цієї групи можуть діяти як надзвичайно потужні окислювачі, а суміші з відновлюючими речовинами або відновленими матеріалами, такими як органічні речовини, можуть бути вибуховими.

Реагує з кислотами, утворюючи токсичний діоксид азоту. Бурхливий вибух виникає, якщо амонієва сіль злита з нітритною сіллю.

Небезпека для здоров'я

Вдихання, проковтування або контакт (шкіра, очі) з парами або речовинами може призвести до серйозних травм, опіків або смерті. Вогонь може викликати подразнюючі, корозійні та / або токсичні гази. Стікання води з контролю вогню або розведення води може призвести до забруднення.

Органічні нітритні сполуки (нітритні ефіри, нитрополимери)

Займистість

Більшість матеріалів цієї групи технічно мають низьку займистість. Однак вони часто є хімічно нестабільними і піддаються, в дуже змінному ступені, вибуховому розкладанню.

Реактивність

Ароматичні нітросполуки можуть вибухати в присутності підстави, такого як гідроксид натрію або гідроксид калію, навіть у присутності води або органічних розчинників. Вибухові тенденції нітроароматичних сполук збільшуються за рахунок присутності численних нітрогруп.

Токсичність

Багато сполук цієї групи надзвичайно токсичні.

Використання

Серед нітритних складних ефірів амілнітрит та інші алкілнітрити використовуються в медицині для лікування серцевих захворювань і для продовження оргазму, особливо у чоловіків. Іноді вони рекреаційно використовуються для їх ейфоричного ефекту.

Нітрогрупа є одним з найпоширеніших вибухів (функціональна група, що утворює вибухонебезпечне з'єднання) у всьому світі. Багато використовуються в органічному синтезі, але найбільше використання сполук цієї групи відбувається у військових і комерційних вибухових речовинах..

Хлорамфенікол (антибіотик, корисний для лікування бактеріальних інфекцій) є рідкісним прикладом природного нітросполуки.

Солі діазонію широко використовуються при приготуванні яскраво забарвлених сполук, які називаються азобарвники.

Основне застосування нітриту натрію полягає в промисловому виробництві органонітрових сполук. Він є попередником різноманітних фармацевтичних препаратів, барвників і пестицидів. Однак найвідомішим його застосуванням є харчова добавка для запобігання ботулізму. Він має номер E250.

Нітрит калію використовують як харчову добавку аналогічно нітриту натрію. Він має номер E249.

При певних умовах (особливо під час приготування) нітрити в м'ясі можуть вступати в реакцію з продуктами деградації амінокислот, утворюючи нітрозаміни, які є відомими канцерогенами.

Однак роль нітритів у профілактиці ботулізму перешкоджала забороні їх використання в затверділому м'ясі. Вони вважаються незамінними в запобіганні отруєння ботулінічним шляхом внаслідок вживання сушених ковбасних виробів.

Нітрит натрію є одним з найважливіших лікарських засобів, які потребують базової системи охорони здоров'я (він входить до переліку основних лікарських засобів Всесвітньої організації охорони здоров'я).

Азотна кислота і забруднення повітря

Оксиди азоту (NOx) можна знайти у зовнішньому та внутрішньому середовищах.

Концентрація оксидів азоту в атмосфері значно зросла за останні 100 років.

Її дослідження є необхідним для планування якості повітря та оцінки його впливу на здоров'я людини та навколишнє середовище.

Відповідно до їх походження, джерела викидів атмосферних забруднювачів можна класифікувати як:

• Від зовнішнього середовища
a. Антропогенні джерела
a.1. Промислові процеси
a.2. Людська діяльність
b. Природні джерела
b.1. Процеси спалювання біомаси (викопних видів палива).
b.2. Океани
b.3. Поверх
b.4. Процеси, пов'язані з сонячним світлом

• Закриті приміщення
a. Джерела інфільтровані з зовнішніх середовищ процесами повітряного обміну.
b. Джерела, отримані від процесів горіння в внутрішніх середовищах (головні).

Рівні NO2 у приміщеннях, що знаходяться в приміщенні, вони перевищують значення NO2 на відкритому повітрі Коефіцієнт внутрішнього / зовнішнього (I / E) більше 1.

Знання та контроль цих джерел викидів внутрішніх середовищ є фундаментальним через час особистого перебування в цих середовищах (будинки, офіси, транспортні засоби).

З кінця 1970-х років азотиста кислота (HONO) була визначена як ключовий атмосферний компонент завдяки своїй ролі як прямого джерела гідроксильних радикалів (OH)..

Існує ряд відомих джерел OH в тропосфері, однак виробництво HONO OH представляє інтерес, оскільки джерела, доля і добовий цикл HONO в атмосфері почали з'ясовуватися лише нещодавно..

Азотна кислота бере участь в озоновому балансі тропосфери. Гетерогенна реакція оксиду азоту (NO) і води виробляє азотисту кислоту. Коли ця реакція протікає на поверхні атмосферних аерозолів, продукт фотооб'єднується легко до гідроксильних радикалів

OH-радикали беруть участь в утворенні озону (O3) і пероксиацетил-нітрату (PAN), які викликають так званий "фотохімічний смог" в забруднених регіонах і сприяють окисленню летких органічних сполук (ЛОС), які вторинно утворюють частинки і гази з киснем.

Азотна кислота сильно поглинає сонячне світло на довжині хвиль, менших за 390 нм, що призводить до її фотолітичної деградації в ОН і оксиді азоту (NO).

HONO + hν → OH + NO

Вночі відсутність цього механізму призводить до накопичення HONO. Відновлення фотонізу HONO після світанку може призвести до істотного утворення ОГ вранці.

У західних суспільствах люди витрачають близько 90% свого часу в приміщенні, переважно у власних будинках.

Світовий попит на енергозбереження зумовив економію енергії при опаленні та охолодженні (хороша ізоляція внутрішніх приміщень, низький рівень інфільтрації повітря, енергоефективні вікна), що призвело до збільшення рівня забруднювачів повітря в таких середовищах.

Внаслідок менших обсягів і зниженої швидкості обміну повітря час перебування забруднювачів повітря в приміщеннях у приміщеннях набагато довший у порівнянні з атмосферою на відкритому повітрі.

Серед усіх сполук, що містяться в повітряному приміщенні, HONO є важливим забруднювачем у газовій фазі, який може бути присутнім у досить високих концентраціях з наслідками для якості повітря і здоров'я..

HONUS може призвести до подразнення дихальних шляхів людини і респіраторних проблем.

HONO, коли контактує з певними сполуками, що знаходяться в поверхнях внутрішніх середовищ (наприклад, нікотину тютюнового диму), може утворювати канцерогенні нітрозаміни.

Внутрішнього середовища HONO можуть бути отримані безпосередньо в процесі згоряння, тобто, запалені свічки, газові плити та нагрівачі, або можуть бути утворені шляхом гетерогенного гідролізу NO2 в різних внутрішніх поверхонь.

2NO2 + H2O → HONO + HNO3

УФ-частка сонячного світла може збільшити гетерогенну конверсію NO2 до HONO.

Alvarez et al (2014) і Bartolomei et al (2014) показали, що HONO виробляється в гетерогенних реакціях, індукованих світлом, NO2 з загальними поверхнями в приміщеннях, таких як скло, засоби для чищення, фарба та лак.

Аналогічно, індуковані світлом швидкості утворення HONO, що спостерігаються на внутрішніх поверхнях, можуть допомогти пояснити високі рівні OH, що спостерігаються в приміщенні протягом дня.

HONO можуть бути доставлені безпосередньо в якості основного забруднювача і досягають високих рівнів в повітрі усередині приміщення за допомогою процесів горіння, наприклад, в погано вентильованих кухнях «енергоефективних» будинків з газовими плитами.

Крім того, HONO може бути утворений за допомогою гетерогенних реакцій NO2 з шарами води, сорбуються на декількох внутрішніх поверхнях.

Хоча два джерела HONO (пряме випромінювання і гетерогенні реакції NO2 в газовій фазі, адсорбовані шари води при відсутності сонячного світла) представляють значні джерела всередині приміщень HONO, модель, які мають тільки ці два джерела систематично недооцінюють рівні HONO спостерігаються добові в приміщення.

Alvarez et al (2014) провели дослідження гетерогенних реакцій, індукованих світлом, NO2 у газовій фазі з серією побутових хімікатів, які зазвичай використовуються, включаючи очищувач підлоги (лужний мийний засіб), чистячий засіб для ванної кімнати (кислотний мийний засіб), білу стінову фарбу та лак.

Довжина хвиль фотовозбудження, що використовуються в цьому дослідженні, характерні для спектрів сонячного світла, які легко проникають у внутрішні простори (λ> 340 нм).

Ці автори виявили, що ці побутові хімікати мають важливу роль у хімії та якості повітря в приміщеннях.

Згідно з його дослідженнями, фотодисоціація навіть невеликої фракції HONO, для отримання гідроксильних радикалів, мала б великий вплив на хімію повітря в приміщенні..

Аналогічно, Bartolomei et al (2014) вивчали гетерогенні реакції NO2 з обраними внутрішніми поверхнями фарби, в присутності світла, і продемонстрували, що формування HONO збільшується зі світлом і відносною вологістю у згаданих приміщеннях.

Безпека та ризики

Положення про небезпеку глобальної гармонізованої системи класифікації та маркування хімічних речовин

Глобально гармонізована система класифікації та маркування хімічних речовин (МГЕ) є міжнародно узгодженою системою, створеною Організацією Об'єднаних Націй і призначеною для заміни різних стандартів класифікації та маркування, що використовуються в різних країнах, використовуючи відповідні критерії по всьому світу.

НЕБЕЗПЕЧНО (і відповідна глава SGA) класів, стандарти класифікації та маркування і рекомендації для нітриту натрію є (European Chemicals Agency 2017 рік; Організація Об'єднаних Націй, 2015 рік; PubChem 2017):

Заяви про небезпеку для GHS

H272: Може посилити вогонь; Оксидант [Увага! Окислювальні рідини; Окислюючі тверді речовини - Категорія 3] (PubChem, 2017).
H301: Токсичний при прийомі всередину [Небезпека Гостра токсичність, пероральна - 3 категорія] (PubChem, 2017).
H319: Спричиняє серйозне подразнення очей [Увага! Серйозне ураження очей / подразнення очей - Категорія 2А] (PubChem, 2017).
H341: Підозра на виникнення генетичних дефектів [Попередження мутагенності клітин крові - категорія 2] (PubChem, 2017).
H361: Підозра на пошкодження фертильності або плоду [Попередження про репродуктивну токсичність - Категорія 2] (PubChem, 2017).
H370: Викликає пошкодження органів [Небезпека Специфічна токсична дія на орган, одноразова експозиція - Категорія 1] (PubChem, 2017).
H373: Викликає пошкодження органів при тривалому або повторному опроміненні [Попередження Специфічна токсичність для органів-мішеней, повторне опромінення - Категорія 2] (PubChem, 2017).
H400: Дуже токсичний для водної флори і фауни [Увага! Небезпечний для водного середовища, гостра небезпека - Категорія 1] (PubChem, 2017).
H410: Дуже токсичний для водних організмів, з тривалими несприятливими ефектами [Увага! Небезпечний для водної навколишнього середовища, довгострокова небезпека - Категорія 1] (PubChem, 2017).

Коди попереджувальних інструкцій
Р301 + Р310, Р305 + Р351 + P338, P307 + Р311, Р308 + Р313, P314, P321, P330, P337 + P313, P301, P301, P202, P210, P220, P221, P260, P264, P270, P273, P280, Р281, Р370 + Р378, P391, P405 і P501 (PubChem 2017).

Список літератури

  1. Alvarez, E.G., Sörgel, M., Gligorovski, S., Bassil, S., Bartolomei, V., Coulomb, B., ... & Wortham, H. (2014). Виробництво світло-індукованої азотистої кислоти (HONO) з гетерогенних реакцій NO 2 на побутову хімію. Атмосферне середовище, 95, 391-399. 
  2. Бартоломей, В., Sörgel, М., Gligorovski, С., Альварес, Е. Г., Гандольфо, А., Strekowski Р., ... & Wortham, H. (2014 року). Освіта в приміщенні азотної кислоти (Hono) шляхом індукованого світла реакцій NO2 гетерогенное з білою фарбою стіни. Наука про навколишнє середовище та дослідження забруднення, 21 (15), 9259-9269. 
  3. Benjah-bmm27, (2007). Amyl-nitrite-3D-balls [зображення] Отримано з: en.wikipedia.org.
  4. Benjah-bmm27, (2009). Хлорамфенікол-3D [зображення] Отримано з: en.wikipedia.org.
  5. Benjah-bmm27, Pngbot, (2007). Nitrite-ester-2D [image] Отримано з: en.wikipedia.org.
  6. Benjah-bmm27, Pngbot, (2007). Nitro-group-2D [image] Отримано з: en.wikipedia.org.
  7. Benjah-bmm27, Pngbot, (2007). Nitrite-ester-2D [image] Отримано з: en.wikipedia.org.
  8. ChemIDplus, (2017). 3D-структура 7632-00-0 - Нітрит натрію [USP] [image] Витягнуто з: chem.nlm.nih.gov.
  9. Європейське агентство з хімічних речовин (ECHA). (2017). Резюме класифікації та маркування. Гармонізована класифікація - Додаток VI до Регламенту (ЄС) № 1272/2008 (Регламент CLP). Нітрит натрію. Отримано 5 лютого 2017 року, з: echa.europa.eu
  10. Gall, E.T., Griffin, R.J., Steiner, A.L., Dibb, J., Scheuer, E., Gong, L., ... & Flynn, J. (2016). Оцінка джерел і поглиначів азотистої кислоти в міському відтоку. Атмосферне середовище, 127, 272-282.
  11. Глигоровський, С. (2016). Азотна кислота (HONO): що виникає в приміщенні забруднювач. Журнал фотохімії та фотобіології A: Хімія, 314, 1-5.
  12. JSmol, (2017). Nitrite [зображення] Отримано з: chemapps.stolaf.edu.
  13. JSmol, (2017). Азотна кислота [image] Отримано з: chemapps.stolaf.edu.
  14. Jü, (2013). Аміл нітрит Формули V.1. [image] Отримано з: en.wikipedia.org.
  15. Madruga, D.G., & Patier, R.F. (2006). ВЗАЄМОДІЯ NOx В АТМОСФЕРНІЙ ХІМІЇ. Електронний журнал навколишнього середовища, (2), 90. 
  16. Організація Об'єднаних Націй (2015). Глобальна гармонізована система класифікації та маркування хімічних продуктів (РГА) Шосте переглянуте видання. Нью-Йорк, США: видання ООН. Отримано з: unece.org.
  17. Національний центр біотехнологічної інформації. База даних PubChem Compound. (2017). Нітрити. Bethesda, MD, EU: Національна медична бібліотека. Отримано з: ncbi.nlm.nih.gov.
  18. Національний центр біотехнологічної інформації. База даних PubChem Compound. (2017). Азотна кислота. Bethesda, MD, EU: Національна медична бібліотека. Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  19. Національний центр біотехнологічної інформації. База даних PubChem Compound. (2017). Нітрит натрію. Bethesda, MD, EU: Національна медична бібліотека. Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  20. Національне управління океаніки і атмосфери (NOAA). CAMEO Chemicals. (2017). Хімічні дані. Нітрити, неорганічні, N.O.S. Silver Spring, MD. ЄС; Отримано з: cameochemicals.noaa.gov.
  21. Національне управління океаніки і атмосфери (NOAA). CAMEO Chemicals. (2017). Реактивні дані групи. З'єднання нітратів і нітритів, неорганічні. Silver Spring, MD. ЄС; Отримано з: cameochemicals.noaa.gov.
  22. Національне управління океаніки і атмосфери (NOAA). CAMEO Chemicals. (2017). Реактивні дані групи. З'єднання нітро, нітрозо, нітрат і нітрит, органічні. Silver Spring, MD. ЄС; Отримано з: cameochemicals.noaa.gov.
  23. Oelen, W. (2005). Кристали нітриту натрію [зображення] Отримано з: en.wikipedia.org.
  24. PubChem, (2016). Nitrite [image] Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  25. PubChem, (2016). Азотна кислота [зображення] Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  26. PubChem, (2016). Нітрит натрію [image] Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  27. Spataro, F., & Ianniello, A. (2014). Джерела атмосферної азотистої кислоти: стан науки, поточні потреби в дослідженнях і перспективи. Журнал Асоціації управління повітряним та відходами, 64 (11), 1232-1250.
  28. Thiemann, M., Scheibler, E., & Wiegand, K. W. (2000). Азотна кислота, азотна кислота та оксиди азоту. У енциклопедії промислової хімії Ульмана. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co..