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Ácido nitroso

Ácido nitroso (fórmula molecular H N O
2
) es un ácido débil y monoprótico conocido sólo en solución , en fase gaseosa y en forma de nitrito ( NO
2
) sales. [3] Fue descubierto por Carl Wilhelm Scheele , quien lo llamó " ácido flogistizado del nitro". El ácido nitroso se utiliza para fabricar sales de diazonio a partir de aminas. Las sales de diazonio resultantes son reactivos en reacciones de acoplamiento azoico para dar colorantes azoicos .

Estructura

En la fase gaseosa, la molécula de ácido nitroso plana puede adoptar tanto la forma syn como la anti . La forma anti predomina a temperatura ambiente y las mediciones IR indican que es más estable en alrededor de 2,3 kJ/mol. [3]

Preparación y descomposición

El ácido nitroso libre y gaseoso es inestable y se desproporciona rápidamente en óxidos nítricos :

2HNO2 → NO2 + NO + H2O

En solución acuosa, el dióxido de nitrógeno también se desproporciona, produciendo una reacción neta de óxido nítrico y ácido nítrico : [4] : 1  [5]

3 HNO 2  → 2 NO + HNO 3  + H 2 O

Por lo tanto, las aplicaciones del ácido nitroso suelen comenzar con la acidificación del nitrito de sodio con un ácido mineral . La acidificación suele realizarse a temperaturas de hielo y el HNO2 se consume in situ . [6] [7]

El ácido nitroso se equilibra con el trióxido de dinitrógeno en agua, de modo que las soluciones concentradas son visiblemente azules: [4] : 2 

N2O3 + H2O⇌2HNO2

La adición de trióxido de dinitrógeno al agua es, pues, otra técnica preparatoria.

Aplicaciones químicas

El ácido nitroso es el quimioforo principal del reactivo de Liebermann , que se utiliza para realizar pruebas puntuales de alcaloides.

A altas acideces ( p H ≪ 2 ), el ácido nitroso se protona para dar cationes agua y nitrosonio . [4] : 2 

Reducción

Con los iones I y Fe 2+ se forma NO: [8]

2HNO2 + 2KI + 2H2SO4I2 + 2NO + 2H2O + 2K2SO4
2HNO2 + 2FeSO4 + 2H2SO4Fe2 ( SO4 ) 3 + 2NO + 2H2O + K2SO4

Con iones Sn 2+ se forma N 2 O:

2 HNO 2 + 6 HCl + 2 SnCl 2 → 2 SnCl 4 + N 2 O + 3 H 2 O + 2 KCl

Con gas SO 2 se forma NH 2 OH:

2HNO2 + 6H2O + 4SO23H2SO4 + K2SO4 + 2NH2OH

Con Zn en solución alcalina se forma NH3 :

5H2O +KNO2 + 3Zn →NH3 + KOH+3Zn(OH ) 2

Con N
2
yo+
5
Se forman tanto gas HN3 como (posteriormente) N2 :

HNO 2 + [N 2 H 5 ] + → HN 3 + H 2 O + H 3 O +
HNO 2 + HN 3 → N 2 O + N 2 + H 2 O

La oxidación por ácido nitroso tiene un control cinético sobre el control termodinámico ; esto se ilustra mejor cuando el ácido nitroso diluido puede oxidar I a I 2 , pero el ácido nítrico diluido no puede.

Yo 2 + 2 mi ⇌ 2 Yo mi o = +0,54 V 
NO
3
+ 3 H + + 2 mi ⇌ HNO 2 + H 2 O E o = +0,93 V 
HNO 2 + H + + e ⇌ NO + H 2 O E o = +0,98 V 

Se puede observar que los valores de Eo
célula
Estas reacciones son similares, pero el ácido nítrico es un agente oxidante más potente. Teniendo en cuenta que el ácido nitroso diluido puede oxidar el yoduro a yodo , se puede deducir que el nitroso es un agente oxidante más rápido, en lugar de más potente, que el ácido nítrico diluido. [8]

Química orgánica

El ácido nitroso se utiliza para preparar sales de diazonio :

HNO2 + ArNH2 + H +ArN+
2
+ 2H2O

donde Ar es un grupo arilo .

Estas sales se utilizan ampliamente en la síntesis orgánica , por ejemplo, para la reacción de Sandmeyer y en la preparación de colorantes azoicos , compuestos de colores brillantes que son la base de una prueba cualitativa para anilinas . [9] El ácido nitroso se utiliza para destruir la azida sódica tóxica y potencialmente explosiva . Para la mayoría de los propósitos, el ácido nitroso generalmente se forma in situ por la acción del ácido mineral sobre el nitrito de sodio : [10] Es principalmente de color azul.

NaNO2 + HCl → HNO2 + NaCl
2 NaN 3 + 2 HNO 2 → 3 N 2 + 2 NO + 2 NaOH

La reacción con dos átomos de hidrógeno α en cetonas crea oximas , que pueden oxidarse aún más para formar un ácido carboxílico o reducirse para formar aminas. Este proceso se utiliza en la producción comercial de ácido adípico .

El ácido nitroso reacciona rápidamente con los alcoholes alifáticos para producir nitritos de alquilo , que son potentes vasodilatadores :

(CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 OH + HNO 2 → (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 ONO + H 2 O

Los carcinógenos llamados nitrosaminas se producen, generalmente de forma no intencionada, por la reacción del ácido nitroso con aminas secundarias :

HNO2 + R2NHR2N - NO + H2O

Atmósfera de la Tierra

El ácido nitroso participa en el balance de ozono de la atmósfera inferior , la troposfera . La reacción heterogénea del óxido nítrico (NO) y el agua produce ácido nitroso. Cuando esta reacción tiene lugar en la superficie de los aerosoles atmosféricos, el producto se fotoliza fácilmente en radicales hidroxilo . [11] [12]

Daño y mutación del ADN

El tratamiento de células de Escherichia coli con ácido nitroso provoca daños en el ADN de la célula, incluida la desaminación de la citosina a uracilo , y estos daños pueden ser reparados por enzimas específicas. [13] Además, el ácido nitroso provoca mutaciones de sustitución de bases en organismos con ADN de doble cadena. [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Ácido nitroso".
  2. ^ Perrin, D. D., ed. (1982) [1969]. Constantes de ionización de ácidos y bases inorgánicos en solución acuosa . Datos químicos de la IUPAC (2.ª ed.). Oxford: Pergamon (publicado en 1984). Entrada 156. ISBN 0-08-029214-3. Número de serie LCCN  82-16524.
  3. ^ ab Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.pág. 462.
  4. ^ abc Williams, D. L. H. (1988). Nitrosación . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University . ISBN 0-521-26796-X.
  5. ^ Kameoka, Yohji; Pigford, Robert (febrero de 1977). "Absorción de dióxido de nitrógeno en agua, ácido sulfúrico, hidróxido de sodio y sulfito de sodio alcalino acuoso". Ind. Eng. Chem. Fundamen . 16 (1): 163–169. doi :10.1021/i160061a031.
  6. ^ Pequeño, Y.; Larchevêque, M. (1998). "Glicidato de etilo de (S) -serina: (R) - (+) -2,3-epoxipropanoato de etilo". Org. Sintetizador . 75 : 37. doi : 10.15227/orgsyn.075.0037 .
  7. ^ Smith, Adam P.; Savage, Scott A.; Love, J. Christopher; Fraser, Cassandra L. (2002). "Síntesis de 4-, 5- y 6-metil-2,2'-bipiridina mediante una estrategia de acoplamiento cruzado de Negishi: 5-metil-2,2'-bipiridina". Org. Synth . 78 : 51. doi : 10.15227/orgsyn.078.0051 .
  8. ^ ab Housecroft, Catherine E.; Sharpe, Alan G. (2008). "Capítulo 15: Los elementos del grupo 15". Química inorgánica, 3.ª edición . Pearson. pág. 449. ISBN 978-0-13-175553-6.
  9. ^ Clarke, HT; Kirner, WR (1922). "Metil rojo". Síntesis orgánicas . 2 : 47. doi : 10.15227/orgsyn.002.0047 .
  10. ^ Prácticas prudentes en el laboratorio: manipulación y eliminación de sustancias químicas. Washington, DC: National Academy Press . 1995. doi :10.17226/4911. ISBN 978-0-309-05229-0.
  11. ^ Spataro, F; Ianniello, A (noviembre de 2014). "Fuentes de ácido nitroso atmosférico: estado de la ciencia, necesidades de investigación actuales y perspectivas futuras". Journal of the Air & Waste Management Association . 64 (11): 1232–1250. Bibcode :2014JAWMA..64.1232S. doi : 10.1080/10962247.2014.952846 . PMID  25509545.
  12. ^ Anglada, Josef M.; Solé, Albert (noviembre de 2017). "La oxidación atmosférica de HONO por radicales OH, Cl y ClO". The Journal of Physical Chemistry A . 121 (51): 9698–9707. Bibcode :2017JPCA..121.9698A. doi :10.1021/acs.jpca.7b10715. PMID  29182863.
  13. ^ Da Roza, R.; Friedberg, EC; Duncan, BK; Warner, HR (1977-11-01). "Reparación del daño causado por el ácido nitroso al ADN en Escherichia coli". Bioquímica . 16 (22): 4934–4939. doi :10.1021/bi00641a030. ISSN  0006-2960. PMID  334252.
  14. ^ Hartman, Z.; Henrikson, EN; Hartman, PE; Cebula, TA (1994). "Modelos moleculares que pueden explicar la mutagénesis por ácido nitroso en organismos que contienen ADN de doble cadena". Mutagénesis ambiental y molecular . 24 (3): 168–175. Bibcode :1994EnvMM..24..168H. doi :10.1002/em.2850240305. ISSN  0893-6692. PMID  7957120.