Nitrito - Nitrite

Nitrito
Nitrit-Ion2.svg
Modelo de relleno de espacio del ion nitrito
Nombres
Nombre IUPAC sistemático
dioxidonitrato (1−)
Otros nombres
nitrito
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
Número CE
UNII
  • InChI = 1S / HNO2 / c2-1-3 / h (H, 2,3) / p-1
    Clave: IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M
  • InChI = 1 / HNO2 / c2-1-3 / h (H, 2,3) / p-1
    Clave: IOVCWXUNBOPUCH-REWHXWOFAR
  • N (= O) [O-]
Propiedades
NO-
2
Masa molar 46,005  g · mol −1
Ácido conjugado Ácido nitroso
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El ion nitrito tiene la fórmula química NO -
2
. El nitrito (principalmente nitrito de sodio ) se usa ampliamente en las industrias química y farmacéutica. El anión nitrito es un intermedio omnipresente en el ciclo del nitrógeno en la naturaleza. El nombre nitrito también puede referirse a compuestos orgánicos con el grupo - ONO, que son ésteres de ácido nitroso .

Producción

El nitrito de sodio se elabora industrialmente al pasar "vapores nitrosos" a una solución acuosa de hidróxido de sodio o carbonato de sodio :

El producto se purifica por recristalización. Los nitritos de metales alcalinos son térmicamente estables hasta y más allá de su punto de fusión (441 ° C para KNO 2 ). El nitrito de amonio se puede fabricar a partir del trióxido de dinitrógeno , N 2 O 3 , que es formalmente el anhídrido del ácido nitroso:

2 NH 3 + H 2 O + N 2 O 3 → 2 NH 4 NO 2

Estructura

Las dos estructuras canónicas de NO-
2
, que contribuyen al híbrido de resonancia para el ion nitrito

El ion nitrito tiene una estructura simétrica ( simetría C 2v ), con ambos enlaces N – O que tienen la misma longitud y un ángulo de enlace de aproximadamente 115 °. En la teoría del enlace de valencia , se describe como un híbrido de resonancia con contribuciones iguales de dos formas canónicas que son imágenes especulares entre sí. En la teoría de los orbitales moleculares , existe un enlace sigma entre cada átomo de oxígeno y el átomo de nitrógeno, y un enlace pi deslocalizado formado por los orbitales p en los átomos de nitrógeno y oxígeno que es perpendicular al plano de la molécula. La carga negativa del ion se distribuye por igual en los dos átomos de oxígeno. Tanto los átomos de nitrógeno como los de oxígeno transportan un solo par de electrones. Por lo tanto, el ion nitrito es una base de Lewis .

Reacciones

Propiedades ácido-base

Dimensiones de trans -HONO (del espectro de microondas )

El nitrito es la base conjugada del ácido nitroso ácido débil :

HNO 2 ⇌ H + + NO-
2
; p K a ≈ 3,3 a 18 ° C     

El ácido nitroso es también altamente volátil - en la fase de gas que existe predominantemente como un trans molécula -planar. En solución, es inestable con respecto a la reacción de desproporción :

3HNO 2 (ac) ⇌ H 3 O + + NO-
3
+ 2NO

Esta reacción es lenta a 0 ° C. La adición de ácido a una solución de un nitrito en presencia de un agente reductor , como el hierro (II), es una forma de producir óxido nítrico (NO) en el laboratorio.

Oxidación y reducción

El estado de oxidación formal del átomo de nitrógeno en el nitrito es +3. Esto significa que puede oxidarse a estados de oxidación +4 y +5, o reducirse a estados de oxidación tan bajos como −3. Los potenciales de reducción estándar para reacciones que involucran directamente ácido nitroso se muestran en la siguiente tabla:

Media reacción E 0 ( V )
NO-
3
+ 3 H + + 2 e - ⇌ HNO 2 + H 2 O
+0,94
2 HNO 2 + 4 H + + 4 e - ⇌ H 2 N 2 O 2 + 2 H 2 O +0,86
N 2 O 4 + 2 H + + 2 e - ⇌ 2 HNO 2 +1.065
2 HNO 2 + 4 H + + 4 e - ⇌ N 2 O + 3 H 2 O +1,29

Los datos se pueden ampliar para incluir productos en estados de oxidación más bajos. Por ejemplo:

H 2 N 2 O 2 + 2 H + + 2 e - ⇌ N 2 + 2 H 2 O;      E 0 = +2,65 V

Las reacciones de oxidación generalmente resultan en la formación del ion nitrato , con nitrógeno en estado de oxidación +5. Por ejemplo, la oxidación con ión permanganato se puede utilizar para el análisis cuantitativo de nitrito (por titulación ):

5 NO-
2
+ 2 MnO-
4
+ 6 H + → 5 NO-
3
+ 2 Mn 2+ + 3 H 2 O

El producto de las reacciones de reducción con ion nitrito varía, dependiendo del agente reductor utilizado y su concentración. Con el dióxido de azufre , los productos son NO y N 2 O; con estaño (II) (Sn 2+ ) el producto es ácido hiponitroso (H 2 N 2 O 2 ); la reducción hasta el amoníaco (NH 3 ) se produce con sulfuro de hidrógeno . Con el catión hidrazinio ( N
2
H+
5
) el producto de la reducción de nitritos es ácido hidrazoico (HN 3 ), un compuesto inestable y explosivo:

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

que también puede reaccionar más con el nitrito:

HNO 2 + HN 3 → N 2 O + N 2 + H 2 O

Esta reacción es inusual porque involucra compuestos con nitrógeno en cuatro estados de oxidación diferentes.

Análisis de nitrito

El nitrito es detectado y analizado por la reacción de Griess , que implica la formación de un colorante azoico de color rojo intenso tras el tratamiento de un NO.-
2
-muestra que contiene ácido sulfanílico y naftil-1-amina en presencia de ácido.

Complejos de coordinación

El nitrito es un ligando ambidentado y puede formar una amplia variedad de complejos de coordinación al unirse a iones metálicos de varias formas. Dos ejemplos son el complejo de nitrito rojo [Co (NH 3 ) 5 (ONO)] 2+ es metaestable , isomerizado al complejo de nitro amarillo [Co (NH 3 ) 5 (NO 2 )] 2+ . El nitrito es procesado por varias enzimas, todas las cuales utilizan complejos de coordinación.

Bioquímica

Una representación esquemática del ciclo del nitrógeno microbiano. ANAMMOX es oxidación anaeróbica de amonio, DNRA es reducción disimilatoria de nitrato a amonio y COMMAMOX es oxidación completa de amonio.

En la nitrificación , el amonio se convierte en nitrito. Las especies importantes incluyen Nitrosomonas . Otras especies bacterianas como Nitrobacter , son responsables de la oxidación del nitrito en nitrato.

Muchas especies de bacterias pueden reducir el nitrito a óxido nítrico o amoníaco . En condiciones hipóxicas, el nitrito puede liberar óxido nítrico, que provoca una potente vasodilatación . Se han descrito varios mecanismos para la conversión de nitrito en NO, incluida la reducción enzimática por xantina oxidorreductasa , nitrito reductasa y NO sintasa (NOS), así como reacciones de desproporción ácida no enzimáticas .

Toxicidad

La existencia de iones de nitrito en muestras de agua y fuentes de productos alimenticios humanos puede causar diversas enfermedades humanas. Por ejemplo, los nitritos pueden producir N-nitrosaminas en presencia de aminas secundarias que se sospecha que causan cáncer de estómago [¿Fuente?]. Estos materiales también pueden reaccionar con la hemoglobina produciendo metahemoglobina que disminuye la capacidad de transporte de oxígeno en sangre en la concentración de 50 mg kg -1 de alimentos para bebés en bebés y niños pequeños. La presencia de nitrato puede provocar el mismo efecto debido a su transformación a nitrito en el sistema digestivo y / o por una reducción microbiana en los productos alimenticios.

Usos

Precursor químico

Los tintes azoicos y otros colorantes se preparan mediante el proceso llamado diazotación, que requiere nitrito.

Nitrito en conservación de alimentos y bioquímica

El nitrito de sodio se utiliza para acelerar el curado de la carne y también para impartir un color atractivo. Un estudio de 2018 de la Asociación Británica de Productores de Carne determinó que los niveles permitidos legalmente de nitrito no tienen ningún efecto sobre el crecimiento de la bacteria Clostridium botulinum que causa el botulismo , de acuerdo con la opinión del Comité Asesor sobre la Seguridad Microbiológica de los Alimentos del Reino Unido de que los nitritos no son necesarios. para prevenir el crecimiento de Clostridium botulinum y extender la vida útil. En los Estados Unidos, la carne no se puede etiquetar como "curada" sin la adición de nitrito. En algunos países, los productos cárnicos curados se fabrican sin nitrato o nitrito, y sin nitrito de origen vegetal. En 2018, se informó que el jamón de Parma, producido sin nitrito desde 1993, no había causado ningún caso de botulismo.

En los ratones, los alimentos ricos en nitritos junto con las grasas insaturadas pueden prevenir la hipertensión, que es una explicación del aparente efecto sobre la salud de la dieta mediterránea . Sin embargo, se ha demostrado que la adición de nitritos a la carne genera carcinógenos conocidos; la Organización Mundial de la Salud advierte que comer 50 g (1.8 oz) de carne procesada con nitrito al día aumentaría el riesgo de contraer cáncer de intestino en un 18% durante toda la vida. Los límites máximos recomendados por la Organización Mundial de la Salud en el agua potable son 3 mg L -1 y 50 mg L -1 para los iones nitrito y nitrato , respectivamente.

Curado de la carne

En una reacción con la mioglobina de la carne , el nitrito le da al producto un color "fresco" rojo rosado deseable, como el de la carne en conserva. En los Estados Unidos, el nitrito se ha utilizado formalmente desde 1925. Según los científicos que trabajan para el grupo industrial American Meat Institute, este uso de nitrito comenzó en la Edad Media. Los historiadores y epidemiólogos sostienen que el uso generalizado de nitrito en el curado de la carne está estrechamente relacionado con el desarrollo del procesamiento industrial de la carne. El periodista de investigación francés Guillaume Coudray afirma que la industria cárnica opta por curar sus carnes con nitrito, aunque está establecido que este químico da lugar a compuestos nitrosos causantes de cáncer.

Nitritos orgánicos

Un éster de nitrito

En química orgánica , los nitritos son ésteres de ácido nitroso y contienen el grupo funcional nitrosoxi. Los compuestos nitro contienen el grupo C – NO 2 . Los nitritos tienen la fórmula general RONO, donde R es un grupo arilo o alquilo . El nitrito de amilo y otros nitritos de alquilo se utilizan en medicina para el tratamiento de enfermedades cardíacas, y ocasionalmente se utilizan de forma recreativa para su "precipitación" y prolongación del orgasmo , especialmente en los hombres. Una reacción con nombre clásico para la síntesis de nitritos de alquilo es la síntesis de Meyer en la que los haluros de alquilo reaccionan con nitritos metálicos para formar una mezcla de nitroalcanos y nitritos.

La seguridad

Se ha demostrado que la adición de nitritos a la carne genera carcinógenos conocidos como las nitrosaminas ; la Organización Mundial de la Salud (OMS) advierte que cada 50 g (1.8 oz) de carne procesada ingerida al día aumentaría el riesgo de contraer cáncer de intestino en un 18% a lo largo de la vida; La carne procesada se refiere a la carne que se ha transformado mediante fermentación, curado con nitrito, salazón, ahumado u otros procesos para realzar el sabor o mejorar la conservación. La revisión de la Organización Mundial de la Salud de más de 400 estudios concluyó, en 2015, que había suficiente evidencia de que las carnes procesadas causaban cáncer, particularmente cáncer de colon; La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) de la OMS clasificó las carnes procesadas como cancerígenas para los seres humanos ( Grupo 1 ).

El nitrito (ingerido) en condiciones que dan como resultado una nitrosación endógena , específicamente la producción de nitrosamina , ha sido clasificado como " probablemente cancerígeno para los seres humanos " ( Grupo 2A ) por la IARC.

Ver también

Referencias

Bibliografía

enlaces externos