Nitriti

Izvor: Wikipedija

Nitritni ion ima kemijsku formulu NO2-. Nitrit (uglavnom natrijev nitrit) široko se koristi u kemijskoj i farmaceutskoj industriji. Nitritni anion prodoran je međuprodukt u ciklusu dušika u prirodi. Naziv nitrit može se odnositi i na organske spojeve s -ONO skupinom, koji su esteri dušične kiseline.

Proizvodnja[uredi | uredi kôd]

Natrijev nitrit industrijski se proizvodi propuštanjem mješavine dušikovih oksida u vodenu otopinu natrijevog hidroksida ili natrijevog karbonata:[1]

Proizvod se pročišćava rekristalizacijom. Nitriti alkalnih metala termički su stabilni do i iznad svoje točke taljenja (441 °C za KNO2). Amonijev nitrit može se napraviti od dušikovog trioksida, N2O3, koji je formalno anhidrid dušične kiseline:

2 NH3 + H2O + N2O3 → 2 NH4NO2

Struktura[uredi | uredi kôd]

Dvije kanonske strukture NO2-, koje doprinose rezonantnom hibridu za nitritni ion

Nitritni ion ima simetričnu strukturu (C2v simetrije), s obje N-O veze jednake duljine i veznim kutom od oko 115°. U teoriji valentne veze opisuje se kao rezonantni hibrid s jednakim doprinosima dvaju kanonskih oblika koji su međusobno zrcalne slike. U teoriji molekularne orbite, postoji sigma veza između svakog atoma kisika i atoma dušika, te delokalizirana pi veza napravljena od p orbitala na atomima dušika i kisika koja je okomita na ravninu molekule. Negativni naboj iona jednako je raspoređen na dva atoma kisika. I atomi dušika i kisika nose slobodni par elektrona. Prema tome, nitritni je ion Lewisova baza.

Reakcije[uredi | uredi kôd]

Kiselinsko-bazna svojstva[uredi | uredi kôd]

Dimenzije trans -HONO (iz mikrovalnog spektra)

Nitrit je konjugirana baza slabe dušične kiseline:

HNO2 ⇌ H+ + NO2-;     p<i id="mwUw">K</i> <sub id="mwVA">a</sub> ≈ 3,3 na 18 °C [2]

Dušična kiselina također je vrlo hlapljiva – u plinovitoj fazi postoji pretežno kao transplanarna molekula. U otopini je nestabilna s obzirom na reakciju disproporcionalnosti:

3 HNO2 (aq) ⇌ H3O+ + NO3- + 2 NO

Ova reakcija je spora na 0 °C.[1] Dodavanje kiseline otopini nitrita u prisutnosti reducirajućeg agensa, kao što je željezo(II), način je za proizvodnju dušikovog oksida (NO) u laboratoriju.

Oksidacija i redukcija[uredi | uredi kôd]

Formalno oksidacijsko stanje atoma dušika u nitritu je +3. To znači da se može ili oksidirati do oksidacijskih stanja +4 i +5, ili reducirati do oksidacijskih stanja kao što je -3. Standardni redukcijski potencijali za reakcije koje izravno uključuju dušičnu kiselinu prikazani su u donjoj tablici:[3]

Polureakcija E0 (V)
NO3- + 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

Podaci se mogu proširiti na produkte u nižim oksidacijskim stanjima. Na primjer:

H2N2O2 + 2 H+ + 2 e ⇌ N2 + 2 H2O;     E 0 = +2,65 V

Reakcije oksidacije obično rezultiraju stvaranjem nitratnog iona, s dušikom u oksidacijskom stanju +5. Na primjer, oksidacija s permanganatnim ionom može se koristiti za kvantitativnu analizu nitrita (titracijom):

5 NO2-+ 2 MnO4- + 6 H+ → 5 NO3- + 2 Mn2+ + 3 H2O

Produkt reakcija redukcije s nitritnim ionom varira, ovisno o korištenom redukcijskom sredstvu i njegovoj jačini. Sa sumpornim dioksidom produkti su NO i N2O; s kositrom(II) (Sn2+) produkt je hiponitrozna kiselina (H2N2O2); redukcija do amonijaka (NH3) događa se sumporovodikom. Uz hidrazinijev kation (N2H5+) produkt redukcije nitrita je hidrazojeva kiselina (HN3), nestabilni i eksplozivni spoj:

HNO 2 + N2H5+→ HN3 + H2O + H3O+

koji također može dalje reagirati s nitritima:

HNO2 + HN3 → N2O + N2 + H2O

Ova reakcija je neobična po tome što uključuje spojeve s dušikom u četiri različita oksidacijska stanja.[1]

Analiza nitrita[uredi | uredi kôd]

Nitrit je otkriven i analiziran Griessovom reakcijom, koja uključuje stvaranje tamnocrvene azo boje nakon obrade NO2- sadrži uzorak sa sulfanilnom kiselinom i naftil-1-aminom u prisutnosti kiseline.[4]

Koordinacijski kompleksi[uredi | uredi kôd]

Nitrit je ambidentatni ligand i može tvoriti širok raspon koordinacijskih kompleksa vežući se na metalne ione na nekoliko načina.[1] Dva primjera su: crveni nitrito kompleks [Co(NH3)5(ONO)]2+ koji je metastabilan, izomerizirajući se u žuti nitro kompleks [Co(NH3)5(NO2)]2+. Nitrite obrađuje nekoliko enzima, od kojih svi koriste koordinacijske komplekse.

Biokemija[uredi | uredi kôd]

Shematski prikaz mikrobnog ciklusa dušika.[5][6] ANAMMOX je anaerobna oksidacija amonija, DNRA je disimilirajuća redukcija nitrata u amonij, a COMMAMOX je potpuna oksidacija amonija.

U nitrifikaciji, amonij se pretvara u nitrit. Važne vrste uključuju Nitrosomonas. Druge bakterijske vrste kao što je Nitrobacter, odgovorne su za oksidaciju nitrita u nitrate.

Nitrit se može reducirati u dušikov oksid ili amonijak uz pomoć mnogih vrsta bakterija. U hipoksičnim uvjetima, nitrit može otpustiti dušikov oksid, što uzrokuje snažnu vazodilataciju. Opisano je nekoliko mehanizama za pretvorbu nitrita u NO, uključujući enzimsku redukciju ksantin oksidoreduktazom, nitrit reduktazom i NO sintazom (NOS), kao i neenzimske reakcije kiselog disproporcioniranja.

Toksičnost[uredi | uredi kôd]

Postojanje nitritnih iona u uzorcima vode i izvorima hrane za ljude može uzrokovati različite ljudske bolesti. Na primjer, nitriti mogu proizvesti <i id="mwARc">N</i>-nitrozamine u prisutnosti sekundarnih amina za koje se sumnja da uzrokuju rak želuca. Oni također mogu reagirati s hemoglobinom stvarajući methemoglobin koji smanjuje kapacitet krvi za nošenje kisika u koncentraciji od 50 mg kg−1 dječje hrane u dojenčadi i male djece. Prisutnost nitrata može uzrokovati isti učinak zbog njegove transformacije u nitrit u probavnom sustavu ili smanjenjem mikroba u prehrambenim proizvodima.[7] Epidemiološke studije dosljedno pokazuju da je konzumacija hrane tretirane nitritima povezana s većim rizikom od raka.[8][9]

Upotreba[uredi | uredi kôd]

Kemijski prekursor[uredi | uredi kôd]

Azo boje i druge boje pripremaju se postupkom zvanim diazotizacija, za koji je potreban nitrit.

Nitriti u konzerviranju hrane i biokemiji[uredi | uredi kôd]

Natrijev nitrit koristi se za ubrzanje stvrdnjavanja mesa i za davanje atraktivne boje.[10] Studija Britanskog udruženja proizvođača mesa iz 2018. utvrdila je da zakonski dopuštene razine nitrita nemaju utjecaja na rast bakterije Clostridium botulinum koja uzrokuje botulizam, u skladu s mišljenjem Savjetodavnog odbora Ujedinjenog Kraljevstva za mikrobiološku sigurnost hrane da nitriti nisu potrebni kako bi se spriječio rast bakterije Clostridium botulinum i produljio rok trajanja.[11] U SAD-u se meso ne može označiti kao "suhomesnato" bez dodatka nitrita.[12][13][14] U nekim zemljama suhomesnati se proizvodi proizvode bez nitrata ili nitrita, te bez nitrita iz biljnog izvora. Parmska šunka, koja se proizvodi bez nitrita od 1993. godine, 2018. godine prijavljeno je da nije uzrokovala nijedan slučaj botulizma.[10]

Kod miševa hrana bogata nitritima zajedno s nezasićenim mastima može spriječiti hipertenziju, što je jedno od objašnjenja očitog zdravstvenog učinka mediteranske prehrane.[15] Međutim, pokazalo se da dodavanje nitrita mesu stvara poznate karcinogene; Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) upozorava da bi jedenje 50 g mesa prerađenog nitritima na dan povećalo rizik od dobivanja raka crijeva za 18% tijekom života.[10] Preporučene maksimalne granice Svjetske zdravstvene organizacije u pitkoj vodi su 3 mg L−1 i 50 mg L−1 za nitrit i nitratne ione, redom.[7]

Sušenje mesa[uredi | uredi kôd]

U reakciji s mioglobinom mesa, nitrit daje proizvodu poželjnu ružičasto-crvenu "svježu" boju, kao što je to kod usitnjene govedine. U SAD-u se nitrit službeno koristi od 1925. godine. Prema znanstvenicima koji rade za industrijsku grupu American Meat Institute, ova upotreba nitrita započela je u srednjem vijeku.[16] Povjesničari[17] i epidemiolozi[18] tvrde da je raširena upotreba nitrita u sušenju mesa usko povezana s razvojem industrijske prerade mesa. Francuski istraživački novinar Guillaume Coudray tvrdi da se mesna industrija odlučuje sušiti svoje meso nitritima iako je utvrđeno da ta kemikalija stvara nitrozo spojeve koji izazivaju rak.[19]

Organski nitriti[uredi | uredi kôd]

Nitritni ester

U organskoj kemiji nitriti su esteri dušične kiseline i sadrže nitrozo-funkcionalnu skupinu. Nitro spojevi sadrže skupinu C–NO2. Nitriti imaju opću formulu RONO, gdje je R arilna ili alkilna skupina. Amil nitrit i drugi alkil nitriti imaju vazodilatacijsko djelovanje i s njima se mora oprezno rukovati u laboratoriju. Ponekad se koriste u medicini za liječenje srčanih bolesti. Klasična reakcija za sintezu alkil nitrita je Meyerova sinteza[20][21] u kojoj alkil halogenidi reagiraju s metalnim nitritima u smjesu nitroalkana i nitrita.

Sigurnost[uredi | uredi kôd]

Pokazalo se da dodavanje nitrita mesu stvara poznate karcinogene kao što su nitrozamini; Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) upozorava da bi jedenje 50 g mesa prerađenog nitritima na dan povećalo rizik od dobivanja raka crijeva za 18% tijekom života; prerađeno meso odnosi se na meso koje je transformirano fermentacijom, sušenjem nitrita, soljenjem, dimljenjem ili drugim procesima radi poboljšanja okusa ili očuvanja. Pregledom više od 400 studija Svjetske zdravstvene organizacije zaključeno je, 2015., da postoji dovoljno dokaza da prerađeno meso uzrokuje rak, posebice rak debelog crijeva; Međunarodna agencija WHO-a za istraživanje raka (IARC) klasificirala je prerađeno meso kao kancerogeno za ljude[10][22]

Nitrit (uneseni) u uvjetima koji rezultiraju endogenom nitrozacijom, točnije proizvodnjom nitrozamina, IARC je klasificirao kao "Vjerojatno kancerogen za ljude"[23] [24]

Izvori[uredi | uredi kôd]

  1. a b c d Greenwood, pp. 461–464.
  2. IUPAC SC-DatabaseInačica izvorne stranice arhivirana 19. lipnja 2017. A comprehensive database of published data on equilibrium constants of metal complexes and ligands
  3. Greenwood, p. 431.
  4. V. M. Ivanov. 2004. The 125th Anniversary of the Griess Reagent. Journal of Analytical Chemistry. 59 (10): 1002–1005. doi:10.1023/B:JANC.0000043920.77446.d7 Translated from V. M. Ivanov. 2004. Zhurnal Analiticheskoi Khimii. 59 (10): 1109–1112 Parametar |title= nedostaje ili je prazan (pomoć)
  5. Sparacino-Watkins, Courtney; Stolz, John F.; Basu, Partha. 16. prosinca 2013. Nitrate and periplasmic nitrate reductases. Chem. Soc. Rev. (engleski). 43 (2): 676–706. doi:10.1039/c3cs60249d. ISSN 1460-4744. PMC 4080430. PMID 24141308
  6. Simon, Jörg; Klotz, Martin G. 2013. Diversity and evolution of bioenergetic systems involved in microbial nitrogen compound transformations. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics (engleski). 1827 (2): 114–135. doi:10.1016/j.bbabio.2012.07.005. PMID 22842521
  7. a b Bagheri, H.; Hajian, A.; Rezaei, M.; Shirzadmehr, A. 2017. Composite of Cu metal nanoparticles—multiwall carbon nanotubes—reduced graphene oxide as a novel and high performance platform of the electrochemical sensor for simultaneous determination of nitrite and nitrate. Journal of Hazardous Materials. 324 (Pt B): 762–772. doi:10.1016/j.jhazmat.2016.11.055. PMID 27894754
  8. Chazelas, Eloi. Ožujak 2022. Nitrites and nitrates from food additives and natural sources and cancer risk: results from the NutriNet-Santé cohort. Int. J. Epidemiology. doi:10.1093/ije/dyac046. PMID 35303088 Provjerite vrijednost parametra |pmid= (pomoć). Pristupljeno 24. svibnja 2022.
  9. Chris, Eliott. Strongest link yet between nitrites and cancer. Queen's University Belfast. Pristupljeno 23. svibnja 2022.
  10. a b c d Wilson, Bee. 1. ožujka 2018. Yes, bacon really is killing us. The Guardian (engleski). London. ISSN 0261-3077. Inačica izvorne stranice arhivirana 10. veljače 2021. Pristupljeno 14. veljače 2021.. In trade journals of the 1960s, the firms who sold nitrite powders to ham-makers spoke quite openly about how the main advantage was to increase profit margins by speeding up production.
  11. Doward, Jamie. 23. ožujka 2019. Revealed: no need to add cancer-risk nitrites to ham. The Observer. London. Inačica izvorne stranice arhivirana 26. siječnja 2021. Pristupljeno 14. veljače 2021.. The results show that there is no change in levels of inoculated C. botulinum over the curing process, which implies that the action of nitrite during curing is not toxic to C. botulinum spores at levels of 150ppm [parts per million] ingoing nitrite and below.
  12. De Vries, John. 1997. Food Safety and Toxicity. CRC Press. str. 70. ISBN 978-0-8493-9488-1
  13. sodium nitrite and nitrate facts Accessed Dec 12, 2014
  14. Doyle, Michael P.; Sperber, William H. 23. rujna 2009. Compendium of the Microbiological Spoilage of Foods and Beverages. str. 78. ISBN 9781441908261
  15. Charles, R. L.; Rudyk, O.; Prysyazhna, O.; Kamynina, A.; Yang, J.; Morisseau, C.; Hammock, B. D.; Freeman, B. A.; Eaton, P. 2014. Protection from hypertension in mice by the Mediterranean diet is mediated by nitro fatty acid inhibition of soluble epoxide hydrolase. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (22): 8167–72. Bibcode:2014PNAS..111.8167C. doi:10.1073/pnas.1402965111. PMC 4050620. PMID 24843165
  16. Binkerd, E. F.; Kolari, O. E. 1. siječnja 1975. The history and use of nitrate and nitrite in the curing of meat. Food and Cosmetics Toxicology. 13 (6): 655–661. doi:10.1016/0015-6264(75)90157-1. ISSN 0015-6264. PMID 1107192
  17. coudray, guillaume, eric. 2017. Cochonneries : comment la charcuterie est devenue un poison. Decouverte. paris. str. part I, chapter 2 (p. 40–55) and chapter 3 (p. 56–70). ISBN 9782707193582. OCLC 1011036745
  18. Lauer, Klaus. 1. siječnja 1991. The history of nitrite in human nutrition: A contribution from German cookery books. Journal of Clinical Epidemiology (engleski). 44 (3): 261–264. doi:10.1016/0895-4356(91)90037-A. ISSN 0895-4356. PMID 1999685
  19. Guillaume Coudray on the Nitro Meat Cancer Connection. 14. travnja 2021.
  20. Victor Meyer. 1872. Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe. Justus Liebig's Annalen der Chemie. 171 (1): 1–56. doi:10.1002/jlac.18741710102; Victor Meyer, J. Locher. 1876. Ueber die Pseudonitrole, die Isomeren der Nitrolsäuren. Justus Liebig's Annalen der Chemie. 180 (1–2): 133–55. doi:10.1002/jlac.18761800113; V. Meyer and Stüber. 1872. Vorläufige Mittheilung. Chemische Berichte. 5: 203–05. doi:10.1002/cber.18720050165; Victor Meyer, O. Stüber. 1872. Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe. Chemische Berichte. 5: 399–406. doi:10.1002/cber.187200501121; Victor Meyer, A. Rilliet. 1872. Ueber die Nitroverbindungen der Fettreiche. Dritte Mittheilung. Chemische Berichte. 5 (2): 1029–34. doi:10.1002/cber.187200502133; Victor Meyer, C. Chojnacki. 1872. Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe. Vierte Mittheilung. Chemische Berichte. 5 (2): 1034–38. doi:10.1002/cber.187200502134
  21. Robert B. Reynolds, Homer Adkins. 1929. The Relationship of the Constitution of Certain Alky Halides to the Formation of Nitroparaffins and Alkyl Nitrites. Journal of the American Chemical Society. 51 (1): 279–87. doi:10.1021/ja01376a037
  22. IARC Monographs evaluate consumption of red meat and processed meat (PDF). International Agency for Research on Cancer. 26. listopada 2015. Inačica izvorne stranice (PDF) arhivirana 18. siječnja 2021. Pristupljeno 14. veljače 2021.. Processed meat was classified as carcinogenic to humans (Group 1), based on sufficient evidence in humans that the consumption of processed meat causes colorectal cancer.
  23. List of classifications, Volumes 1–116 - IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. International Agency for Research on Cancer (IARC) - World Health Organization (WHO). 2010. Inačica izvorne stranice arhivirana 10. lipnja 2017. Pristupljeno 25. rujna 2016.
  24. VOLUME 94 - Ingested Nitrate and Nitrite, and Cyanobacterial Peptide Toxins - IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. International Agency for Research on Cancer (IARC) - World Health Organization (WHO). 2010. ISBN 9789283212942. Pristupljeno 25. rujna 2016.

Bibliografija[uredi | uredi kôd]

vanjske poveznice[uredi | uredi kôd]