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第十三節 亞硝酸鈉(Sodium Nitrite)

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第十三節 亞硝酸鈉(Sodium Nitrite)
概述
亞硝酸鈉的分子式為NaNO2,分子量等於69.01。

商品形狀為白色或淡黃色的晶體或粉末,純粹的常呈棒狀,無臭而有鹹味。

比重2.157,熔點271℃。

亞硝酸鈉的製備

亞硝酸鈉的製備 將硝酸鈉溶化後,加入鉛片,加熱,硝酸鈉即被還原為亞硝酸鈉:

NaNO3+Pb→NaNO2+PbO



亞硝酸鈉的性狀

規格 含NaNO2約96~98%,NaNO3大多於2.5%,水分不多於3.0%,非水溶性物不多於0.1%。



亞硝酸鈉的性質

亞硝酸鈉的性質

1.亞硝酸鈉露置在空氣裡,即被氧化為硝酸鈉:

   2NaNO2+O2→2NaNO3

2.亞硝酸鈉有潮解性,容易溶解於水中,水溶液有弱鹼性。

3.亞硝酸鈉遇熱能放出氧氣,遇酸即分解而失其效能,故儲藏時需將容器閉蓋,以防著熱、著酸。

4.亞硝酸鈉可作氧化劑(印染工程中多作氧化劑使用,參閱本節亞硝酸鈉用途)有時也可作還原劑(化學分析上有時作還原劑使用)。

5.作氧化劑:亞硝酸鈉在酸性介質中能氧化碘離子I-,成為自由狀態的碘分子Io2。反應式如下:

   2NaNO2+2NaI+2H2SO4→I2+2H2O+2Na2SO4+2NO↑

6.作還原劑:亞硝酸鈉能被高錳酸鉀氧化,亞硝酸鈉分子裡的亞硝酸根NO-2被氧化成硝酸根NO-3。因高錳酸鉀的氧化能力比亞硝酸鈉大,亞硝酸鈉以還原劑姿態出現。化學反應式參閱下面亞硝酸鈉分析法。



亞硝酸鈉分析法

高錳酸鉀法 亞硝酸鈉的成分,可用高錳酸鉀法滴定。其分析的原理是根據亞硝酸鈉NaNO2能在酸性介質中被高錳酸鉀所氧化(氧化後的產物為硝酸鈉NaNO3)。因此用亞硝酸鈉溶液去滴定已經酸化後的高錳酸鉀溶液(高錳酸鉀KMnO4被亞硝酸鈉還原,還原後的產物為硫酸錳MnSO4),紫紅色逐漸褪色,當紫紅色全部消失時即為到達終點。所起的氧化還原反應,以下面的方程式來表示:

   2KMnO4+5NaNO2+3H2SO4→

   5NaNO3+2MnSO4+K2SO4+3H2O

操作 稱取試品2克,溶於100毫升量瓶裡,加蒸餾水至標線,搖動,使溶解,然後注入50毫升滴定管中。另取300毫升的白瓷蒸發皿一只,加入0.1N高錳酸鉀 20毫升(需精確地從滴定管中加入),蒸餾水50毫升及1N硫酸10毫升,攪勻。

從滴管內慢慢滴下配好的亞硝酸鈉試品溶液,則見高錳酸鉀紫紅色逐漸褪淡,滴至淡玫瑰色盡行消失時為止。

注 1.在滴定終了前,亞硝酸鈉溶液更需緩慢地滴入,並不時攪動溶液,因為在接近終點時,高錳酸鉀褪色很慢。

2.亞硝酸鈉遇酸,甚至在很弱的酸性下,也能析出亞硝酸HNO2,在這種情況下,它和硫酸起反應如下式:

   2NaNO2+H2SO4→Na2SO4+2HNO2(亞硝酸)

因為HNO2容易揮發,所以滴定時需將滴定管的出口處浸於溶液中,防止所生成的亞硝酸氣體散失,以致影響滴定的準確性。

計算  

    o276.bmp (14550 bytes)

或  1毫升0.1NKMnO4=0.0034505克NaNO2

    o276a.bmp (12766 bytes)

計算示例:在白瓷蒸皿內加入0.1N高錳酸鉀20毫升、蒸餾水50毫升及1N硫酸10毫升,用配好的亞硝酸鈉試品溶液滴定之,如果耗用3.6毫升,那麼這亞硝酸鈉溶液內含NaNO2成分為96%。計算式如下:

    o276a.bmp (2263 bytes)

        o276b.bmp (8550 bytes)



亞硝酸鈉在印染上的用途

亞硝酸鈉在印染上的用途

(一)作印地科素染料氧化用劑 印地科素染料印花或染色時,一般採用亞硝酸鈉法。用亞硝酸鈉法直接印花,就是在色漿中加入亞硝酸鈉,經印花、烘乾後通過稀硫酸溶液,立即產生亞硝酸HNO2,並及時分解放出新生氧,使印在織物上的染料經水解、氧化而顯色,重新回復到原來的母體染料。現將轉變過程用簡圖表示如下:

(1)2NaNO2+H2SO4→Na2SO4+2HNO2

(2)2HNO2→2NO↑+H2O+[O]

(3)

o277.bmp (34518 bytes)

亞硝酸鈉是比較溫和的氧化劑,棉纖維製品染色或印花時,經常用亞硝酸鈉和硫酸為顯色劑。顯色後釋出還原染料母體。

注 1.亞硝酸鈉用量參閱第二章第二節硫酸用途(七)中附表1。

2.印地科素(Indigosol)染料,通稱為可溶性還原染料,又稱為溶蒽素或溶靛素,是根據它們的化學結構而命名的。

3.一般印地科素染料染色或印花,在染液或色漿中加入亞硝酸鈉,經稀硫酸溶液顯色,在顯色槽中生成的亞硝酸除一部分作為印地科素染料的氧化劑外,大部分分解為三氧化二氮和水;三氧化二氮再分解為一氧化氮和二氧化氮:

   2HNO2→N2O3+H2O

   N2O2→NO+NO2

4.二氧化氮是紅棕色的氣體,帶有刺激毒性,對工作人員的健康是有嚴重影響的。並且如和納夫妥染料共同印花,亞硝酸能和織物上的黃AS發生亞硝化副反應,生成紅棕色的納夫妥AS亞硝基化合物,造成地色不易洗白。

5.去除多餘亞硝酸氣的方法有兩種:

(1)在顯色槽上裝置排氣罩,排除亞硝酸。

(2)利用化學反應避免二氧化氮產生,在顯色槽中加少量尿素、硫脲或蟻酸,使亞硝酸被還原為氮氣。作用如下式:

   CO(NH2)2+2HNO2→3H2O+CO2↑+2N2↑

   CS(NH2)2+4HNO2→4H2O+CO2↑+3N2↑+SO2

   3HCOOH+2HNO2→4H2O+3CO2↑+N2↑

6.在硫酸顯色液中加入尿素2~3克∕升,可以避免或減少二氧化氮氣體的產生,但加入量的多少能影響印地科素染料的氧化,降低其氧化速度或阻止其充分氧化,尿素或硫脲的用量必須慎重控制。

7.試將常用的印地科素染料,在含有正常亞硝酸鈉用量的溶液中浸軋後,分別在含有2克∕升硫脲與另一不含硫脲的硫酸溶液中,在適宜的溫度下進行同時間的顯色,觀察其結果:

  印地科素黃GC 無影響

  印地科素金黃IGK 色稍淡

  印地科素艷橙IRK 色稍淡

  印地科素艷桃紅IR 色淺而帶黃

  印地科素大紅IB 色淺而帶黃

  印地科素棕IBR 色轉黃灰

  印地科素綠IBA 效果良好,避免過氧化

  印地科素藍IBC 效果良好,避免過氧化

  印地科素灰IBL 無影響

  印地科素藍O4B 色淺而泛紅

8.亞硝酸的分解為二氧化氮與顯色液的溫度及亞硝酸鈉的濃度有緊密的關係,因此應根據每一染料氧化難易的性質而決定。

9.把蟻酸加入70~80℃溫度的顯色液裡,確能減少氣味,可是加入室溫的顯色液裡亞硝酸氣味並不減輕,因用蟻酸去除亞硝酸,在低溫的作用較高溫時弱,所以在低溫顯色時適量多加些蟻酸,或用尿素、硫脲替代蟻酸,因尿素或硫脲在低溫時能與亞硝酸起作用。

(二)作納夫妥染料染色時的重氮化劑 納夫妥染料並不是現成的染料染色,而是在纖維上合成的染料。先將染色物經納夫妥AS打底,再用顯色基的重氮化液染色或將重氮化液做成色漿而印花,這時打底劑和顯色劑起偶合反應在纖維上生成不溶性色澱而達到染色或印花的目的。顯色基重氮化時,用亞硝酸和鹽酸處理,就發生重氮化作用。因顯色基中有氨基-NH2,經重氮化後變成含有重氮基-N=N-的重氮化合物,才能和打底劑偶合而發色。重氮化反應式如下:

   R-NH2+2HCl+NaNO2→R-N=N-Cl+NaCl+2H2O

注 1.重氮化反應時還生成食鹽和水的附帶物,在印染工藝上很少影響。

2.重氮化反應時亞硝酸鈉用量參閱第二章第四節鹽酸用途(三)中附表2和附表3。

(三)作納夫妥染料地色拔染印花時地色保護劑 深色印花布的棗紅地色拔染印花,為了預防刀絲疵病的發生,一般在棗紅地色布沒有印花前,先浸軋亞硝酸鈉約 2~3克∕升,以代替氧化劑防染鹽S,這樣,亞硝酸鈉可以氧化造成刀絲疵病的雕白粉還原劑,因此在印花布的外觀上減少了這類不良的疵點。在棗紅地色布正式投入生產時,假如發現花布小樣上有表面浮色(俗稱剝皮毛病,這類毛病主要是由於刮漿刀沒有把花筒表面多餘的印漿刮盡所造成的),也可以用少量的亞硝酸鈉調入白漿,花布未經蒸處前,在印花車上進行刮漿回修。這也是由於花布上有剝皮毛病的地方有雕白粉還原劑的存在,所以用亞硝酸鈉來處理,把這種還原劑抵消。

注 1.亞硝酸鈉所以能代替防染鹽S的理由,主要因為亞硝酸鈉分子裡也含有像 防染S分子裡那樣的硝基,硝基NO2遇還原劑被還原而成氨基NH2,因而具有氧化能力。此外,亞硝酸鈉的價格也比防染鹽S便宜。

2.亞硝酸鈉遇強的氧化劑(如高錳酸鉀)則被氧化,遇強的還原劑(如雕白粉)就被還原,可用下式表示:

o279.bmp (4838 bytes)

3.印前胚布先浸軋亞硝酸鈉,從實際應用證實亞硝酸鈉的氧化能力比防染鹽S強得多,容易損傷刮漿刀。並且印花車遇故障需處理而停車時,花布停留在高熱烘筒表面,亞硝酸鈉遇高熱徐徐放出氧氣,時間較長就會使纖維表面有焦化現象,因此在一般情況下還是採用防染鹽S作納夫妥染料地色保護劑比較好,防染鹽S性能溫和,不會損傷纖維。

 

 

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