Нитраты токсичны. Вызывают отек легких, кашель, рвоту, острую сердечно-сосудистую недостаточность и др. Смертельная доза нитратов для человека 8-15 г, допустимое суточное потребление 5 мг/кг. Для суммы нитратов Na, К, Са, NH3 ПДК: в воде 45 мг/л', в почве 130 мг/кг (класс опасности 3); в овощах и фруктах (мг/кг)-картофель 250, капуста белокочанная поздняя 500, морковь поздняя 250, свекла 1400, лук репчатый 80, кабачки 400, дыни 90, арбузы, виноград, яблоки, груши 60. Несоблюдение агротехнических рекомендаций, избыточное внесение удобрений резко увеличивает содержание нитратов в с.-х. продуктах, поверхностном стоке с полей (40-5500 мг/л), грунтовых водах.
5. Нитриты, соли азотистой кислоты НNО2. Используют прежде всего нитриты щелочных металлов и аммония, меньше - щелочно-земельных и Зd-металлов, Рb и Ag. О ннитритах остальных металлов имеются только отрывочные сведения.
Нитриты металлов в степени окисления +2 образуют кристалогидраты с одной, двумя или четырьмя молекулами воды. Нитриты образуют двойные и тройные соли, напр. CsNO2 • AgNO2 или Ba(NO2) 2 • Ni(NO2) 2 • 2KNO2, а также комплексные соединения, например Na3[Co(NO2)6].
Кристаллические структуры известны лишь для нескольких безводных нитритов. Анион NO2 имеет нелинейную конфигурацию; угол ONO 115°, длина связи Н—О 0,115 нм; тип связи М—NO2 ионно-ковалентный.
Хорошо растворимы в воде нитриты К, Na, Ba, плохо - нитриты Ag, Hg, Сu. С повышением температуры растворимость нитритов увеличивается. Почти все нитриты плохо растворимы в спиртах, эфирах и малополярных растворителях.
Нитриты термически малоустойчивы; плавятся без разложения только нитриты щелочных металлов, нитриты остальных металлов разлагаются при 25-300 °С. Механизм разложение нитритов сложен и включает ряд параллельно-последовательных реакций. Основные газообразные продукты разложения - NO, NO2, N2 и О2, твёрдые - оксид металла или элементный металл. Выделение большого количества газов обусловливает взрывное разложение некоторых нитритов, например NH4NO2, который разлагается на N2 и Н2О.
Характерные особенности нитритов связаны с их термической нестойкостью и способностью нитрит-иона быть как окислителем, так и восстановителем, в зависимости от среды и природы реагентов. В нейтральной среде нитриты обычно восстанавливаются до NO, в кислой окисляются до нитратов. Кислород и СО2 не взаимодействуют с твердыми нитритами и их водными растворами. Нитриты способствуют разложению азотсодержащих органических веществ, в частности аминов, амидов и др. С органическими галогенидами RXН. реагируют с образованием как нитритов RONO, так и нитросоединений RNO2.
Промышленное получение нитритов основано на абсорбции нитрозного газа (смеси NO + NO2) растворами Na2CO3 или NaOH с последовательной кристализацией NaNO2; нитриты остальных металлоов в промышленности и лабораториях получают обменной реакцией солей металлов с NaNO2 или восстановлением нитратов этих металлов.
Нитриты применяют для синтеза азокрасителей, в производстве капролактама, в качестве окислителей и восстановителей в резинотехнической, текстильной и металлообрабатывающей промышленности, как консерванты пищевых продуктов. Нитриты например NaNО2 и KNO2, токсичны, вызывают головную боль, рвоту, угнетают дыхание и т.д. При отравлении NaNO2 в крови образуется метгемоглобин, повреждаются мембраны эритроцитов. Возможно образование нитрозаминов из NaNO2 и аминов непосредственно в желудочно-кишечном тракте.
6. Сульфаты, соли серной кислоты. Известны средние сульфаты с анионом SO42- кислые, или гидросульфаты, с анионом HSO4-, основные, содержащие наряду с анионом SO42- - группы ОН, например Zn2(OH)2SO4. Существуют также двойные сульфаты, включающие два различных катиона. К ним относят две большие группы сульфатов - квасцы, а также шениты M2Э(SO4)2 • 6H2O, где М-однозарядный катион, Э - Mg, Zn и другие двухзарядные катионы. Известен тройной сульфат K2SO4 • MgSO4 • 2CaSO4 • 2H2O (минерал полигалит), двойные основные сульфаты, например минералы групп алунита и ярозита M2SO4 • Al2(SO4)3 • 4Al(OH 3 и M2SO4 • Fe2(SO4)3 • 4Fe(OH)3, где М - однозарядный катион. Сульфаты могут входить в состав смешанных солей, напр. 2Na2SO4 • Na2CO3 (минерал беркеит), MgSO4 • KCl • 3H2O (каинит).
Сульфаты - кристаллические вещества, средние и кислые в большенстве случаев хорошо растворимы в воде. Малорастворимы сульфаты кальции, стронция, свинца и некоторые др., практически нерастворимы BaSO4, RaSO4. Основные сульфаты, как правило, малорастворимы или практически нерастворимы, или гидролизуются водой. Из водных растворов сульфаты могут кристаллизоваться в виде кристаллогидратов. Кристаллогидраты некоторых тяжелых металлов называются купоросами; медный купорос СuSO4 • 5H2O, железный купорос FeSO4 • 7Н2О.
Средние сульфаты щелочных металлов термически устойчивы, в то время как кислые сульфаты при нагревании разлагаются, превращаясь в пиросульфаты: 2KHSO4 = Н2О + K2S2O7. Средние сульфаты др. металлов, а также основные сульфаты при нагревании до достаточно высоких температур, как правило, разлагаются с образованием оксидов металлов и выделением SO3.
Сульфаты широко распространены в природе. Они встречаются в виде минералов, например гипс CaSO4 • H2O, мирабилит Na2SO4 • 10Н2О, а также входят в состав морской и речной воды.
Многие сульфаты могут быть получены при взаимодействии H2SO4 с металлами, их оксидами и гидроксидами, а также разложением солей летучих кислот серной кислотой.
Неорганические сульфаты находят широкое применение. Например, аммония сульфат -азотное удобрение, натрия сульфат используют в стекольной, бумажной промышленности, производстве вискозы и др. Природные сульфатные минералы - сырье дм промышленного получения соединений различных металлов, строит, материалов и др.
7. Сульфиты, соли сернистой кислоты H2SO3. Различают средние сульфиты с анионом SO32- и кислые (гидросульфиты) с анионом HSO3-. Средние сульфиты - кристаллические вещества. Сульфиты аммония и щелочных металлов хорошо растворимы в воде; растворимость (г в 100 г): (NH4)2SO3 40,0 (13 °С), К2SО3 106,7 (20 °С). В водных растворах образуют гидросульфиты. Сульфиты щелочно-земельных и некоторых др. металлов практически не растворимы в воде; растворимость MgSO3 1 г в 100 г (40°С). Известны кристаллогидраты (NH4)2SO3 • Н2O, Na2SO3 • 7H2O, К2SO3 • 2Н2O, MgSO3 • 6H2O и др.
Безводные сульфиты при нагревании без доступа воздуха в запаянных сосудах диспропорционируют на сульфиды и сульфаты, при нагревании в токе N2 теряют SO2, а при нагревании на воздухе легко окисляются до сульфатов. С SO2 в водной среде средние сульфиты образуют гидросульфиты. Сульфиты - относительно сильные восстановители, окисляются в растворах хлором, бромом, Н2О2 и др. до сульфатов. Разлагаются сильными кислотами (например, НС1) с выделением SO2.
Кристаллические гидросульфиты известны для К, Rb, Cs, NH4+, они малоустойчивы. Остальные гидросульфиты существуют только в водных растворах. Плотность NH4HSO3 2,03 г/см3; растворимость в воде (г в 100 г): NH4HSО3 71,8 (0°С), КНSO3 49 (20 °С).
При нагревании кристаллических гидросульфитов Na или К либо при насыщении SO2 кишящего раствора пульпы M2SO3, образуются пиросульфиты (устаревшее -метабисульфиты) М2S2O5 - соли неизвестной в свободном состоянии пиросернистой кислоты H2S2O5; кристаллы, малоустойчивы; плотность (г/см3): Na2S2O5 1,48, К2S2O5 2,34; выше ~ 160 °С разлагаются с выделением SO2; растворяются в воде (с разложением до HSO3-), растворимость (г в 100 г): Na2S2O5 64,4, К2S2O5 44,7; образуют гидраты Na2S2O5 • 7H2O и ЗК2S2O5 • 2Н2О; восстановители.
Средние сульфиты щелочных металлов получают взаимодействием водного раствора М2СО3 (или МОН) с SO2, a MSO3 - пропусканием SO2 через водную суспензию MCO3 [M(OH)2]; используют в основном SO2 из отходящих газов контактных сернокислотных производств. Сульфиты применяют при отбеливании, крашении и печатании тканей, волокон, кож [Na2S2O5, NaHSO3, K2S2О5, КНSO3, СаSО3, Са(НSО3) 2] для консервирования зерна, зеленых кормов, кормовых промышленных отходов (NaHSO3,
Na2S2О5). CaSO3 и Са(НSO3) 2 - дезинфицирующие средства в виноделии и сахарной промышленности. NaНSO3, MgSO3, NН4НSO3 - компоненты сульфитного щелока при варке целлюлозы; (NH4) 2SO3 - поглотитель SO2; NaHSO3 - поглотитель H2S из отходящих газов производств, восстановитель в производстве сернистых красителей. K2S2O5 - компонент кислых фиксажей в фотографии, антиоксидант, антисептик.
Методы разделения смесей
1. Фильтрование, разделение неоднородных систем жидкость — твердые частицы (суспензии) и газ — твердые частицы при помощи пористых фильтровальных перегородок (ФП), пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твердые частицы. Движущая сила процесса — разность давлений по обе стороны ФП.