Natriumnitrit

Vorlage:Infobox Chemikalie

Natriumnitrit (NaNO₂) ist eine anorganische chemische Verbindung und das Natriumsalz der Salpetrigen Säure HNO₂. Es bildet einen farblosen bis schwach gelblichen, geruchslosen, hygroskopischen Feststoff mit leicht salzigem Geschmack. Verwendet wird es in erster Linie als Bestandteil von Pökelsalz sowie als Ausgangsstoff in der chemischen Industrie.

Nicht zu verwechseln ist Natriumnitrit mit dem Natriumsalz der Salpetersäure; Natriumnitrat (NaNO₃).

Vorkommen und Herstellung

In der Natur kommen Nitrite nicht in mineralischer Form vor.<ref name="Ullmann" /> Sie sind Zwischenstufen im Stickstoffkreislauf in biologischen Systemen. Sie entstehen sowohl bei der Nitrifikation (Stickstoffbindung) als auch bei der Denitrifikation (Stickstoff-Freisetzung).

Technisch wird Natriumnitrit durch Einwirkung von Stickoxiden auf Natriumhydroxidlösung gewonnen.<ref name="Ullmann" /> Anfang des 20. Jahrhunderts erfolgte die Reduktion von Natriumnitrat noch mittels Blei, Eisen, Zink, Mangandioxid, Koks, Schwefeldioxid oder Calciumcarbid, wobei die Umsetzung von geschmolzenem Natriumnitrat mit Blei bei 400 °C die gebräuchlichste war.<ref name="Ullmann" /> Aufgrund des niedrigen Preises von Natriumhydroxid wird diese Herstellungsmöglichkeit jedoch nur selten angewendet. Im Labor kann die Reduktion von Natriumnitrat mittels Blei oder anderer Reduktionsmittel noch angewendet werden.<ref name="CL" />

Eigenschaften

Natriumnitrit bildet farblose bis leicht gelbliche, hygroskopische Kristalle, die bei 271 °C schmelzen. Es ist geruchslos und verfügt über einen leicht salzigen Geschmack.<ref name="CL" /> Die Verbindung kristallisiert bei Raumtemperatur orthorhombisch in der Vorlage:Raumgruppe mit zwei Formeleinheiten in der Elementarzelle. Ab 165 °C geht sie in eine andere orthorhombische Kristallstruktur mit der Raumgruppe Vorlage:Raumgruppe über und daneben existieren noch weitere Hochdruckmodifikationen.<ref name="E. Yu Tonkov">Vorlage:Literatur</ref> Natriumnitrit löst sich in Wasser unter starker Abkühlung. Die Lösungswärme beträgt bei 25 °C 13,9 kJ·mol⁻¹.<ref name="Ullmann" /> Unterhalb von −5 °C existiert ein stabiles Hemihydrat NaNO₂·0,5H₂O.<ref name="Ullmann" /> Die wässrige Lösung reagiert alkalisch. Das Salz löst sich auch in flüssigem Ammoniak. Hier wird unterhalb von −64 °C ein stabiles Ammoniaksolvat NaNO₂·0,5NH₃ gebildet.<ref name="Ullmann" /> Die Löslichkeit in 95%igem Ethanol ist mit 1,4 % nur gering.<ref name="Ullmann" /> Oberhalb von Temperaturen von 330 °C erfolgt eine Zersetzung zu Natriumoxid, Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid.<ref name="Ullmann">W. Laue, M. Thiemann, E. Scheibler, K.W. Wiegand: Nitrates and Nitrites, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012; Vorlage:DOI.</ref>

Wenn die resultierenden Stickoxide nicht abgeführt werden können, reagieren sie mit unumgesetzten Natriumnitrit zu Natriumnitrat und Stickstoffmonoxid bzw. Stickstoff.<ref name="Ullmann" />

Die Endprodukte der Zersetzung im Temperaturbereich zwischen 330 °C und 400 °C sind Natriumnitrat, Natriumoxid und Stickstoff. Oberhalb von 600 °C zerfällt Natriumnitrat in Natriumnitrit und Sauerstoff, so dass die Endprodukte der Natriumnitritzersetzung bei dieser Temperatur Natriumoxid, Stickstoff und Sauerstoff sind.<ref name="Ullmann" />

Wässrige Lösungen von Natriumnitrit reduzieren starke Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat. In saurer Lösung wird Kaliumiodid zu Iod oxidiert. Ebenso erfolgt mit Ammoniumsalzen die Bildung von Stickstoff. Harnstoff und Amidoschwefelsäure werden ebenfalls unter Stickstoffbildung oxidiert.<ref name="Ullmann" />

In wasserfreier Schmelze werden bei 210–220 °C mit einem Überschuss an Natriumnitrit mit Harnstoff Natriumcarbonat und Stickstoff gebildet. Die stöchiometrische Mischung ergibt unter denselben Bedingungen Natriumcyanat und Stickstoff.<ref name="Ullmann" />

<chem>CO(NH2)2 + NaNO2 -> N2 ^ + NaCNO + 2H2O</chem>

Die Verbindung bildet mit Natriumnitrat ein eutektisches System, mit einem eutektischen Schmelzpunkt bei 227 °C bei einem Gehalt an Natriumnitrat von 37,5 Mol%.<ref name="Ullmann" />

Natriumnitrit ist brandfördernd (vor allem bei höheren Temperaturen) und reagiert heftig mit Aluminium (vor allem Pulver), trockenen Ammoniumverbindungen (wie beispielsweise Ammoniumsulfat), Cyaniden und vielen organischen Verbindungen. Es ist ein Reduktionsmittel und wird an der Luft langsam zu Natriumnitrat NaNO₃ oxidiert.

Nitrit kann mit Eisen(II)-sulfat durch Braunfärbung nachgewiesen werden.<ref name="CL" />

Verwendung

Bestandteil von Pökelsalz

Unter bestimmten Auflagen ist Natriumnitrit als Lebensmittelzusatzstoff E 250 in der Funktion eines Konservierungsmittels zugelassen.<ref>Vorlage:EU-Verordnung</ref> Im Gemisch mit Natriumchlorid verleiht es als Nitritpökelsalz (Natriumchlorid mit 0,4 bis 0,5 % Natriumnitrit) dem Fleisch durch Bildung von Nitrosomyoglobin eine bleibende rote Farbe und verhindert das Wachstum von Bakterien (Pökeln).

Reagenz in der chemischen Industrie

In der chemischen und pharmazeutischen Industrie dient es zur Synthese von Diazoniumverbindungen für Azofarbstoffe sowie Nitroso- und Isonitrosoverbindungen und als Zusatzstoff in Galvanikbädern und Rostschutzmitteln.

Giftköder

In Australien und den Vereinigten Staaten wurden Giftköder auf der Basis von Natriumnitrit entwickelt,<ref>Animal Control Technologies (Australia): Pty Ltd: HOGGONE.</ref> die laut Patent gegen Allesfresser<ref name="US20100150978" /><ref name="US20140255460" /> eingesetzt werden können. Bisher wurden diese Köder, die bei einer Aufnahmemenge von 135 mg Natriumnitrit/kg zu einem schnellen Erstickungstod führen,<ref name="US20100150978" /><ref name="US20140255460" /> gegen Wildschweine, verwilderte Hausschweine und – in Neuseeland – gegen Possums mit Erfolg eingesetzt.

Medizin

Natriumnitrit wird bei der Behandlung von Cyanidvergiftungen eingesetzt. Es verstärkt die Bildung von Methämoglobin, welches das toxische Cyanid bindet und Cyanomethämoglobin erzeugt. Dieses kann durch das Verabreichen von Natriumthiosulfat in Methämoglobin und das weniger toxische Thiocyanid umgewandelt werden. Das verbleibende Methämoglobin wird durch die Gabe von Methylenblau in Oxyhämoglobin umgewandelt.<ref>Vorlage:Literatur</ref>

Sicherheitshinweise und Toxikologie

Natriumnitrit ist giftig, die tödliche Dosis für den Menschen liegt bei etwa 4 g.<ref name="CL" /> Es ist zudem brandfördernd, reizt die Augen und Schleimhäute und gilt als gewässergefährdend.<ref name="GESTIS" /> Unter bestimmten Bedingungen und in Anwesenheit von bestimmten Aminen kann Natriumnitrit zu krebserregenden Nitrosaminen reagieren.

In den 1920er Jahren wurden die ersten Vergiftungen durch Pökelsalze mit Natriumnitritgehalten über 5 % berichtet.<ref name="uni_bayreuth">Universität Bayreuth: Wurst und Chemie: Pökeln</ref> Eine Aufnahme von Natriumnitrit von etwa 0,5 g führt akut zu Vergiftungen.<ref name="zusatzstoffe-online">Vorlage:Internetquelle</ref> In den 1970er Jahren wurde entdeckt, dass die Nitrosamine, die aus Natriumnitrit entstehen, krebserzeugend sind.<ref name="uni_bayreuth" /> Auch die zulässigen Beimischungen gelten als geringfügig krebserzeugend. Nitrosamine entstehen beispielsweise beim Grillen oder Braten von gepökeltem Fleisch; gepökeltes Fleisch sollte daher möglichst nicht gegrillt oder gebraten werden.<ref name="zusatzstoffe-online" />

Nitrite haben eine blutdrucksenkende und gefäßerweiternde Wirkung. Säuglinge unter sechs Monaten sind wegen fehlenden Enzymen besonders empfindlich für die Auswirkungen von Nitriten auf das Hämoglobin im Blut; Nitrite aus nitratreichem Wasser oder Gemüse können daher bei Säuglingen zu innerem Ersticken führen.<ref name="zusatzstoffe-online" />

Gesetzliche Regelungen

Seit den 1980er Jahren darf der Natriumnitritgehalt von Pökelsalz 0,5 % nicht überschreiten. Natriumnitrit darf nur mit Kochsalz oder Kochsalzersatz gemischt in den Handel gelangen.<ref name="uni_bayreuth" /><ref>Verordnung über die Zulassung von Zusatzstoffen zu Lebensmitteln zu technologischen Zwecken (Zusatzstoff-Zulassungsverordnung - ZZulV), Ausfertigungsdatum: 29. Januar 1998.</ref>

Einzelnachweise

<references> <ref name="US20100150978">Vorlage:Patent</ref> <ref name="US20140255460">Vorlage:Patent</ref> </references>