亜硝酸の化学的性質と用途

亜硝酸（あしょうさん、英: nitrous acid）は、化学式 HNO₂ で表される窒素のオキソ酸の一種です。IUPAC命名法ではジオキソ硝酸(III)と称されます。遊離酸の状態では極めて不安定であり、分解しやすいため、通常は亜硝酸塩や亜硝酸エステルの形で存在または利用されます。

構造

気相中において、亜硝酸分子は平面構造をとり、syn型とanti型の二つの異性体が存在します。室温下ではanti型が熱力学的に安定であり、赤外分光法を用いた測定により、anti型がsyn型よりも約 2.3 kJ/mol 安定であることが確認されています。

性質と合成

遊離酸の亜硝酸は、亜硝酸バリウム水溶液に当量の硫酸を加えることで生成できます。この際、副生する硫酸バリウムを濾別することで得られます。また、硝酸と一酸化窒素を反応させる方法も知られています。

水溶液中では弱酸として振る舞い、その酸解離定数（pKa）は約 3.15 です。酸化剤および還元剤の両方の性質を併せ持ち、酸性条件下ではヨウ化物イオンをヨウ素に酸化する一方、過マンガン酸塩などの強力な酸化剤によって硝酸イオンへと酸化されます。

生体への作用と安全性

亜硝酸およびその塩は、体内で一酸化窒素を放出し、血管拡張作用を示すことが知られています。一方で、脂肪族2級アミンと反応して生成されるニトロソアミン類には発がん性が指摘されており、食品添加物としての摂取量には注意が払われています。また、亜硝酸イオンはヘモグロビン中の2価鉄を3価に酸化し、酸素運搬能を失ったメトヘモグロビンを生成するため、過剰摂取はメトヘモグロビン血症の原因となります。

工業的用途

化学工業において、亜硝酸は芳香族一級アミンとの反応によるジアゾニウム塩の生成に不可欠です。生成されたジアゾニウムイオンは、ザンドマイヤー反応やジアゾカップリング反応を経て、多様な染料や医薬品の合成中間体として利用されます。また、亜硝酸ナトリウムは、食品の鮮やかな発色を維持し、ボツリヌス菌の増殖を抑制する目的で、食肉加工品の添加物として広く用いられています。