Нитрат - Nitrate

Нитрат
Шаровидная модель нитрат-иона.
Имена
Систематическое название ИЮПАК
Нитрат
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
UNII
  • InChI = 1S / NO3 / c2-1 (3) 4 / q-1
    Ключ: NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N
  • InChI = 1 / NO3 / c2-1 (3) 4 / q-1
    Ключ: NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYAI
  • [N +] (= O) ([O -]) [O-]
Характеристики
НЕТ-
3
Молярная масса 62,004  г · моль -1
Конъюгированная кислота Азотная кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Нитрат - это многоатомный ион с химической формулой NO.-
3
. Соли, содержащие этот ион , называются нитратами . Нитраты - обычные компоненты удобрений и взрывчатых веществ. Практически все неорганические нитраты растворимы в воде . Примером нерастворимого нитрата является оксинитрат висмута .

Состав

Нитрат-ион с показанными частичными зарядами

Ион является сопряженным основанием из азотной кислоты , состоящее из одного центрального азота атома в окружении трех одинаково связанных атомами кислорода в тригональной плоской договоренности. Нитрат-ион несет формальный заряд -1. Этот заряд является результат комбинации формального заряда , в котором каждый из трех атомов кислорода несет в себе - 2 / 3 заряда, в то время как азот несет заряд +1, все эти добавления до формального заряда многоатомного иона нитрата. Такое расположение обычно используется в качестве примера резонанса . Как и изоэлектронный карбонат- ион, нитрат-ион может быть представлен резонансными структурами:

Канонические резонансные структуры для нитрат-иона

Диетические нитраты

Богатый источник неорганических нитратов в рационе человека - это листовые зеленые продукты, такие как шпинат и руккола . НЕТ-
3
(неорганический нитрат) - жизнеспособный активный компонент свекольного сока и других овощей. Питьевая вода также является диетическим источником.

Добавка нитратов дает положительные результаты при тестировании работоспособности при упражнениях на выносливость.

Прием больших доз нитрата в форме чистого нитрата натрия или свекольного сока у молодых здоровых людей быстро увеличивает концентрацию нитрата в плазме в 2–3 раза, и эта повышенная концентрация нитрата может сохраняться в течение как минимум 2 недель. Повышенный уровень нитратов в плазме стимулирует выработку оксида азота. Оксид азота является важной физиологической сигнальной молекулой, которая используется, среди прочего, в регуляции кровотока в мышцах и дыхания митохондрий.

Колбасы

Потребление нитритов в первую очередь определяется количеством съеденного обработанного мяса и концентрацией нитратов в этом мясе. Хотя нитриты представляют собой азотистые соединения, которые в основном используются при консервировании мяса, нитраты также используются. Нитраты приводят к образованию нитрозаминов . Производство канцерогенных нитрозаминов можно подавить за счет использования антиоксидантов витамина C и альфа-токоферольной формы витамина E во время лечения.

Антигипертензивные диеты, такие как диета DASH , обычно содержат высокие уровни нитратов, которые сначала восстанавливаются до нитритов в слюне, как это обнаруживается при анализе слюны , до образования оксида азота .

Возникновение и производство

Нитратные соли найдены естественно на земле , как крупные месторождения, в частности нитронатрит , основной источник нитрата натрия.

Нитраты производятся рядом видов нитрифицирующих бактерий в естественной среде с использованием аммиака или мочевины в качестве источника азота. Нитратные соединения для пороха исторически производились в отсутствие источников минеральных нитратов с помощью различных процессов ферментации с использованием мочи и навоза.

Удары молнии в атмосфере, богатой азотом и кислородом, производят смесь оксидов азота, которые образуют ионы азота и ионы нитрата, которые вымываются из атмосферы дождем или в результате скрытых отложений .

Нитраты производятся промышленным способом из азотной кислоты .

Использует

Нитраты в основном производятся для использования в качестве удобрений в сельском хозяйстве из-за их высокой растворимости и способности к биологическому разложению. Основными нитратными удобрениями являются соли аммония , натрия , калия , кальция и магния . Для этого ежегодно производится несколько миллионов килограммов.

Второе основное применение нитратов - это окислители, особенно во взрывчатых веществах, где быстрое окисление углеродных соединений высвобождает большие объемы газов (см. , Например, порох ). Нитрат натрия используется для удаления пузырьков воздуха из расплавленного стекла и некоторых керамических изделий. Смеси расплавленной соли используются для упрочнения некоторых металлов.

Нитрат также использовался в качестве запаса пленки через нитроцеллюлозу . Из-за высокой горючести в 1950 году студии перешли на защитную пленку из ацетата.

Обнаружение

Практически все методы обнаружения нитратов основаны на его превращении в нитрит с последующим проведением тестов на нитриты. Восстановление нитрата до нитрита осуществляется медно-кадмиевым материалом. Проба вводится с помощью анализатора впрыска потока, и полученный нитритсодержащий сток затем объединяется с реагентом для колориметрического или электрохимического обнаружения. Самым популярным из этих анализов является тест Грисса , при котором нитрит превращается в сильно окрашенный азокраситель , подходящий для спектроскопического анализа в УФ-видимой области. В методе используется реакционная способность азотистой кислоты, полученной при подкислении нитрита. Азотистая кислота селективно реагирует с ароматическими аминами с образованием солей диазония, которые, в свою очередь, соединяются со вторым реагентом с образованием азокрасителя. Предел обнаружения составляет от 0,02 до 2 мкМ. Методы были адаптированы к биологическим образцам.

Безопасность

Острая токсичность нитрата является низкой. Существуют «существенные разногласия» относительно долгосрочных рисков воздействия нитратов. Две области, которые могут вызывать опасения, заключаются в том, что (i) нитрат может быть предшественником нитрита в нижнем отделе кишечника , а нитрит является предшественником нитрозаминов, которые участвуют в канцерогенезе, и (ii) нитрат участвует в метгемоглобинемии , расстройстве гемоглобин эритроцитов.

Метгемоглобинемия

Нитраты не действуют на младенцев и беременных женщин. Синдром синего ребенка вызывается рядом других факторов, таких как расстройство желудка, например, диарейная инфекция, непереносимость белков, токсичность тяжелых металлов и т. Д., При этом нитраты играют второстепенную роль.

Стандарты питьевой воды

В Законе о безопасной питьевой воде Агентство по охране окружающей среды США установило максимальный уровень загрязнения питьевой водой 10 мг / л или 10 частей на миллион нитратов.

Приемлемая суточная доза (ДСП) нитрат-ионов была установлена ​​в диапазоне 0–3,7 мг (кг массы тела) -1 день -1 Объединенным комитетом экспертов ФАО / ВОЗ по пищевым добавкам (JEFCA).

Водная токсичность

Нитрат морской поверхности из Атласа Мирового океана

В пресноводных или устьевых системах вблизи суши концентрация нитратов может достигать смертельных для рыб концентраций. Хотя нитраты намного менее токсичны, чем аммиак, уровни нитрата более 30 ppm могут подавлять рост, ослаблять иммунную систему и вызывать стресс у некоторых водных видов. Нитратная токсичность остается предметом споров.

В большинстве случаев избыточных концентраций нитратов в водных системах основными источниками являются сбросы сточных вод, а также поверхностные стоки с сельскохозяйственных или ландшафтных территорий, которые получили избыток нитратных удобрений. В результате эвтрофикация и цветение водорослей приводят к аноксии и мертвым зонам . Как следствие, поскольку нитраты составляют компонент всех растворенных твердых веществ , они широко используются в качестве индикатора качества воды .

Корма для домашних животных

Симптомы отравления нитратами у домашних животных включают учащенное сердцебиение и учащенное дыхание; в запущенных случаях кровь и ткани могут стать синими или коричневыми. Корм можно проверить на содержание нитратов; обработка состоит из дополнения или замены существующих запасов материалом с более низким содержанием нитратов. Безопасные уровни нитратов для различных видов скота следующие:

Категория % НЕТ 3 % NO 3 –N % KNO 3 Эффекты
1 <0,5 <0,12 <0,81 В целом безопасен для мясного скота и овец
2 0,5–1,0 0,12–0,23 0,81–1,63 Внимание: некоторые субклинические симптомы могут проявляться у беременных лошадей, овец и мясного скота.
3 1.0 0,23 1,63 Проблемы с высоким содержанием нитратов: гибель крупного рогатого скота и овец могут быть причиной абортов.
4 <1,23 <0,28 <2,00 Максимально безопасный уровень для лошадей. Не кормите беременных кобыл фуражами с высоким содержанием нитратов.

Приведенные выше значения указаны для сухой (без влаги) основы.

Соли и ковалентные производные

Образование нитратов с элементами таблицы Менделеева.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки