Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Реклама нитратного удобрения из Чили на стене деревни в районе Алгарве в Португалии

Нитрат натрия - это химическое соединение с формулой Na N O.
3
. Эта нитратная соль щелочного металла также известна как чилийская селитра (крупные месторождения которой исторически разрабатывались в Чили ) [2] [3], чтобы отличить ее от обычной селитры, нитрата калия . Минеральная форма также известна как нитронатрит , nitratite или кальцинированной селитры .

Нитрат натрия - белое расплывающееся твердое вещество, хорошо растворимое в воде . Это легкодоступный источник нитрат- аниона (NO 3 - ), который используется в нескольких реакциях, проводимых в промышленных масштабах для производства удобрений , пиротехники и дымовых шашек , эмалей для стекла и керамики , пищевых консервантов (особенно мяса). , и твердое ракетное топливо . Для этих целей его активно добывают.

История [ править ]

Первая партия селитры в Европу прибыла в Англию из Перу в 1820 или 1825 году, сразу после обретения этой страной независимости от Испании, но не нашла покупателей и была сброшена в море, чтобы избежать таможенных сборов. [4] [5] Однако со временем добыча южноамериканской селитры стала прибыльным бизнесом (в 1859 г. только Англия потребляла 47 000 метрических тонн [5] ). Чили вела Тихоокеанскую войну (1879–1884) против союзников Перу и Боливии и захватила их богатейшие месторождения селитры. В 1919 году Ральф Уолтер Грейстоун Вайкофф определил его кристаллическую структуру с помощью рентгеновской кристаллографии..

Возникновение [ править ]

Самые большие скопления нитрата натрия природного происхождения находятся в Чили и Перу , где соли нитратов связаны в месторождениях полезных ископаемых, называемых каличей рудой. [6] Нитраты накапливаются на суше в результате осаждения в виде морского тумана и окисления / осушения морскими брызгами с последующим гравитационным осаждением содержащихся в воздухе NaNO 3 , KNO 3 , NaCl, Na 2 SO 4 и I в жаркой и сухой атмосфере пустыни. [7]Циклы экстремальной засушливости / проливных дождей Эль-Ниньо / Ла-Нинья способствуют накоплению нитратов как в результате засушливости, так и за счет растворения / ремобилизации / переноса воды на склоны и в бассейны; капиллярное движение раствора образует слои нитратов; чистый нитрат образует редкие жилки. В течение более чем столетия мировые запасы этого соединения добывались почти исключительно из пустыни Атакама на севере Чили, пока на рубеже 20-го века немецкие химики Фриц Габер и Карл Бош не разработали процесс производства аммиака из атмосферы. в промышленных масштабах (см. процесс Габера ). С началом Первой мировой войны Германия начала превращать аммиак из этого процесса в синтетическийЧилийская селитра , которая использовалась, как природное соединение, при производстве пороха и других боеприпасов. К 1940-м годам этот процесс конверсии привел к резкому снижению спроса на нитрат натрия, полученный из природных источников.

Чили по-прежнему обладает крупнейшими запасами калише с действующими шахтами в таких местах, как Педро-де-Вальдивия , Мария Елена и Пампа Бланка, и там его раньше называли белым золотом . [2] [3] Нитрат натрия, нитрат калия , сульфат натрия и йод - все это получается при переработке калише. Бывшие чилийские селитровые поселения Хамберстон и Санта-Лаура были объявлены объектами Всемирного наследия ЮНЕСКО в 2005 году.

Синтез [ править ]

Нитрат натрия также синтезируется в промышленном путем нейтрализации азотной кислоты с карбонатом натрия или бикарбоната натрия :

2 HNO 3 + Na 2 CO 3 → 2 NaNO 3 + H 2 O + CO 2
HNO 3 + NaHCO 3 → NaNO 3 + H 2 O + CO 2

или также нейтрализуя его гидроксидом натрия (однако эта реакция очень экзотермична):

HNO 3 + NaOH → NaNO 3 + H 2 O

или путем смешивания стехиометрических количеств нитрата аммония и гидроксида натрия , бикарбонат натрия или карбонат натрия :

NH 4 NO 3 + NaOH → NaNO 3 + NH 4 OH
NH 4 NO 3 + NaHCO 3 → NaNO 3 + NH 4 HCO 3
2NH 4 NO 3 + Na 2 CO 3 → 2NaNO 3 + (NH 4 ) 2 CO 3

Использует [ редактировать ]

Нитрат натрия можно объединить с серной кислотой для получения азотной кислоты , которую отгоняют. При более низком давлении необходимая более низкая температура приводит к меньшему разложению. Теоретические 2 моля азотной кислоты на 1 моль серной кислоты приводят к очень высокой конечной температуре, сильному разложению и твердому нейтральному сульфату, который трудно удалить. Когда эта реакция имела важное промышленное значение, обычной практикой было работать с избытком серной кислоты, чтобы закончить с получением в основном бисульфатного продукта, выливаемого расплавленным из реторты.

Любители аффинажа золота используют нитрат натрия для создания гибридной царской водки , растворяющей золото и другие металлы. [ необходима цитата ]

Менее распространенные применения включают в себя в качестве окислителя в фейерверках, замену нитрата калия, обычно содержащегося в черном порошке , и в качестве компонента в мгновенных холодных упаковках. [8]

Нитрат натрия используется вместе с нитратом калия и нитратом кальция для хранения тепла и, в последнее время, для передачи тепла на солнечных электростанциях . Смесь нитрата натрия, нитрата кальция и нитрата калия используется в качестве материала для хранения энергии на прототипах установок, таких как солнечная электростанция Andasol и проект Archimedes. [ необходима цитата ]

Он также используется в очистке сточных вод для факультативного дыхания микроорганизмов. Nitrosomonas , род микроорганизмов , потребляет нитраты, а не кислород, что позволяет им быстрее расти в очищаемых сточных водах.

Нитрат натрия также иногда используется морскими аквариумистами, которые используют методы дозирования углерода. Он используется для повышения уровня нитратов в воде и способствует росту бактерий. [ необходима цитата ]

Еда [ править ]

Нитрат натрия также является пищевой добавкой, используемой в качестве консерванта и фиксатора цвета в колбасных изделиях и птице; он указан под номером INS 251 или номером E E251. Он одобрен для использования в ЕС, [9] США [10], Австралии и Новой Зеландии. [11] Нитрат натрия не следует путать с нитритом натрия , который также является обычной пищевой добавкой и консервантом, используемым, например, в мясных деликатесах.

Проблемы со здоровьем [ править ]

Исследования показали связь между повышенным уровнем нитратов и увеличением смертности от некоторых заболеваний, включая болезнь Альцгеймера , сахарный диабет , рак желудка и болезнь Паркинсона : возможно, через повреждающее действие нитрозаминов на ДНК; однако мало что было сделано для контроля других возможных причин в эпидемиологических результатах. [12] Нитрозамины, образующиеся в колбасах, содержащих нитрат и нитрит натрия, связаны с раком желудка и пищевода . [13] Нитрат и нитрит натрия связаны с более высоким риском развития колоректального рака .[14]

В последние десятилетия имеются веские доказательства, которым способствовало более глубокое понимание патологических процессов и науки, в поддержку теории о том, что переработанное мясо увеличивает риск рака толстой кишки и что это связано с содержанием нитратов. Небольшое количество нитрата, добавленного в мясо в качестве консерванта, распадается на нитрит, помимо любого нитрита, который также может быть добавлен. Затем нитрит вступает в реакцию с продуктами, богатыми белком (например, с мясом), с образованием канцерогенных NOC ( нитрозосоединений ). NOC могут образовываться либо при вялении мяса, либо в организме при его переваривании. [15]

Тем не менее, возможно, стоит отметить, просто в интересах науки, несколько вещей, которые усложняют простое понимание того, что «нитраты в пище повышают риск рака»: общеизвестно, что обычно употребляемые растения являются богатыми источниками нитратов. Фактически, воздействие нитратов из растений может быть даже выше, чем у мяса для большинства людей. Обработанное мясо не содержит клетчатки, витаминов или фитохимических антиоксидантов, с высоким содержанием натрия, может содержать много жира и часто жарят или готовят при температуре, достаточной для разложения белка на нитрозамины, и обычно не употребляются в качестве части питательной сбалансированной диеты. с высоким содержанием клетчатки, витаминов, минералов и тому подобное. Нитраты являются ключевыми промежуточными продуктами и эффекторами в передаче сигналов первичной сосудистой сети, которая необходима для выживания всех млекопитающих. [16]

См. Также [ править ]

  • Нитрат натрия

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Zumdahl, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Houghton Mifflin. п. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  2. ^ a b "Нитратные города Чили" . Атлас-обскура . Проверено 27 мая 2019 .
  3. ^ a b Mutic, Аня (26 октября 2012 г.). «Города-призраки северного Чили» . Вашингтон Пост . Проверено 27 мая 2019 .
  4. ^ SH Baekeland "Några sidor af den kemiska Industrien" (1914) Svensk Kemisk Tidskrift , p. 140 .
  5. ^ a b Фридрих Георг Вик, Uppfinningarnas bok (1873, шведский перевод Buch der Erfindungen ), т. 4, стр. 473 .
  6. ^ Стивен Р. Баун, Самое проклятое изобретение: динамит, нитраты и создание современного мира , Macmillan, 2005, ISBN 0-312-32913-X , p. 157. 
  7. Ариас, Хайме (24 июля 2003 г.). О происхождении селитры, северное побережье Чили . Международный союз четвертичных исследований. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 19 авг 2018 .
  8. ^ Альберт А. Роббинс «Химический пакет замораживания» Патент США 2898744 , Дата выпуска: август 1959.
  9. ^ Агентство по пищевым стандартам Великобритании: «Текущие добавки, одобренные ЕС, и их номера E» . Проверено 27 октября 2011 .
  10. ^ Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США: "Список пищевых добавок, часть II" . Проверено 27 октября 2011 .
  11. ^ Кодекс пищевых стандартов Австралии и Новой Зеландии «Стандарт 1.2.4 - Маркировка ингредиентов» . Проверено 27 октября 2011 .
  12. ^ Де Ла Монте, SM; Нойснер, А; Чу, Дж; Лоутон, М. (2009). «Эпидемологические тенденции убедительно свидетельствуют о том, что воздействия являются этиологическими факторами в патогенезе спорадической болезни Альцгеймера, сахарного диабета и неалкогольного стеатогепатита» . Журнал болезни Альцгеймера . 17 (3): 519–29. DOI : 10,3233 / JAD-2009-1070 . PMC 4551511 . PMID 19363256 .  
  13. ^ Jakszyn, Паула; Гонсалес, Карлос-Альберто (21 июля 2006 г.). «Нитрозамин и связанный с ним прием пищи и риск рака желудка и пищевода: систематический обзор эпидемиологических данных» . Всемирный журнал гастроэнтерологии . 12 (27): 4296–4303. DOI : 10,3748 / wjg.v12.i27.4296 . PMC 4087738 . PMID 16865769 .  
  14. ^ Кросс, AJ; Ферруччи, Л. М.; Риш, А; Граубард, Б.И.; Уорд, MH; Парк, Y; Холленбек, АР; Шацкин, А; Синха, Р. (2010). «Большое проспективное исследование потребления мяса и риска колоректального рака: исследование потенциальных механизмов, лежащих в основе этой связи» . Исследования рака . 70 (6): 2406–14. DOI : 10.1158 / 0008-5472.CAN-09-3929 . PMC 2840051 . PMID 20215514 .  
  15. ^ «Связь между едой, питанием и физической активностью и риском колоректального рака» , Всемирный фонд исследований рака (2010)
  16. ^ Мачха, Аджай; Шехтер, Алан Н. (август 2011 г.). «Диетические нитриты и нитраты: обзор потенциальных механизмов положительного воздействия на сердечно-сосудистую систему» . Европейский журнал питания . 50 (5): 293–303. DOI : 10.1007 / s00394-011-0192-5 . ISSN 1436-6207 . PMC 3489477 . PMID 21626413 .   

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Барнум, Деннис (2003). «Немного истории нитратов». Журнал химического образования . 80 (12): 1393–. Bibcode : 2003JChEd..80.1393B . DOI : 10.1021 / ed080p1393 .

Внешние ссылки [ править ]

  • ATSDR - Примеры в экологической медицины - Нитрат / нитрит Токсичность США Департамент здравоохранения и социальных служб (общественное достояние)
  • Отчет ФАО / ВОЗ
  • Калькуляторы: поверхностное натяжение , плотность, молярность и моляльность водного раствора нитрата натрия.