Νιτρικά

Το άζωτο και το οξυγόνο συνδυάζονται για να σχηματίσουν νιτρικά άλατα, μια ανόργανη χημική ουσία με τον τύπο NO3 (ένα μόριο αζώτου και τρία μόρια οξυγόνου). Τα νιτρικά άλατα νατρίου και καλίου μπορούν να παραχθούν συνδυάζοντας αυτά τα μόρια με πρόσθετα στοιχεία όπως το νάτριο και το κάλιο. Αν δεν μετατραπεί σε νιτρώδη, τα νιτρικά άλατα δεν είναι συνήθως επιβλαβή για την ανθρώπινη υγεία.

Περιγραφή

Χημική ονομασία- Νιτρικό

Κανονιστική ονομασία- Nitrate

Μοριακός τύπος- NO3–

Μοριακό Βάρος- 62 g/mol

Ορισμός των νιτρικών αλάτων

Σύμφωνα με τη Διεθνή Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC), τα πολυατομικά ιόντα που περιλαμβάνουν άζωτο και οξυγόνο ονομάζονται νιτρικά. Απουσία πρωτονίου, παράγεται το νιτρικό ανιόν. Ο χημικός τύπος του νιτρικού είναι NO3– και μπορεί να βρεθεί στη φύση.

Τα νιτρικά ιόντα συνδυάζονται για να σχηματίσουν νιτρικά άλατα. Η συζευγμένη βάση του νιτρικού ιόντος είναι το νιτρικό οξύ, γνωστό και ως νιτρώδες. Το νουκλεϊκό οξύ (νιτρικό) έχει τρία πανομοιότυπα οξυγόνα και στις δύο πλευρές ενός ατόμου αζώτου στο κέντρο. Αυτό το στοιχείο έχει μια τριγωνική επίπεδη διάταξη στη δομή του. Τα άτομα αζώτου είναι φορτισμένα στο +1, και καθένα από τα τρία οξυγόνα φορτίζεται στο μισό από αυτό. Επομένως, το καθαρό φορτίο του νιτρικού ιόντος είναι ίσο με ένα.

Το νιτρικό ανιόν σχηματίζεται όταν το επίσημο φορτίο του νιτρικού ιόντος ενωθεί με αυτά. Παρόμοια με το ισοηλεκτρονικό ανθρακικό ιόν, το νιτρικό ιόν εμφανίζει συντονισμό.

Χημικές ιδιότητες των νιτρικών αλάτων

Μοριακό βάρος (μοριακή μάζα) :62.005 g/mol

Αριθμός δοτών δεσμών υδρογόνου :0

Αριθμός Δέκτη δεσμών υδρογόνου :3

Ο αριθμός των περιστρεφόμενων δεσμών :0

Τοπολογική πολική επιφάνεια :62,9 A2

Αριθμός ομοιοπολικών δεσμών :1

Αριθμός βαρέων ατόμων :4

Πλήθος ατόμων ισοτόπων :0

Δομή συντονισμού: 

O– – N – O–                                O–  – N =:O:                  :O:=N – O–

|| | |

:O:                                                                        O–

Χρήσεις νιτρικών αλάτων

Λόγω της υψηλής διαλυτότητας και βιοδιασπασιμότητάς τους, τα νιτρικά άλατα παράγονται κυρίως για χρήση ως λιπάσματα στη γεωργική παραγωγή. Τα άλατα αμμωνίου, νατρίου, καλίου, ασβεστίου και μαγνησίου είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα νιτρικά λιπάσματα. Πολλά εκατομμύρια κιλά ζάχαρης παράγονται κάθε χρόνο για την κάλυψη αυτής της ανάγκης.

Μια άλλη σημαντική χρήση των νιτρικών είναι ως οξειδωτικοί παράγοντες, κυρίως σε εκρηκτικά όπου η γρήγορη οξείδωση των ενώσεων του άνθρακα έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων αερίων (π.χ. πυρίτιδα).

Το νιτρικό νάτριο χρησιμοποιείται για την εξάλειψη των φυσαλίδων αέρα από λιωμένο γυαλί και ορισμένα κεραμικά, ενώ έχει και άλλες εφαρμογές. Η σκλήρυνση των διαφόρων μετάλλων επιτυγχάνεται με τη χρήση μιγμάτων τηγμένου αλατιού. Λόγω της υψηλής καύσεως της αρχικής μεμβράνης ασφαλείας, τα στούντιο μεταπήδησαν σε οξικό φιλμ ασφαλείας το 1950.

Εμφάνιση και παραγωγή

Μια σημαντική πηγή νιτρικού νατρίου βρίσκεται στη νιτρίνη, ένα φυσικό άλας που βρίσκεται σε ξηρά μέρη του κόσμου. Τα νιτρικά άλατα, ιδιαίτερα η νιτρίνη, μπορούν να βρεθούν σε μεγάλες ποσότητες σε ξηρά περιβάλλοντα. Στον φυσικό κόσμο, τα νιτροποιητικά βακτήρια χρησιμοποιούν αμμωνία ή ουρία ως πηγή αζώτου και οξυγόνου για να κάνουν αυτή τη δουλειά, δημιουργώντας νιτρικά στη διαδικασία. Στο παρελθόν, οι νιτρικές ενώσεις για την πυρίτιδα παρασκευάζονταν μέσω διαδικασιών ζύμωσης που περιλάμβαναν ούρα και κοπριά λόγω έλλειψης εύκολα διαθέσιμες πηγές νιτρικών ορυκτών. Στην πλούσια σε άζωτο και οξυγόνο ατμόσφαιρα της Γης, οι καταιγίδες δημιουργούν ένα μείγμα οξειδίων του αζώτου που συνδυάζονται για να δημιουργήσουν ιόντα του αζώτου και ιόντα νιτρικών, τα οποία είτε ξεπλένονται από την ατμόσφαιρα από τη βροχή είτε εναποτίθενται ως εναπόθεση όξινων ενώσεων και άλλων ρύπων.

Σε βιομηχανικά περιβάλλοντα, το νιτρικό οξύ χρησιμοποιείται για την παραγωγή νιτρικών.

Επιπτώσεις των νιτρικών στην υγεία:

Τα νιτρικά άλατα είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους ρύπους των υπόγειων υδάτων στις αγροτικές περιοχές. Πρέπει να ελέγχεται στο πόσιμο νερό, κυρίως επειδή τα υψηλά επίπεδα μεθαιμοσφαιρίνης, συχνά γνωστή ως ασθένεια του «μπλε μωρού», μπορεί να προκύψουν από την έκθεση σε υπερβολικές ποσότητες.

Όταν πρόκειται για μεγαλύτερα παιδιά και ενήλικες, τα αυξημένα επίπεδα νιτρικών αλάτων δεν αποτελούν κίνδυνο για την υγεία. Ωστόσο, αυτά υποδηλώνουν την παρουσία άλλων πιο επικίνδυνων οικιακών ή γεωργικών ρύπων, όπως βακτήρια ή φυτοφάρμακα.

Μετατροπή νιτρωδών σε νιτρικά

Η νιτροποίηση είναι η διαδικασία μετατροπής των νιτρωδών σε νιτρικά. Είναι μια αερόβια διαδικασία. Η αμμωνία οξειδώνεται φυσικά σε νιτρώδες άλας, τα οποία στη συνέχεια οξειδώνονται σε νιτρικά μέσω οξείδωσης. Η διαδικασία της «νιτροποίησης» είναι ζωτικής σημασίας στον κύκλο του αζώτου. Η νιτροποίηση πραγματοποιείται από αρχαία και αυτότροφα βακτήρια. Μετά την οξείδωση της αμμωνίας, τα βακτήρια κάνουν τα μαγικά τους για να μετατρέψουν τα νιτρώδη σε νιτρικά. Τα Proteobacteria, Nitrospirae και Chloroflexi είναι παραδείγματα. Αυτά τα βακτήρια μπορούν να βρεθούν σε γεωθερμικές πηγές, στο έδαφος, στα θαλάσσια οικοσυστήματα και στο γλυκό νερό.

Η χημική διαδικασία μετατροπής νιτρωδών σε νιτρικά:

Η αμμωνία μετατρέπεται αρχικά σε νιτρώδη (NO2–) και στη συνέχεια σε νιτρικά κατά τη διαδικασία της νιτροποίησης. Αυτή η αντίδραση, γνωστή ως νίτρωση, πραγματοποιείται από το Nitrosomonas, ένα βακτήριο που βρίσκεται συνήθως στο έδαφος. Το Nitrosomonas μετατρέπει την αμμωνία (NH3) σε διοξείδιο του αζώτου (NO2) κατά τη διαδικασία της νίτρωσης (διοξείδιο του αζώτου).

NH3 + 1,5 O2 → NO2–  +  H+  +  H20

Η νίτρωση είναι το δεύτερο βήμα στη διαδικασία νιτροποίησης. Αυτή η διαδικασία ολοκληρώνεται από ένα ένζυμο γνωστό ως νιτρώδη οξειδοαναγωγάση (NOR).

NO2–  +  ½ O2 → NO3

Η αμμωνία, η οργανική μορφή του αζώτου, μετατρέπεται σε νιτρικό άλας, την ανόργανη μορφή αζώτου, την οποία τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν όταν ολοκληρωθούν και τα δύο αυτά βήματα.

2NO3 + 3O2 → 2NO2 + 2H+ + 2H2O

Συμπέρασμα

Τα νιτρικά άλατα βρίσκονται συχνά στα υπόγεια και επιφανειακά ύδατα, αλλά υψηλές ποσότητες μπορεί να είναι επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία. Η κακή κατασκευή φρέατος, η χρήση λιπασμάτων, η κακή τοποθεσία του φρεατίου ή η ακατάλληλη απόρριψη ζωικών ή ανθρώπινων απορριμμάτων μπορεί να προκαλέσουν μόλυνση από νιτρικά άλατα. Η συγκέντρωση νιτρικών στο διάλυμα αυξάνεται καθώς το νερό εξατμίζεται, καθιστώντας πιο δύσκολη την απομάκρυνση των νιτρικών με θέρμανση ή βρασμό του διαλύματος. Τα νιτρικά άλατα δεν μπορούν να αφαιρεθούν από το νερό με χλωρίωση ή μηχανικό φιλτράρισμα. Η αντίστροφη όσμωση, η ανταλλαγή ανιόντων και η απόσταξη μπορούν να αφαιρέσουν με επιτυχία τα νιτρικά άλατα που μεταδίδονται στο νερό.