Нитрат представляет собой многоатомный ион с химической формулой NO.−
3. Соли , содержащие этот ион , называются нитратами . Нитраты являются распространенными компонентами удобрений и взрывчатых веществ. [1] Почти все неорганические нитраты растворимы в воде . Примером нерастворимого нитрата является оксинитрат висмута .
Ион представляет собой сопряженное основание азотной кислоты , состоящее из одного центрального атома азота , окруженного тремя одинаково связанными атомами кислорода в тригональном плоском расположении. Нитрат-ион несет формальный заряд -1. Этот заряд возникает в результате комбинации формального заряда, в котором каждый из трех атомов кислорода несет заряд - 2 ⁄ 3 , тогда как азот несет заряд +1, и все это в сумме образует формальный заряд многоатомного нитрат-иона. Такое расположение обычно используется в качестве примера резонанса . Как и изоэлектронный карбонат- ион, нитрат-ион может быть представлен резонансными структурами:
Богатым источником неорганических нитратов в рационе человека являются листовые зеленые продукты, такие как шпинат и руккола . НЕТ−
3(неорганический нитрат) является жизнеспособным активным компонентом свекольного сока и других овощей. Питьевая вода также является диетическим источником. [2]
Диетические добавки нитратов дают положительные результаты при тестировании производительности в упражнениях на выносливость. [3]
Прием больших доз нитратов в форме чистого нитрата натрия или свекольного сока молодыми здоровыми людьми быстро увеличивает концентрацию нитратов в плазме в 2–3 раза, и эта повышенная концентрация нитратов может сохраняться в течение как минимум 2 недель. Увеличение содержания нитратов в плазме стимулирует выработку оксида азота NO. Оксид азота является важной физиологической сигнальной молекулой, которая используется, среди прочего, в регуляции мышечного кровотока и митохондриального дыхания. [4]
Потребление нитритов в первую очередь определяется количеством съеденного обработанного мяса и концентрацией нитратов в этом мясе. Хотя нитриты представляют собой соединения азота, которые в основном используются при консервировании мяса, также используются нитраты. Нитраты приводят к образованию нитрозаминов . [5] Выработку канцерогенных нитрозаминов можно подавить за счет использования антиоксидантов витамина С и альфа-токофероловой формы витамина Е во время лечения. [6]
Многие мясоперерабатывающие предприятия заявляют, что их мясо (например, бекон) «необработанное» — это маркетинговое заявление, не имеющее фактической основы: не существует такого понятия, как «необработанный» бекон (поскольку это, по сути, сырая нарезанная свиная грудинка). [7] [ нужен лучший источник ] «Необработанное» мясо на самом деле обрабатывается нитритами практически без каких-либо различий в процессе — единственная разница заключается в требованиях маркировки Министерства сельского хозяйства США о нитритах растительного происхождения (например, из сельдерея) и «синтетических». ' нитрат натрия. (Аналогией можно назвать очищенную «морскую соль» и хлорид натрия — оба являются одним и тем же химическим веществом, с единственной существенной разницей в происхождении.)
Антигипертензивные диеты, такие как диета DASH , обычно содержат высокие уровни нитратов, которые сначала восстанавливаются до нитритов в слюне, как это обнаружено при тестировании слюны , прежде чем образовывать оксид азота . [2]
Нитратные соли встречаются в природе на Земле в засушливых средах в виде крупных отложений, особенно нитратина , основного источника нитрата натрия .
Нитраты производятся рядом видов нитрифицирующих бактерий в природной среде с использованием аммиака или мочевины в качестве источника азота и источника свободной энергии. Нитратные соединения для пороха исторически производились в отсутствие минеральных источников нитратов посредством различных процессов ферментации с использованием мочи и навоза.
Удары молний в земной атмосфере, богатой азотом и кислородом, образуют смесь оксидов азота, которые образуют ионы азота и ионы нитрата, которые вымываются из атмосферы дождями или скрытыми отложениями .
Нитраты производятся в промышленности из азотной кислоты . [1]
Нитраты используются в качестве удобрений в сельском хозяйстве из-за их высокой растворимости и биоразлагаемости. Основными нитратными удобрениями являются соли аммония , натрия , калия , кальция и магния . Для этой цели ежегодно производится несколько миллиардов килограммов. [1]
Нитраты используются в качестве окислителей, особенно во взрывчатых веществах, где при быстром окислении соединений углерода выделяются большие объемы газов (см., например, порох ).
Нитрат натрия используется для удаления пузырьков воздуха из расплавленного стекла и некоторых видов керамики. Смеси расплавленной соли используются для упрочнения некоторых металлов. [1]
Нитрат также использовался в качестве пленочного материала через нитроцеллюлозу . Из-за ее высокой горючести в 1950 году студии перешли на ацетатную защитную пленку.
В медицинской сфере нитраты, такие как тринитрат глицерина , динитрат изосорбида и мононитрат изосорбида , используются для профилактики и лечения острого коронарного синдрома , инфаркта миокарда , острого отека легких . [8] Этот класс препаратов также известен как нитровазодилататоры .
Почти все методы обнаружения нитратов основаны на их преобразовании в нитрит с последующим проведением тестов, специфичных для нитритов. Восстановление нитрата до нитрита осуществляется медно-кадмиевым материалом. Пробу вводят с помощью проточно-инжекционного анализатора, а полученные в результате нитритсодержащие стоки затем объединяют с реагентом для колориметрического или электрохимического обнаружения. Самым популярным из этих анализов является тест Грисса , при котором нитрит преобразуется в глубоко окрашенный азокраситель , подходящий для УФ-спектроскопического анализа. В этом методе используется реакционная способность азотистой кислоты , получаемой в результате подкисления нитрита. Азотистая кислота избирательно 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. [9] Такие методы были хорошо адаптированы к биологическим образцам. [10]
Острая токсичность нитратов невелика. Существуют «существенные разногласия» относительно долгосрочных рисков воздействия нитратов. Две области, которые могут вызывать беспокойство, заключаются в том, что (i) нитрат может быть предшественником нитрита в нижних отделах желудочно-кишечного тракта , а нитрит является предшественником нитрозаминов, которые участвуют в канцерогенезе, и (ii) нитрат участвует в метгемоглобинемии , заболевании. гемоглобина в эритроцитах. [11] [12]
Нитраты не влияют на младенцев и беременных женщин. [13] [14] Синдром голубого ребенка вызван рядом других факторов, таких как расстройство желудка, например, диарейная инфекция, непереносимость белка, токсичность тяжелых металлов и т. д., при этом нитраты играют незначительную роль. [15]
В соответствии с Законом о безопасной питьевой воде Агентство по охране окружающей среды США установило максимальный уровень загрязнения 10 мг/л или 10 частей на миллион нитратов в питьевой воде. [16]
Приемлемая суточная доза (ADI) нитрат-ионов была установлена Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JEFCA) в диапазоне 0–3,7 мг (кг массы тела) −1 день −1 . [17]
В пресноводных или устьевых системах, расположенных вблизи суши, нитраты могут достигать смертельных для рыб концентраций. Хотя нитрат гораздо менее токсичен, чем аммиак, [18] уровни нитрата более 30 частей на миллион могут подавлять рост, ослаблять иммунную систему и вызывать стресс у некоторых водных видов. [19] Токсичность нитратов остается предметом дискуссий. [20]
В большинстве случаев избыточных концентраций нитратов в водных системах основными источниками являются сбросы сточных вод, а также поверхностные стоки с сельскохозяйственных или ландшафтных территорий, получивших избыточное количество нитратных удобрений. В результате эвтрофикация и цветение водорослей приводят к аноксии и мертвым зонам . Как следствие, поскольку нитраты являются компонентом общего количества растворенных твердых веществ , они широко используются в качестве индикатора качества воды .
Симптомы отравления нитратами у домашних животных включают учащенное сердцебиение и дыхание; в запущенных случаях кровь и ткани могут стать синими или коричневыми. Корм можно проверить на нитраты; обработка состоит из дополнения или замены существующих запасов материалом с низким содержанием нитратов. Безопасные уровни нитратов для различных видов скота следующие: [21]
Приведенные выше значения указаны для сухого (без влаги) материала.
Образование нитратов с элементами таблицы Менделеева: