Нитрат натрия – это химическое соединение формулы Na NO .
3. Эта соль нитрата щелочного металла также известна как чилийская селитра (большие месторождения которой исторически добывались в Чили ) [4] [5] , чтобы отличить ее от обычной селитры, нитрата калия . Минеральная форма также известна как нитратин , нитратит или селитра натрия .
Нитрат натрия представляет собой белое расплывчатое твердое вещество, хорошо растворимое в воде . Это легкодоступный источник нитрат- аниона (NO 3 - ), который полезен в ряде реакций, проводимых в промышленных масштабах для производства удобрений , пиротехники , дымовых шашек и других взрывчатых веществ , эмалей для стекла и керамики , пищевых консервантов (особенно .мясо) и твердое ракетное топливо . Для этих целей его активно добывали.
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 во избежание таможенных пошлин. [6] [7] Однако со временем добыча южноамериканской селитры стала прибыльным бизнесом (в 1859 году только в Англии потреблялось 47 000 метрических тонн). [7] 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 .
Крупнейшие скопления нитрата натрия природного происхождения обнаружены в Чили и Перу , где нитратные соли связаны с минеральными месторождениями, называемыми калише- рудой. [8] Нитраты накапливаются на суше в результате осаждения морского тумана и окисления/высыхания морскими брызгами с последующим гравитационным осаждением переносимых по воздуху NaNO 3 , KNO 3 , NaCl, Na 2 SO 4 и I в жаркой и сухой атмосфере пустыни. [9] Циклы экстремальной засушливости/проливных дождей Эль-Ниньо/Ла-Нинья способствуют накоплению нитратов как в результате засушливости, так и в результате растворения/ремобилизации/транспортировки воды на склоны и в водоемы; капиллярное движение раствора образует слои нитратов; чистая нитратная кислота образует редкие жилки. На протяжении более столетия мировые поставки этого соединения добывались почти исключительно из пустыни Атакама на севере Чили, пока на рубеже 20-го века немецкие химики Фриц Хабер и Карл Бош не разработали процесс получения аммиака из атмосферы. промышленном масштабе (см. Габеровский процесс ). С началом Первой мировой войны Германия начала перерабатывать аммиак в результате этого процесса в синтетическую чилийскую селитру , которая была столь же практична, как и природное соединение, при производстве пороха и других боеприпасов. К 1940-м годам этот процесс конверсии привел к резкому снижению спроса на нитрат натрия, получаемый из природных источников.
Чили до сих пор обладает крупнейшими запасами калише : действующие рудники находятся в таких местах, как Вальдивия , Мария-Елена и Пампа-Бланка, и там его раньше называли белым золотом . [4] [5] Нитрат натрия, нитрат калия , сульфат натрия и йод получаются путем переработки калише. Бывшие чилийские поселения по добыче селитры Хамберстоун и Санта-Лаура были объявлены объектами Всемирного наследия ЮНЕСКО в 2005 году.
Нитрат натрия также синтезируют в промышленности путем нейтрализации азотной кислоты карбонатом или бикарбонатом натрия :
или также путем нейтрализации ее гидроксидом натрия (однако эта реакция очень экзотермична):
или путем смешивания стехиометрических количеств нитрата аммония и гидроксида натрия , бикарбоната натрия или карбоната натрия :
Большая часть нитрата натрия используется в удобрениях, где он поставляет водорастворимую форму азота. Его использование, в основном за пределами стран с высоким уровнем дохода, привлекательно, поскольку оно не изменяет pH почвы . Другое важное применение — в качестве дополнения к нитрату аммония во взрывчатых веществах. Расплавленный нитрат натрия и его растворы с нитратом калия обладают хорошей термической стабильностью (до 600 °С) и высокими теплоемкостями. Эти свойства подходят для термического отжига металлов и хранения тепловой энергии в солнечных установках. [10]
Нитрат натрия также является пищевой добавкой , используемой в качестве консерванта и фиксатора цвета в колбасах и птице; он указан под номером INS 251 или номером E E251. Он одобрен для использования в ЕС, [11], США [12] , Австралии и Новой Зеландии. [13] Нитрат натрия не следует путать с нитритом натрия , который также является распространенной пищевой добавкой и консервантом, используемым, например, в мясных деликатесах.
Нитрат натрия также исследовался в качестве материала с фазовым переходом для рекуперации тепловой энергии из-за его относительно высокой энтальпии плавления, равной 178 Дж/г. [14] [15] Примеры применения нитрата натрия, используемого для хранения тепловой энергии, включают технологии солнечной тепловой энергии и параболические желоба с прямой генерацией пара . [14]
Нитрат натрия используется в процессе нанесения покрытия на сталь, при котором он образует на поверхности слой магнетита . [16]
Исследования показали связь между повышенным уровнем нитратов и увеличением смертности от некоторых заболеваний, включая болезнь Альцгеймера , сахарный диабет , рак желудка и болезнь Паркинсона : возможно, за счет повреждающего воздействия нитрозаминов на ДНК; однако мало что было сделано для контроля других возможных причин в эпидемиологических результатах. [17] Нитрозамины, образующиеся в колбасных изделиях, содержащих нитрат и нитрит натрия, связаны с раком желудка и раком пищевода . [18] Нитрат и нитрит натрия связаны с более высоким риском колоректального рака . [19]
В последние десятилетия появились существенные доказательства, чему способствовало более глубокое понимание патологических процессов и науки, в поддержку теории о том, что обработанное мясо увеличивает риск рака толстой кишки и что это связано с содержанием нитратов. Небольшое количество нитратов, добавленных в мясо в качестве консерванта, распадается на нитрит в дополнение к любому нитриту, который также может быть добавлен. Затем нитрит вступает в реакцию с пищей, богатой белком (например, мясом), с образованием канцерогенных NOC ( нитрозосоединения ). NOC могут образовываться либо при консервировании мяса, либо в организме при переваривании мяса. [20]
Однако несколько вещей усложняют и без того простое понимание того, что «нитраты в пище повышают риск развития рака». Обработанное мясо не содержит клетчатки, витаминов или фитохимических антиоксидантов, богато натрием, может содержать много жиров и часто жарится или готовится при температуре, достаточной для расщепления белка до нитрозаминов. Нитраты являются ключевыми промежуточными продуктами и эффекторами в первичной передаче сигналов сосудистой системы, которая необходима для выживания всех млекопитающих. [21]
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)