stringtranslate.com

Нитрат натрия

Нитрат натрия — это химическое соединение с формулой NaNO .
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 натровая селитра .

Нитрат натрия — это белое расплывающееся твердое вещество, хорошо растворимое в воде . Это легкодоступный источник нитрат- аниона (NO 3 − ), который полезен в нескольких реакциях, проводимых в промышленных масштабах для производства удобрений , пиротехники , дымовых шашек и других взрывчатых веществ , стеклянных и керамических эмалей , пищевых консервантов (особенно для мяса) и твердого ракетного топлива . Он широко добывается для этих целей.

История

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 пошлин. [6] [7] Однако со временем добыча южноамериканской селитры стала прибыльным бизнесом (в 1859 году только Англия потребила 47 000 метрических тонн). [7] Чили воевала в войне на Тихом океане (1879–1884) против союзников Перу и Боливии и захватила их самые богатые месторождения селитры. В 1919 году Ральф Уолтер Грейстоун Вайкофф определил ее кристаллическую структуру с помощью рентгеновской кристаллографии .

Происшествие

Реклама продукта
Реклама удобрения на основе нитрата натрия из Чили на стене деревни в регионе Алгарви, Португалия.
Шахты Чили, зеленый цвет — это район добычи нитрата натрия

Наибольшие скопления природного нитрата натрия обнаружены в Чили и Перу , где соли нитрата связаны с минеральными отложениями, называемыми рудой каличе . [8] Нитраты накапливаются на суше за счет осадков из морского тумана и окисления/высушивания морскими брызгами, за которыми следует гравитационное осаждение 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 за счет засушливости, так и за счет растворения/ремобилизации/транспортировки воды на склоны и в бассейны; капиллярное движение раствора образует слои нитратов; чистый нитрат образует редкие жилы. Более века мировые поставки этого соединения осуществлялись почти исключительно из пустыни Атакама на севере Чили, пока на рубеже 20-го века немецкие химики Фриц Габер и Карл Бош не разработали процесс получения аммиака из атмосферы в промышленных масштабах (см. процесс Габера ). С началом Первой мировой войны Германия начала преобразовывать аммиак из этого процесса в синтетическую чилийскую селитру , которая была столь же практична, как и природное соединение, в производстве пороха и других боеприпасов. К 1940-м годам этот процесс преобразования привел к резкому снижению спроса на нитрат натрия, закупаемый из природных источников.

Чили по-прежнему обладает крупнейшими запасами каличе , с действующими шахтами в таких местах, как Вальдивия , Мария-Элена и Пампа-Бланка, и там его раньше называли белым золотом . [4] [5] Нитрат натрия, нитрат калия , сульфат натрия и йод получаются при переработке каличе. Бывшие чилийские горнодобывающие общины селитры Хамберстоун и Санта-Лаура были объявлены объектами Всемирного наследия ЮНЕСКО в 2005 году.

Синтез

Нитрат натрия также синтезируется в промышленности путем нейтрализации азотной кислоты карбонатом натрия или бикарбонатом 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 путем нейтрализации 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 , бикарбоната натрия или карбоната натрия :

NH4NO3 + NaOH → NaNO3 + NH4OH​​
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

Большая часть нитрата натрия используется в удобрениях, где он поставляет водорастворимую форму азота. Его использование, которое в основном происходит за пределами стран с высоким уровнем дохода, является привлекательным, поскольку он 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 °C) и высокой теплоемкостью. Эти свойства подходят для термического отжига металлов и для хранения тепловой энергии в солнечных установках. [10]

Еда

Нитрат натрия также является пищевой добавкой, используемой в качестве консерванта и фиксатора цвета в вяленом мясе и птице; он указан под номером INS 251 или E номером 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.

Тепловое хранение

Нитрат натрия также исследовался как материал с фазовым переходом для рекуперации тепловой энергии, благодаря его относительно высокой энтальпии плавления 178 Дж/г. [14] [15] Примерами применения нитрата натрия, используемого для хранения тепловой энергии, являются технологии солнечной тепловой энергии и параболические желоба для прямого получения пара . [14]

Покрытие стали

Нитрат натрия используется в процессе покрытия стали, в ходе которого он образует на поверхности слой магнетита . [16]

Проблемы со здоровьем

Исследования показали связь между повышенным уровнем нитратов и увеличением смертности от некоторых заболеваний, включая болезнь Альцгеймера , сахарный диабет , рак желудка и болезнь Паркинсона : возможно, из-за повреждающего воздействия нитрозаминов на ДНК; однако, мало что было сделано для контроля других возможных причин в эпидемиологических результатах. [17] Нитрозамины, образующиеся в вяленом мясе, содержащем нитрат натрия и нитрит, были связаны с раком желудка и раком пищевода . [18] Нитрат натрия и нитрит связаны с более высоким риском колоректального рака . [19]

Существенные доказательства последних десятилетий, полученные благодаря более глубокому пониманию патологических процессов и науки, подтверждают теорию 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 нитриты, в дополнение к любым нитритам, которые также могут быть добавлены. Затем нитрит реагирует с богатыми белком продуктами (такими как мясо) с образованием канцерогенных NOC ( нитрозосоединений ). NOC могут образовываться либо при консервировании мяса, либо в организме при его переваривании. [20]

Однако несколько вещей усложняют в остальном простое понимание того, что «нитраты в пище повышают риск рака». Обработанное мясо не содержит клетчатки, витаминов или фитохимических антиоксидантов, содержит много натрия, может содержать много жира и часто жарится или готовится при температуре, достаточной для распада белка на нитрозамины. Нитраты являются ключевыми промежуточными продуктами и эффекторами в первичной сосудистой сигнализации, которая необходима для выживания всех млекопитающих. [21]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Хейнс, Уильям М. (2016-06-22). Справочник CRC по химии и физике. CRC Press. ISBN 978-1-4987-5429-3.
  2. ^ "Нитрат натрия". PubChem . Получено 11 июня 2021 г.
  3. ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы 6-е изд . Houghton Mifflin Company. стр. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ ab "The Nitrate Towns of Chile". Atlas Obscura . Получено 27 мая 2019 г.
  5. ^ ab Mutic, Anja (26 октября 2012 г.). «Города-призраки северного Чили». Washington Post . Получено 27 мая 2019 г.
  6. ^ SH Baekeland "Några sidor af den kemiska industrien" (1914) Svensk Kemisk Tidskrift , стр. 1914. 140.
  7. ^ ab Фридрих Георг Вик, Uppfinningarnas bok (1873, шведский перевод Buch der Erfindungen ), vol. 4, с. 473.
  8. ↑ Стивен Р. Боун, Самое проклятое изобретение: динамит, нитраты и создание современного мира , Macmillan, 2005, ISBN 0-312-32913-X , стр. 157. 
  9. ^ Ариас, Хайме (24 июля 2003 г.). О происхождении селитры на северном побережье Чили. Международный союз исследований четвертичного периода. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Получено 19 августа 2018 г.
  10. ^ Лауэ, Вольфганг; Тиманн, Майкл; Шайблер, Эрих; Виганд, Карл (2000). «Нитраты и нитриты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a17_265. ISBN 978-3527306732.
  11. ^ Агентство по пищевым стандартам Великобритании: "Текущие добавки, одобренные ЕС, и их номера E" . Получено 27 октября 2011 г.
  12. ^ Управление по контролю за продуктами и лекарствами США: «Список статуса пищевых добавок, часть II». Управление по контролю за продуктами и лекарствами . Получено 27 октября 2011 г.
  13. ^ Кодекс пищевых стандартов Австралии и Новой Зеландии "Стандарт 1.2.4 – Маркировка ингредиентов". 8 сентября 2011 г. Получено 27 октября 2011 г.
  14. ^ ab Bauer, Thomas; Laing, Doerte; Tamme, Rainer (2011-11-15). "Характеристика нитрата натрия как материала с фазовым переходом". International Journal of Thermophysics . 33 (1): 91–104. doi :10.1007/s10765-011-1113-9. ISSN  0195-928X. S2CID  54513228.
  15. ^ Рабочая группа ICTAC; Sabbah, R.; et al. (1999-06-14). «Справочные материалы для калориметрии и дифференциального термического анализа». Thermochimica Acta . 331 (2): 93–204. doi :10.1016/S0040-6031(99)00009-X. ISSN  0040-6031.
  16. ^ Фаузи, Ахмад Асыраф бин Ахмад (2014). Получение тонкой пленки магнетита на стальной подложке методом горячего щелочно-нитратного чернения. Политехнический университет Каталонии. Высшая политехническая школа Виланова и ла Жельтру. Департамент науки материалов и металлообработки, 2014 (Grau en Enginyeria Mecànica).
  17. ^ De La Monte, SM; Neusner, A; Chu, J; Lawton, M (2009). «Эпидемиологические тенденции настоятельно предполагают воздействие как этиологических агентов 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 . 
  18. ^ Jakszyn, Paula; Gonzalez, Carlos-Alberto (21 июля 2006 г.). «Нитрозамины и связанный с ними пищевой рацион и риск рака желудка и пищевода: систематический обзор эпидемиологических данных». World Journal of Gastroenterology . 12 (27): 4296–4303. doi : 10.3748/wjg.v12.i27.4296 . PMC 4087738. PMID  16865769 . 
  19. ^ Кросс, А. Дж.; Ферруччи, Л. М.; Риш, А.; и др. (2010). «Большое проспективное исследование потребления мяса и риска колоректального рака: исследование потенциальных механизмов, лежащих в основе этой ассоциации». Cancer Research . 70 (6): 2406–14. doi :10.1158/0008-5472.CAN-09-3929. PMC 2840051 . PMID  20215514. 
  20. ^ «Связь между продуктами питания, питанием и физической активностью и риском колоректального рака», Архивировано 26 июля 2019 г. в Фонде исследований рака мира Wayback Machine (2010 г.)
  21. ^ Machha, Ajay; Schechter, Alan N. (август 2011 г.). «Пищевой нитрит и нитрат: обзор потенциальных механизмов сердечно-сосудистых преимуществ». European Journal of Nutrition . 50 (5): 293–303. doi :10.1007/s00394-011-0192-5. ISSN  1436-6207. PMC 3489477. PMID  21626413 . 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки