ניטראט (קבוצה פונקציונלית)

בכימיה אורגנית, ניטראט (באנגלית: Nitrate, בעברית: חַנְקָה) הוא שמה של קבוצה פונקציונלית וכן של כל תרכובת המכילה אותה. ניטראט הוא יון רב-אטומי (אנ') בעל נוסחה כימית של NO 3 − {\displaystyle {\ce {NO3-}}} . מלחים המכילים יון זה נקראים ניטראטים. ניטראטים הם מרכיבים עיקריים בדשנים כגון אשלגן חנקתי ובחומרי נפץ. לניטראטים יש חשיבות בתהליכים ביוכימיים שונים המתרחשים בגוף, אך במקרים מסוימים הם עשויים להגיב וליצור חומרים מסרטנים. כמעט כל הניטראטים האנאורגנים מסיסים במים, דוגמה לניטראט שאינו מסיס במים הוא הביסמוט אוקסיניטראט (אנ') (Bi5H9N4O22). היון הוא הבסיס המצומד של חומצה חנקתית, העשוי מאטום חנקן אחד במרכז המוקף בשלושה אטומי חמצן הקשורים אליו בקשרים זהים במשולש מישורי. ליון מטען פורמלי של -1, כאשר לכל אחד מאטומי החמצן מטען חלקי של -⅔, ולאטום החנקן מטען חלקי של +1. חילוק מטענים זה מוביל לרזוננס הבא: מקור עשיר לניטראט אנאורגני בתזונה האנושית מגיע מעלים ירוקים כמו תרד ובן-חרדל מצוי. הניטראט הוא רכיב עיקרי במיץ סלק ובירקות אחרים. הניטראט קיים גם במינון נמוך במים. תוספי ניטראט תזונתיים משפרים תוצאות באימוני סיבולת. מלחי חנקות קיימים באופן טבעי על פני כדור הארץ כמשקעים גדולים, ובעיקרם גבישי ניטרטין (אנ') - צורתו הטבעית של מלח הנתרן החנקתי. ניטראטים מופקים על ידי מספר חיידקים מחנקנים (אנ') בסביבתם הטבעית, באמצעות אמוניה או אוריאה כמקור לחנקנים. ברקים הפוגעים באטמוספירת כדור הארץ העשירה בחנקן וחמצן, מייצרים מגוון של תחמוצות חנקן, אשר נשטפים בגשם ומגיעים לפני כדור הארץ. בדומה למים, גם החומצה החנקתית יכולה לעבור יוניזציה עצמית וליצור ניטראט וניטרוניום (אנ') בתגובה הבאה: 2 HNO 3 ( l ) ↽ − − ⇀ NO 2 + ( aq ) + NO 3 − ( aq ) + H 2 O ( l ) {\displaystyle {\ce {2HNO3(l) <=> NO2+(aq) + NO3^-(aq) + H2O (l)}}} , אך זוהי תופעה טבעית זניחה שאינה יכולה לשמש כמקור אמיתי. התגלה כי סכר שבנו בונים סינן עשרות אחוזים מהחנקות שבמי נהר. תרכובות נתרן עבור אבק שרפה יוצרו בעבר באמצעות תהליכי תסיסה שונים של שתן וגללים, במקומות בהן היה מחסור במקורות ניטראט טבעיים. ניתן לייצר ניטראטים באופן תעשייתי מחומצה חנקתית, לדוגמה: תגובת ייצור מגנזיום ניטראט: Mg ( s ) + 2 HNO 3 ( l ) ⟶ Mg ( NO 3 ) 2 ( s ) + 2 H 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {Mg(s) + 2HNO3 (l) -> Mg(NO3)2(s) + 2H2(g)}}} ניטראטים משמשים בעיקר לתעשיית הדשנים בגלל מסיסותם הגבוהה ויכולתם הטובה להתכלות. הדשני ניטראט העיקריים הם אמוניום ניטראט, סודיום ניטראט, אשלגן חנקתי, קלציום ניטראט ומגנזיום ניטראט. בכל שנה מיליוני קילוגרמים של מלחים אלו מיוצרים עבור מטרה זאת. בנוסף, ניטראטים משמשים כחומרים מחמצנים, בעיקר בחומרי נפץ שבהם החמצון המהיר של תרכובות פחמן משחרר כמויות גדולות של גזים (לדוגמה באבק שריפה). סודיום ניטראט משמש בנוסף להסרת בועות אוויר מזכוכיות וקרמיקות מותכות. תערובת של כמה מלחי ניטראט מותכים משמשת לחיזוק של כמה מתכות. ניטראט שימש בסרטי צילום באמצעות ניטרוצלולוזה עד אמצע המאה העשרים, אך הוחלף באצטט בשנות ה-50 עקב התלקחותו המהירה. חומצה חנקתית תחמוצות חנקן אמוניום חנקתי כסף חנקתי נתרן חנקתי אשלגן חנקתי מלחת PETN מדיה וקבצים בנושא ניטראט בוויקישיתוף רועי שפירא ודניאל קורצמן, הפחתת שטפי חנקה למי תהום מתחת לפרדסים על סמך הדמיות דישון במודלים מכויָלים, אקולוגיה וסביבה 1, פברואר 2013 ניטראט, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) W. Laue, M.l Thiemann, E. Scheibler, K. Wilhelm Wiegand,, Nitrates and Nitrites, Wiley Online Library, ‏15 ביוני 2000 (באנגלית) N.G. Hord, Y. Tang, N.S. Bryan, Food sources of nitrates and nitrites: the physiologic context for potential health benefits, כתב העת האמריקאי לתזונה קלינית (אנ'), ‏13 במאי 2009 (באנגלית) N.F. McMahona, M.D. Leveritta, T.G. Pavey, The effect of dietary nitrate supplementation on endurance exercise performance in healthy adults: A Systematic Review and Meta-Analysis, Sports Medicine, ‏אפריל 2017 (באנגלית) גדעון לב, רוצים לשמור על איכות המים בנהר? כדאי להתייעץ עם בונה, באתר הארץ, 10 בנובמבר 2022