Натриум нитрат

Натриум нитрат — хемиско соединение со формула NaNO<sub>3</sub>. Оваа нитратна сол на алкален метал е позната и како чиле шалитра (чии големи наслаги историски биле ископувани во Чиле) за да се разликува од обичната шалитра, калиум нитрат. Минералната форма е позната и како нитратин, нитратит или сода нитер.
Натриум нитрат е бела деликатна цврста супстанца многу растворлива во вода. Тој е лесно достапен извор на нитрат анјон (NO<sub>3</sub><sup>-</sup>), кој е корисен во неколку реакции спроведени на индустриски размери за производство на ѓубрива, пиротехнички средства, димни бомби и други експлозиви, емајли за стакло и керамика, конзерванси за храна (пр. месо), и цврсто ракетно гориво. За овие цели е екстензивно миниран.
1 Историја
Првата пратка шалитра во Европа пристигнала во Англија од Перу во 1820 или 1825 година, веднаш по независноста на таа земја од Шпанија, но не нашла купувачи и била фрлена на море за да се избегнат царинските такси. Меѓутоа, со текот на времето, ископувањето на јужноамериканската шалитра стана профитабилен бизнис (во 1859 година, само Англија потрошила 47.000 метрички тони). Чиле се борел во Тихоокеанската војна (1879–1884) против сојузниците Перу и Боливија и ги презел нивните најбогати наоѓалишта на шалитра. Во 1919 година, Ралф Волтер Грејстон Викоф ја одредил нејзината кристална структура користејќи кристалографија на Х-зраци.
2 Појава
Најголемите акумулации на природен натриум нитрат се пронајдени во Чиле и Перу, каде нитратните соли се врзани во минералните наоѓалишта наречени калишеска руда. Нитратите се акумулираат на копно преку врнежи од морска магла и оксидација/сушење со морско прскање проследено со гравитациско таложење на NaNO<sub>3</sub>, KNO<sub>3</sub>, NaCl, Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, и I во воздухот, во топло-сува пустинска атмосфера Ел Нињо/Ла Ниња екстремните ридност/циклуси на пороен дожд фаворизираат акумулација на нитрати и преку сувост и во воден раствор/ремобилизација/транспорт на падините и во сливовите; движењето на капиларниот раствор формира слоеви на нитрати; чистиот нитрат формира ретки вени. Повеќе од еден век, светската понуда на соединението се ископуваше речиси исклучиво од пустината Атакама во северниот дел на Чиле, додека, на крајот на 20 век, германските хемичари Фриц Хабер и Карл Бош развија процес за производство на амонијак од атмосферата на индустриска скала (види Хабер процес). Со почетокот на Првата светска војна, Германија почна да го претвора амонијакот од овој процес во синтетичка чилеанска шалитра, што беше практично како природното соединение во производството на барут и друга муниција. До 1940-тите, овој процес на конверзија резултираше со драматичен пад на побарувачката за натриум нитрат набавен од природни извори.
Чиле сè уште има најголеми резерви на калиша, со активни рудници на локации како што се Валдивија, Марија Елена и Пампа Бланка, и таму порано се нарекувало бело злато. Натриум нитрат, калиум нитрат, натриум сулфат и јод се добиваат со преработка на калиша. Поранешните чилеански заедници за рударство на шалитра Хамберстон и Санта Лаура беа прогласени за светско наследство на УНЕСКО во 2005 година.
3 Синтеза
Натриум нитрат исто така се синтетизира индустриски со неутрализирање на азотна киселина со натриум карбонат или натриум бикарбонат:
:2 HNO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> → 2 NaNO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>:HNO<sub>3</sub> + NaHCO<sub>3</sub> → NaNO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>
или, исто така, со неутрализирање со натриум хидроксид (сепак, оваа реакција е многу егзотермна):
:HNO<sub>3</sub> + NaOH → NaNO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
или со мешање на стехиометриски количини на амониум нитрат и натриум хидроксид, натриум бикарбонат или натриум карбонат:
:NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> + NaOH → NaNO<sub>3</sub> + NH<sub>4</sub>OH
:NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> + NaHCO<sub>3</sub> → NaNO<sub>3</sub> + NH<sub>4</sub>HCO<sub>3</sub>:2NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> → 2NaNO<sub>3</sub> + (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>
4 Употреба
Повеќето натриум нитрат се користи во ѓубрива, каде што обезбедува форма на азот растворлива во вода. Неговата употреба, која е главно надвор од земјите со високи приходи, е привлечна бидејќи не ја менува pH вредноста на почвата. Друга голема употреба е како дополнување на амониум нитрат во експлозиви. Растопениот натриум нитрат и неговите раствори со калиум нитрат имаат добра топлинска стабилност (до 600 °C) и високи топлински капацитети. Овие својства се погодни за топлинско жарење на метали и за складирање на топлинска енергија во сончеви апликации.
4.1 Храна
Натриум нитрат е исто така додаток на храна кој се користи како конзерванс и фиксатор на боја во суво месо и живина; тој е наведен под неговиот INS број 251 или Е број E251. Тој е одобрен за употреба во ЕУ, САД и Австралија и Нов Зеланд. Натриум нитрат не треба да се меша со натриум нитрит, кој исто така е вообичаен додаток на храната и конзерванс кој се користи, на пример, во сувомеснати производи.
4.2 Топлинско складирање
Натриум нитратот исто така е испитуван како материјал за промена на фазата за обновување на топлинската енергија, поради неговата релативно висока енталпија на топење од 178 J/g. Примери за примена на натриум нитрат што се користи за складирање на топлинска енергија вклучуваат технологии за сончева топлинска енергија и директно параболични корита за генерирање на пареа.
4.3 Челичен слој
Натриум нитрат се користи во процес на обложување на челик во кој формира површински магнетитен слој.
5 Здравствени грижи
Студиите покажаа врска помеѓу зголемените нивоа на нитрати и зголемената смртност од одредени болести, вклучувајќи Алцхајмерова болест, дијабетес мелитус, рак на желудникот и Паркинсонова болест: можеби преку штетното дејство на нитрозамините врз ДНК; сепак, малку е направено за контрола на други можни причини во епидемиолошките резултати. Нитрозамините, формирани во сувомесната храна што содржи натриум нитрат и нитрит, се поврзани со рак на желудникот и рак на хранопроводникот. Натриум нитрат и нитрит се поврзани со поголем ризик од колоректален карцином.
Суштински докази во последните децении, олеснети со зголеменото разбирање на патолошките процеси и науката, постојат во поддршка на теоријата дека преработеното месо го зголемува ризикот од рак на дебелото црево и дека тоа се должи на содржината на нитрати. Мала количина од нитратот додаден во месото како конзерванс се распаѓа на нитрити, како дополнение на кој било нитрит што исто така може да се додаде. Нитритот потоа реагира со храна богата со белковини (како месото) за да произведе канцерогени NOCs (нитрозо соединенија). NOCs може да се формираат или кога месото се лечи или во телото додека месото се вари.
Сепак, неколку работи го комплицираат инаку едноставното разбирање дека „нитратите во храната го зголемуваат ризикот од рак“: Познато е дека растенијата кои најчесто се консумираат се богати извори на нитрати, отколку месото за повеќето луѓе. Нитратите се клучни посредници и ефектори во примарната васкулатурна сигнализација која е неопходна за да преживеат сите цицачи.
6 Поврзано
* Натриум нитрит
7 Дополнителна литература
***