Sodyum nitrat

Sodyum nitrat formülü NaNO3 olan kimyasal bileşiktir. Güherçile'den ayırmak için Şili güherçilesi (bu ülkede büyük miktarda yığınlar halinde bulunması nedeniyle bu ad verilmiştir) adı da verilen bu beyaz renkli kristal tuz, potasyum nitrata oranla suda çok fazla çözünmektedir. Havadan nem çeker.
Sodyum nitrat gıda katkısı ve gübrelerde, piroteknik malzeme olarak, sis bombasının içeriğinde, katı roket itici yakıtı olarak kullanıldığı gibi, cam ve seramik sektöründe de kullanılır. Bileşik bu amaçlar için kullanılmak için Şilide bulunan geniş güherçile yataklarından çok miktarda çıkarılmaktadır.
Tarihçe
Şili güherçilesinin Avrupaya ilk sevkiyatı 1820 ya da 1825 yılında İngiltereye gerçekleşse de herhangi bir alıcı bulunamadığından dolayı gümrük ücretini ödememek için denize döküldü. Ancak zamanla, Güney Amerika güherçile madenciliği karlı bir iş haline geldi (1859 yılında, sadece İngiltere 47,000 metrik ton tüketti). Şili, Pasifik Savaşında Peru ve Bolivya müttefik kuvvetlerine karşı savaştı ve bütün zengin maden yataklarını aldı. 1919 yılında, Ralph Walter Graystone Wyckoff X ışını kristalografisini kullanarak sodyum nitratın kristal yapısını belirledi.
Oluşumu
Doğal olarak oluşan sodyum nitratın en büyük birikimleri, nitrat tuzlarının kaliş cevheri adı verilen tuz yataklarına bağlandığı Şili ve Peru'da bulunur. Nitratlar, denizden gelen sis yağışı ve deniz serpintisinin yükseltgenip kurumasıyla ve ardından havada taşınan NaNO3, KNO3, NaCl, Na2SO4 ve Iun yerçekimine uyarak kuru çöl atmosferinde karada çökmesi sonucu birikirler. El Niño/La Niña aşırı kuraklık / şiddetli yağmur döngüleri, hem kuraklık hem de su çözeltisi / yeniden taşınma / yamaçlara ve havzalara taşınması yoluyla nitrat birikimini destekler; kılcal çözelti hareketi nitrat katmanları oluşturur; saf nitrat nadir damarlar oluşturur. 20. yüzyılın dönümünde, Alman kimyagerler Fritz Haber ve Carl Bosch, endüstriyel ölçekte atmosferden amonyak üretmek için bir süreç (bkz. Haber işlemi) geliştirene kadar, bileşiğin dünya arzı yüzyılı aşkın bir süre boyunca neredeyse tamamen Kuzey Şilideki Atacama Çölünden karşılandı. I. Dünya Savaşı'nın başlamasıyla Almanya, Amonyak'ı bu süreç yardımıyla barut ve diğer mühimmat üretiminde doğal bileşik kadar pratik olan, sentetik Şili güherçilesine dönüştürmeye başladı. 1940'lara gelindiğinde, bu dönüşüm süreci doğal kaynaklardan tedarik edilen sodyum nitrat talebinde çarpıcı bir düşüşe neden oldu.
Şili, Pedro de Valdivia, María Elena ve Pampa Blanca gibi yerlerdeki aktif maden ocaklarıyla hala en büyük kaliş rezervine sahiptir. Oralarda eskiden kaliş madenine beyaz altın adı veriliyordu. Sodyum nitrat, potasyum nitrat, sodyum sülfat ve iyot kalişin işlenmesi ile elde edilir. Humberstone ve Santa Lauranın eski Şili güherçilesi madenleri halkının yaşadığı yerler 2005 yılında Unesco Dünya Mirası alanları olarak ilan edildi.
Sentezi
Sodyum nitrat, ayrıca nitrik asitin sodyum karbonat veya sodyum bikarbonat ile nötürleştirilmesiyle:
2 HNO3 + Na2CO3 - 2 NaNO3 + H2O + CO2
HNO3 + NaHCO3 - NaNO3 + H2O + CO2
veya, ayrıca sodyum hidroksit ile nötralize ederek (ancak bu reaksiyon çok ekzotermiktir):
HNO3 + NaOH - NaNO3 + H2O
veyahut stokiyometrik miktarlarda amonyum nitrat ve sodyum hidroksit, sodyum bikarbonat ya da sodyum karbonat karıştırılarak endüstiyel olarak sentezlenir:
NH4NO3 + NaOH - NaNO3 + NH4OH
NH4NO3 + NaHCO3 - NaNO3 + NH4HCO3
2NH4NO3 + Na2CO3 - 2NaNO3 + (NH4)2CO3
Kullanımı
Sodyum nitrat, damıtma yoluyla, nitrik asit üretmek için sülfürik asit ile birleştirilebilir. Daha az ayrışma için ihtiyaç duyulan düşük sıcaklık, damıtmada daha düşük basınç uygulanarak sağlanır. 1 mol sülfürik asit başına teorik olarak 2 mol nitrik asit verimi, çok yüksek bir reaksiyon bitiş sıcaklığı, fazla bozunma ve uzaklaştırılması zor bir katı nötr sülfat eldesi ile sonuçlanır. Bu reaksiyon endüstriyel olarak önemli olduğundan, imbikten erimiş halde dökülen çoğunlukla bisülfat ürünü üzerinde aşırı sülfürik asit ile çalışmak yaygın bir uygulamadır.

Amatör altın arıtıcıları, altın ve diğer metalleri çözen hibrit bir kral suyu yapmak için sodyum nitrat kullanır.
Daha az yaygın olan uygulamalar arasında havai fişeklerde oksitleyici, karabarutta yaygın olarak kullanılan potasyum nitratın yerine ve ani soğuk paketlerde bileşen olarak bulunur.
Sodyum nitrat, ısı depolama ve daha yakın zamanda güneş enerjisi santrallerinde ısı aktarımı için potasyum nitrat ve kalsiyum nitrat ile birlikte kullanılır. Andasol Güneş Enerjili Elektrik Santrali ve Arşimet projesi gibi prototip tesislerde enerji depolama malzemesi olarak sodyum nitrat, kalsiyum nitrat ve potasyum nitrat karışımı kullanılır.
Atık su endüstrisinde fakültatif mikroorganizma solunumu için de kullanılır. Bir mikroorganizma cinsi olan Nitrosomonas, oksijen yerine nitrat tüketerek arıtılacak atık suda daha hızlı büyümesini sağlar.
Sodyum nitrat bazen karbon dozajlama tekniklerini kullanan deniz akvaryumcuları tarafından da kullanılır. Sudaki nitrat seviyelerini artırmak ve bakteri üremesini teşvik etmek için kullanılır.
Gıda
Sodyum nitrat ayrıca tütsülenmiş et ve kümes hayvanlarında koruyucu ve renk sabitleyici olarak kullanılan bir gıda katkısıdır; INS numarası 251 veya E numarası E251 olarak listelenmiştir. Kullanımı için AB, ABD ile Avustralya ve Yeni Zelandada onay almıştır. Sodyum nitrat, örneğin salam gibi yemeye hazır şarküteri etlerinde kullanılan yaygın bir gıda katkı maddesi ve koruyucu olan sodyum nitrit ile karıştırılmamalıdır.
Sağlık sorunları
Çalışmalar, nitrat seviyelerinin artması ve Alzheimer hastalığı, şeker hastalığı, mide kanseri ve Parkinson hastalığı da dahil olmak üzere belirli hastalıklardan kaynaklanan ölümlerin artması arasında bir bağlantı olduğunu göstermiştir: ancak nitrozaminlerin DNA üzerindeki olası zararlı etkisi sayesinde, epidemiyolojik sonuçlardaki diğer olası nedenleri kontrol etmek için çok az şey yapılır. Sodyum nitrat ve nitrit içeren tütsülenmiş etlerde oluşan nitrozaminler, mide kanseri ve yemek borusu kanserine bağlanmıştır. Sodyum nitrat ve nitrit daha yüksek olarak kalın bağırsak kanseri riski ile ilişkilidir.
İşlenmiş etin kolon kanseri riskini artırmasının nedenlerinden biri, nitrat içeriğidir. Koruyucu olarak ete ilave edilen az miktarda nitrat, ilave edilebilecek herhangi bir nitrite ek olarak nitrite dönüşür. Nitrit daha sonra kanserojen NOCs (nitrozo bileşikleri) üretmek için protein açısından zengin gıdalarla (et gibi) reaksiyona girer. Nitrozo bileşikleri, et tütsülendirildiğinde veya et sindirildikçe vücutta oluşturulabilir.