Нитрат натрия
Нитрат натрия это химическое соединение формулы . Na NO –
3 . Эта щелочного металла нитратная соль 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 нескольких реакциях, проводимых в промышленных масштабах для производства удобрений , пиротехники , дымовых шашек и других взрывчатых веществ , стеклянных и гончарных эмалей , пищевых консервантов (особенно мяса) и твердого ракетного топлива . Для этих целей его активно добывали.
История [ править ]
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 .
Происшествие [ править ]
Крупнейшие скопления нитрата натрия в природе 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 получают путем переработки калише. Бывшие чилийские поселения по добыче селитры Хамберстоун и Санта-Лаура были объявлены объектами Всемирного наследия ЮНЕСКО в 2005 году.
Синтез [ править ]
Нитрат натрия также синтезируют в промышленности путем нейтрализации азотной кислоты карбонатом натрия или бикарбонатом :
- 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 ее 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 :
- NH 4 NO 3 + NaOH → NaNO 3 + NH 4 OH
- 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 [ править ]
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]
Еда [ править ]
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] НАС [12] и Австралия и Новая Зеландия. [13] Нитрат натрия не следует путать с нитритом натрия , который также является распространенной пищевой добавкой и консервантом, используемым, например, в мясных деликатесах.
Термическое хранилище [ править ]
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]
Стальное покрытие [ править ]
Нитрат натрия используется в процессе нанесения покрытия на сталь, при котором он образует на поверхности слой магнетита . [16]
Проблемы со здоровьем [ править ]
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, с 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 сети, которая необходима для выживания всех млекопитающих. [21]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Хейнс, Уильям М. (22 июня 2016 г.). CRC Справочник по химии и физике . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4987-5429-3 .
- ^ «Нитрат натрия» . ПабХим . Проверено 11 июня 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А23. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Нитратные города Чили» . Атлас Обскура . Проверено 27 мая 2019 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Мутик, Аня (26 октября 2012 г.). «Города-призраки северного Чили» . Вашингтон Пост . Проверено 27 мая 2019 г.
- ^ SH Baekeland «Некоторые аспекты химической промышленности» (1914) Шведский химический журнал , стр. 140 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Фридрих Георг Вик, Uppfinningarnas bok (1873, шведский перевод « Книги изобретений» ), vol. 4, с. 473 .
- ^ Стивен Р. Баун, Самое проклятое изобретение: динамит, нитраты и создание современного мира , Macmillan, 2005, ISBN 0-312-32913-X , с. 157.
- ^ Ариас, Хайме (24 июля 2003 г.). О происхождении селитры, северное побережье Чили . Международный союз четвертичных исследований. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 19 августа 2018 г.
- ^ Лауэ, Вольфганг; Тиман, 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 .
- ^ Агентство по пищевым стандартам Великобритании: «Текущие одобренные ЕС добавки и их номера E» . Проверено 27 октября 2011 г.
- ^ Управление по контролю за продуктами и лекарствами США: «Список статуса пищевых добавок, часть II» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами . Проверено 27 октября 2011 г.
- ^ Кодекс пищевых стандартов Австралии и Новой Зеландии «Стандарт 1.2.4 – Маркировка ингредиентов» . Проверено 27 октября 2011 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бауэр, Томас; Лэнг, Доэрте; Тамме, Райнер (15 ноября 2011 г.). «Характеристика нитрата натрия как материала фазового перехода». Международный журнал теплофизики . 33 (1): 91–104. дои : 10.1007/s10765-011-1113-9 . ISSN 0195-928X . S2CID 54513228 .
- ^ Рабочая группа ИКТАК; Саббах, Р.; и др. (14 июня 1999 г.). «Стандартные материалы для калориметрии и дифференциально-термического анализа» . Термохимика Акта . 331 (2): 93–204. дои : 10.1016/S0040-6031(99)00009-X . ISSN 0040-6031 .
- ^ Фаузи, Ахмад Асыраф бин Ахмад (2014). Получение тонкой пленки магнетита на стальной подложке методом горячего щелочно-нитратного чернения . Политехнический университет Каталонии. Высшая политехническая школа инженерии Виланова-и-ла-Жельтру. Кафедра материаловедения и металлургии, 2014 г. (специальность «Инженер-механик»).
- ^ Де Ла Монте, С.М.; Нойснер, А; Чу, Дж; Лоутон, М. (2009). «Эпидемиологические тенденции убедительно свидетельствуют о том, что воздействие является этиологическим агентом в патогенезе спорадической болезни Альцгеймера, сахарного диабета и неалкогольного стеатогепатита» . Журнал болезни Альцгеймера . 17 (3): 519–29. дои : 10.3233/JAD-2009-1070 . ПМЦ 4551511 . ПМИД 19363256 .
- ^ Якшин, Паула; Гонсалес, Карлос-Альберто (21 июля 2006 г.). «Нитрозамин и связанное с ним потребление пищи и риск рака желудка и пищевода: систематический обзор эпидемиологических данных» . Всемирный журнал гастроэнтерологии . 12 (27): 4296–4303. дои : 10.3748/wjg.v12.i27.4296 . ПМЦ 4087738 . ПМИД 16865769 .
- ^ Кросс, Эй Джей; Ферруччи, LM; Риш, А; и др. (2010). «Большое проспективное исследование потребления мяса и риска колоректального рака: исследование потенциальных механизмов, лежащих в основе этой связи» . Исследования рака . 70 (6): 2406–14. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-09-3929 . ПМК 2840051 . ПМИД 20215514 .
- ^ «Связь между едой, питанием и физической активностью и риском колоректального рака» , архивировано 26 июля 2019 г. во Всемирном фонде исследования рака Wayback Machine (2010).
- ^ Мачха, Аджай; Шехтер, Алан Н. (август 2011 г.). «Диетические нитриты и нитраты: обзор потенциальных механизмов сердечно-сосудистой пользы» . Европейский журнал питания . 50 (5): 293–303. дои : 10.1007/s00394-011-0192-5 . ISSN 1436-6207 . ПМЦ 3489477 . ПМИД 21626413 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Арчер, Дональд Г. (2000). «Термодинамические свойства системы NaNO 3 + H 2 O». Журнал физических и химических справочных данных . 29 (5): 1141–1156. Бибкод : 2000JPCRD..29.1141A . дои : 10.1063/1.1329317 . ISSN 0047-2689 .
- Барнум, Деннис (2003). «Немного истории нитратов». Журнал химического образования . 80 (12): 1393–. Бибкод : 2003JChEd..80.1393B . дои : 10.1021/ed080p1393 .
- Маллин, JW (1997). Кристаллизация . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-3759-6 .
Внешние ссылки [ править ]
- ATSDR – Тематические исследования в области экологической медицины – Токсичность нитратов/нитритов США Министерство здравоохранения и социальных служб (общественное достояние)
- Отчет ФАО/ВОЗ
- Калькуляторы: поверхностного натяжения , плотности, молярности и моляльности водного раствора нитрата натрия.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
