Натриум нитрат

Натриум нитрат
	Назив според МСЧПХ Натриум нитрат
	Други називи Перу солитра; Сода нитер; кубен нитар
Назнаки
CAS-бр.	7631-99-4
ChEMBL	ChEMBL1644698
ChemSpider	22688
EC-број	231-554-3
	InChI InChI=1S/NO3.Na/c2-1(3)4;/q-1;+1 ; Клуч: VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/NO3.Na/c2-1(3)4;/q-1;+1; Клуч: VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYAL ;
3Д-модел (Jmol)	Слика
PubChem	24268
RTECS-бр.	WC5600000
	SMILES [Na+].[O-][N+]([O-])=O ;
UNII	8M4L3H2ZVZ
ОН-бр.	1498
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	Бел прав или безбојни кристали
Мирис	слатко
Густина	2.257 g/cm3, solid
Точка на топење
Точка на вриење
Растворливост во вода	73 g/100 g вода (0 °C) ; 91.2 g/100 g вода (25 °C); 180 g/100 g вода (100 °C)
Растворливост	многу растворлив во амонијак, хидразин ; растворлив во алкохол; малку растворлив во пиридин ; нерастворлив во ацетон
Магнетна чувствителност (χ)	−25.6·10−6 cm3/mol
Показател на прекршување (nD)	1.587 (тригонална) ; 1.336 (ромбоедар)
Вискозност	2.85 cP (317 °C)
Структура
Кристална структура	тригонална и ромбоедар
Термохемија
Ст. енталпија на; образување ΔfHo298	−467 kJ/mol
Стандардна моларна; ентропија So298	116 J/(mol K)
Специфичен топлински капацитет, C	93.05 J/(mol K)
Опасност
	Безбедност при работа:
Главни опасности	Штетен (Xn); Оксидант(O)
	GHS-ознаки:
Пиктограми
NFPA 704	1 0 0 OX
Температура на запалување	Non-flammable
	Смртоносна доза или концентрација:
LD50 (средна доза)	3236 mg/kg
Безбедносен лист	ICSC 0185
Слични супстанци
Други анјони	Натриум нитрит
Други катјони	Литиум нитрат; Калиум нитрат; Рубидиум нитрат; Цезиум нитрат
Дополнителни податоци
	(што е ова?) (провери); Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
	Наводи

Натриум нитрат — хемиско соединение со формула NaNO₃. Оваа нитратна сол на алкален метал е позната и како чиле шалитра (чии големи наслаги историски биле ископувани во Чиле)^[4]^[5] 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 (NO₃^-), 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.

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.^[6]^[7] Меѓутоа, со текот на времето, ископувањето на јужноамериканската шалитра стана профитабилен бизнис (во 1859 година, само Англија потрошила 47.000 метрички тони).^[7] 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.

Појава

Реклама за натриум нитрат ѓубриво од Чиле на ѕид од село во областа Алгарве во Португа

Рудници на Чиле, зелена е натриум нитрат област

Најголемите акумулации на природен натриум нитрат се пронајдени во Чиле и Перу, каде нитратните соли се врзани во минералните наоѓалишта наречени калишеска руда.^[8] Нитратите се акумулираат на копно преку врнежи од морска магла и оксидација/сушење со морско прскање проследено со гравитациско таложење на NaNO₃, KNO₃, NaCl, Na₂SO₄, и I во воздухот, во топло-сува пустинска атмосфера^[9] 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 конвертира 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.^[4]^[5] 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.

Синтеза

Натриум нитрат исто така се синтетизира индустриски со неутрализирање на азотна киселина со натриум карбонат или натриум бикарбонат:

2 HNO₃ + Na₂CO₃ → 2 NaNO₃ + H₂O + CO₂

HNO₃ + NaHCO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO₂

или, исто така, со неутрализирање со натриум хидроксид (сепак, оваа реакција е многу егзотермна):

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

или со мешање на стехиометриски количини на амониум нитрат и натриум хидроксид, натриум бикарбонат или натриум карбонат:

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₄OH

NH₄NO₃ + NaHCO₃ → NaNO₃ + NH₄HCO₃

2NH₄NO₃ + Na₂CO₃ → 2NaNO₃ + (NH₄)₂CO₃

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 термичка стабилност (до 600 °C) и високи топлински капацитети. Овие својства се погодни за термичко жарење на метали и за складирање на топлинска енергија во соларни апликации.^[10]

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,^[11] САД^[12] и Австралија и Нов Зеланд.^[13] 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.

Термичко 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.^[14]^[15] Примери за примена на натриум нитрат што се користи за складирање на топлинска енергија вклучуваат технологии за соларна топлинска енергија и директно параболични корита за генерирање на пареа.^[14]

Челичен слој

Натриум нитрат се користи во процес на обложување на челик во кој формира површински магнетитен слој.^[16]

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.^[17] Нитрозамините, формирани во сувомесната храна што содржи натриум нитрат и нитрит, се поврзани со рак на желудникот и рак на хранопроводникот.^[18] Натриум нитрат и нитрит се поврзани со поголем ризик од колоректален карцином.^[19]

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.^[20]

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.^[21]

Поврзано

Натриум нитрит

Наводи

↑ Haynes, William M. (2016-06-22). CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press. ISBN 978-1-4987-5429-3.
↑ „Sodium nitrate“. PubChem. Посетено на 11 June 2021.
↑ ^3,0 ^3,1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. стр. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
↑ ^4,0 ^4,1 „The Nitrate Towns of Chile“. Atlas Obscura (англиски). Посетено на 27 May 2019.
↑ ^5,0 ^5,1 Mutic, Anja (26 October 2012). „The ghost towns of northern Chile“. Washington Post (англиски). Посетено на 27 May 2019.
↑ S. H. Baekeland "Några sidor af den kemiska industrien" (1914) Svensk Kemisk Tidskrift, p. 140.
↑ ^7,0 ^7,1 Friedrich Georg Wieck, Uppfinningarnas bok (1873, Swedish translation of Buch der Erfindungen), vol. 4, p. 473.
↑ Stephen R. Bown, A Most Damnable Invention: Dynamite, Nitrates, and the Making of the Modern World, Macmillan, 2005, ISBN 0-312-32913-X, p. 157.
↑ Arias, Jaime (24 Jul 2003). On the Origin of Saltpeter, Northern Chile Coast. International Union for Quaternary Research. Архивирано од изворникот на 4 March 2016. Посетено на 19 Aug 2018.
↑ Laue, Wolfgang; Thiemann, Michael; Scheibler, Erich; Wiegand, Karl (2000), „Nitrates and Nitrites“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a17_265
↑ UK Food Standards Agency: „Current EU approved additives and their E Numbers“. Посетено на 2011-10-27.
↑ US Food and Drug Administration: „Listing of Food Additives Status Part II“. Food and Drug Administration. Посетено на 2011-10-27.
↑ Australia New Zealand Food Standards Code„Standard 1.2.4 – Labelling of ingredients“. Посетено на 2011-10-27.
↑ ^14,0 ^14,1 Bauer, Thomas; Laing, Doerte; Tamme, Rainer (2011-11-15). „Characterization of Sodium Nitrate as Phase Change Material“. International Journal of Thermophysics. 33 (1): 91–104. doi:10.1007/s10765-011-1113-9. ISSN 0195-928X. S2CID 54513228.
↑ ICTAC Working Group; Sabbah, R. (France, Chairman); и др. (1999-06-14). „Reference materials for calorimetry and differential thermal analysis“. Thermochimica Acta (англиски). 331 (2): 93–204. doi:10.1016/S0040-6031(99)00009-X. ISSN 0040-6031.
↑ Fauzi, Ahmad Asyraf Bin Ahmad (2014). Production of Magnetite Thin Film Over Steel Substrate Using Hot Alkaline Nitrate Blackening Method (англиски). Universitat Politècnica de Catalunya. Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Vilanova i la Geltrú. Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica, 2014 (Grau en Enginyeria Mecànica).
↑ De La Monte, SM; Neusner, A; Chu, J; Lawton, M (2009). „Epidemilogical trends strongly suggest exposures as etiologic agents in the pathogenesis of sporadic Alzheimer's disease, diabetes mellitus, and non-alcoholic steatohepatitis“. Journal of Alzheimer's Disease. 17 (3): 519–29. doi:10.3233/JAD-2009-1070. PMC 4551511. PMID 19363256.
↑ Jakszyn, Paula; Gonzalez, Carlos-Alberto (21 Jul 2006). „Nitrosamine and related food intake and gastric and oesophageal cancer risk: a systematic review of the epidemiological evidence“. World Journal of Gastroenterology. 12 (27): 4296–4303. doi:10.3748/wjg.v12.i27.4296. PMC 4087738. PMID 16865769. Архивирано од изворникот на 14 October 2018. Посетено на 4 November 2010.
↑ Cross, AJ; Ferrucci, LM; Risch, A; и др. (2010). „A large prospective study of meat consumption and colorectal cancer risk: An investigation of potential mechanisms underlying this association“. Cancer Research. 70 (6): 2406–14. doi:10.1158/0008-5472.CAN-09-3929. PMC 2840051. PMID 20215514.
↑ "The Associations between Food, Nutrition and Physical Activity and the Risk of Colorectal Cancer", Архивирано на 26 јули 2019 г. World Cancer Research Fund (2010)
↑ Machha, Ajay; Schechter, Alan N. (August 2011). „Dietary nitrite and nitrate: a review of potential mechanisms of cardiovascular benefits“. European Journal of Nutrition. 50 (5): 293–303. doi:10.1007/s00394-011-0192-5. ISSN 1436-6207. PMC 3489477. PMID 21626413.

Дополнителна литература

Archer, Donald G. (2000). „Thermodynamic properties of the NaNO₃ + H₂O system“. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 29 (5): 1141–1156. Bibcode:2000JPCRD..29.1141A. doi:10.1063/1.1329317. ISSN 0047-2689.
Barnum, Dennis (2003). „Some history of nitrates“. Journal of Chemical Education. 80 (12): 1393–. Bibcode:2003JChEd..80.1393B. doi:10.1021/ed080p1393.
Mullin, J. W. (1997). Crystallization. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3759-6.