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硝酸鹽

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硝酸鹽,是硝酸HNO3與金屬反應形成的鹽類。由金屬離子(或銨離子)和硝酸根離子組成。常見的硝酸鹽有硝酸鈉硝酸鉀硝酸銨硝酸鈣硝酸鉛硝酸鈰等。
2017年10月27日,世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,在導致內源性亞硝化條件下攝入的硝酸鹽或亞硝酸鹽在2A類致癌物清單中。 [1] 
中文名
硝酸鹽
外文名
Nitrate
外    觀
白色
危險性描述
環境污染物
組    成
金屬離子和硝酸根離子組成

硝酸鹽簡介

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硝酸鹽概述

硝酸鹽是硝酸衍生的化合物的統稱,一般為金屬離子或銨根離子與硝酸根離子組成的鹽類。
硝酸鹽是離子化合物,含有硝酸根離子NO3-和對應的正離子,如硝酸銨中的NH4+離子。
常見的硝酸鹽有:硝酸鈉硝酸鉀硝酸銨硝酸鈣硝酸鉛硝酸鈰等。
硝酸鹽幾乎全部易溶於水,只有硝酸脲微溶於水,鹼式硝酸鉍難溶於水,所以溶液中硝酸根不能被其他絕大多數陽離子沉澱。

硝酸鹽結構

結構 結構
硝酸根離子具有以下共振式:
硝酸根離子,其中氮氧鍵介於單雙鍵之間。

硝酸鹽化學性質

固體的硝酸鹽加熱時能分解放出氧,其中最活潑的金屬的硝酸鹽僅放出一部分氧而變成亞硝酸鹽,其餘大部分金屬的硝酸鹽,分解為金屬的氧化物、氧和二氧化氮
硝酸鹽在高温或酸性水溶液中是強氧化劑,但在鹼性或中性的水溶液幾乎沒有氧化作用
硝酸根和金屬離子可以按多種方式配位,包括單齒、雙齒、叁齒或端梢、橋式等。

硝酸鹽生產方法

硝酸鹽大量存在於自然界中,主要來源是固氮菌固氮形成,或在閃電的高温下空氣中的氮氣氧氣直接化合成氮氧化物,溶於雨水形成硝酸,在與地面的礦物反應生成硝酸鹽。
硝酸與金屬、金屬氧化物或碳酸鹽反應是最簡單的製備硝酸鹽的方法。某些含水的硝酸鹽如 Be(NO3)2,Mg(NO3)2和 Cu(NO3)2加熱水解,因此得不到相應的無水硝酸鹽。無水硝酸鹽可通過下列途徑製得:
在液態N2O4 中反應:
Ni(CO)4 + N2O4 → Ni(NO3)2 + 2NO + 4CO
在純 HNO3-N2O5 或液態 N2O5 中反應:
TiCl4 + 4N2O5 → Ti(NO3)4 + 2N2O4 + 2Cl2
與鹵素的硝酸鹽在低温反應。如硝酸氯 ClNO3
TiCl4 + 4ClNO3 (-80℃)→ Ti(NO3)4 + 2Cl2
某些金屬還可形成通式為 MOx(NO3)y 的鹼式硝酸鹽,如 BiO(NO3)2
大多數硝酸鹽為離子型晶體,易溶於水。某些無水鹽具有揮發性。
硝酸鹽可以發生分解反應,產物可以是:
亞硝酸鹽氧氣鹼金屬鹼土金屬的硝酸鹽);
金屬氧化物和氮氧化物和氧氣(鎂和銅之間的硝酸鹽);
金屬單質和氮氧化物和氧氣(銅後金屬硝酸鹽)。

硝酸鹽用途

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主要用途是供植物吸收的氮肥,氮元素不僅是氨基酸與蛋白質的主要成分,還可以合成葉綠素,促進光合作用,所以如果植物缺氮就會葉子枯黃。 硝酸鈉和硝酸鈣是很好的氮肥。硝酸鉀是制黑色火藥的原料。硝酸銨可作肥料,也可制炸藥

硝酸鹽檢驗方法

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硝酸根離子可在酸性介質中,通過和鐵(II)反應產生棕色環加以定性檢出。參見棕色環實驗
總反應為:
3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O
雖然該反應已有很久的歷史,但其機理卻是不久前經分光光度法電位滴定法的系統研究後才弄清楚的:[2]
Fe2+ + NO3- + 2H+ → Fe3+ + NO2+ H2O
Fe2+ + NO2 + H+ → Fe3+ + HNO2
Fe2+ + HNO2 + H+ → Fe3+ + NO + H2O
Fe2+ + NO → FeNO2+
2NO2 + H2O → HNO2 + NO3- + H+
2HNO2 → NO + NO2 + H2O
NO + NO3- + H+ → NO2 + HNO2
其中棕色環是由 FeNO2+(第四步)引起的,速控步則是最後一步。

硝酸鹽對環境的危害

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硝酸鹽(NO3-)與亞硝酸鹽(NO2-)分別是硝酸(HNO3)和亞硝酸(HNO2)的酸根,它們作為環境污染物而廣泛地存在於自然界中,尤其是在氣態水、地表水和地下水中以及動植物體與食品內。環境中硝酸鹽與亞硝酸鹽的污染來源很多,如:
1.人工化肥:有硝酸銨、硝酸鈣、硝酸鉀、硝酸鈉和尿素等;2.生活污水、生活垃圾與人畜糞便,據測試1升生活污水在自然降解過程中,可產生110毫克硝酸鹽;1公斤垃圾糞便堆肥在自然條件下經淋濾分解後,可產生492毫克硝酸鹽;3.食品、燃料、煉油等工廠排出大量的含氨廢棄物,經過生物、化學轉換後均形成硝酸鹽進入環境中;4.汽車、火車、輪船、飛機、鍋爐、民用爐等燃燒石油類燃料、煤炭、天然氣,可產生大量氮氧化物,平均燃燒1噸煤、1千升油和1萬立方米天然氣可分別產生二氧化氮氣體9、13與63公斤,這些二氧化氮氣體經降水淋溶後可形成硝酸鹽降落到地面和水體中;5.食品防腐與保鮮:硝酸鹽與亞硝酸鹽被廣泛用在肉品和魚的防腐和保存上,以使肉製品呈現紅色和香味。
含有大量硝酸鹽與亞硝酸鹽的飲水、蔬菜、糧食、魚、肉製品、漬酸菜、隔夜炒菜等經人食用後,大量亞硝酸鹽可使人直接中毒,而且硝酸鹽在人體內也可被還原為亞硝酸鹽。亞硝酸鹽與人體血液作用,形成高鐵血紅蛋白,從而使血液失去攜氧功能,使人缺氧中毒,輕者頭昏、心悸、嘔吐、口唇青紫,重者神志不清、抽搐、呼吸急促,搶救不及時可危及生命。不僅如此,亞硝酸鹽在人體內外與仲胺類作用形成亞硝胺類,它在人體內達到一定劑量時是致癌、致畸、致突變的物質,可嚴重危害人體健康。為了防止硝酸鹽與亞硝酸鹽的危害,除了要科學合理地施用化肥、禁止使用污水灌溉、實行污水、垃圾與糞便無害化處理等環保措施以保護地表水與地下水源不遭受硝酸鹽和亞硝酸鹽污染外,還應儘量少吃醃製、熏製、臘制的魚、肉類、香腸、臘肉、火腿、罐頭食品、漬酸菜、鹽醃不久的菜;不買存放過久、隔日或發蔫的蔬菜;當日買的菜當日吃完;不吃隔夜的熟蔬菜;不可將剩飯菜長久存放;不可將工業用亞硝酸鹽(如亞硝酸鈉)當做食鹽誤食。
參考資料