Dusičnan - Nitrate
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Systematický název IUPAC Dusičnan | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
PubChem CID | |
| UNII | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| NE− 3 | |
| Molární hmotnost | 62.004 g · mol−1 |
| Konjugovaná kyselina | Kyselina dusičná |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
| Reference Infoboxu | |
Dusičnan je polyatomový ion s chemický vzorec NE−
3. Solí obsahující toto anion jsou nazývány dusičnany. Dusičnany jsou běžnou součástí hnojiv a výbušnin.[1] Téměř všechny dusičnany jsou rozpustný v voda. Běžným příkladem anorganické dusičnanové soli je dusičnan draselný (Indický ledek). Odstraněním jednoho elektronu se získá dusičnan radikální, také zvaný oxid dusičitý NE
3.
Struktura
Anion je konjugovaná báze z kyselina dusičná, skládající se z jednoho centrálního dusík atom obklopen třemi identicky vázanými atomy kyslíku v a trigonální planární dohoda. Dusičnanový iont nese a formální poplatek z -1. Tento náboj je výsledkem kombinovaného formálního náboje, ve kterém každý ze tří kyslíků nese -2⁄3 náboj, zatímco dusík nese náboj +1, to vše dohromady tvoří formální náboj polyatomového dusičnanového iontu. Toto uspořádání se běžně používá jako příklad rezonance. Jako izoelektronický uhličitan iont, dusičnanový iont může být reprezentován rezonančními strukturami:
Dietní dusičnany
Bohatý zdroj anorganických dusičnanů v lidské stravě pochází z listově zelených potravin, jako je např špenát a rukola. NE−
3 (anorganický dusičnan) je životaschopnou aktivní složkou uvnitř červená řepa džus a jiná zelenina. Pitná voda je také zdrojem potravy.[2]
Doplněk dusičnanů v potravě přináší pozitivní výsledky při testování výkonu vytrvalostního cvičení.[3]
Požití velkých dávek dusičnanů buď ve formě čistého dusičnan sodný nebo šťáva z červené řepy u mladých zdravých jedinců rychle roste plazma koncentrace dusičnanů asi 2 až 3krát a tato zvýšená koncentrace dusičnanů může být udržována po dobu nejméně 2 týdnů. Zvýšený dusičnan v plazmě stimuluje produkci oxidu dusnatého. Oxid dusnatý je důležitá fyziologická signální molekula, která se používá mimo jiné při regulaci průtoku krve svalem a mitochondriálním dýchání.[4]
Uzená masa
Spotřeba dusitanů je primárně určena množstvím konzumovaného zpracovaného masa a koncentrací dusičnanů v těchto masech. Ačkoli dusitany jsou sloučeninou dusíku, která se používá hlavně při konzervování masa, používají se také dusičnany. Dusičnany vedou k tvorbě nitrosaminy.[5] Produkce karcinogenních nitrosaminů může být inhibována použitím antioxidantů vitamín C a alfa-tokoferol druh vitamin E. během vytvrzování.[6]
Antihypertenzní diety, jako je DASH dieta, typicky obsahují vysoké hladiny dusičnanů, které se nejprve sníží na dusitany ve slinách, jak bylo zjištěno v testování slin, před formováním oxid dusnatý.[2]
Výskyt a výroba
Dusičnanové soli se přirozeně vyskytují na Zemi jako velká ložiska, zejména nitratin, hlavní zdroj dusičnanu sodného.
Dusičnany produkuje řada druhů nitrifikační bakterie a dusičnanové sloučeniny pro střelný prach (více viz toto téma) byly historicky vyráběny za nepřítomnosti zdrojů minerálních dusičnanů různými způsoby kvašení procesy využívající moč a hnůj.
Jako vedlejší produkt úderu blesku v zemské atmosféře bohaté na dusík a kyslík, kyselina dusičná se vyrábí, když oxid dusičitý reaguje s vodní párou.
Dusičnany se průmyslově vyrábějí z kyselina dusičná.[1]
Použití
Dusičnany se vyrábějí hlavně pro použití jako hnojiva v zemědělství kvůli jejich vysoké rozpustnosti a biologické rozložitelnosti. Hlavními dusičnanovými hnojivy jsou amonné, sodné, draselné, vápenaté a hořečnaté soli. Za tímto účelem se ročně vyrobí několik milionů kilogramů.[1]
Druhou hlavní aplikací dusičnanů je jako oxidačních činidel, zejména u výbušnin, kde rychlá oxidace sloučenin uhlíku uvolňuje velké objemy plynů (viz střelný prach například). Dusičnan sodný se používá k odstranění vzduchových bublin z roztaveného skla a některé keramiky. Směsi roztavené soli se používají k vytvrzení některých kovů.[1]
Detekce
Téměř všechny metody detekce dusičnanů se spoléhají na jeho přeměnu na dusitany, po které následují testy specifické pro dusitany. Redukce dusičnanů na dusitany se provádí materiálem měď-kadmium. Vzorek se zavede průtokovým injektorovým analyzátorem a výsledný odpad obsahující dusitany se poté spojí s reagentem pro kolorimetrickou nebo elektrochemickou detekci. Nejoblíbenější z těchto testů je Griessův test, čímž se dusitany převádějí na hluboce zbarvené azobarvivo, vhodný pro UV-vis spektroskopickou analýzu. Metoda využívá reaktivitu kyseliny dusité odvozené od okyselení dusitanu. Kyselina dusitá selektivně reaguje s aromatickými aminy za vzniku diazoniových solí, které se zase spojí s druhým činidlem za vzniku azobarviva. The detekční limit je 0,02 až 2 μM.[7] Metody byly vysoce přizpůsobeny biologickým vzorkům.[8]
Bezpečnost
Akutní toxicita dusičnanů je nízká. Existuje „zásadní nesouhlas“ ohledně dlouhodobých rizik expozice dusičnanům. Dvě oblasti možného znepokojení spočívají v tom, že (i) dusičnan může být prekurzorem dusitanu ve spodním střevě a dusitany je prekurzorem nitrosaminů, které se podílejí na karcinogenezi, a (ii) dusičnan se podílí na methemoglobinemie, porucha červených krvinek hemoglobinu.[9][10]
Methemoglobinemie
Dusičnany neovlivňují kojence a těhotné ženy.[11][12] Syndrom modrého dítěte je způsoben řadou dalších faktorů, jako je žaludeční nevolnost, jako je průjmová infekce, intolerance bílkovin, toxicita těžkých kovů atd., Přičemž dusičnany hrají malou roli.[13]
Normy pitné vody
Prostřednictvím zákona o bezpečné pitné vodě stanovila Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států maximální hladinu kontaminujících látek 10 mg / l nebo 10 ppm dusičnanů v pitné vodě.[14]
Přijatelný denní příjem (ADI) pro dusičnanové ionty byl stanoven v rozmezí 0–3,7 mg (kg tělesné hmotnosti)−1 den−1 smíšený výbor odborníků FAO / WHO pro potravinářské přídatné látky (JEFCA).[15]
Toxicita pro vodní prostředí
v sladkovodní nebo ústí systémy blízko půdy, může dusičnan dosáhnout koncentrací, které jsou pro ryby smrtelné. Zatímco dusičnany jsou mnohem méně toxické než amoniak,[16] hladiny nad 30 ppm dusičnanů mohou inhibovat růst, poškodit imunitní systém a způsobit stres u některých vodních druhů.[17] Dusičnanová toxicita zůstává předmětem debaty.[18]
Ve většině případů nadměrných koncentrací dusičnanů ve vodních systémech je primárním zdrojem povrchový odtok ze zemědělských nebo upravené oblasti, které dostaly přebytečné dusičnanové hnojivo. Výsledný eutrofizace a výsledkem jsou řasy anoxie a mrtvé zóny. V důsledku toho tvoří dusičnan složku celkem rozpuštěných pevných látek, jsou široce používány jako indikátor Kvalita vody.
Krmivo pro domácí zvířata
Mezi příznaky otravy dusičnany u domácích zvířat patří zvýšená srdeční frekvence a dýchání; v pokročilých případech může krev a tkáň změnit barvu na modrou nebo hnědou. Krmivo lze testovat na dusičnany; léčba spočívá v doplnění nebo nahrazení stávajících zásob materiálem s nízkým obsahem dusičnanů. Bezpečné úrovně dusičnanů pro různé druhy hospodářských zvířat jsou následující:[19]
| Kategorie | %NE3 | %NE3–N | % KNO3 | Účinky |
|---|---|---|---|---|
| 1 | < 0.5 | < 0.12 | < 0.81 | Obecně bezpečné pro hovězí dobytek a ovce |
| 2 | 0.5–1.0 | 0.12–0.23 | 0.81–1.63 | Upozornění: některé subklinické příznaky se mohou objevit u březích koní, ovcí a hovězího skotu |
| 3 | 1.0 | 0.23 | 1.63 | Problémy s vysokými dusičnany: u hovězího skotu a ovcí může dojít k úhynu a potratům |
| 4 | < 1.23 | < 0.28 | < 2.00 | Maximální bezpečná úroveň pro koně. Nedávejte březím klisnám krmiva s vysokým obsahem dusičnanů |
Výše uvedené hodnoty jsou na suchém základě (bez vlhkosti).
Soli a kovalentní deriváty
Tvorba dusičnanů s prvky periodické tabulky.
Viz také
- Amoniak
- poměr f
- Nitrifikace
- Nitratin
- Dusitany anion NE−
2 - Oxid dusičitý neutrální radikál NE
3 - Peroxynitrát, OONO–
2 - Dusičnan sodný
Reference
- ^ A b C d Laue W, Thiemann M, Scheibler E, Wiegand KW (2006). "Dusičnany a dusitany". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a17_265.
- ^ A b Hord NG, Tang Y, Bryan NS (červenec 2009). „Potravinové zdroje dusičnanů a dusitanů: fyziologický kontext pro potenciální přínosy pro zdraví“. American Journal of Clinical Nutrition. 90 (1): 1–10. doi:10.3945 / ajcn.2008.27131. PMID 19439460.
- ^ McMahon NF, MD Leveritt, Pavey TG (duben 2017). „Účinek doplňku stravy dusičnany na výkon vytrvalostních cvičení u zdravých dospělých: Systematický přehled a metaanalýza“ (PDF). Sportovní medicína (Auckland, NZ). 47 (4): 735–756. doi:10.1007 / s40279-016-0617-7. PMID 27600147.
- ^ Maughan, Ronald J (2013). Jídlo, výživa a sportovní výkon III. New York: Taylor & Francis. p. 63. ISBN 978-0-415-62792-4.
- ^ Bingham SA, Hughes R, Cross AJ (listopad 2002). „Vliv bílého versus červeného masa na endogenní N-nitrosaci v lidském tlustém střevě a další důkazy reakce na dávku“. The Journal of Nutrition. 132 (11 doplňků): 3522S – 3525S. doi:10.1093 / jn / 132.11.3522S. PMID 12421881.
- ^ Parthasarathy DK, Bryan NS (listopad 2012). „Dusitan sodný:„ lék “na nedostatečnost oxidu dusnatého“. Masová věda. 92 (3): 274–9. doi:10.1016 / j.meatsci.2012.03.001. PMID 22464105.
- ^ Moorcroft, M .; Davis, J .; Compton, R. G. (2001). "Detekce a stanovení dusičnanů a dusitanů: přehled". Talanta. 54 (5): 785–803. doi:10.1016 / S0039-9140 (01) 00323-X. PMID 18968301.
- ^ Ellis, Graham; Adatia, Ian; Yazdanpanah, Mehrdad; Makela, Sinikka K. (1998). „Analýzy dusitanů a dusičnanů: Perspektiva klinické biochemie“. Klinická biochemie. 31 (4): 195–220. doi:10.1016 / S0009-9120 (98) 00015-0. PMID 9646943.
- ^ Powlson, David S .; Addiscott, Tom M .; Benjamin, Nigel; Cassman, Ken G .; De Kok, Theo M .; Van Grinsven, Hans; l'Hirondel, Jean-Louis; Avery, Alex A .; Van Kessel, Chris (2008). „Kdy se dusičnany stávají pro člověka rizikem?“. Journal of Quality Quality. 37 (2): 291–5. doi:10.2134 / jeq2007.0177. PMID 18268290.
- ^ „Otrava dusičnany a dusitany: úvod“. Veterinární příručka společnosti Merck. Citováno 2008-12-27.
- ^ Addiscott, T. M.; Benjamin, N. (2006). "Dusičnany a lidské zdraví". Využívání a správa půdy. 20 (2): 98–104. doi:10.1111 / j.1475-2743.2004.tb00344.x.
- ^ A. A. Avery: Kojenecká methemoglobinémie - přezkoumání úlohy dusičnanů pitné vody, Perspektivy zdraví a životního prostředí, Svazek 107, číslo 7, červenec 1999
- ^ Manassaram DM, Backer LC, Messing R, Fleming LE, Luke B, Monteilh CP (říjen 2010). „Dusičnany v pitné vodě a hladiny methemoglobinu v těhotenství: longitudinální studie“. Environmentální zdraví. 9 (1): 60. doi:10.1186 / 1476-069x-9-60. PMC 2967503. PMID 20946657.
- ^ "4. Jaké jsou předpisy EPA na pitnou vodu pro dusičnany?". Podzemní voda a pitná voda. Citováno 2018-11-13.
- ^ Bagheri, H .; Hajian, A .; Rezaei, M .; Shirzadmehr, A. (2017). „Kompozit z kovových nanočástic Cu - vícevrstvé uhlíkové nanotrubičky - redukovaný oxid grafenu jako nová a vysoce výkonná platforma elektrochemického senzoru pro současné stanovení dusitanů a dusičnanů“. Journal of Hazardous Materials. 324 (Pt B): 762–772. doi:10.1016 / j.jhazmat.2016.11.055. PMID 27894754.
- ^ Romano N, Zeng C (září 2007). „Akutní toxicita dusičnanu sodného, dusičnanu draselného a chloridu draselného a jejich účinky na složení hemolymfy a strukturu žábry raných juvenilních plaveckých krabů (Portunus pelagicus Linnaeus, 1758) (Decapoda, Brachyura, Portunidae).“ Toxikologie životního prostředí a chemie. 26 (9): 1955–62. doi:10.1897 / 07-144r.1. PMID 17705664.
- ^ Sharpe, Shirlie. „Dusičnany v akváriu“. About.com. Citováno 30. října 2013.
- ^ Romano N, Zeng C (prosinec 2007). "Účinky draslíku na dusičnany zprostředkované změny osmoregulace v mořských krabech". Vodní toxikologie. 85 (3): 202–8. doi:10.1016 / j.aquatox.2007.09.004. PMID 17942166.
- ^ „Riziko dusičnanů u pícnin - často kladené otázky“. Zemědělství a rozvoj venkova. Vláda Alberty. Citováno 30. října 2013.