Нитраты — соли азотной кислоты¶

Нитраты — соли и сложные эфиры азотной кислоты (HNO₃), содержащие одноимённый анион NO₃⁻. Природные нитраты участвуют в азотном обмене живых организмов, а синтетические широко применяются в сельском хозяйстве в качестве азотных удобрений и в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок (Е251 — натрия нитрат, Е252 — калия нитрат).

¶Химические свойства

Нитраты — соли, образованные катионом металла и полиатомным анионом нитрата. Азот в составе нитрат-иона находится в степени окисления +5. Большинство нитратов хорошо растворимы в воде (исключение — нитрат ртути(I) Hg₂(NO₃)₂). При нагревании многие нитраты разлагаются с выделением кислорода, что используется в пиротехнике: так, нитрат калия (селитра) — основа дымного пороха, открытого в Китае в IX—X веках.

Нитрат-ион в кислой среде способен окислять иодид-ионы, что лежит в основе классического качественного реактива на нитраты — реакции с железосинеродистым калием (прусской синью), дающего интенсивное синее окрашивание.

¶Природные нитраты

В природе нитраты образуются в ходе нитрификации — микробиологического окисления аммиака и аммонийных солей до нитритов, а затем до нитратов бактериями рода Nitrosomonas и Nitrobacter. Нитраты — основная форма азота, усваиваемая корнями растений: они входят в состав аминокислот, нуклеотидов и хлорофилла.

Нитратные отложения (чилийская селитра, калийная селитра) исторически добывались в пустынных регионах Чили, Индии и Египта и использовались как удобрение и сырьё для производства взрывчатых веществ.

¶Применение

¶Сельское хозяйство

Основной объём производимых нитратов (прежде всего аммиачная селитра NH₄NO₃, кальциевая селитра Ca(NO₃)₂, натриевая селитра NaNO₃) расходуется на азотные удобрения. Азот — лимитирующий макроэлемент для роста растений, и внесение нитратных удобрений повышает урожайность. В России крупнейшими производителями аммиачной селитры являются «ФосАгро», «Уралхим» и «Еврохим».

¶Пищевая промышленность

Нитрат натрия и нитрат калия применяются как консерванты и фиксаторы окраски в колбасных изделиях, ветчине, маринадах. Их функция — подавление роста бактерии Clostridium botulinum, возбудителя ботулизма, а также стабилизация розового цвета мяса за счёт образования нитрозомиоглобина. Допустимые уровни содержания в пищевых продуктах регламентируются техническими регламентами Таможенного союза.

¶Пиротехника и военное дело

Калийная селитра — компонент дымного пороха, чёрного пороха и ракетного топлива. Натриевая селитра используется в пиротехнических составах для получения жёлтого пламени.

¶Нитраты и здоровье

¶Токсичность

Острая интоксикация нитратами (нитрат-отравление) проявляется метгемоглобинемией: нитраты в организме восстанавливаются бактериями кишечника до нитритов, которые окисляют гемоглобин до метгемоглобина, неспособного переносить кислород. Симптомы — цианоз, одышка, тахикардия. Наиболее уязвимы младенцы («синдром синего ребёнка»), у которых фермент метгемоглобинредуктаза ещё незрел.

¶Нитрозамины

В желудке нитриты могут реагировать с аминами и аминокислотами с образованием нитрозаминов — веществ с доказанным канцерогенным действием. По этой причине Всемирная организация здравоохранения рекомендует ограничивать потребление нитритов и нитратов в рационе. Одновременно овощи (свёкла, шпинат, редис), содержащие природные нитраты, не связаны с повышением риска рака: в их составе присутствуют витамин С и полифенолы, тормозящие нитрозирование.

¶Нормирование

Максимально допустимая концентрация нитратов в питьевой воде по санитарным нормам России (СанПиН) составляет 45 мг/л (в пересчёте на NO₃⁻). Для отдельных категорий (дети дошкольного возраста) введены более строгие ограничения — 30 мг/л.

¶Экологические аспекты

Избыточное внесение нитратных удобрений приводит к вымыванию нитратов в грунтовые воды и водоёмы — процессу, известному как эвтрофикация. Повышенное содержание нитратов в подземных водах — распространённая проблема сельскохозяйственных регионов России, прежде всего Центрального и Северо-Западного федеральных округов. Накопление нитратов в воде стимулирует рост сине-зелёных водорослей, что приводит к «цветению» водоёмов и дефициту кислорода.

¶Историческая справка

До изобретения Габером—Бошем промышленного синтеза аммиака в 1909 году основным источником азотных удобрений служили естественные залежи селитры. Первая мировая война резко увеличила спрос на нитрат калия для производства взрывчатых веществ, что и стало одним из стимулов к разработке синтетического аммиачного производства.

¶Источники

• Глинка Н. Л. «Общая химия»
• Хомченко Г. П. «Химия для поступающих в вузы»
• СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требованиями к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»
• Материалы Всемирной организации здравоохранения по нитратам в питьевой воде