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Nitraat
Die Drei mesomeres des Nitrations

Nitrat ist der gebräuchliche Name von a mehratomigAnion (NEIN3−) oder funktionelle Gruppe (R-O-NEIN2) Das hier Stickstoffatom und drei Sauerstoffatome enthält. In Nitraten hat Stickstoff formal a Oxidationszustand von 5. Chemisch, Salpetersäure (HNO3) das Schaftanschluss der Nitratgruppe.

NitratIonen Formen mit Metallen immer ionische Verbindungen, insbesondere mit (Natur-)-Alkali-Metall. Die Verbindungen Silbernitrat und Blei(II)-nitrat sind im Labor gebräuchliche Substanzen. Mit all den Metallionen (und den Ammoniumbemerkenswerterweise bildet das Nitration immer ein wasserlösliches Salz-. Salpetersäure ist ein starkes Oxidationsmittel. NitratEster sind oft leicht entzündlich und/oder explosiv.

Nitrate werden in der trivialen Namenskonvention oft als Salpeter bezeichnet:

Anwendungen

Als Dünger verwenden

Nitratsalze werden auch als Dünger, weil das Anion Stickstoff enthält. Dies betrifft in der Regel Ammonium- und Natriumnitrat.Calciumammoniumnitrat) besteht zu etwa 70 % aus Ammoniumnitrat (NH4NEIN3), 25% Kalziumkarbonat (CaCO3) und der Rest raus Magnesiumoxid (MgO). Es gibt auch Mehrnährstoffdünger (NPK), denen neben Nitrat oder Ammonium (N) auch andere Düngemittel zugesetzt wurden, wie z Phosphat (P) oder Kalium (K). Ebenfalls Chilinitrat (für ca. 95% NaNO3) wird eingesetzt. Der Name bezieht sich auf den früheren Standort. Es wurde nur in der chilenischen Wüste gefunden, weil es dort fast keinen Niederschlag gibt und die Luft sehr trocken ist. Chili Niter ist sehr hygroskopisch und kommt daher in anderen Klimazonen in der Natur nicht vor. Nitrat wird auch häufig in Form von Ammonium, Harnstoff oder sogar durch Injektion von Flüssigkeit verwendet Ammoniak. Dies hat oft den Vorteil, dass das Nitrat langsamer freigesetzt wird, da Ammonium zuerst passieren muss nitrifizierend Bakterien müssen in Nitrat umgewandelt werden. Ammonium hat bei bestimmten Kulturen auch den Vorteil, dass der pH-Wert niedriger ist.

Trotz der vielen Formen von N-Dünger, von Nitrat bis Harnstoff und von organisch bis anorganisch gilt für alle unterschiedlichen Stickstoffquellen die gleiche Recheneinheit, nämlich der Masseanteil aufgrund der Stickstoff- Atome. Zum Beispiel 100 kg Nitrat NO3− wird als 23 kg reiner Stickstoff angegeben.

Nitrat ist Teil der Stickstoffkreislauf. Die Quelle für Nitrat und andere N-Düngemittel ist Luftstickstoff (N2), die 80 % der Luft ausmachen. Nitrat kann natürlich gebildet werden, z. B. durch Stickstoff-Fixierung im Wurzelknötchen im Hülsenfrüchte und wenn NEINX als Ergebnis von a Gleichgewichtsreaktion zwischen Sauerstoff und Luftstickstoff bei Blitzentladungen. Darüber hinaus findet diese Gleichgewichtsreaktion auch bei natürlichen Bränden und Verbrennungsprozessen in beispielsweise Kesseln und Verbrennungsmotoren statt. Der Nitratverlust erfolgt durch Aufnahme durch Pflanzen, Auswaschung durch reichlichen Niederschlag und durch Denitrifikation wenn aufgrund schlechter Bodenstruktur bestimmte Bakterien die Sauerstoffatome des Nitrats nutzen. Bei der Denitrifikation verschwindet das Nitrat in Form von Luftstickstoff wieder in die Atmosphäre, wodurch der Stickstoffkreislauf geschlossen wird.

Verwendung im Labor

Nitrate sind im Labor weit verbreitet, da mit Metallionen keine unlöslichen Verbindungen gebildet werden. Kaliumnitrat wird angewendet in Salzbrücken, Blei(II)-nitrat ist es Bleisalz und Silbernitrat spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung von Halogenide, bestimmtes Chlorid. Auch viele fotografische Tests werden damit gemacht. Wenn eine Lösung von Natriumchlorid (NaCl) zu einer Lösung von Silbernitrat (AgNO3) erzeugt wasserunlösliches Silberchlorid (AgCl), das sofort ausfällt und leicht abfiltriert werden kann. Aufgrund der Eigenschaft von Silberchlorid, sich bei Tageslicht direkt in Silber (Ag) und) Chlorgas, (Cl2) wird Silbernitrat als Grundlage für diese Tests verwendet.

Niederschlagsreaktionen

Nitrate von Übergangsmetalle sind in der Regel gut wasserlöslich. Dadurch eignen sie sich zur kontrollierten Herstellung unlöslicher Übergangsmetallsalze mit a Fällungsreaktion. Zum Beispiel die wasserunlöslichen Kupfer(II)-carbonat kann durch eine Lösung von gebildet werden Kupfer(II)-nitrat und eine Lösung von Natriumcarbonat zusammen mischen:

Cu(NO3)2 (wässrig) Na2CO3 (wässrig) → CuCO3 (s) NaNO3 (wässrig)

Verwendung in Feuerwerkskörpern und Sprengstoffen

Es gibt pyrotechnische Feuerwerkskörper namens "Nitrat". Dies ist jedoch ein falscher Name, da diese immer eine Mischung aus enthalten: Kaliumchlorat oder Kaliumperchlorat, Aluminiumpulver und manchmal Schwefel und Salpeter, auch Kaliumnitrat genannt.

Nitratsalze sind oft das Oxidationsmittel und/oder der flammenfärbende Bestandteil von Pyrotechnik sassen. Die am häufigsten verwendeten sind Kalium, Barium und Strontiumnitrat.Strontium wird rot, wenn ein Chlorspender im sas vorhanden ist. Dafür ist es normalerweise PVC Barium wird hellgrün (siehe auch Flammenfärbung).Ammonium und Natriumnitrat werden selten in Schärpen verwendet, da sie sehr hygroskopisch sein.

Ammoniumnitrat und Silbernitrat (NH4NEIN3) sind die einzigen Nitratsalze, die ohne Verarbeitung als Sekundärsprengstoff verwendet werden können. Ammoniumnitrat ist jedoch sehr stabil und daher sehr schwer zu zünden. Um den Stoff empfindlicher zu machen, wird dem Stoff manchmal Benzin, Kerosin oder Dieselöl beigemischt. Der so erhaltene Sprengstoff heißt ANFO. Es ist ein sicherer und sehr starker Sprengstoff. Aus diesem Grund hat es im Bergbau Dynamit fast verdrängt. Es wird jedoch immer noch ein Booster benötigt, um den Sprengstoff zu zünden. Dazu wird meist noch Dynamit verwendet. Silbernitrat hingegen ist ein druckempfindlicher Sprengstoff und kann daher mit einem Hammerschlag gezündet werden. Silbernitrat wird in der Pyrotechnik nicht häufig verwendet, da es sehr schnell detoniert; es wird in sogenannten hellen Erbsen verwendet.Manchmal werden Nitratsalze untergemischt Nitromethan. Üblicherweise wird hierfür Ammonium- oder Kaliumnitrat verwendet. Der Nachteil dieser Sprengstoffe besteht darin, dass sie viel weniger stabil sind als ANFO. Die erhaltenen Sprengstoffe werden entsprechend genannt ANNM (mit Ammoniumnitrat) und PNNM (mit Kaliumnitrat).

Produktion

In der Industrie normalerweise Salpetersäure als Ausgangsmaterial verwendet, um ein Nitratsalz herzustellen. Salpetersäure wird gebildet aus Ammoniak und Sauerstoffgas durch die folgende globale Antwort:

NH3 2 O2 → HNO3 huh2Ö

Diese Reaktion läuft eigentlich in drei Schritten ab:

1,4 NH3 7 O2 → 4 NEIN2 6 Stunden2Ö

2. 3 NEIN2 huh2O → 2 HNO3 NEIN

3. 2 KEIN O2 → 2 NEIN2

Da ist ein Pt-Katalysator für Reaktionsschritt 1 benötigt, da sonst statt HNO3 das nutzlose Nein2 Die in Schritt 3 . gebildete NEIN2 Schritt 2 erfolgt wiederum über die Rezirkulation des Gases.

Danach kann Salpetersäure in Nitrate umgewandelt werden. In den meisten Fällen wird die entstehende Salpetersäure erneut mit Ammoniak umgesetzt, wobei Ammoniumnitrat entsteht. Im Labor kannst du Kaliumnitrat normalerweise aus Kaliumcarbonat (K2CO3) oder Kaliumchlorid (KCl) bestehen aus oder teilweise aus Metall Kalium, reagiert aber sehr aggressiv mit der HNO3. In der Industrie wird einfach eine Säure-Base-Reaktion zwischen einem Carbonat oder Hydroxid mit Ammoniumnitrat verwendet.

Bei der Herstellung von Nitratestern, Salpetersäure verwendet, ein 50/50-Gemisch aus Schwefel- und Salpetersäure. In die Säure wird organisches Material (Kohlenhydrate, nichtaromatische Amine) eingebracht, wodurch in einer chemischen Reaktion das ONO entsteht.2Gruppe heftet sich an das organische Molekül. Eine solche Reaktion wird a Nitrierung erwähnt (nicht zu verwechseln mit aromatische Nitrierung). Aromatisch substituierte Verbindungen können auch nitriert werden, bilden aber Nitroverbindungen (RNO2).Ester der Salpetersäure sind leicht entzündlich oder explosiv. Stark nitrierte Varianten können bereits in bestimmten Mengen im Freien detonieren (Beispiele: Cellulosenitrat und Nitrostärke). Auch Zucker wie Saccharose nitriert werden kann.

Nitrat im Pflanzenstoffwechsel

Nitrate spielen eine wichtige Rolle bei der Stickstoffaufnahme der Pflanze aus dem Unterseite. Die Düngung versorgt die Pflanze mit einem Stickstoffvorrat, der unter anderem in Form von Nitrat gelöst wird Bodenfeuchtigkeit, über die Pflanzenwurzeln ist enthalten. Die Pflanze wandelt Nitrate in Protein für sein Wachstum. Die letztendlich von Pflanzen aufgenommene Nitratmenge wird beeinflusst durch:

Wenn die Pflanze ihren Nitratbedarf gedeckt hat, reichert sich bei reichlicher Düngung Nitrat im Boden an. Dies ist insbesondere bei geringem Wachstum und geringer Produktion von Assimilaten (Zucker und Protein) von verschiedenen Gemüse, sowohl Blatt- als auch Knollenkulturen. Bei längerem Überdüngung bildet Nitrat, indem es durch das Regenwasser in den Grundwasser, schließlich ein Problem bei der Aufbereitung von sauberem Trinkwasser (siehe unten unter „Trinkwasser“ und unter „Risiken“). Darüber hinaus gibt es auch in der Pflanze selbst einen Nitratüberschuss, wenn mehr Nitrate aufgenommen als in Eiweiß umgewandelt werden. Letztlich entsteht Gemüse mit einem (zu) hohen Nitratgehalt.

Nitrat in Lebensmitteln

Die drei wichtigsten Nitratquellen in der Nahrung sind Gemüse, Konservierungsstoffe und Trinkwasser. Der akzeptable Standard liegt bei 259 mg für einen 70 kg schweren Erwachsenen.[1] 75% bis 90% dieser Menge stammen aus Gemüse. Konservierungsstoffe und Trinkwasser machen im Durchschnitt etwa 15 bis 20 % der Aufnahme aus. Die durchschnittliche Aufnahme in Europa würde 155 mg pro Tag betragen.[2]

Gemüse

Nitrate sind im Grünen von Natur aus reichlich vorhanden Lebensmittel. Beispiele für Gemüse mit mehr als 1 Gramm Nitrat pro Kilogramm sind:


Der Nitratgehalt von Gemüse ist saisonabhängig. Im Winter ist er etwa eineinhalbmal so groß wie im Sommer. Im Durchschnitt enthält eine KulturGrüner Salat im Winter durchschnittlich 3,2 Gramm gegenüber 2,2 Gramm pro Kilogramm im Sommer[Quelle?] . Aber auch im FrühlingSpinat und Feldsalat hohe Nitratwerte können auftreten, sowie in Endivie, Rübengrün, Kohl, Rüben, Rucola, Portulak und Sellerie. Die Regierung hat für jede Kultur und jeden Zeitraum des Jahres Nitratstandards aufgestellt, damit sie vermarktet werden dürfen. also kann Grüner Salat im Sommer 2500 mg enthalten Nitrat/kg und von 1. November bis um 1. Mai 4500[Quelle?] . Das Regierung strebt einen Nitratstandard von maximal 2500 mg pro kg Gemüse an.[Quelle?]

Konservierungsstoffe

Nitrate werden auch als . hinzugefügt Konservierungsmittel zu Käse und Fleisch. Dazu gehören Natriumnitrat und Kaliumnitrat (E-Nummern E251 bzw. E252). Die Nitratsalze verhindern die Entwicklung der Bakterien, die Botulismus verursachen. Bei Fleischprodukten sorgen sie zudem für die schöne rosa Farbe des Produktes.

Wasser trinken

Wird der Boden intensiv gedüngt, gelangt das Nitrat nach Jahren schließlich ins Grundwasser. In Gebieten, in denen Grundwasser als Trinkwasserrohstoff verwendet wird, scheint dieses Wasser immer mehr Nitrat zu enthalten. Über Sandböden im Süden und Osten der Niederlande treten Nitratgehalte von 20–50 mg pro Liter auf.

Nitrat ist bei der Trinkwasseraufbereitung nur sehr schwer zu entfernen. Eine Möglichkeit sein Ionenaustauscher wo es mit dem Chlor-Ion ausgetauscht werden kann. Der Nitratstandard kann nur erreicht werden, wenn die Verschmutzung an der Quelle bekämpft wird, beispielsweise durch Vermeidung von Überdüngung und Reduzierung der NO-Emissionen.X.

Nitrat wird im menschlichen Körper zwischen Darm, Blut und Speichel rezirkuliert aufgrund der antibakteriellen Wirkung von Nitrit.

Risiken

Die Schädlichkeit von Nitrat an sich ist nicht hoch. Bei der Umwandlung in das viel giftigere kann jedoch ein Problem auftreten Nitrit durch Bakterien. Die Umwandlung von Nitrat zu Nitrit findet bereits im Lebensmittel selbst statt, jedoch sehr langsam. Bei einer höheren Temperatur, insbesondere zwischen zehn und sechzig Grad Celsius, läuft diese Reaktion jedoch schneller ab. Ab einer Temperatur von 60 Grad sterben die Bakterien ab und es findet keine Neubildung von Nitrit mehr statt[Quelle?] . Da die Temperatur während des Garvorgangs jedoch langsam ansteigt, lässt sich die Bildung von Nitrit beim Garen von Gemüse nicht verhindern. Es empfiehlt sich daher, das zuzubereitende Gemüse in kochendes Wasser zu geben. Ein kleiner Teil (ca. 5%) des aufgenommenen Nitrats wird während der Verdauung von den Bakterien im Magen-Darm-Trakt in Nitrit umgewandelt.

Diese Nitrite können umgewandelt werden in Nitrosamine die krebserregend sein können (insbesondere Magenkrebs) sein. Die Aufnahme von Nitrat über die Nahrung erhöht jedoch nicht das Risiko für Magenkrebs.[3][4]

Nitrite können ins Blut gelangen Hämoglobin Konvertieren zu Methämoglobin. Dies kann dazu führen Anämie und Zyanose. Bei Babys kann der Prozentsatz an Nitrat, der im Körper in Nitrit umgewandelt wird, bis zu achtzig Prozent betragen. Bei Säuglingen kann daher relativ leicht ein Sauerstoffmangel (Zyanose, Methämoglobinämie, Zyanose, Blue-Baby-Krankheit) auftreten. Lange Zeit war Babynahrung vorsichtshalber nitratarm, aber diese Empfehlung wurde 2014 überarbeitet.[4] Bei einer Aufnahme unter 15 mg Nitrat pro kg Körpergewicht pro Tag besteht kein erhöhtes Risiko. Auch der Rat, bei der Zubereitung von Säuglingsanfangsnahrung kein nitratreiches Trinkwasser zu verwenden, wurde weitestgehend zurückgezogen.[4] Die Gefahr einer Methämoglobinämie besteht nur, wenn Wasser aus privaten Quellen bei der Zubereitung von Säuglingsnahrung verwendet wird. Methämoglobinämie ist in Westeuropa so gut wie nicht existent.[4][5]

Die "akzeptable tägliche Aufnahme" (ADI) Nitrat beträgt 3,7 mg/kg Körpergewicht pro Tag.[4]

Gemeinsame Nitrate

Organische Nitrate

In einer Summenformel eines organischen Nitrats ist NO niemals3 geschrieben, aber ONO2, da ein Sauerstoffatom Teil einer Esterbindung ist. Ein organisches Nitrat kann daher als Nitroester verstanden werden.

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