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,,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考,在導致內(nèi)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,。
硝酸鹽是硝酸衍生的化合物的統(tǒng)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于水,只有硝酸脲微溶于水,,堿式硝酸鉍難溶于水,,所以溶液中硝酸根不能被其他絕大多數(shù)陽離子沉淀。
硝酸根離子具有以下共振式:
硝酸根離子,,其中氮氧鍵介于單雙鍵之間,。
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,,其余大部分金屬的硝酸鹽,,分解為金屬的氧化物、氧和二氧化氮,。
硝酸鹽在高溫或酸性水溶液中是強氧化劑,,但在堿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,。
硝酸鹽大量存在于自然界中,主要來源是固氮菌固氮形成,,或在閃電的高溫下空氣中的氮氣與氧氣直接化合成氮氧化物,,溶于雨水形成硝酸,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制備硝酸鹽的方法。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制得:
在液態(tài)N2O4中反應:
Ni(CO)4 N2O4 → Ni(NO3)2 2NO 4CO
在純 HNO3-N2O5 或液態(tài) N2O5 中反應:
TiCl4 4N2O5 → Ti(NO3)4 2N2O4 2Cl2
與鹵素的硝酸鹽在低溫反應,。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 的堿式硝酸鹽,,如 BiO(NO3)2。
大多數(shù)硝酸鹽為離子型晶體,,易溶于水,。某些無水鹽具有揮發(fā)性。
硝酸鹽可以發(fā)生分解反應,,產(chǎn)物可以是:
亞硝酸鹽和氧氣(堿金屬和堿土金屬的硝酸鹽),;
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(zhì)和氮氧化物和氧氣(銅后金屬硝酸鹽),。
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(zhì)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。
硝酸根離子可在酸性介質(zhì)中,,通過和鐵(II)反應產(chǎn)生棕色環(huán)加以定性檢出,。參見棕色環(huán)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(jīng)分光光度法及電位滴定法的系統(tǒng)研究后才弄清楚的:
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(huán)是由 FeNO2 (第四步)引起的,,速控步則是最后一步。
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(huán)境污染物而廣泛地存在于自然界中,,尤其是在氣態(tài)水、地表水和地下水中以及動植物體與食品內(nèi),。環(huán)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(jù)測試1升生活污水在自然降解過程中,,可產(chǎn)生110毫克硝酸鹽,;1公斤垃圾糞便堆肥在自然條件下經(jīng)淋濾分解后,可產(chǎn)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(jīng)過生物,、化學轉(zhuǎn)換后均形成硝酸鹽進入環(huán)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(chǎn)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(chǎn)生二氧化氮氣體9,、13與63公斤,,這些二氧化氮氣體經(jīng)降水淋溶后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,,以使肉制品呈現(xiàn)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、肉制品,、漬酸菜,、隔夜炒菜等經(jīng)人食用后,大量亞硝酸鹽可使人直接中毒,,而且硝酸鹽在人體內(nèi)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(nèi)外與仲胺類作用形成亞硝胺類,,它在人體內(nèi)達到一定劑量時是致癌,、致畸、致突變的物質(zhì),,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(huán)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,還應盡量少吃腌制,、熏制,、臘制的魚、肉類,、香腸,、臘肉、火腿,、罐頭食品,、漬酸菜、鹽腌不久的菜,;不買存放過久,、隔日或發(fā)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(yè)用亞硝酸鹽(如亞硝酸鈉)當做食鹽誤食,。