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nitrate 硝酸HNO3形成的鹽類。由金屬離子(銨離子)和硝酸根離子組成的化合物,重要的有:硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鈣、硝酸鉛、硝酸鈰等。硝酸鹽是由金屬離子(包括銨根離子)和硝酸根離子組成的化合物,重要的有硝酸銨,硝酸鉀,硝酸鈉,硝酸鈣等。比如農家常說的銨肥,主要成分就是硝酸銨。

1 硝酸鹽 -概述

硝酸鹽硝酸鹽
硝酸鹽在高溫時是強氧化劑,但水溶液幾乎沒有氧化作用。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。由硝酸作用於相應的金屬或金屬氧化物等而製得。

2 硝酸鹽 -合成

硝酸鹽硝酸鹽試紙
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(NO32,Mg(NO32和 Cu(NO32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(NO32+ 2NO + 4CO
在純 HNO3-N2O5或液態 N2O5中反應:
TiCl4 + 4N2O5→ Ti(NO34 + 2N2O4+ 2Cl2
與鹵素的硝酸鹽在低溫反應。如硝酸氯 ClNO3:
TiCl4 + 4ClNO3 −(-80℃)→ Ti(NO34+ 2Cl2
某些金屬還可形成通式為 MOx(NO3y 的鹼式硝酸鹽,如 BiO(NO32
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。

3 硝酸鹽 -分解

硝酸鹽硝酸根離子的靜電勢能圖,可以看出氧原子聚集了大部分的負電荷。
硝酸鹽分解的產物可以是:
亞硝酸鹽和氧氣(鹼金屬和鹼土金屬的硝酸鹽);
金屬氧化物和氮氧化物(鎂和銅之間的硝酸鹽);
金屬單質(銅后金屬硝酸鹽)。

4 硝酸鹽 -檢驗

硝酸鹽在強菌作用下,腐爛蔬菜中的硝酸鹽還原
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及電位滴定法的系統研究后才弄清楚的:[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。

5 硝酸鹽 -危害

硝酸鹽香腸、火腿、臘肉等加有硝酸鹽
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后,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、化學轉換后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,以使肉製品呈現紅色和香味,在每公斤肉食品中加入亞硝酸鹽(一般為亞硝酸鈉)5毫克以下,在一定時間內肉色觀感良好;加入20毫克以上,可呈現商業上需要的穩定色彩;加入50毫克則有特殊氣味。

環境中化肥施用、污水灌溉、垃圾糞便、工業含氮廢棄物、燃料燃燒排放的含氮廢氣等在自然條件下,經降水淋溶分解后形成硝酸鹽,流入河、湖並滲入地下,從而造成地表水和地下水的硝酸鹽污染。如污水下滲、污灌和濫施化肥可使地下水硝酸鹽含量由數毫克/升劇增至400毫克/升以上(國家生活飲用水硝酸鹽含量衛生標準小於88.6毫克/升,以氮計小於20毫克/升);濫施化肥、污灌、用硝酸鹽污染的水源灌溉也使農作物吸收了大量的硝酸鹽類,如過分施肥所產的菠菜中每公斤乾重可含亞硝酸鹽達3600毫克。還有腌制的漬酸菜、經過長途運輸和長期貯存的蔬菜以及隔夜的熟蔬菜不僅硝酸鹽含量大量增加,而且在硝酸鹽還原菌的作用下,硝酸鹽被還原為亞硝酸鹽。

上述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后,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。

6 硝酸鹽 -去除器

硝酸鹽硝酸鹽去除器
水族箱水質中所包含的硝酸鹽(NO3)應該不具毒性的的,但是硝酸鹽是水族箱的「隱形殺手」。硝酸鹽去除器是利用水質處理細菌去除水族箱水質中硝酸鹽的一種過濾設備,可以充分利用水質處理細菌的作用將水質中硝酸鹽還原,將硝酸鹽含量降低於50mg/L,甚至更低的無害等級。工作原理是利用一種水質處理細菌將硝酸鹽作為它代謝中的需氧物質,NO3最終代謝成為N2和CO2。氧被運用於代謝過程中。則被排入N2 大氣中,代謝的生成物為CO2

在硝酸鹽去除器內部填充著大量生物過濾球,為了避免底部積水造成滯留區,由動力馬達將水不斷從容器底部抽到頂端,然後又噴淋於生物過濾球的表面,如此再流回底部始終保持生物過濾球的濕潤狀態。生物過濾球表面附著生長的水質處理細菌會不斷吸收容器內部的氧氣分裂繁殖,一旦容器中的氧氣耗盡,它們就吸收NO3離子中的,並NO3將還原成為NO2,並在最終再將NO2中的氧全部吸收,還原為N2排入大氣中。

整個過程中,水流的氧化還原電流自正極轉向負極不斷地下降,可以通過氧化還原電位確定硝酸鹽去除的程度。基於硝酸鹽去除器中的水是在沒有溶氧的情況下被還原成為氮,還原反應是主導的,因此氧化還原的電流很低,通常在-50mv-250mv。氧化還原的電流高於- 50mv的時候,硝酸鹽去除的反應停留在硝酸鹽階段,如果氧化還原的電流低於-300mv的時候,硝酸鹽則已經全部被還原,於是這些水質處理細菌就會汲取硝酸鹽的氧產生HS。所以當氧化還原電位指示其電流不到-50mv或呈正極的時候,就要控制水族箱中的水繼續流入硝酸鹽去除器中。當氧化還原電位指示其電流低於-300mv的時候,就需要增加水族箱的水進入硝酸鹽去除器。

只有密切注意硝酸鹽去除器的氧化還原電位的變化才能夠保證硝酸鹽去除的正常進行。
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