נתרן חנקתי (NANO3): מבנה, תכונות, שימושים, סיכונים - כִּימִיָה - 2025

חנק נתרן הוא מורכב מוצק גבישי אורגניים יון נתרן Na ⁺ ו יון חנק NO ₃ ^- . הנוסחה הכימית שלה היא NaNO ₃ . בטבע הוא נמצא כמינרל ניטראטין או ניטראטיט, שנמצא בשפע במדבר אטקמה בצ'ילה, וזו הסיבה שמינרל זה נקרא גם saltpeter או caliche צ'יליאני.

נתרן חנקתי הוא מוצק שאינו דליק אך הוא יכול להאיץ את חמצון או שריפת חומרים דליקים. מסיבה זו נעשה שימוש נרחב בזיקוקים, חומרי נפץ, גפרורים, לבני פחם, ובכמה סוגים של חומרי הדברה, כדי להרוג מכרסמים ויונקים קטנים אחרים.

ניטראטין או ניטראטיט, נתרן חנקתי מינרל NaNO ₃ . ג'ון סובולבסקי (JSS). מקור: Wikimedia Commons.

היכולת לקדם בעירה או הצתה של חומרים אחרים פירושה שיש לטפל בזהירות רבה. אם הוא חשוף ללהבות או אש הוא עלול להתפוצץ. למרות זאת, NaNO ₃ משמש בתעשיית המזון מכיוון שיש לו תכונות משמרות, בעיקר בבשרים ובכמה סוגים של גבינות.

עם זאת, בליעתו בעודף יכולה לגרום לבעיות בריאותיות, במיוחד אצל נשים הרות, תינוקות וילדים. על ידי הפיכה לניטריטים במערכת העיכול, היא עלולה לגרום למחלות מסוימות.

מבנה כימי

תא יחידת ריח-עור של NaNO3. מקור: Benjah-bmm27

נתרן חנקתי מורכב מקטיון נתרן Na ⁺ ואנון חנקתי NO ₃ ^- .

נתרן חנקתי NaNO ₃ . קרוברס. מקור: Wikimedia Commons.

באניון החנקתי NO ₃ ^- לחנקן N יש ערך של +5 וחמצן ערך של -2. מסיבה זו יש לאנון החנקה מטען שלילי.

מבנה לואיס של היון החנקתי. Tem5psu. מקור: Wikimedia Commons.

האניון NO ₃ ^- בעל מבנה שטוח וסימטרי, בו שלושת האוקסיגונים מפיצים את המטען השלילי באופן שווה או אחיד.

ביון החנקתי, המטען השלילי מופץ באופן שווה בין שלושת אטומי החמצן. בנג'ה-bmm27. מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

-סודיום ניטראט

-סודיום ניטראט

-סודיום מלח (מהנתרן saltpeter האנגלי)

סודה-ניטרו (מאנגלית soda nitre)

-מלחץ צ'ילה

חנקתי מצ'ילה

-ניטראטין

-ניטריט

-קלישאה

נכסים

גבישים מרומבודרליים של נתרן חנקתי המתקבלים מתמיסה רווית-על ממנה. מקור: ואדים סדוב

מצב פיזי

גבישים צבעוניים עד לבנים, מוצקים, טריגונאליים או מעצורים.

משקל מולקולרי

84.995 גרם / מול

נקודת המסה

308 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

380 מעלות צלזיוס (מתפרק).

צְפִיפוּת

2.257 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.

מְסִיסוּת

מסיסים במים: 91.2 גרם / 100 גרם מים בחום של 25 מעלות צלזיוס או 1 גרם ב 1.1 מיליליטר מים. מסיס מעט באתנול ומתנול.

pH

תמיסות נתרן חנקתי הן ניטרליות, כלומר לא חומציות ולא בסיסיות, ולכן ה- pH שלהם הוא 7.

נכסים אחרים

זהו מוצק היגרוסקופי, כלומר הוא סופג מים מהסביבה.

נתרן חנקתי נתרן ₃ . Ondřej Mangl. מקור: Wikimedia Commons.

פירוקו במים הופך את הפיתרון לקריר, כך שנאמר שתהליך הפירוק הזה הוא אנדותרמי, במילים אחרות, כשהוא ממוסס הוא סופג חום מהסביבה וזו הסיבה שהתמיסה מתקררת.

בשעה חנק נתרן נמוך מאוד הוא מסיס אמוניה נוזלית NH ₃ , להרכיב ננו ₃ · 4NH ₃ מתחת -42 ° C.

NaNO ₃ אינו דליק, אך נוכחותו מאיצה את הבעירה של חומרים או תרכובות שהם. הסיבה לכך היא כאשר מחומם זה מייצר חמצן O ₂ , בין גזים אחרים.

להשיג

הוא מתקבל בעיקר על ידי מיצוי מפיקדונות מינרלים או מכרות saltpeter בצ'ילה (קלישאה או ניטראטיט). לשם כך משתמשים במי מלח ואז מתגבשים והתגבשות מחדש כדי להשיג גבישים טהורים יותר של NaNO ₃ .

מוקשים אלה נמצאים בעיקר בדרום אמריקה בצפון צ'ילה במדבר אטקמה. שם זה קשור לאשלגן חנקתי KNO ₃ ולפירוק חומר אורגני.

מיקום מדבר אטקמה בצפון צ'ילה, שם יש משקעים חשובים של נתרן חנקתי. INC. מקור: Wikimedia Commons.

ניתן להשיג אותו גם על ידי תגובת חומצה חנקתית עם נתרן קרבונט Na ₂ CO ₃ או עם נתרן הידרוקסיד NaOH:

2 HNO ₃ + Na ₂ CO ₃ → 2 NaNO ₃ + CO ₂ ↑ + H ₂ O

נוכחות באורגניזם האנושי

נתרן חנקתי יכול להיכנס לגוף האדם דרך מזון ומי שתייה המכילים אותו.

60-80% מהניטראט המוכלים מגיעים מפירות וירקות. מקור שני הוא בשר נרפא. הוא משמש בתעשיית הבשר למניעת צמיחת מיקרוביאליות ושמירה על צבע.

עם זאת, חלק גבוה של חנקה הקיימת בגוף האדם נובע מהסינתזה האנדוגנית שלו או כתוצאה מתהליכים בתוך הגוף.

יישומים

בתעשיית המזון

הוא משמש כחומר משמר במזונות, כחומר ריפוי לבשר כבוש וכחומר לשמירה בצבע לבשרים. מזונות שיכולים להכיל אותו הם בייקון, נקניקיות, בשר חזיר וכמה גבינות.

בשר מרפא המכיל ככל הנראה נתרן חנקתי. מחבר: פאלקו. מקור: Pixabay.

בדשנים

נתרן חנקתי משמש בתערובות דשנים להפרות גידולי טבק, כותנה וירקות.

טרקטור מדשן מטע. מחבר: פרנק בארקש. מקור: Pixabay.

כמקדם או מקדם בעירה או פיצוץ

NaNO ₃ משמש כחומר חמצון ביישומים רבים. זהו מוצק עשיר בחמצן שמקל על תהליך ההצתה על ידי ייצור O ₂ .

נוכחותו של NaNO ₃ פירושה שחומרים אינם זקוקים לחמצן ממקורות חיצוניים כדי להצית שכן הוא מספק מספיק O ₂ בכדי לקיים את התגובות האקוטרומיות (מחוללות חום) המתרחשות במהלך הצתה או פיצוץ.

זה כבר מזמן משמש כחומר החמצון העיקרי בחומרים פירוטכניים (זיקוקי דינור), כמרכיב מחמצן בחומרי נפץ ופיצוץ או פיצוץ, וכחומר דלק.

זיקוקין. בהרכבו יש נתרן חנקתי NaNO ₃ . מחבר: WearingPlaid. מקור: Pixabay.

הוא משמש גם לשיפור הבעירה של לבני פחם (בריקטים), לטובת התאורה בגפרורים ואפילו לשיפור המאפיינים הדליקים של טבק.

לחסל מכרסמים ויונקים אחרים

הוא משמש לסוג מיוחד של חומרי הדברה. הקומפוזיציות המכילות אותו הם חומרי חיטוי פירוטכניים המוצבים ומועלים במאורות ומשחררים מינונים קטלניים של גזים רעילים.

מסיבה זו, הוא משמש לבקרת מכרסמים, מרמוטים, זרעי זרעים וגבעולים, בשדות פתוחים, שטחי עשב, אזורים לא מעובדים, מדשאות, ומגרשי גולף.

בהכנת תרכובות אחרות

הוא משמש בייצור חומצה חנקתית HNO ₃ , נתרן ניטריט NaNO ₂ , ומשמש גם כזרז בהכנת חומצה גופרתית H ₂ SO ₄ .

הוא משמש בייצור תחמוצת החנקן N ₂ O וכחומר מחמצן בייצור תרכובות תרופות.

במיצוי מתכות מפסולת אלקטרונית

חוקרים מסוימים מצאו כי NaNO ₃ מאפשר מיצוי בלתי מזהם של מתכות הכלולות בפסולת ציוד אלקטרוני (טלפונים סלולריים, טאבלטים, מחשבים וכו ').

מתכות שימושיות הניתנות לחילוץ מרכיבי ציוד אלקטרוני זה ניקל ניקל, קובלט Co, מנגן Mn, אבץ Zn, נחושת Cu ואלומיניום Al.

החילוץ מתבצע רק באמצעות תמיסת NaNO ₃ ופולימר. ותשואה של 60%.

בדרך זו ניתן למחזר פסולת אלקטרונית, מה שתורם למזעור הפסולת ולהחלמת המשאבים היציבה.

במחקר בריאות ופעילות גופנית

על פי כמה מחקרים, לנטילת תוספי NaNO ₃ או מזונות המכילים אותו באופן טבעי יש השפעות חיוביות על הבריאות. חלק מהמזונות העשירים בחנקות הם סלק, תרד וארגולה.

ההשפעות כוללות שיפור מערכת הלב וכלי הדם, הורדת לחץ הדם, שיפור זרימת הדם והגדלת כמות החמצן ברקמות שמתעמלות גופנית.

זה מצביע על כך שהשימוש ב NaNO ₃ יכול להיחשב כתרופה בעלות נמוכה למניעה וטיפול בחולים עם בעיות לחץ דם.

בנוסף, הוא יכול לשמש כעזר יעיל וטבעי להגברת כוח השרירים אצל ספורטאים.

בשימושים שונים

כרזת פרסום מהמאה ה -20, המסיתה לדשן את האדמה בחנקה מצ'ילה. דייוויד פרז. מקור: Wikimedia Commons.

הוא משמש כחומר חמצון ושטף בייצור זיגוגיות זכוכית וקרמיקה. משתמשים בו גם במלטים מיוחדים.

זה משמש כחומר כימי בהתאוששות פח מגרוטאות מתכת, בקרישת לטקס, בתעשייה הגרעינית ובבקרת קורוזיה במערכות מימיות.

סיכונים

סכנות בטיפול

יש לו את המאפיין להאיץ את הבעירה של חומרים דליקים. אם אתה מעורב בשריפה יכול להתרחש פיצוץ.

כאשר הוא חשוף לחום או לאש במשך תקופות ממושכות, הוא יכול להתפוצץ ולייצר תחמוצות חנקן רעילות.

בעיות הקשורות בבליעתו במזון או במים

חנקן בעת ​​נטילתו יכול להפוך לניטריט גם בפה וגם בבטן ובמעיים.

ניטריט, על ידי תגובה עם האמינים הקיימים במזונות מסוימים, יכול להפוך לניטרוסמינים בסביבה חומצית כמו בקיבה. ניטרוסמינים הם מסרטנים.

עם זאת, הדבר אינו מתרחש כאשר פירות וירקות המכילים חנקות נאכלים באופן טבעי.

על פי כמה מחקרים, הימצאות רמות גבוהות של חנקה עלולה לייצר הפרעת דם הגורמת לא ניתן לשחרר את החמצן ביעילות ברקמות.

זה יכול להופיע אצל תינוקות שנוסחת החלב שלהם עשויה ממי באר המכילים חנקות.

כמו כן נצפה כי רמות גבוהות של חנקה עלולות לגרום לבעיות בהיריון של תינוקות, גרימת הפלות ספונטניות, לידה מוקדמת או פגמים בצינור העצבי של העובר.

לאחרונה נמצא כי נתרן חנקתי יכול להוות סיכון להתפתחות מערכת השלד והשרירים ותקשורת שרירים עצבית מושפעת בבני אדם.

נתרן חנקתי במזון

נתרן חנקתי נמצא כתוסף בבייקון ובמוצרי בשר אחרים. מקור: cookbookman17 דרך Flickr (https://www.flickr.com/photos//6175755733)

נתרן חנקתי הוא שם נרדף לבשרים, מכיוון שביחד עם ניטריט הם מוסיפים אליהם על מנת לשמרם ולשפר את המראה והטעם שלהם. כתוצאה מכך, צריכה מוגזמת של בשרים (נקניקיות, בייקון, חזה, דגים מעושנים וכדומה) הייתה מעורבת בקשר המטריד של סרטן בכל מערכת העיכול.

למרות שהקשר בין בשרים המטופלים במלחי ניטראט-ניטריט לבין סרטן אינו מוחלט, מומלץ למתן את צריכתך.

לעומת זאת, ירקות (גזר, סלק, צנוניות, חסה, תרד וכו ') עשירים ב- NaNO ₃ מאחר שהם ספגו אותו מקרקעות הטיפוח בגלל פעולת הדשן שלו. צריכת ירקות אלה, בניגוד לזה של מוצרי בשר, אינה קשורה למחלות האמורות.

הסיבה לכך נובעת משתי סיבות: ההבדל ברמות החלבון של מזונות כאלה ואופן הבישול שלהם. כשמטגנים בשר או מחממים אותו ללהבה, מקדמת את התגובה בין חנקות-ניטריטים עם קבוצות מסוימות של חומצות אמינו, לייצור ניטרוסואמינים: המסרטנים האמיתיים.

התוכן של ויטמין C, סיבים ופוליפנולים בירקות מפחית את היווצרותם של ניטרוסואמינים אלה. זו הסיבה ש- NaNO ₃ בלבד אינו מהווה איום על המזון.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). סודיום ניטראט. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. אנציקלופדיה של כימיה תעשייתית של אולמן. (1990). מהדורה חמישית. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
3. Pouretedal, HR ו- Ravanbod, M. (2015). מחקר קינטי על פירוטכניקה Mg / NaNO ₃ בטכניקת TG / DSC לא-איזותרמית. J Therm אנאלי קלורים (2015) 119: 2281-2288. התאושש מ- link.springer.com.
4. Jarosz, J. et al. (2016). נתרן חנקתי מקטין את אשכול הקולטנים לאצטילכולין הנגרם על ידי אגרין. BMC פרמקולוגיה וטוקסיקולוגיה (2016) 17:20. התאושש מ- bmcpharmacoltoxicol.biomedcentral.com.
5. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.
6. Prival, MJ (2003). מחלת הסרטן. חומרים מסרטנים בשרשרת המזון. באנציקלופדיה למדעי המזון והתזונה (מהדורה שנייה). התאושש מ- sciencedirect.com.
7. זכודיאבה, י"א ואח '. (2019). מיצוי מורכב של מתכות במערכת דו-שלבית מימית המבוססת על פולי (אוקסיד אתילן) 1500 וניטר נתרן. מולקולות 2019, 24, 4078. התאושש מ- mdpi.com.
8. Clements, WT et al. (2014). בליעת חנקה: סקירה של השפעות הבריאות והתפקוד הגופני. נוטריאנטים 2014, 6, 5224-5264. התאושש מ- mdpi.com.