Нитрат натрия (азотнокислый натрий) или натриевая, натронная селитра – хорошо известное удобрение, пищевая добавка, компонент, применяемый во многих отраслях промышленности. В естественной среде встречается в виде огромных запасов в Чили, отсюда еще один синоним – чилийская селитра. В сельском хозяйстве, применение данного удобрения, способствует росту вегетативной части растений. В пищевой промышленности – применяется для увеличения срока хранения продуктов питания, известен как консервант Е251. Вообще, разнообразие применения данного вида селитры широко и не ограничиваются пищевыми добавками и удобрением.
Содержание:
Производство селитры в Чили
Нитратин – природный минерал стал особенно популярен после того как в Европе узнали о порохе и стали активно его применять в подрывных снарядах (используется как окислитель во взрывчатых веществах). Но своих промышленных запасов «Старый Свет» не имел, приходилось его экспортировать, главным образом из Индии. Потребности в минерале росли с каждым годом. Количества произведенного и экспортируемого товара катастрофически не хватало, что делало селитру дорогим товаром. Поэтому «умельцы» стали добывать вещество своими силами. В специальных камерах «селитряницах» из 6 кг «селитряной» земли получалось около 1 кг селитры. Процесс протекал 1-2 года, а объемы были незначительными. Необходимо было найти новые залежи минерала.
И их нашли. В 19 веке в пустыне Атакама в естественных условиях был разведан крупнейший до сегодняшних дней бассейн с естественными залежами природной селитры. Разведанные залежи нитратина были настолько огромны, что добыча природного минерала ведется до сих пор. В момент открытия месторождения оно достигало около 200 километров в длину и 3 километров в ширину с толщиной залегания нитрата натрия – 0.3-3 метров.
Первая партия селитры, привезенная из Чили в Европу, произошла в 1825 году. Покупателей на товар не нашлось, и вся партия была скинута «за борт».
Чилийская селитра сформировалась в ходе удачного сочетания многих факторов в одном месте. Так, в пустыне Атакама на участке залежей не бывает дождей. Удаленность от побережья довольно большая – около 40-50 километров. Наконец, высота над уровнем моря – 1000 метров, что создавало необходимое давление для реакции. Через миллионы лет отложения птичьего помета и других растительных и животных остатков превратились в нитрат натрия.
В результате Тихоокеанской войны Чили захватило самые богатые месторождения. В 1919 году Уайкоффом была определена кристаллическая структура нитрата натрия, в ходе чего был использован метод рентгеновской кристаллографии.
Поначалу экспорт из Нового Света составлял не более тысячи тонн в год. Но с каждым годом объемы добычи увеличивались. Росли и продажи минералов. Вначале двадцатого века добыча выросла уже до нескольких сотен тысяч тонн ежегодно. Изначально объем запасов нитратинов в бассейне оценивалось в, примерно, 90 миллионов тонн. Считалось, что этого хватит на столетия использования. Но те прогнозы не предполагали такого роста населения и развития промышленности и сельского хозяйства, которое наблюдается сейчас.
Свойства
Нитронатрит – (химическая формула – NaNO3) природный минерал нитрата натрия, имеет тригональную сингонию. В основном бесцветный, прозрачный со стеклянным блеском, но при наличии в структуре примесей – может быть от терракотового до желтого и серого цвета. Растворяется в воде. На вкус – горьковато-соленный, резкий. В естественной среде может быть в виде натеков, налетов, реже сталактитов. При повышении влажности воздуха свыше 80% – слеживается. Нитрат натрия плавится при температуре 308 °C. На 380 °C начинается процесс разложения, в ходе которого начинает выделяться кислород. Азотнокислый натрий обладает свойствами сильного окислителя. Является побочным продуктом производства азотной кислоты из аммиака.
Нитрат натрия синтезируется в искусственных условиях лабораторий. Сначала добывают карбид кальция из реакции прокаливания смеси угля с известью. Карбид реагирует с атмосферным азотом в процессе нагревания до высокой температуры, в результате чего получают цианамид кальция. Последний при воздействии водяного пара выделяет аммиак. А уже из аммиака легко получают нитраты натрия.
Заводские способы получения нитрата натрия основаны на абсорбции окислов азота раствором соды, или на обменном разложении других нитратов с соединениями натрия, или на катионном обмене. В основном, в промышленности и сельском хозяйстве использует продукт искусственного синтеза.
В нашей стране производство азотнокислого натрия регламентируется гостом. Главным документом при выпуске технического азотнокислого натрия до 1980 года считался ГОСТ 828-77. Впоследствии государственные стандарты изменились с изменением самого госта, измененного на ГОСТ 4168-79. В 1994 году его действие решили продлить, и он действует до сегодняшнего дня.
Особенности применения
Натриевая селитра широко применяется в сельском хозяйстве – в качестве удобрений. Большое значение химическое вещество играет и в тяжелой промышленности: используется при производстве стекла, каучука, пиротехнических приспособлений, ракетных топливах, бетона (для увеличения стойкости к низким температурам). В легкой промышленности нитраты натрия нашли применение в качестве составной части красителей.
Натриевая селитра широко применяется в производстве различных пищевых продуктов. Она добавляется в мясо, рыбу, значительно продлевая срок их хранения в герметичной упаковке. Известно, что в небольших дозах нитраты натрия присутствуют и в молоке. Но концентрация в молочных продуктах очень невысокая, так как иначе они способствуют существенному изменению цвета продукта.
В пищевой промышленности, пожалуй, самая главная особенность применения консерванта нитрата натрия – умеренные концентрации, так как большие дозировки токсичны и наносит непоправимый вред организму, провоцируя развитие тяжелых болезней или даже смерть.
Польза и вред
В небольших количествах нитрат натрия вырабатывается человеческим организмом. Главное положительное влияние этого вещества – эффективность в борьбе с микроорганизмами. Собственно, небольшая его концентрация в человеческом организме относительно безвредна, а побочных эффектов нет.
Положительные качества
Нитрат натрия очень часто входит в состав фармакологических сосудорасширяющих препаратов. Сегодня ведутся широкомасштабные исследования, направленные на выявление положительного влияния небольших доз вещества на сердце и мозг. Существуют предпосылки для того, чтобы быть уверенным в более эффективном лечении болезней сердца и аневризмы мозга.
Еще нитраты натрия продуктивно лечат респираторные заболевания, так как положительно влияют на бронхи, расширяя их. Они также эффективны при запоре. Это вещество одно из немногих средств, применяемых при отравлении цианистым калием.
Отрицательные свойства
Но нитраты натрия могут наносить непоправимый вред человеку. Связано это в первую очередь с тем, что попадая в организм, в кишечнике они претерпевают определенные метаморфозы, приводящие к образованию нитритов. А уже нитриты крайне отрицательно сказываются на работе всего организма. Рассмотрим одно из множества негативных влияний – выработка гемоглобина, неспособного переносить кислород к клеткам. Такой гемоглобин отличается от обычного и даже получил собственное название: «метгемоглобин».
Помимо прочего, в процессе термообработки, нитраты образуют вредные канцерогены, способные накапливаться в организме человека и приводящие к закупорке сосудов и образованию тромбов. Канцерогены влияют и на печень и она начинает порождать «мусорные» клетки, неспособные очистить кровь.
Проблема заключается в том, что на сегодняшний день нитраты натрия используются в большинстве производимых пищевой промышленностью продуктов. В погоне за экономией и повышением эффективности производства их добавляют в состав мяса (колбас), молока (сыров), рыбы, хлебобулочных продуктов (на упаковке обычно указываться: пищевой консервант Е251) и многие другие скоропортящиеся изделия, чтобы продлить срок их годности. Далеко не факт, что каждый производитель неукоснительно соблюдает предписанные нормы и правила по дозировке потенциально опасного вещества.
В виде пищевой добавки, Е251 действует как антибактериальное средство, препятствующее росту Clostridium botulinum — возбудителя ботулизма, тяжелой пищевой интоксикации вызываемой ботулинистическим токсином и приводящего к поражению нервной системы.
В случае с изделиями из сыра добавка Е251 вообще применяется в обязательном порядке, так как вещество препятствует размножению бактерий, приводящих к потере товарного вида продукта.
В целом, можно отметить, что основное влияние большая концентрация нитрата натрия оказывает на:
- печень, сердце, сосуды;
- желудочно-кишечный тракт, а также на микрофлору кишечника, являющуюся одним из определяющих факторов здорового иммунитета;
- легкие.
Повышенное содержание этого вещества в организме может приводить к аллергическим реакциям и симптомам острого отравления.
Ограничения при использовании
Из-за токсичности данного вещества, его плотно исследовали во Всемирной организации здравоохранения. В ходе многочисленных лабораторных испытаний, выяснилось, что чрезмерные дозировки консерванта нитрат натрия, поступающего в организм при питании не просто опасны для живых существ, а способны приводить к смерти от отравления.
Так, более половины лабораторных крыс погибли при введении в их организм нитрата натрия в концентрации более 180 мг на килограмм веса. В результате долгих испытаний была выявлена допустимо предельная масса вещества, не наносящая вреда живым существам: не более 3.7 мг на каждый килограмм веса. Речь идет о суточной дозе потребления.
В ходе тех же экспериментов выяснилась еще одна опасная особенность нитрата натрия. При термообработке более 120 °C, он начинает выделять вредные канцерогены. Следовательно, помимо токсичности, вещество может вызывать опасные заболевания кровеносной системы и сердца.
Поведение в почве
Натриевая селитра долгое время оставалась основным источником минеральных удобрений для растений при любых видах грунта, кроме засоленных и солонцов. Однако существуют особенности при использовании ее на разных типах почв. Например, применение ее на малобуферных грунтах снижает общую кислотность. Для дерновых почв такое удобрение более эффективно, чем амиачно-кислые удобрения (в отличие от чернозема, где приоритет натриевой селитры нивелируется).
При внесении в почву азотнокислого натрия нужно учитывать несколько особенностей:
- Она легко вымывается из грунта, по этой причине не стоит удобрять грунт в осенне-зимний период, когда происходят нисходящие потоки.
- Лучшее время внесения азотнокислого натрия ранняя весна, когда начинают преобладать восходящие потоки и растения интенсивно впитывают азотно-нитратные компоненты.
Натриевая селитра служит отличным подспорьем в качестве предпосевного удобрения и в течение всего срока вегетации растений.
Последнее время натриевая селитра постепенно вытесняется более современными видами удобрений. Основная причина этого заключается в том, что угадать с точной концентрацией довольно сложно, а большие дозировки могут способствовать накоплению в овощах опасного количества нитратов, вредных для человека.
Влияние на сельскохозяйственные культуры
Нитраты натрия благотворно влияют на рост растений. Однако с течением времени стало понятно, что некоторые представители растений не успевают выводить из себя излишки поступающих вместе с удобрением веществ, задерживая их в себе в силу определенных причин. Натриевая селитра не достаточно богата содержанием азота – всего 15 — 17%. Зато массовая доля натрия составляет до 26%. Все это способствует накоплению в плодах нитратов (попадая в организм, они трансформируются в крайне опасные канцерогены – нитриты).
Больше всего аккумулируют в своих плодах нитраты, поступающие из почвы – корнеплоды и зелень. Поэтому определить достаточную дозировку подчас довольно сложно. Слишком небольшое внесение удобрений никак не скажется на урожае, а полезные вещества быстро вымоются из грунта. Слишком же большая норма может в дальнейшем нанести вред человеку.
Натриевая селитра плохо сочетается с некоторыми другими видами минеральных удобрений. Например, с популярными суперфосфатами, а также карбамидно-аммиачной смесью. При комплексной обработке участка необходимо делать перерывы между внесениями препаратов от недели и больше.
При удобрении нитратами нужно старательно соблюдать рекомендации производителя и не превышать нормы внесения.
