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Nitrato

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Nitrato

Modelo del ion nitrato
General
Fórmula molecular NO−
3
Identificadores
Número CAS 14797-55-8[1]​
ChEBI 17632
ChemSpider 918
DrugBank DB14049
PubChem 943
UNII T93E9Y2844
KEGG C00244
InChI=InChI=1S/NO3/c2-1(3)4/q-1
Key:NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 61,988g/mol
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Losnitratossonsalesoésteresdelácido nítricoHNO3.Lassalesque contienen esteionse denominannitratos.Los nitratos son componentes comunes de fertilizantes y explosivos.[2]​ Casi todos los nitratos inorgánicos sonsolublesenagua.Un ejemplo de un nitrato insoluble esoxinitrato de bismuto.

Ocurrencia y producción

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Las sales de nitrato se encuentran naturalmente en la tierra en ambientes áridos como grandes depósitos, particularmente denitratina,una fuente importante denitrato de sodio.

Los nitratos son omnipresentes en la biosfera y la hidrosfera principalmente en forma de nitrato de sodio. Debido a su alta solubilidad, los nitratos se acumulan en grandes cantidades sólo en unos pocos lugares específicos. Por lo tanto, los grandes depósitos de nitrato que merezcan la pena explotar son raros. Se encuentran en desiertos con climas hiperáridos de larga duración, como eldesierto de AtacamaenChile(aprox. 2×108ton), en la depresión de Turpan en el noroeste deChina(aprox. 2,5×108ton[3]​), en losvalles secos de McMurdode laAntártidayMojaveen Estados Unidos.[4]​ Hay otros lugares en Egipto, Asia Menor y Colombia. Los nitratos de los metales alcalinos y alcalinotérreos comunes se encuentran naturalmente como en Chile, cal o salitre de potasio.

Los nitratos son producidos por varias especies debacterias nitrificantesen el ambiente natural utilizando amoníaco o urea como fuente de nitrógeno y fuente de energía libre. Los compuestos de nitrato para lapólvorase producían históricamente, en ausencia de fuentes minerales de nitrato, mediante diversos procesos defermentaciónutilizandoorinayestiércol.

Los rayos en la atmósfera terrestre, rica en nitrógeno y oxígeno, producen una mezcla de óxidos de nitrógeno, que formaniones nitrosose iones nitrato, que son arrastrados de la atmósfera por la lluvia o pordeposición oculta mediante la precipitación.

Los nitratos se producen industrialmente a partir de ácido nítrico.[2]​

Los nitratos inorgánicos

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En los nitratos está presente el aniónNO3-.El nitrógeno en estado de oxidación +V se encuentra en el centro de un triángulo formado por los tres oxígenos. La estructura es estabilizada por efectos mesoméricos.

Los nitratos inorgánicos se forman en la naturaleza por la descomposición de los compuestos nitrogenados como las proteínas, la urea, etc.. En esta descomposición se formaamoníacooamoniorespectivamente. En presencia deoxígenoeste es oxidado pormicroorganismosde tiponitrobactera ácido nítrico que ataca cualquier base (generalmentecarbonatos) que hay en el medio formando el nitrato correspondiente.

Otra fuente de formación es a través de los óxidos de nitrógeno que se generan en las descargaseléctricasde las tormentas a partir del nitrógeno y del oxígeno del aire. Con elaguade la lluvia de nuevo se formaácido nítricoque ataca los carbonatos y otrosmineralesbásicos que encuentra en el medio para formar los nitratos correspondientes.

Actualmente se forman también cantidades importantes de óxidos de nitrógeno en los procesos de combustión a alta temperatura. Estos se transforman por el mismo camino en nitratos que ha sido descrito para losóxidos de nitrógenoformados naturalmente.

Los nitratos son una parte esencial de los abonos. Lasplantaslos convierten de nuevo en compuestos orgánicos nitrogenados como losaminoácidos.Muchas plantas acumulan los nitratos en sus partes verdes y si se aprovechan como alimentos cocidos existe peligro de que otros organismos los convierta ennitritospor reducción, que a su vez producennitrosaminasque son cancerígenas. Por eso se recomienda, por ejemplo, no recalentar las espinacas que suelen tener un cierto contenido en nitrato.

En la naturaleza se encuentran cantidades importantes denitrato de sodio(NaNO3) en depósitos formados por evaporación enChile(nitrato de Chile). Incrustaciones formadas en los establos de ganado a menudo se componen denitrato de calcioCa(NO3)2.Se generan a partir de la descomposición de laureaCO(NH2)2de la orina de los animales que es transformado microbiológicamente en ácido nítrico y finalmente por reacción con la cal de las paredes en la sal encontrada.

Aplicaciones

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Elnitrato de potasio(KNO3) forma parte esencial de la pólvora negra. Se aprovecha su poder oxidante para transformar el carbono y el azufre también presentes en la mezcla en sus óxidos. La energía liberada en el proceso hace que se calienten los gases y se expandan de manera explosiva.

Los nitratos - como ya se ha indicado - forman también parte esencial de muchas formulaciones de abonos. El nitrato natural, conocido también comoNitrato de Chile,se explota desde hace mucho tiempo en lossalaresdel norte de este país y constituía un importante producto de exportación del mismo, como puede inferirse de la antigua propaganda que reproduce la imagen reproducida aquí y que también aparece en el artículo sobreSanta Cruz de La Palma,hasta que el desarrollo en Noruega y otros países del nitrato artificial (obteniendo el nitrógeno directamente del aire a través de medios electroquímicos) vino a competir y afectar ese comercio de exportación. Un compuesto especialmente útil en este contexto es elnitrato de amonio.Aparte de ser un buen abono se descompone de forma explosiva a la hora de calentarlo y es responsable de una gran número de accidentes. Mezclado con petróleo es utilizado comoexplosivoen minería. En condiciones más controladas la descomposición del nitrato de amonio se utiliza para generar elóxido de dinitrógeno.Este se aprovecha comoanestésicoy por ejemplo para espumar la nata batida vendida en lata.

El nitrato de plata es un precursor importante para loshalurosde plata utilizados como salesfotosensiblesenfotografía.

Como intermedio los nitratos están presentes en el proceso de nitrificación / desnitrificación que se utiliza en las plantas depuradoras de aguas residuales. Se aprovecha el hecho que algunos microorganismos pueden reducir en condiciones anaeróbicas el nitrato directamente anitrógenoelemental. Así se eliminan los compuestos de nitrógeno de las aguas donde producirían problemas deeutrofización.Los problemas de H2S (ácido sulfhídrico) que se generan en las depuradoras, fosas sépticas y redes de saneamiento, también se pueden solucionar con la adición de nitratos.

Disoluciones de nitratos (cálcico, sódico y potásico) también se utilizan en baños de pasivación de superficies de metales así como en el almacenamiento de energía térmica en plantas solares de concentración. Este último desarrollo es la gran novedad de las plantas solares térmicas, donde la energía sobrante se va acumulando en este tipo de sales, para posteriormente producir electricidad cuando la luz del sol desaparece. El rango de temperatura que pueden almacenar estas sales está entre 131 °C y 560 °C. La investigación de nuevos nitratos (Nitrato cálcico potásico, Nitrato de litio,...) mejorarán las propiedades de estas sales.

Histórico

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Los nitratos se conocen al menos desde laEdad Media.Con el ácido sulfúrico (entonces a menudo nombrado aceite devitriolo) se generaba a partir de ellos el ácido nítrico necesario en la formulación delagua regia.

Con la introducción de la pólvora los pequeños yacimientos naturales ya no eran suficientes y se pasó a un proceso de fabricación a partir de los excrementos humanos y animales. Estos se vertían sobre un lecho alto y bien aireado de material orgánico como rastrojos. Además se añadían cantidades de cal. En estas condiciones se genera, como ya descrito anteriormente, el nitrato de calcio. Este es soluble en agua y pudo ser extraído y obtenido tras la evaporación del líquido.

La adición de carbonato potásico, extraído de las cenizas de madera, a una disolución del nitrato cálcico precipitaba el calcio en forma de su carbonato (la cal) y el nitrato potásico se obtenía tras evaporación del disolvente.

Los nitratos de síntesis

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Cartel español de Nitrato deChile(1930).

Los nitratos de síntesis química o quimiosíntesis se pueden obtener por varios métodos:

  1. Por actuación del ácido nítrico sobre el metal. Especialmente con ácido concentrado en este proceso se pierden cantidades importantes del ácido por reducción del nitrato para dar óxidos de nitrógeno.
  2. Por neutralización de una base con el ácido nítrico.
  3. Por intercambio del anión. En este proceso se suele emplear el sulfato soluble de un metal y un equivalente de nitrato de bario Ba(NO3)2.Precipita el sulfato de bario y se obtiene el nitrato deseado tras la evaporación del líquido.

Nitrato en la dieta

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Una rica fuente de nitrato inorgánico en la dieta humana proviene de alimentos de hojas verdes, como lasespinacasy larúcula.El ion nitrato inorgánicoNO−
3es un componente activo viable del jugo de remolacha y otras verduras. El agua potable también es una fuente de ingesta a través de los alimentos.[5]​

La suplementación dietética con nitrato ofrece resultados positivos al evaluar el rendimiento en ejercicios de resistencia.[6]​

La ingestión de grandes dosis de nitrato, ya sea en forma denitrato de sodiopuro o jugo de remolacha en individuos jóvenes sanos, aumenta rápidamente la concentraciónplasmáticade nitrato en un factor de 2 a 3, y esta concentración elevada de nitrato puede mantenerse durante al menos 2 semanas. El aumento de nitrato plasmático estimula la producción de óxido nítrico, NO. El óxido nítrico es una importante molécula de señalización fisiológica que se utiliza, entre otras cosas, en la regulación del flujo sanguíneo muscular y la respiración mitocondrial.[7]​

Embutidos

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El consumo de nitritos está determinado principalmente por la cantidad de carnes procesadas consumidas y la concentración de nitratos en estas carnes. Aunque los nitritos son el compuesto de nitrógeno que se utiliza principalmente en el curado de estas productos cárnicos, también se utilizan nitratos. Los nitratos conducen a la formación denitrosaminas.[8]​ La producción de nitrosaminas cancerígenas puede inhibirse mediante el uso de losantioxidantestales como lavitamina Cy la forma alfa-tocoferol de lavitamina Edurante el curado.[9]​

Muchos elaboradores de carne procesada afirman que sus carnes (por ejemplo, tocino) no están "curadas", lo cual es una afirmación de marketing sin fundamento fáctico: no existe el tocino "sin curar" (ya que sería, esencialmente, panceta de cerdo cruda en rodajas).[10]​ La carne "sin curar" de hecho se cura con nitritos prácticamente sin distinción en el proceso; la única diferencia es el requisito en EE. UU. de etiquetado del USDA entre nitritos de origen vegetal (como el extracto de apio, en realidad muy rico en nitritos) y "sintéticos" como elnitrito de sodio.(Una analogía sería la "sal marina" purificada versus elcloruro de sodio;ambos son exactamente el mismo producto químico y la única diferencia esencial es el origen).

Las dietas antihipertensivas, como ladieta DASH,generalmente contienen niveles altos de nitratos, que primero se reducen a nitrito en la saliva, como se detecta en las pruebas de saliva, antes de formaróxido nítrico.[5]​

Métodos de detección

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Casi todos los métodos para la detección de nitratos se basan en su conversión ennitritoseguida de pruebas específicas de nitrito. La reducción de nitrato a nitrito se realiza mediante material de cobre-cadmio. La muestra se introduce con un analizador deinyección de flujoy el efluente resultante que contiene nitrito se combina luego con un reactivo para detección colorimétrica o electroquímica. El más popular de estos ensayos es laprueba de Griess,mediante la cual el nitrito se convierte en uncolorante azoicode color intenso adecuado para el análisis espectroscópicoUV-vis.El método explota la reactividad del ácido nitroso derivada de la acidificación del nitrito. El ácido nitroso reacciona selectivamente conaminasaromáticas para dar sales dediazonio,que a su vez se acoplan con un segundo reactivo para dar el colorante azoico. El límite de detección es de 0,02 a 2 μM.[11]​ Estos métodos se han adaptado en gran medida para muestras biológicas.[12]​

Toxicología

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La toxicidad aguda del nitrato es baja. Existe "un desacuerdo sustancial" sobre los riesgos a largo plazo de la exposición a los nitratos. Las dos áreas de posible preocupación son que (i) el nitrato podría ser un precursor delnitritoen el tracto gastrointestinal inferior, y el nitrito es un precursor de lasnitrosaminas,que están implicadas encarcinogénesis,y (ii) el nitrato está implicado en lametahemoglobinemia,un trastorno de la hemoglobina en los glóbulos rojos.[13]​[14]​

Metahemoglobinemia

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Los nitratos no afectan a los bebés ni a las mujeres embarazadas.[15]​[16]​ Elsíndrome del bebé azules causado por una serie de otros factores, como malestar gástrico, como infección diarreica, intolerancia a las proteínas, toxicidad por metales pesados, etc., y los nitratos desempeñan un papel menor.[17]​

Normas del agua potable

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A través de la Ley de Agua Potable Segura, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha establecido un nivel máximo como contaminante de 10 mg/L o 10 ppm de nitrato en el agua potable.[18]​

En la Unión Europea las normas sobreagua potableestablecen los límites que se deben respetar.[19]​

Ingesta oral a través de los alimentos

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El Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA por sus siglas en inglésJoint FAO/WHO Expert Committe on Food Additives and Contaminants) estableció unaingesta diaria admisible(IDA) de iones nitrato en el rango de 0 a 3,7 mg (kg de peso corporal)−1día−1.[20]​[21]​

Los nitratos orgánicos

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Véase también:Estiércol

A diferencia de los anteriores, losnitratos orgánicosson ésteres del ácido nítrico con alcoholes. El nitrato orgánico más conocido es, probablemente, lanitroglicerina,formada a partir de una mezcla deglicerina,ácido nítrico yácido sulfúricoconcentrado.

Utilizando la misma mezcla de reactivos menos concentrado sobre la celuolosa y tratando el producto generado con un químico X se obtiene elceluloide.

El nitrato de amilo (O2NO(CH2)4CH3) se utiliza en medicina por sus efectos sobre el sistema cardiovascular. La nitroglicerina demuestra efectos parecidos por razón de que las formulaciones que se usan en medicina no son explosivos. En la administración de nitroglicerina, un potentevasodilatador,se prefiere la vía sublingual, la cual evita considerablemente el paso por elhígado.

Véase también

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Referencias

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  1. ↑Número CAS
  2. ↑abLaue, Wolfgang; Thiemann, Michael; Scheibler, Erich; Wiegand, Karl Wilhelm (2006).Nitrates and Nitrites.ISBN978-3527306732.doi:10.1002/14356007.a17_265.
  3. ↑Wensheng Ge, Greg Michalski, Keqin Cai: The Characteristics and Genesis of the Massive Nitrate Deposits in the Turpan-Hami Basin of Xin gian g, China. In: Acta Geologica Sinica. Band 88, s1, 2014, S. 218–219, doi:10.1111/1755-6724.12269_9
  4. ↑Yan Qin, Yanhe Li, Huiming Bao, Feng Liu, Kejun Hou, Defang Wan, Cheng Zhang: Massive atmospheric nitrate accumulation in a continental interior desert, northwestern China. In: Geology. Band 40, Nr. 7, 2012, S. 623–626, doi:10.1130/G32953.1
  5. ↑abHord NG, Tang Y, Bryan NS (July 2009). «Food sources of nitrates and nitrites: the physiologic context for potential health benefits».The American Journal of Clinical Nutrition(en inglés)90(1): 1-10.PMID19439460.doi:10.3945/ajcn.2008.27131.
  6. ↑McMahon NF, Leveritt MD, Pavey TG (April 2017).«The Effect of Dietary Nitrate Supplementation on Endurance Exercise Performance in Healthy Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis».Sports Medicine (Auckland, N.Z.)47(4): 735-756.PMID27600147.S2CID207494150.doi:10.1007/s40279-016-0617-7.
  7. ↑Maughan, Ronald J (2013).Food, Nutrition and Sports Performance III.New York: Taylor & Francis. pp.63.ISBN978-0-415-62792-4.
  8. ↑Bingham SA, Hughes R, Cross AJ (November 2002). «Effect of white versus red meat on endogenous N-nitrosation in the human colon and further evidence of a dose response».The Journal of Nutrition(en inglés)132(11 Suppl): 3522S-3525S.PMID12421881.doi:10.1093/jn/132.11.3522S.
  9. ↑Parthasarathy DK, Bryan NS (November 2012). «Sodium nitrite: the "cure" for nitric oxide insufficiency».Meat Science92(3): 274-9.PMID22464105.doi:10.1016/j.meatsci.2012.03.001.
  10. ↑https:// tastingtable /1132614/is-there-a-difference-between-cured-and-uncured-bacon/
  11. ↑Moorcroft, M.; Davis, J.; Compton, R. G. (2001). «Detection and determination of nitrate and nitrite: A review».Talanta54(5): 785-803.PMID18968301.doi:10.1016/S0039-9140(01)00323-X.
  12. ↑Ellis, Graham; Adatia, Ian; Yazdanpanah, Mehrdad; Makela, Sinikka K. (1998). «Nitrite and Nitrate Analyses: A Clinical Biochemistry Perspective».Clinical Biochemistry(en inglés)31(4): 195-220.PMID9646943.doi:10.1016/S0009-9120(98)00015-0.
  13. ↑Powlson, David S.; Addiscott, Tom M.; Benjamin, Nigel; Cassman, Ken G.; De Kok, Theo M.; Van Grinsven, Hans; l'Hirondel, Jean-Louis; Avery, Alex A.et al.(2008).«When Does Nitrate Become a Risk for Humans?».Journal of Environmental Quality37(2): 291-5.PMID18268290.S2CID14097832.doi:10.2134/jeq2007.0177.
  14. ↑«Nitrate and Nitrite Poisoning: Introduction».The Merck Veterinary Manual.Consultado el 27 de diciembre de 2008.
  15. ↑Addiscott, T.M.; Benjamin, N. (2006). «Nitrate and human health».Soil Use and Management20(2): 98-104.S2CID96297102.doi:10.1111/j.1475-2743.2004.tb00344.x.
  16. ↑A. A. Avery:Infant Methemoglobinemia - Reexamining the Role of Drinking Water Nitrates,Environmental Health Perspectives,Volume 107, Number 7, July 1999.
  17. ↑Manassaram DM, Backer LC, Messing R, Fleming LE, Luke B, Monteilh CP (October 2010).«Nitrates in drinking water and methemoglobin levels in pregnancy: a longitudinal study».Environmental Health(en inglés)9(1): 60.PMC2967503.PMID20946657.doi:10.1186/1476-069x-9-60.
  18. ↑«4. What are EPA's drinking water regulations for nitrate?».Ground Water & Drinking Water(en inglés estadounidense).Consultado el 13 de noviembre de 2018.
  19. ↑«DIRECTIVA (UE) 2020/2184 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 16 de diciembre de 2020 relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano (versión refundida».Diario Oficial de la Comunidad Europea.Union Europea. 23 de diciembre de 2020.Consultado el 18 de noviembre de 2023.
  20. ↑JECFA (2002).«Nitrate»(en inglés).Consultado el 18 de noviembre de 2023.
  21. ↑JECFA.«WHO FOOD ADDITIVES SERIES: 50 NITRATE (and potential endogenous formation of N-nitroso compounds)»(en inglés).Consultado el 18 de noviembre de 2023.

Enlaces externos

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