Nitrato de sodio

Nitrato de sodio es el compuesto químico con la fórmula NaNO
₃. Esta sal de nitrato de metal alcalino también se conoce como salitre de Chile (históricamente se extrajeron grandes depósitos en Chile) para distinguirlo del salitre común, el nitrato de potasio. La forma mineral también se conoce como nitratina, nitratita o nitro de soda.

El nitrato de sodio es un sólido blanco delicuescente muy soluble en agua. Es una fuente fácilmente disponible del anión nitrato (NO₃⁻), que es útil en varias reacciones llevadas a cabo a escala industrial para la producción de fertilizantes, pirotecnia, humo bombas y otros explosivos, esmaltes de vidrio y cerámica, conservantes de alimentos (especialmente carnes) y propulsor sólido para cohetes. Se ha extraído extensamente para estos fines.

Historia

El primer cargamento de salitre a Europa llegó a Inglaterra desde Perú en 1820 o 1825, justo después de la independencia de ese país de España, pero no encontró compradores y fue arrojado al mar para evitar los peajes aduaneros. Con el tiempo, sin embargo, la extracción de salitre sudamericano se convirtió en un negocio rentable (en 1859, solo Inglaterra consumía 47.000 toneladas métricas). Chile luchó en la Guerra del Pacífico (1879–1884) contra los aliados Perú y Bolivia y se apoderó de sus yacimientos de salitre más ricos. En 1919, Ralph Walter Graystone Wyckoff determinó su estructura cristalina mediante cristalografía de rayos X.

Ocurrencia

Anuncio para fertilizante de nitrato de sodio de Chile en una pared de un pueblo en la zona de Algarve de Portugal

Minas de Chile, verde es zona de nitrato de sodio

Las mayores acumulaciones de nitrato de sodio natural se encuentran en Chile y Perú, donde las sales de nitrato se unen dentro de depósitos minerales llamados caliche. Los nitratos se acumulan en la tierra a través de la precipitación de la niebla marina y la oxidación/desecación del rocío marino, seguida de la sedimentación gravitacional del NaNO₃, KNO₃, NaCl, Na_{2SO4, y yo, en la atmósfera cálida y seca del desierto. La aridez extrema de El Niño/La Niña/los ciclos de lluvias torrenciales favorecen la acumulación de nitratos tanto a través de la aridez como de la disolución/removilización/transporte del agua hacia las laderas y las cuencas; el movimiento de la solución capilar forma capas de nitratos; el nitrato puro forma vetas raras. Durante más de un siglo, el suministro mundial del compuesto se extrajo casi exclusivamente del desierto de Atacama en el norte de Chile hasta que, a principios del siglo XX, los químicos alemanes Fritz Haber y Carl Bosch desarrollaron un proceso para producir amoníaco de la atmósfera en una escala industrial (ver proceso de Haber). Con el inicio de la Primera Guerra Mundial, Alemania comenzó a convertir el amoníaco de este proceso en un salitre chileno sintético, que era tan práctico como el compuesto natural en la producción de pólvora y otras municiones. Para la década de 1940, este proceso de conversión resultó en una disminución dramática en la demanda de nitrato de sodio obtenido de fuentes naturales.}

Chile aún tiene las mayores reservas de caliche, con minas activas en localidades como Valdivia, María Elena y Pampa Blanca, y allí solía llamarse oro blanco. El nitrato de sodio, el nitrato de potasio, el sulfato de sodio y el yodo se obtienen del procesamiento del caliche. Las antiguas comunidades salitreras chilenas de Humberstone y Santa Laura fueron declaradas Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en 2005.

Síntesis

El nitrato de sodio también se sintetiza industrialmente al neutralizar el ácido nítrico con carbonato de sodio o bicarbonato de sodio:

2 HNO₃ + Na₂CO₃ → 2 NaNO₃ + H₂O + CO₂

HNO₃ + NaHCO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO₂

o también neutralizándolo con hidróxido de sodio (sin embargo, esta reacción es muy exotérmica):

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

o mezclando cantidades estequiométricas de nitrato de amonio e hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio o carbonato de sodio:

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₄Oh.

NH₄NO₃ + NaHCO₃ → NaNO₃ + NH₄HCO₃

2NH₄NO₃ + Na₂CO₃ → 2Nano₃ + (NH₄)₂CO₃

Usos

La mayor parte del nitrato de sodio se usa en fertilizantes, donde proporciona una forma de nitrógeno soluble en agua. Su uso, principalmente fuera de los países de altos ingresos, es atractivo ya que no altera el pH del suelo. Otro uso importante es como complemento del nitrato de amonio en explosivos. El nitrato de sodio fundido y sus soluciones con nitrato de potasio tienen buena estabilidad térmica (hasta 600 °C) y altas capacidades caloríficas. Estas propiedades son adecuadas para el recocido térmico de metales y para el almacenamiento de energía térmica en aplicaciones solares.

Comida

El nitrato de sodio también es un aditivo alimentario que se utiliza como conservante y fijador del color en carnes curadas y aves; está listado bajo su número INS 251 o número E E251. Está aprobado para su uso en la UE, EE. UU. y Australia y Nueva Zelanda. El nitrato de sodio no debe confundirse con el nitrito de sodio, que también es un aditivo alimentario y conservante común utilizado, por ejemplo, en carnes frías.

Almacenamiento térmico

El nitrato de sodio también se ha investigado como material de cambio de fase para la recuperación de energía térmica, debido a su entalpía de fusión relativamente alta de 178 J/g. Ejemplos de las aplicaciones del nitrato de sodio utilizado para el almacenamiento de energía térmica incluyen tecnologías de energía solar térmica y colectores cilindroparabólicos de generación directa de vapor.

Revestimiento de acero

El nitrato de sodio se utiliza en un proceso de revestimiento de acero en el que forma una superficie de capa de magnetita.

Problemas de salud

Los estudios han demostrado una relación entre el aumento de los niveles de nitratos y el aumento de las muertes por ciertas enfermedades, como la enfermedad de Alzheimer, la diabetes mellitus, el cáncer de estómago y la enfermedad de Parkinson: posiblemente a través del efecto dañino de las nitrosaminas en el ADN; sin embargo, poco se ha hecho para controlar otras posibles causas en los resultados epidemiológicos. Las nitrosaminas, formadas en carnes curadas que contienen nitrato y nitrito de sodio, se han relacionado con el cáncer gástrico y el cáncer de esófago. El nitrato y el nitrito de sodio están asociados con un mayor riesgo de cáncer colorrectal.

Existe evidencia sustancial en las últimas décadas, facilitada por una mayor comprensión de los procesos patológicos y la ciencia, que respalda la teoría de que la carne procesada aumenta el riesgo de cáncer de colon y que esto se debe al contenido de nitrato. Una pequeña cantidad del nitrato agregado a la carne como conservante se descompone en nitrito, además de cualquier nitrito que también se pueda agregar. Luego, el nitrito reacciona con alimentos ricos en proteínas (como la carne) para producir NOC cancerígenos (compuestos nitrosos). Los NOC se pueden formar cuando la carne se cura o en el cuerpo a medida que se digiere la carne.

Sin embargo, varias cosas complican la comprensión, por lo demás sencilla, de que "los nitratos en los alimentos aumentan el riesgo de cáncer": se sabe que las plantas de consumo común son fuentes ricas en nitratos. De hecho, la exposición a los nitratos de las plantas puede incluso ser mayor que la de la carne para la mayoría de las personas. Las carnes procesadas no tienen fibra, vitaminas ni antioxidantes fitoquímicos, tienen un alto contenido de sodio, pueden contener un alto contenido de grasas y, a menudo, se fríen o se cocinan a una temperatura suficiente para degradar las proteínas en nitrosaminas. Los nitratos son intermediarios y efectores clave en la señalización vascular primaria que es necesaria para que todos los mamíferos sobrevivan.