Nitrato

Nitrato é um íon poliatômico com a fórmula química NO ⁻
₃. Os sais que contêm este íon são chamados de nitratos. Nitratos são componentes comuns de fertilizantes e explosivos. Quase todos os nitratos inorgânicos são solúveis em água. Um exemplo de nitrato insolúvel é o oxinitrato de bismuto.

Estrutura

O íon nitrato com as taxas parciais mostradas

O íon é a base conjugada do ácido nítrico, consistindo de um átomo de nitrogênio central cercado por três átomos de oxigênio ligados de forma idêntica em um arranjo trigonal planar. O íon nitrato carrega uma carga formal de -1. Essa carga resulta de uma combinação de carga formal na qual cada um dos três oxigênios carrega um −2⁄3 carga, enquanto o nitrogênio carrega uma carga +1, todos estes somando a carga formal do íon nitrato poliatômico. Este arranjo é comumente usado como um exemplo de ressonância. Como o íon carbonato isoeletrônico, o íon nitrato pode ser representado por estruturas de ressonância:

Nitrato dietético

Uma rica fonte de nitrato inorgânico na dieta humana vem de alimentos verdes folhosos, como espinafre e rúcula. NÃO⁻
₃ (nitrato inorgânico) é o componente ativo viável no suco de beterraba e outros vegetais. A água potável também é uma fonte alimentar.

A suplementação dietética de nitrato oferece resultados positivos ao testar o desempenho do exercício de resistência.

A ingestão de grandes doses de nitrato na forma de nitrato de sódio puro ou suco de beterraba em indivíduos jovens e saudáveis aumenta rapidamente a concentração plasmática de nitrato por um fator de 2 a 3, e essa concentração elevada de nitrato pode ser mantida por pelo menos 2 semanas. O aumento do nitrato plasmático estimula a produção de óxido nítrico, NO. O óxido nítrico é uma importante molécula de sinalização fisiológica usada, entre outras coisas, na regulação do fluxo sanguíneo muscular e na respiração mitocondrial.

Carnes curadas

Nitrito é determinado principalmente pela quantidade de carnes processadas ingeridas e pela concentração de nitratos nessas carnes. Embora os nitritos sejam o composto de nitrogênio usado principalmente na cura da carne, os nitratos também são usados. Os nitratos levam à formação de nitrosaminas. A produção de nitrosaminas cancerígenas pode ser inibida pelo uso dos antioxidantes vitamina C e da forma alfa-tocoferol da vitamina E durante a cura.

Dietas anti-hipertensivas, como a dieta DASH, geralmente contêm altos níveis de nitratos, que são primeiro reduzidos a nitrito na saliva, conforme detectado no teste de saliva, antes de formar óxido nítrico.

Ocorrência e produção

Os sais de nitrato são encontrados naturalmente na terra em ambientes áridos como grandes depósitos, particularmente de nitratina, uma importante fonte de nitrato de sódio.

Os nitratos são produzidos por várias espécies de bactérias nitrificantes no ambiente natural, usando amônia ou ureia como fonte de nitrogênio e fonte de energia livre. Os compostos de nitrato para pólvora foram historicamente produzidos, na ausência de fontes minerais de nitrato, por meio de vários processos de fermentação usando urina e esterco.

Os relâmpagos na atmosfera rica em nitrogênio e oxigênio da Terra produzem uma mistura de óxidos de nitrogênio, que formam íons nitrosos e íons de nitrato, que são lavados da atmosfera pela chuva ou por deposição oculta.

Os nitratos são produzidos industrialmente a partir do ácido nítrico.

Usos

Agricultura

Os nitratos são usados como fertilizantes na agricultura devido à sua alta solubilidade e biodegradabilidade. Os principais fertilizantes de nitrato são os sais de amônio, sódio, potássio, cálcio e magnésio. Vários milhões de quilos são produzidos anualmente para esse fim.

Armas de fogo

Os nitratos são usados como agentes oxidantes, principalmente em explosivos, onde a rápida oxidação de compostos de carbono libera grandes volumes de gases (ver pólvora para exemplo).

Industrial

O nitrato de sódio é usado para remover bolhas de ar do vidro fundido e de algumas cerâmicas. Misturas do sal fundido são usadas para endurecer alguns metais.

Cinema

O nitrato também foi usado como estoque de filme através da nitrocelulose. Devido à sua alta combustibilidade, os estúdios trocaram para filme de segurança de acetato em 1950.

Medicina

Na área médica, os nitratos são usados na profilaxia e tratamento de Síndromes Coronarianas Agudas/IAM/Ataques Cardíacos. Essa classe de medicamentos também é conhecida como nitrovasodilatadores.

Detecção

Quase todos os métodos de detecção de nitrato dependem de sua conversão em nitrito, seguida de testes específicos de nitrito. A redução de nitrato a nitrito é efetuada por material de cobre-cádmio. A amostra é introduzida com um analisador de injeção em fluxo, e o efluente contendo nitrito resultante é então combinado com um reagente para detecção colorimétrica ou eletroquímica. O mais popular desses ensaios é o teste de Griess, pelo qual o nitrito é convertido em um corante azóico profundamente colorido adequado para análise espectroscópica UV-vis. O método explora a reatividade do ácido nitroso derivado da acidificação do nitrito. O ácido nitroso reage seletivamente com aminas aromáticas para dar sais de diazônio, que por sua vez se acoplam com um segundo reagente para dar o corante azo. O limite de detecção é de 0,02 a 2 μM. Tais métodos foram altamente adaptados para amostras biológicas.

Segurança

A toxicidade aguda do nitrato é baixa. "Discordância substancial" existe sobre os riscos a longo prazo da exposição ao nitrato. As duas áreas de possível preocupação são que (i) o nitrato pode ser um precursor do nitrito no intestino inferior, e o nitrito é um precursor das nitrosaminas, que estão implicadas na carcinogênese, e (ii) o nitrato está implicado na metemoglobinemia, um distúrbio da hemoglobina nos glóbulos vermelhos.

Metemoglobinemia

Os nitratos não afetam bebês e mulheres grávidas. A síndrome do bebê azul é causada por uma série de outros fatores, como desconforto gástrico, como infecção diarreica, intolerância a proteínas, toxicidade de metais pesados, etc., com os nitratos desempenhando um papel menor.

Padrões de água potável

Através da Lei da Água Potável Segura, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos estabeleceu um nível máximo de contaminante de 10 mg/L ou 10 ppm de nitrato na água potável.

Uma ingestão diária aceitável (IDA) para íons de nitrato foi estabelecida na faixa de 0–3,7 mg (kg de peso corporal)⁻¹ dia⁻¹ pela Joint Comitê de Especialistas em Aditivos Alimentares da FAO/OMS (JEFCA).

Toxicidade aquática

Nitrato de superfície do mar do Atlas Mundial do Oceano

Em sistemas de água doce ou estuarinos próximos à terra, o nitrato pode atingir concentrações letais para os peixes. Embora o nitrato seja muito menos tóxico que a amônia, níveis acima de 30 ppm de nitrato podem inibir o crescimento, prejudicar o sistema imunológico e causar estresse em algumas espécies aquáticas. A toxicidade do nitrato continua sendo um assunto de debate.

Na maioria dos casos de concentrações excessivas de nitrato em sistemas aquáticos, as fontes primárias são as descargas de águas residuais, bem como o escoamento superficial de áreas agrícolas ou paisagísticas que receberam excesso de fertilizante de nitrato. A eutrofização resultante e a proliferação de algas resultam em anóxia e zonas mortas. Como consequência, como o nitrato forma um componente dos sólidos totais dissolvidos, eles são amplamente utilizados como um indicador da qualidade da água.

Ração para animais domésticos

Os sintomas de envenenamento por nitrato em animais domésticos incluem aumento da frequência cardíaca e da respiração; em casos avançados, o sangue e o tecido podem ficar azuis ou marrons. A ração pode ser testada para nitrato; o tratamento consiste em suplementar ou substituir os suprimentos existentes por material de baixo teor de nitrato. Os níveis seguros de nitrato para vários tipos de gado são os seguintes:

Os valores acima são em base seca (sem umidade).

Sais e derivados covalentes

Formação de nitrato com elementos da tabela periódica: