Nitrato

Los nitratos son sales o ésteres del ácido nítrico HNO₃.

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Los nitratos inorgánicos

En los nitratos está presente el anión NO₃^-. 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 forma amoníaco o amonio respectivamente. En presencia de oxígeno este es oxidado por microorganismos de tipo nitrobacter a ácido nítrico que ataca cualquier base (generalmente carbonatos) que hay en el medio formando el nitrato correspondiente. Otra vía de formación es a través de los óxidos de nitrógeno que se generan en las descargas eléctricas de las tormentas a partir del nitrógeno y del oxígeno del aire. Con el agua de la lluvia de nuevo se forma ácido nítrico que ataca los carbonatos y otros minerales básicos 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 los óxidos de nitrógeno formados naturalmente.

Los nitratos son aprovechados por las plantas que los convierten de nuevo en compuestos orgánicos nitrogenados como los aminoácidos. Por lo tanto son una parte esencial de los abonos. Muchas plantas acumulan los nitratos en sus partes verdes. Si estos se aprovechen como alimentos cocidos existe el peligro que son reducidos por otros organismos en nitritos que por su vez producen nitrosaminas que son cancerígenas. Por esto se recomienda por ejemplo no recalentar las espinacas que suelen tener un cierto contenido en nitrato.

En la naturaleza se encuentran cantidades importantes de nitrato de sodio en depósitos formados por evaporación en Chile (nitrato de Chile). Incrustaciones formadas en los establos de ganado a menudo se componen de nitrato cálcico (Ca(NO₃)₂). Se generan a partir de la descomposición de la urea de 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

El nitrato 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 como Nitrato de Chile, se explota desde hace mucho tiempo en los salares del 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 sobre Santa 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 el nitrato de amonio. Desgraciadamente 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 como explosivo en minería. En condiciones más controladas la descomposición del nitrato de amonio se utiliza para generar el óxido de dinitrógeno. Este se aprovecha como anestésico y por ejemplo para espumar la nata batida vendida en lata.

El nitrato de plata es un precursor importante para los haluros de plata utilizados como sales fotosensibles en fotografía.

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 a nitrógeno elemental. Así se eliminan los compuestos de nitrógeno de las aguas donde producirían problemas de eutrofización.

Disoluciones de nitratos también se utilizan en baños de pasivación de superficies de metales.

Histórico

Los nitratos se conocen al menos desde la Edad Media. Con el ácido sulfúrico (entonces a menudo nombrado aceite de vitriolo) se generaba a partir de ellos el ácido nítrico necesario en la formulación del agua 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.

Síntesis

Los nitratos 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. Precipita el sulfato de bario y se obtiene el nitrato deseado tras la evaporación del líquido.

Los nitratos orgánicos

Los nitratos orgánicos son ésteres del ácido nítrico con alcoholes. El nitrato orgánico más conocido el probablemente la nitroglicerina, formada a partir de una mezcla de glicerina, ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado.

Utilizando la misma mezcla de reactivos menos concentrado sobre la celuolosa y tratando el producto generado con cámfor se obtiene el celuloide.

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 potente vasodilatador, se prefiere la vía sublingual, la cual evita considerablemente el paso por el hígado.