Nitratos: propriedades, estrutura, nomenclatura, formação - Ciência - 2023

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o nitratos são todos aqueles compostos que contêm o ânion NO3–, quando se trata de sais inorgânicos, ou o grupo nitro, -ONO2, no caso dos derivados orgânicos. No inorgânico, todos os nitratos são sais metálicos ou o íon amônio, em que predominam as interações eletrostáticas.n +NÃO3–.

Por exemplo, nitrato de sódio, NaNO3, é composto de íons de Na+ e não3–. Este sal, junto com nitrato de potássio, KNO3, são os nitratos mais abundantes na natureza. Os nitratos são encontrados nos solos, tecidos vegetais e, principalmente, nos mares e depósitos salinos como o salitre, localizado no Chile.

O termo 'nitratos' refere-se imediatamente a sais, fertilizantes e explosivos. Eles também estão relacionados às carnes e seus processos de cura para inibir o crescimento de bactérias e, assim, retardar sua deterioração. Os nitratos também são sinônimos de vegetais, pois contêm grandes quantidades desses sais.


Ele nao3– (imagem superior) é a forma mais oxidada do nitrogênio, sendo o produto final e assimilável de seu ciclo biológico. O nitrogênio na atmosfera sofre várias transformações, seja por raios elétricos ou por ações microbianas, para se tornar NH4+ e não3–, ambos solúveis em água e absorvíveis pelas plantas.

Os nitratos são usados ​​como agentes oxidantes, fertilizantes, explosivos e medicamentos para o coração. Este último uso contrasta muito com os demais, pois são metabolizados ou interagem com o corpo de tal forma que dilatam as veias e artérias; e, portanto, há aumento e melhora do fluxo sanguíneo, aliviando as dores no coração.

Propriedades dos nitratos

Neutralidade

Os nitratos são em princípio substâncias neutras, uma vez que NÃO3– é a base conjugada de ácido nítrico, HNO3, um ácido forte. Na água, não hidrolisa de forma apreciável:


NÃO3– + H2O ⇌ HNO3 + OH–

Na verdade, pode-se dizer que essa hidrólise não ocorre de forma alguma, sendo as quantidades de OH desprezíveis–. Portanto, as soluções aquosas de nitratos são neutras, a menos que outras substâncias sejam dissolvidas.

Aparências físicas

Os nitratos inorgânicos consistem em sais cujas fórmulas gerais são M (NO3)n, ser n é a valência ou carga positiva do cátion metálico. Todos esses nitratos têm brilho cristalino e são de cor esbranquiçada. No entanto, os nitratos dos metais de transição podem ser coloridos.

Por exemplo, nitrato de cobre (II) ou nitrato cúprico, Cu (NO3)2, é um sólido cristalino azulado. Enquanto isso, nitrato de níquel (II), Ni (NO3)2, é uma cor esmeralda sólida. Alguns outros nitratos, como os de ferro, são levemente coloridos.


Por outro lado, os nitratos orgânicos são geralmente líquidos ou sólidos altamente sensíveis e explosivos.

Decomposição termal

Os nitratos metálicos são sensíveis a altas temperaturas, pois começam a se decompor de acordo com a seguinte equação química:

2M (NÃO3)2(s) → 2MO (s) + 4NO2(g) + O2(g)

Como visto, o nitrato de metal se decompõe em um óxido, MO, e em dióxido de nitrogênio e oxigênio. Esta decomposição térmica não ocorre na mesma temperatura para todos os nitratos; alguns resistem mais do que outros.

Como regra geral, quanto maior e menor a carga no cátion M+, mais elevada é a temperatura à qual o nitrato deve ser aquecido para se decompor. Por outro lado, quando M+ é pequeno ou tem uma grande carga positiva, o nitrato se decompõe em temperaturas mais baixas, sendo mais instável.

Por exemplo, nitrato de sódio, NaNO3, se decompõe a uma temperatura inferior à do nitrato de bário, Ba (NO3)2, porque embora o Ba2+ tem uma carga maior do que Na+, seu tamanho é muito maior.

Agente oxidante

Ele nao3– é um ânion relativamente estável. No entanto, seu átomo de nitrogênio é fortemente oxidado, com um estado de oxidação de +5 (N5+OU32-), por isso é "sedento" por elétrons. Por esse motivo, o nitrato é um agente oxidante, que buscará roubar elétrons das substâncias ao seu redor.

É essa falta de elétrons no átomo de nitrogênio do NO3– o que NaNO faz3 e KNO3 agentes oxidantes fortes, usados ​​como componentes da pólvora. Somando-se a essa característica o fato de NO gases serem liberados2 Eu2 em decomposição, entende-se por que faz parte de muitos explosivos.

Quando o nitrato ganha elétrons ou é reduzido, ele pode se transformar em amônia, NH3, ou em óxido nítrico, NO, dependendo dos reagentes e das condições.

Solubilidade

Todos os nitratos inorgânicos, ou o que é o mesmo, nitratos de metal e amônio, NH4NÃO3, são compostos solúveis em água. Isso ocorre porque as moléculas de água têm uma forte afinidade com o NO3–, e porque as redes cristalinas desses nitratos não são muito estáveis.

Estrutura

Ânion nitrato

A imagem superior mostra as estruturas de ressonância do ânion nitrato. Como pode ser visto, duas cargas negativas estão localizadas em dois átomos de oxigênio, que são deslocalizados entre os três átomos de oxigênio. Portanto, cada O tem uma carga de -2/3, enquanto o nitrogênio tem uma carga de +1.

Assim, o NÃO3– ele interage eletrostaticamente, ou forma ligações de coordenação, através de qualquer um de seus três átomos de oxigênio.

Sólido

Todos os nitratos inorgânicos são salinos e iônicos. Portanto, suas estruturas são cristalinas, o que significa que seus íons, M+ e não3–, estão dispostos em um espaço ordenado graças às suas interações eletrostáticas. Dependendo dessas interações, seus cristais terão estruturas diferentes.

Por exemplo, a estrutura cristalina do NaNO3 é trigonal ou romboédrica, enquanto a do KNO3 é ortorrômbico.

Nitratos orgânicos

Os nitratos orgânicos são representados pela fórmula geral RONO2, onde R é um grupo alquil ou aromático. Estes compostos são caracterizados por sua ligação R-ONO2e geralmente consistem em derivados nítricos de polímeros e outras substâncias orgânicas.

Complexo

Ele nao3– coordena com centros de metal para formar uma ligação M+-OU NÃO2–, sendo uma interação diferente da iônica. Esses complexos são essencialmente de natureza inorgânica. O nitrato pode até mesmo coordenar usando dois de seus átomos de oxigênio ao mesmo tempo, M+-OU2NÃO.

Nomenclatura

Para nomear um nitrato, as palavras 'nitrato de' devem primeiro ser escritas seguidas do nome do cátion ou do grupo R que o acompanha em sua respectiva fórmula química. A valência do cátion é especificada entre parênteses quando ele tem mais de um. Da mesma forma, os sufixos –ico e –oso podem ser usados ​​se preferir, seguindo a nomenclatura tradicional.

Por exemplo, considere o Fe (NO3)3. Seu nome é nitrato de ferro (III), pois sua valência é +3, ou também pode ser denominado nitrato férrico.

Essas regras também se aplicam aos nitratos orgânicos, desde que suas estruturas sejam simples. Por exemplo, o CH3OU NÃO2 é chamado nitrato de metila, uma vez que o grupo -CH3 torna-se o grupo R que acompanha –ONO2.

Treinamento

natural

Os nitratos são formados na natureza como parte do ciclo biológico do nitrogênio. Por causa disso, solos, mares e alguns riachos possuem quantidades significativas de nitratos. Dependendo dos íons circundantes, diferentes sais de nitrato serão formados, com NaNO3 e KNO3 o mais comum e abundante.

Industrial

Os nitratos são formados em escala industrial por meio da neutralização do ácido nítrico, seja com hidróxidos metálicos, álcoois, polímeros, etc. Por exemplo, nitrato de cálcio, Ca (NO3)2, pode ser preparado de acordo com a seguinte equação química:

Ca (OH)2 + 2HNO3 → Ca (NÃO3)2 + 2H2OU

Da mesma forma, várias substâncias orgânicas são atacadas por HNO3 sob certas condições, para promover a substituição de alguns de seus grupos por –ONO2. É o que acontece com a reação da celulose para se transformar em nitrocelulose ou nitrato de celulose, um material polimérico e explosivo.

Fotocatalítico

Ânion NÃO3–, e, portanto, nitratos inorgânicos, podem ser formados através da ação fotocatalítica do óxido de titânio residual, TiO2, usando como matéria-prima nada mais do que nitrogênio e oxigênio do ar. Este estudo assume que onde há excessos de TiO2, haverá quantidades indesejadas de NÃO3–, que afetam a potabilidade da água e podem até contaminá-los com algas.

Formulários

Cura de carnes

Os nitratos são adicionados a várias carnes, especialmente salsichas, para eliminar as bactérias e, assim, atrasar a sua deterioração. Eles também reagem com suas proteínas para dar-lhes uma cor mais avermelhada. O problema dessas carnes é que, quando cozidas em altas temperaturas, elas produzem nitrosoaminas: compostos ligados ao câncer de cólon.

Esta reação é parcialmente evitada se houver vitaminas presentes, como é o caso dos vegetais, que, embora ricos em nitratos, não estão associados a patologias cancerígenas.

agricultura

Os nitratos são uma fonte solúvel de nitrogênio. Portanto, serve como fertilizante para fornecer nitrogênio às plantas e, assim, favorecer o seu crescimento.

Remédio

Os nitratos têm uma função especial no corpo. Quando assimilado por ação enzimática, é reduzido a óxido nítrico, NO. Essa molécula ocupa volume e dilata veias e artérias, permitindo maior fluxo sanguíneo. Portanto, os nitratos são usados ​​como medicamentos para combater patologias do sistema circulatório.

Ironicamente e curiosamente, nitratos orgânicos como trinitrato de glicerila, nitroglicerina, mononitrato de isossorbida e tetranitrato de pentaeritritol têm sido usados ​​para esse propósito, todos bons candidatos no mundo dos explosivos.

Explosivos

Os nitratos são usados ​​em formulações de explosivos, sendo a pólvora o exemplo mais simbólico. Por serem agentes oxidantes, favorecem a combustão da matéria, além de contribuir para a expansão abrupta do volume devido à liberação de gases após sua decomposição.

Exemplos de nitratos

Ao longo das seções anteriores, mais de um exemplo de nitratos foi mencionado. Finalmente, alguns outros serão listados junto com suas respectivas fórmulas e nomes:

-Linho3: nitrato de lítio

-RbNO3: nitrato de rubídio

-Mg (NÃO3)2: Nitrato de Magnésio

-Sc (NÃO3)2: nitrato de escândio

-Cr (NÃO3)3: nitrato de cromo (III)

-Zn (NÃO3)2: nitrato de zinco

-Pb (NÃO3)2: nitrato de chumbo (II)

-AgNO3: nitrato de prata

-CH3CH2OU NÃO2: nitrato de etila

-CH3(CH2)4OU NÃO2: nitrato de amila

Referências 

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