ניטראט (קבוצה פונקציונלית)

בכימיה אורגנית, ניטראט (באנגלית: Nitrate, בעברית: חַנְקָה) הוא שמה של קבוצה פונקציונלית וכן של כל תרכובת המכילה אותה. ניטראט הוא יון רב-אטומי תבנית:אנ בעל נוסחה כימית של $\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$. מלחים המכילים יון זה נקראים ניטראטים. ניטראטים הם מרכיבים עיקריים בדשנים כגון אשלגן חנקתי ובחומרי נפץ. לניטראטים יש חשיבות בתהליכים ביוכימיים שונים המתרחשים בגוף, אך במקרים מסוימים הם עשויים להגיב וליצור חומרים מסרטנים. כמעט כל הניטראטים האנאורגנים מסיסים במים, דוגמה לניטראט שאינו מסיס במים הוא הביסמוט אוקסיניטראט תבנית:אנ (Bi₅H₉N₄O₂₂).

מבנה

יון הניטראט במצב הרזוננס עם המטענים החלקיים של האטומים המרכיבים אותו.

היון הוא הבסיס המצומד של חומצה חנקתית, העשוי מאטום חנקן אחד במרכז המוקף בשלושה אטומי חמצן הקשורים אליו בקשרים זהים במשולש מישורי. ליון מטען פורמלי של תבנית:משמאל לימין, כאשר לכל אחד מאטומי החמצן מטען חלקי של תבנית:משמאל לימין, ולאטום החנקן מטען חלקי של תבנית:משמאל לימין. חילוק מטענים זה מוביל לרזוננס הבא:

ניטראטים תזונתיים

מקור עשיר לניטראט אנאורגני בתזונה האנושית מגיע מעלים ירוקים כמו תרד ובן-חרדל מצוי. הניטראט הוא רכיב עיקרי במיץ סלק ובירקות אחרים. הניטראט קיים גם במינון נמוך במים.

תוספי ניטראט תזונתיים משפרים תוצאות באימוני סיבולת.

מקורות

גביש ניטרטין - מקור טבעי למלח הנתרן החנקתי

מחזור החנקן בטבע.

מקורות טבעיים וסינון בטבע

• מלחי חנקות קיימים באופן טבעי על פני כדור הארץ כמשקעים גדולים, ובעיקרם גבישי ניטרטין תבנית:אנ - צורתו הטבעית של מלח הנתרן החנקתי.
• ניטראטים מופקים על ידי מספר חיידקים מחנקנים תבנית:אנ בסביבתם הטבעית, באמצעות אמוניה או אוריאה כמקור לחנקנים.
• ברקים הפוגעים באטמוספירת כדור הארץ העשירה בחנקן וחמצן, מייצרים מגוון של תחמוצות חנקן, אשר נשטפים בגשם ומגיעים לפני כדור הארץ.
• בדומה למים, גם החומצה החנקתית יכולה לעבור יוניזציה עצמית וליצור ניטראט וניטרוניום תבנית:אנ בתגובה הבאה: $2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{l})\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$, אך זוהי תופעה טבעית זניחה שאינה יכולה לשמש כמקור אמיתי.
• התגלה כי סכר שבנו בונים סינן עשרות אחוזים מהחנקות שבמי נהר.תבנית:הערה

מקורות מעשה ידי אדם

• תרכובות נתרן עבור אבק שרפה יוצרו בעבר באמצעות תהליכי תסיסה שונים של שתן וגללים, במקומות בהן היה מחסור במקורות ניטראט טבעיים.
• ניתן לייצר ניטראטים באופן תעשייתי מחומצה חנקתית, לדוגמה: תגובת ייצור מגנזיום ניטראט: $\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{s})+2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{l})⟶\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2(\mathrm{s})+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})$

יישומים

ניטראטים משמשים בעיקר לתעשיית הדשנים בגלל מסיסותם הגבוהה ויכולתם הטובה להתכלות. הדשני ניטראט העיקריים הם אמוניום ניטראט, סודיום ניטראט, אשלגן חנקתי, קלציום ניטראט ומגנזיום ניטראט. בכל שנה מיליוני קילוגרמים של מלחים אלו מיוצרים עבור מטרה זאת.

בנוסף, ניטראטים משמשים כחומרים מחמצנים, בעיקר בחומרי נפץ שבהם החמצון המהיר של תרכובות פחמן משחרר כמויות גדולות של גזים (לדוגמה באבק שריפה). סודיום ניטראט משמש בנוסף להסרת בועות אוויר מזכוכיות וקרמיקות מותכות. תערובת של כמה מלחי ניטראט מותכים משמשת לחיזוק של כמה מתכות.

ניטראט שימש בסרטי צילום באמצעות ניטרוצלולוזה עד אמצע המאה העשרים, אך הוחלף באצטט בשנות ה-50 עקב התלקחותו המהירה.

ראו גם

• חומצה חנקתית
• תחמוצות חנקן
• אמוניום חנקתי
• כסף חנקתי
• נתרן חנקתי
• אשלגן חנקתי
• מלחת
• PETN

קישורים חיצוניים

• תבנית:צ-מאמר
• תבנית:בריטניקה