Dusičnany

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
(přesměrováno z Dusičnan)
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Dusičnany (ledky, nitráty) jsou soli kyseliny dusičné, obsahují tedy aniont NO3- o molární hmotnosti 62,01 gramů na mol. Jelikož jsou bohaté na dusík, podstatná část vyrobených dusičnanů se užívá jako hnojiva. Tyto látky mají rovněž vlastnosti oxidačních činidel, proto se užívají v pyrotechnice, kupříkladu na výrobu střelného prachu aj. Dusičnany se vyskytují i v přírodě, existuje několik nerostů s dusičnany, avšak jejich těžba by nebyla schopna pokrýt celosvětovou spotřebu, proto se vyrábí uměle. Dusičnany jsou zastoupeny i v mořské vodě, viz mapu zastoupení. Nadměrné zastoupení dusičnanu v mořské vodě umožňuje život fytoplanktonu (například v oblasti Aljašky), nadměrné zastoupení ve sladké vodě (zejména jezerech) způsobuje množení řas a sinic Téměř všechny dusičnany jsou ve vodě dobře rozpustné.

Správný zápis NO3- skupiny. Jelikož toto užívání by bylo těžkopádné, užívá se pouze jeden ze vzorců, přičemž je jedno který

Přírodní koloběh dusíku[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Koloběh dusíku.

Rozkladem bílkovin a jiných dusíkatých sloučenin vzniká amoniak. Působením nitrifikačních bakterií dochází k jeho přeměně na dusitany, které se dále oxidují na dusičnany. Anorganické sloučeniny dusíku obsažené v půdě se stávají součástí rostlinných potravin.[1] Do živočišných se dostávají z krmiva nebo záměrným přidáváním dusitanových a dusičnanových solí plnící funkci konzervace a stabilizace barvy masa.[2]

Obsah dusičnanů[editovat | editovat zdroj]

Mezi hlavní potravinové zdroje dusičnanů řadíme brambory, zeleninu a pitnou vodu. Vysoký obsah dusičnanů (nad 1000 mg/kg) se vyskytuje především v salátu, špenátu, endivii, ředkvičce, celeru, reveni a kukuřici, středně vysoký obsah mají brambory, brokolice, petržel, mrkev, lilek, květák, zelí, kapusta a česnek. Nízký obsah (pod 250 mg/kg) obsahují okurky, rajčata, hrách, cibule a růžičková kapusta. Významné zastoupení dusičnanů v ovoci mají zejména banány, melouny a jahody.[3]

Hlavní zástupci přídatných látek jsou dusičnan sodný (E 251) a dusičnan draselný (E 252)[1][4]

Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) v červnu 2017 stanovil přijatelný denní příjem dusičnanů na 3,7 miligramu na kilogram tělesné hmotnosti a den

Toxicita[editovat | editovat zdroj]

Pro dospělé osoby nejsou dusičnany v obvyklých koncentracích nebezpečné, jsou téměř netoxické, neboť se docela rychle dostávají z organizmu močí. Otrava vzniká v případě požití extrémní dávky. Mezi příznaky dusičnanové intoxikace patří žízeň, průjmy, koliky, excitace a křeče přítomné do 3 až 7 hodin po expozici. Činností bakterií v gastrointestinálním traktu může docházet k nepřímé toxicitě dusičnanů. Tyto bakterie snadno redukují dusičnany na dusitany, které svojí toxicitou vyvolávají vlastní otravu. Nejvyšší přípustná dávka je asi 3,5 mg/kg tělesné hmotnosti (kolem 245 mg). Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) v červnu 2017 stanovil přijatelný denní příjem dusičnanů na 3,7 miligramu na kilogram tělesné hmotnosti a den.

Mezi další potíže způsobené příjmem dusičnanů se řadí inhibice růstového faktoru na úrovni hypothalamu a interference s metabolismem vitaminů A a E. Kompetetivní snížením příjmu jódu může způsobovat případný strumigenní účinek.[5]

Redukcí dusičnanů ve slinách mohou vznikat dusitany. Prostřednictví reakce nitrosace mohou za určitých podmínek reagovat dusitany s aminokyselinami za vzniku nitrosaminů. Vztah mezi příjmem dusičnanů a tvorbou NOC (N-nitrosloučeniny) podporuje několik studií.[6] Doposud však nebyly předloženy přímé důkazy o souvislosti dusičnanů s karcinogenními účinky. V roce 2003, FAO/WHO Expert Committee on Food Additives prohlásili, že epidemiologické studie neprokázaly zvýšené riziko rakoviny s rostoucí spotřebou dusičnanů.

Význam dusičnanů v lidské stravě[editovat | editovat zdroj]

Navzdory výše zmiňovaným negativním efektům dusičnanů na zdraví přibývají důkazy o jejich zdravotní prospěšnosti. Redukcí dusitanů a dusičnanů ve formě nitritu, respektive nitrátu vzniká oxid dusnatý (NO). Ten ovlivňuje krevní tlak a cévní homeostázu. Přibývají důkazy o tom, že biologickou aktivitu NO mohou zlepšit dusičnany a dusitany. Tento jev způsobí vazodilataci, inhibici krevních destiček a tím se dusičnany a dusitany podílí na kardiovaskularním zdraví[7]. Na základě výsledků několika studí vyplývá, že požití dusičnanů snižuje krevní tlak, a to u zdravých i hypertenzních pacientů[8].

Další potenciální skupinou využívajících výhod působení dusičnanů, respektive dusitanů na dilataci cév jsou sportovci nebo lidé s vyšším fyzickým výkonem.

Vzhledem k těmto působení na kardiovaskulární systém příjem dusičnanů v přiměřeném množství přináší zdravotní benefity. Bohatým zdrojem těchto látek je mimo jiné zelenina. Jejich množství kolísá a je ovlivněno klimatickými podmínkami, obecně je ale dobrým zdrojem dusičnanů v rámci zeleniny salát, ředkvičky, špenát, celer a cukrová kukuřice. Konzumace těchto plodin přispívá k prevenci kardiovaskulárních onemocnění a zlepšuje celkovou kondici kardiovaskulárního systému[9].

Světové zastoupení dusičnanů v mořích

Dusičnany alkalických kovů[editovat | editovat zdroj]

Tyto dusičnany jsou bílé, krystalické látky, rozpustné ve vodě. Lze je připravit reakcí kyseliny dusičné s příslušným hydroxidem. Při zahřívání se rozpadá na dusitan a kyslík, dle reakce (Me označuje prvek alkalického kovu):
2MeNO3t→ 2|MeNO2 + O2
Díky vzniklému kyslíku jsou tyto dusičnany dobrými oxidačními činidly. Tyto látky mají velký průmyslový význam.

Dusičnan sodný[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan sodný (NaNO3) se triviálně nazývá chilský ledek. Je to bílá krystalická látka, vyskytuje se v přírodě v nerostu zvaném nitronatrit, avšak vyrábí se uměle. Své uplatnění nalézá v pyrotechnice i jako hnojivo. Vyrábí se reakcí oxidu dusnatého, oxidu dusičitého, kyslíku a uhličitanu sodného.
NO + NO2 + Na2CO3 + O2 → 2 NaNO3 + CO2
Laboratorní příprava spočívá v neutralizaci hydroxidu sodného kyselinou dusičnou dle následující rovnice:
NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O

Dusičnan draselný[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan draselný (KNO3), triviální název ledek draselný či sanytr. Tuto látku lze připravit z dusičnanu sodného, tento způsob výroby dusičnanu draselného se nazývá konverze. Laboratorně je možné ho vyrábět neutralizací hydroxidu draselného kyselinou dusičnou dle následující rovnice:
KOH + HNO3 → KNO3 + H2O
Používá se jako draselné a dusíkaté hnojivo nebo jako sůl k nasolování masa Sanytr (E252). Dusičnan draselný je též nejvýznamnější složkou původního černého střelného prachu.

Dusičnany kovů alkalických zemin[editovat | editovat zdroj]

Tyto ve vodě rozpustné látky při zahřívání tvoří oxid kovu a oxid dusičitý:
MeNO3tMeO + NO2
Tyto látky mají své uplatnění obvykle v pyrotechnice, skoro vůbec se neužívají jako hnojiva.

Dusičnan vápenatý[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan vápenatý, též zvaný vápenatý ledek (Ca(NO3)2). V čistém stavu je to bílá, krystalická látka rozpustná ve vodě. Připravuje se rozpouštěním uhličitanu nebo hydroxidu v kyselině dusičné. Používá se jako poněkud neobvyklé, vápenaté hnojivo.

Dusičnan barnatý[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan barnatý je ve vodě rozpustná látka se vzorcem Ba(NO3)2. Díky barnatým iontům barví plamen do zelena, čímž se stává důležitou látkou pro pyrotechniku, zejména na zelený bengálský oheň.

Dusičnan strontnatý[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan strontnatý (Sr(NO3)2)) barví plamen červeně a je proto součástí složí pro červený bengálský oheň. Mnohdy bývá nahrazován mnohem levnějším dusičnanem vápenatým, který nemá tak pěkné efekty jako dusičnan strontnatý.
Tato látka se vyrábí reakcí uhličitanu strontnatého s kyselinou dusičnou:
SrCO3 + 2HNO3 → Sr(NO3)2 + CO2 + H2O

Dusičnany přechodných kovů[editovat | editovat zdroj]

Tyto ve vodě rozpustné látky při zahřívání tvoří oxid kovu a oxid dusičitý:
MeNO3tMeO + NO2
Tyto látky se neužívají obvykle jako pyrotechnika ani hnojiva. Často se užívají v chemii na další syntézy.

Dusičnan stříbrný[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan stříbrný (AgNO3). Nazývá se též lapis infernalis nebo pekelný kamínek. Vzniká reakcí stříbra s kyselinou dusičnou. Je bezbarvý a jako jedna ze dvou solí stříbra (společně s fluoridem) se rozpouští ve vodě. Užívá se v lékařství, chemii jako skupinové činidlo aniontů 2. třídy a je základem chemických procesů ve fotografii. Tato látka se vyrábí reakcí horké kyseliny dusičné s kovovým stříbrem.

3Ag + 4HNO3 → 3AgNO3 + 2H2O + NO
Tato látka se užívá na analýzy halogenidových iontů. Reaguje s nimi za vzniku sraženin bílého chloridu, žlutého jodidu či světle žlutého bromidu stříbrného. Tato látka se při vystavení světlu rozpadá na kovové stříbro, díky čemuž se zabarvuje do šeda.

Dusičnan měďnatý[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan měďnatý, jehož vzorec je Cu(NO3)2, je modrá, hygroskopická látka dobře rozpustná ve vodě. Vzniká reakcí mědi s kyselinou dusičnou. Je-li kyselina zředěná, probíhá reakce takto:

3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

S koncentrovanou kyselinou probíhá reakce takto:

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Dusičnan olovnatý[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan olovnatý je bílá, hygroskopická látka, která se užívá na výrobu výbušného azidu olovnatého a tetraethylolova na zvýšení oktanového čísla benzínu a chromové žluti (chromanu olovnatého). Dnes se již olovnaté benzíny používají jen v několika zemích, z této látky se však stále vyrábí azid olovnatý a chromová žluť, která je však postupně omezována. Tato látka se vyrábí průmyslově rozpouštěním kovového olova v kyselině dusičné.

Dusičnany s nekovovými kationty[editovat | editovat zdroj]

Tyto dusičnany mají místo atomu kovu v molekule jiný prvek či skupinu látek. Vlastnosti jsou pro každý dusičnan individuální.

Dusičnan amonný[editovat | editovat zdroj]

Dusičnan amonný, též zvaný ledek amonný, je látka se vzorcem NH4NO3. Užívá se k výrobě výbušnin a hnojiv. Při žíhání se rozpadá na oxid dusný a vodu:
NH4NO3 → N2O + 2 H2O
Vyrábí se exotermní reakcí amoniaku s kyselinou dusičnou či podvojnou záměnou síranu amonného a dusičnanu sodného:
NH3 + HNO3 → NH4NO3
(NH4)2SO4 + 2 NaNO3 → Na2SO4 + 2 NH4NO3
Tato látka má průmyslový význam, zejména na výrobu rajského plynu.

Organické dusičnany[editovat | editovat zdroj]

Kyselina dusičná je schopna reagovat s alkoholy za vzniku esterů. Tyto látky mají na molekule navázanou skupinu NO3-, který se označuje předponou nitroxy, ale je běžné se setkat s nitro. Některé mají průmyslový význam, část má význam jako trhaviny a některé jsou důležitými biochemickými látkami. Část z nich lze vyrobit reakcí organické sloučeniny s kyselinou dusičnou za přítomnosti kyseliny sírové, nebo fosforečné (nelze tak připravit zejména 1,3,5-cyklotrimethylentrinitramin, jelikož reaguje s kyselinou sírovou i fosforečnou. Jako alternativa se v tomto případě užívá dusičnan amonný.) Zde je několik příkladů nitrátů:

Nitroglycerín[editovat | editovat zdroj]

Nitroglycerín (glycerol-trinitrát) je nažloutlá olejovitá kapalina, velice snadno exploduje při nárazech či zahřívání na vysokou teplotu, je důležitou látkou na výrobu trhavin, zejména dynamitu. Rovněž má význam jako lék na srdeční arytmii. Tato látka je jedovatá, při požití zužuje cévy, což může vyvolat ve velkých dávkách smrt. Vyrábí se nitrací glycerolu za přítomnosti kyseliny sírové:

HOCH2CH(OH)CH2OH + 3HNO3 → O2NOCH2CH(ONO2)CH2ONO2 + 3H2O

Nitrocelulóza[editovat | editovat zdroj]

Nitrocelulóza, též „střelná bavlna“ je vysoce hořlavá látka, vzhledem podobná bavlně. Vyrábí se reakcí celulózy s kyselinou dusičnou za přítomnosti kyseliny sírové nebo fosforečné. Tato látka se užívá na výrobu bezdýmého střelného prachu a dříve na fotografie jako film. Při zapálení tato látka prudce shoří beze zbytku.

Vzhled dusičnanů[editovat | editovat zdroj]

Na následujících obrázcích je možno vidět vzhled některých dusičnanů:

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b DUSIČNANY A DUSITANY - Documents. Documents.tips. Dostupné online [cit. 2016-12-08]. 
  2. Obecná hygiena potravin. [s.l.]: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita Dostupné online. 
  3. Bezpečnost potravin A-Z. www.bezpecnostpotravin.cz [online]. [cit. 2016-12-08]. Dostupné online. 
  4. Miroslav Šuta, Vladimír Šťovíček: Dusičnany a dusitany v potravinách. Je důvod k obavám?, Český rozhlas Plzeň, Zdraví "v cajku", 25. srpna 2017
  5. Hodnocení zdravotního rizika dusičnanů a dusitanů z pitné vody. Informační Centrum Bezpečnosti Potravin.cz. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. (česky) 
  6. HLOBILOVÁ, Veronika. Dusitany a dusičnany ve stravě - jejich negativa a pozitiva [online]. [cit. 2016-12-10]. Dostupné online. 
  7. MACHHA, Ajay; SCHECHTER, Alan N. Dietary nitrite and nitrate: a review of potential mechanisms of cardiovascular benefits. European Journal of Nutrition. 2011-05-31, roč. 50, čís. 5, s. 293–303. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. ISSN 1436-6207. DOI:10.1007/s00394-011-0192-5. PMID 21626413. (anglicky) 
  8. LARSEN, Filip J.; EKBLOM, Björn; SAHLIN, Kent. Effects of Dietary Nitrate on Blood Pressure in Healthy Volunteers. New England Journal of Medicine. 2006-12-28, roč. 355, čís. 26, s. 2792–2793. PMID: 17192551. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. ISSN 0028-4793. DOI:10.1056/NEJMc062800. PMID 17192551. 
  9. BAILEY, Stephen J.; FULFORD, Jonathan; VANHATALO, Anni. Dietary nitrate supplementation enhances muscle contractile efficiency during knee-extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 2010-07-01, roč. 109, čís. 1, s. 135–148. PMID: 20466802. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. ISSN 8750-7587. DOI:10.1152/japplphysiol.00046.2010. PMID 20466802. (anglicky)