硝酸盐和亚硝酸盐的区别

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引言

硝酸盐和亚硝酸盐都是含有氮 (𝑁) 元素的重要无机化合物。它们具有多种用途，包括食品防腐、化肥、弹药、炸药等等。它们是由固氮细菌自然产生的。然而，如果过量摄入，会引起许多胃肠道疾病，尤其是在新生儿中，会导致蓝婴综合征。硝酸盐和亚硝酸盐经常被混淆，但它们所含的氧 (𝑂) 原子数量不同。由于硝酸盐比亚硝酸盐更稳定，土壤中的微生物会将其转化为硝酸盐。其他区分它们的特性包括几何形状、氮氧化态、生成的酸的强度、氧化和还原反应等等。

什么是硝酸盐？

它是由氧 (𝑂) 和氮 (𝑁) 组成的多原子离子。“硝酸盐”中的“硝”字表示氮 (𝑁) 原子对离子的影响和主导作用。其化学式为 𝑁𝑂−。它由 3 个 𝑂 原子和 1 个 𝑁 原子组成，因此比亚硝酸盐更稳定，由它生成的酸——硝酸 (𝐻𝑁𝑂3) 是一种强酸。硝酸盐最常见的用途是作为化肥和炸药的重要成分。它是植物生长所必需的，但在成熟的化肥工业出现之前，动物粪便被用作植物生长的肥料。整个循环始于细菌从环境中吸收氮 (𝑁)，然后细菌腐烂，导致植物吸收硝酸盐，动物再食用植物并通过粪便排出硝酸盐。

结构

它由 1 个 𝑁 原子和 3 个 𝑂 原子组成。摩尔质量为 62 𝑔/𝑚𝑜𝑙。𝑁 原子位于中心，周围环绕着等价键合的 𝑂 原子。它具有三角平面几何形状。

硝酸盐进入环境后的影响

尽管经过多年的控制，氮 (𝑁) 污染仍然是全球最昂贵也最复杂的环境问题之一。硝酸盐和亚硝酸盐是植物生长和生存的重要分子构成要素，它们作为氮 (𝑁) 循环的阶段存在于自然界中。来自农业径流（如污水）的过量氮 (𝑁) 基营养物质流入我们的河流、湖泊和河口，以及过量化肥和粪肥流入我们的地下水，正在“过度喂养”我们的水生环境。硝酸盐污染的环境影响包括对河流、湖泊和海滩的生物和物理损害；增加饮用水处理的成本、能源消耗和碳排放；以及对我们地下水的长期影响。

什么是亚硝酸盐？

它是由氮 (𝑁) 和氧 (𝑂) 组成的多原子离子。硝酸盐和亚硝酸盐唯一的区别在于亚硝酸盐有 1 个 𝑁 原子和 2 个 𝑂 原子。由于它们的结构，亚硝酸根离子比硝酸根离子稳定性差。然而，硝酸盐可以通过还原反应转化为亚硝酸盐，而亚硝酸盐可以通过氧化反应转化为硝酸盐。它的化学式为 𝑁𝑂−，结构中包含一个位于 2 个 𝑂 原子之间的氮原子。亚硝酸盐最常见的用途是作为食品防腐剂的有益成分。它们具有良好的协同作用。

结构

它由 1 个 𝑁 原子和 2 个 𝑂 原子组成。摩尔质量为 46 𝑔/𝑚𝑜𝑙。𝑁 原子位于中心，周围环绕着等价键合的 𝑂 原子。它具有弯曲的分子几何形状。

亚硝酸盐进入环境后的影响

它是一种亚稳态阴离子。通常情况下，它似乎不会停留很长时间。当暴露于氧气和合适的微生物群落时，亚硝酸盐的自然倾向是吸收额外的氧离子，从而生成硝酸盐。因此，生态学家、环境科学家、分析化学家，尤其是流域管理者，可以安全地忽略它对包括物种在内的水生栖息地的影响。

亚硝酸盐和硝酸盐的区别

硝酸盐	亚硝酸盐
由 3 个 𝑂 原子和 1 个 𝑁 原子组成。	由 2 个 𝑂 原子和 1 个 𝑁 原子组成。
具有三角平面几何形状。	具有弯曲的分子几何形状。
它们在还原时形成。	它们在氧化时形成。
它们生成硝酸，一种强酸。	它们生成亚硝酸，一种弱酸。
氮的氧化态为 +5。	氮的氧化态为 +3。
由于增加了氧 (𝑂) 原子，它更稳定。	由于少了一个氧 (𝑂) 原子，稳定性较差。
用于炸药和化肥	用于食品防腐剂，例如牛肉。

结论

硝酸盐和亚硝酸盐是具有不同 𝑂 原子数量的无机物质。它们由硝化细菌自然产生，因此可以在人体中找到。它们用于生产炸药、弹药和鞭炮，以及储存肉类等食品产品。它们以菠菜和生菜等膳食食物的形式被摄入。但是，如果过量摄入，可能会损害胃肠道，甚至引起蓝婴综合征。

常见问题

1. 尿液中含有亚硝酸盐吗？

尿液中含有硝酸盐，而不是亚硝酸盐。在尿路感染 (UTI) 的情况下，可能会进入尿液并转化硝酸盐为亚硝酸盐。尿液检测可以检测到这一点。亚硝酸尿是亚硝酸盐尿液检测呈阳性 (+) 的结果。因此，尿液中亚硝酸盐的存在可能表明尿路感染。

2. 硝酸盐和亚硝酸盐是致癌物吗？

亚硝酸盐和硝酸盐是通过菠菜和生菜等食物摄入的。当被摄入时，它们会与胃中的酰胺和胺反应生成 𝑁-亚硝基化合物，这些化合物会在活的有机体中引起疾病。例如，在高温或高酸性环境中，亚硝酸钠可以转化为亚硝胺，这是一种致癌物。它可能导致胃癌。

3. 饮用水中硝酸盐的允许含量是多少？

允许限值是指某种物质毒性的范围。超过此限值的特定药物或毒素可能是致命的。饮用水中硝酸盐的允许限值为每升饮用水 45 毫克硝酸盐 (𝑚𝑔/𝐿)。这意味着如果硝酸盐含量低于 45 𝑚𝑔/𝐿，则水是安全的饮用水。每升水中硝酸盐含量超过 45 毫克的水可能对饮用有害。

4. 为什么亚硝酸盐是亲核试剂？

亲核试剂是一种电子给予体，它与除氢 (𝐻) 之外的元素结合。而两性亲核试剂有两种攻击方式。考虑硝酸根离子。亚硝酸根离子攻击氮 (𝑁) 生成硝基烷烃，但它也可以攻击氧 (𝑂) 生成亚硝酸烷基酯。因此，亚硝酸盐是两性亲核试剂。

5. 亚硝酸盐还是硝酸盐更危险？

亚硝酸盐比硝酸盐毒性更大。这是因为它们会与胃部食物中发现的胺反应生成亚硝胺。这些亚硝胺具有致癌性，并可能导致癌症。而硝酸盐很稳定，不太可能发生变化或造成损害。因此，硝酸盐危害较小，并且被活植物用作营养来源。