Muối Nitrat là gì? Tính chất, cách nhận biết và các ứng dụng?

1. Muối Nitrat là gì?

– Muối nitrat (hay Nitrate salts) là muối có gốc axit chứa thành phần axit nitric. Theo nghiên cứu khoa học, các muối Nitrat được cấu tạo bởi ion nitrat NO3– và các ion kim loại dương. Thường thường, muối nitrat được tạo nên thông qua việc để các kim loại tác dụng với axit nitric. Bên cạnh đó, muối nitrat được hình thành nhờ các ion dương khác như NH4+.

– Trong đời sống thực tiễn, tùy vào từng loại muối nitrat khác nhau lại mang trong mình những tính chất vật lý và tính chất hóa học có phần khác nhau. Một số loại muối nitrat phổ biến trong đời sống có thể điểm đến như: Natri Nitrat (NaNO3), muối Kali Nitrat (KNO3), muối amoni nitrat (NH4NO3), muối Canxi Nitrat Ca(NO3)2, muối bạc nitrat (AgNO3), đồng (II) nitrat (Cu(NO3)2)…

– Dạng tổng quát của muối Nitrat có công thức: X(NO3)y.

– Cách gọi tên muối axit nitrat: Muối+ Tên nguyên tố hóa học + Nitrat

Ví dụ: NaNO3 đọc là Natri Nitrat,  AgNO3 đọc là bạc nitrat,….

2. Tính chất của muối Nitrat:

2.1. Tính chất vật lý của muối nitrat:

– Hầu hết các muối nitrat đều là chất dễ tan trong nước và là chất điện li mạnh. Trong dung dịch loãng, chúng phân li hoàn toàn thành các ion.

– Tuy nhiên mỗi loại muối nitrat lại có những tính chất hóa học mang đặc trưng riên của bản thân kim loại phản ứng với axit nitric. Chẳng hạn như muối Natri Nitrat (NaNO3) tồn tại dưới dạng tinh thể hoặc dạng bột trắng. Đây là một chất không màu và vị hơi ngọt. NaNO3 có khả năng tan tốt trong nước và tạn trong amoniac dạng lỏng, đối với khi kết hợp các dung dịch cồn thì khả năng tan ít hơn, NaNO3 dễ bị phân hủy. Khối lượng riêng của Natri Nitrat là 2.257 g/cm3. Với nhiệt độ nóng chảy lên đến 308 độ C và sôi ở mức nhiệt là 380 độ C.

– Hay một loại muối nitrat hổ biến khác là Kali Nitrat (KNO3) tồn tại ở thể rắn, có màu trắng và không mùi. Kali Nitrat tan nhiều trong nước, tương tự như người anh em Natri nitrat, chúng cũng ít tan trong các dung dịch chứa cồn. Khả năng hòa tan của Kali Nitrat tỷ lệ thuận với nhiệt độ nước. Kali Nitrat có nhiệt độ nóng chảy là 334 độ C và có nhiệt độ sôi đến 400 độ C.

2.2. Tính chất hóa học của muối Nitrat:

– Hầu hết các dạng Muối nitrat đều có những bản chất hóa học chung của muối

– Đầu tiên, muối nitrat có khả năng tác dụng với axit tạo ra một muối mới và axit mới: Chẳng hạn như Bari Nitrat tác dụng với axit sunfuric sẽ tạo ra muối Bari sunfat và axit nitric. Ta có phương trình hóa học thể hiện dưới đây:

Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HNO3

– Thứ hai, muối Nitrat còn kết hợp được với dung dịch bazơ, tạo nên một muối mới và bazơ mới. Ví dụ như muối Magie Nitrat tác dụng với Natri Hiđroxit sẽ tạo ra muối Natri nitrat và Magie Hiđroxit. Ta có phương trình hóa học biểu thị dưới đây:

 Mg(NO3)2 + 2NaOH →  2NaNO3 + Mg(OH)2

– Thứ ba, Muối Nitrat tác dụng với dung dịch muối tạo thành 2 muối mới. Chẳng hạn như Magie Nitrat phản ứng với Natri Cacbonat tạo thành muối Natri Nitrat và Magie Caconat. Ta có phương trình biểu thị dưới đây:

Mg(NO3)2 + Na2CO3 →  2NaNO3 + MgCO3

– Thứ tư, muối Nitrat còn phản ứng với các kim loại có tính khử mạnh hơn kim loại trong muối nitrat, tạo ra muối mới và kim loại mới. Ví dụ khi đồng phản ứng với Bạc Nitrat sẽ ra sản phẩm là muối Đồng (II) Nitrat và kim loại bạc. Ta có phương trình biểu thị dưới đây:

 Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

– Thứ năm, Muối Nitrat có khả năng nhiệt phân bởi trong các muối Nitrat thường phản ứng tính oxi hóa tốt khi gặp nhiệt độ cao. Khi Muối nitrat ở nhiệt độ cao sẽ dễ bị nhiệt phân hủy và giải phóng oxi. Có thể chia phản ứng của các muối Nitrat khi ở nhiệt đoọ cao thành ba dạng:

– Dạng 1, muối nitrat có chứa các kim loại hoạt động mạnh (thường đứng trước Mg trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học) như kali, natri… sẽ phân hủy tạo ra muối nitrit + O2.

Ví dụ: 2KNO3 →  O2(↑) (nhiệt độ) + 2KNO2

– Dạng 2, muối nitrat có chứa kim loại trung bình (từ Magie đến Đồng trong bảng tuần hoàn ) gồm kẽm, sắt, chì, magie, đồng… bị phân hủy thành oxit của kim loại tương ứng + O2 và NO2.

Ví dụ: 2Cu(NO3)2 –> 2CuO + O2(↑)+ 4NO2(↑)

– Dạng 3, muối nitrat có chứa các kim loại đứng sau Cu trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa họcsẽ bị phân hủy tạo thành kim loại  + O2 + NO2

Ví dụ: 2AgNO3 → 2Ag(↓) + O2(↑) (nhiệt độ) + 2NO2(↓)

– Ngoại lệ, có một số trường hợp, muối nitrat khi nhiệt phân sẽ không có các phản ứng xảy ra như theo quy luật trên là Fe(NO3)3, NH4NO3…

3. Cách nhận biết muối Nitrat:

– Ion NO3- không thể hiện tính oxi hóa ở môi trường trung tính. Nhưng khi chúng ở trong môi trường axit, ion NO3- biểu hiện tính oxi hóa tương đương HNO3.

– Do đó,, để nhận biết muối nitrat trong dung dịch, người ta sẽ sử dụng thuốc thử là một ít vụn đồng cùng dung dịch H2SO4 loãng vào hỗn hợp rồi đun nóng nhẹ. Khí đó, sẽ có phản ứng hình thành dung dịch màu xanh từ bột Cu tan ra, khí NO không màu có hiện tượng bị oxi hóa thành khí NO màu nâu đỏ.

Ta có phương trình biểu thị dưới đây:

3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ (dd màu xanh) + 2NO(↑) + 4H20 (ĐK: nhiệt độ)

2NO + O2(không khí) →  2NO2 (màu nâu đỏ)

– Để phân biệt từng loại muối trong nhóm muối Nittrat người ta thường dựa vào phản ứng đặc trưng của cation trong dung dịch để nhận biết.

– Trường hợp cation là kim loại trung bình yếu (như Mg, Fe, Cu, Al,…) hoặc NH4+ thì sử dụng dung dịch kiềm (NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2….). Phản ứng của các muối nitrat khi tác dụng với dung dịch kiểm kể trên tạo ra kết tủa hiđroxit có màu đặc trưng với từng cation kim loại, hoặc khí NH3. Phương trình minh họa:

Fe(NO3)3 + 3NaOH → 3NaNO3 + Fe(OH)3 (↓nâu đỏ)

Mg(NO3)2 + 2NaOH → 2NaNO3 + Mg(OH)2 ( ↓ trắng)

– Trường hợp cation là kim loại mạnh (như Ba, Ca) thì sử dụng dung dịch Natri Cacbonat (có hiẹn tượng kết tủa trắng), đối với muối Ba(2+) thì có thể sử dụng dung dịch có chứa sunfat.

Ca(NO3)2 + Na2CO3 → CaCO3(↓trắng) + 2NaNO3

Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HNO3

– Trường hợp sử dụng phản ứng nhiệt phân để phân biệt các kim loại kiềm thi thường Muối nitrat kim loại là Na, K hay được nhận biết sau cùng.

– Có thể dùng quỳ tím để ohần biệt dung dịch nếu yêu cầu đề bài không giới hạn thuốc thử.

4. Ứng dụng muối Nitrat trong đời sống:

– Trong ngành nông nghiệp chăm sóc cây trồng, muối nitrat được dùng làm phân bón hóa học (phân đạm). Cúng được sử dụng kèm với NH4NO3, NaNO3, KNO3. Bởi đạm nitrat có khả năng tan trong nước tốt  và có tính linh hoạt cao, vì thê mà ion nitrat dễ dàng đi theo dòng nước được hấp thu vào rễ cây. Tuy nhiên, chính vì đặc tính di động này mà đạm nitrat dễ dàng bị rửa trôi và là nguyên nhân chính gây thất thoát đạm. Khi sử dụng quá nhiều đạm nitrat sẽ làm tăng pH đất. Hơn nữa hiện tượng hợp nhất hóa nitrat trong rễ sẽ sản sinh OH-, do đó gây tình trạng kiềm hóa vùng rễ. Vì vậy nên phân đạm nitrat rất thích hợp dùng cho những vùng đất chua, mặn giúp cải tạo pH đất hiệu quả.

– Muối nitrat (Kali Nitrat) còn được sử dụng để chế tạo thuốc nổ đen với 75% KNO3, 10% S và 15% C. Muối nitrat còn được làm phân bón cho cây trồng, bảo quản thực phẩm, điều chế oxy và axit nitric, sử dụng làm phụ gia trong thực phẩm, kem đánh răng…

– Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, các nhà sản xuất thực phẩm thường cho muối nitrat và nitrit vào các loại thịt đã qua chế biến như thịt xông khói, xúc xích. Điều này giúp kìm hãm sự sinh sôi của nhiều loại vi khuẩn có hại; tăng vị mặn cho thịt;
tạo màu thịt có màu đỏ hoặc hồng. Tuy nhiên nếu sử dụng quá mức các sản phẩm thịt chế biến sẵn có thể làm tăng nguy cơ mắc ung thư đường tiêu hóa.

– Trong môi trường tự nhiên, nitrat cũng tồn tại như một thành phần trong rau, nitrat trong rau có thể làm giảm nguy cơ mắc một số loại ung thư và các bệnh khác. Theo nghiên cứu báo cáo vào năm 2009, khoảng 80% lượng nitrat trong chế độ ăn của một người được lấy từ việc tiêu thụ rau.. Thực vật hấp thụ natri nitrat từ đất với lượng khác nhau. Các loại rau có hàm lượng natri nitrat cao bao gồm rau bina, củ cải, rau diếp, cần tây, cà rốt, bắp cải và củ cải đường.

– Trong cơ thể chúng ta cũng có thể sản xuất nitrat và tiết vào nước bọt. Nitrat lưu thông từ hệ tiêu hóa vào máu, vào nước bọt và trở lại hệ tiêu hóa. Chúng có thể có lợi cho việc giữ cho cơ thể khỏe mạnh (vì chúng hoạt động như một chất kháng khuẩn trong hệ tiêu hóa). Chúng có thể giúp tiêu diệt vi khuẩn như Salmonella.  Muối Nitrat rất cần thiét cho cơ thể người và sự phát triển của sinh vật nhưng nếu sử dụng chúng quá liều có thể gây ra các vấn đề như ung thư đại trực tràng. Các bệnh khác như bệnh bạch cầu, ung thư hạch không Hodgkin, bệnh tim và ung thư buồng trứng, dạ dày, thực quản, tuyến tụy và tuyến giáp, có thể liên quan đến việc tiêu thụ quá nhiều natri nitrat. Mức nitrat liên quan đến những căn bệnh này khó có được từ thực phẩm tự nhiên. Vì vậy mà Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), khuyến cáo lượng natri nitrat hàng ngày của bạn không được quá 3,7 miligam mỗi kg trọng lượng cơ thể. Ví dụ, một người nặng 68 kg không nên tiêu thụ quá 0,25 gam natri nitrat mỗi ngày. Tuy nhiên, vì lượng chất bảo quản này không được liệt kê trên nhãn thực phẩm nên rất khó để biết bạn đang tiêu thụ bao nhiêu hàng ngày. Ngộ độc nitrat là một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến trẻ sơ sinh và có thể gây ra chứng rối loạn máu được gọi là methemoglobinemia. Trẻ sơ sinh có thể bị ngộ độc nitrat khi nước dùng để pha sữa công thức hoặc thức ăn trẻ em lấy từ giếng không được kiểm soát. Theo một nghiên cứu, có tới 15 triệu người Mỹ dựa vào các giếng nước không được kiểm soát để lấy nước uống