Proprietà e Applicazioni di Nitrati e Carbonati in Natura

I Nitrati

I nitrati sono sali derivati dall'acido nitrico. Sono formati dall'unione dell'anione nitrato (NO₃^-) con un metallo. Essi sono meno abbondanti rispetto ad altri composti e sono caratterizzati dalla loro alta solubilità e da una struttura simile ai carbonati. I nitrati rappresentano una parte essenziale dei concimi.

Le piante li convertono nuovamente in composti azotati organici come gli amminoacidi.

• Nitrati inorganici: si formano in natura dalla decomposizione di composti azotati, quali proteine e urea.
• Nitrati organici: sono esteri dell'acido nitrico con alcoli.

Sintesi

I nitrati possono essere ottenuti con metodi diversi:

• Attraverso l'azione dell'acido nitrico su un metallo.
• Per la neutralizzazione di una base con acido nitrico.
• Tramite scambio anionico.

Minerali formati da Nitrati

• Nitratina o nitrato di sodio (NaNO₃): chiamato anche nitrato del Cile, per i depositi di grandi dimensioni nel deserto di Atacama, a nord del paese.
• Nitrato o nitrato di potassio (KNO₃): che è una parte essenziale della polvere nera.

Nitrati in Natura

I nitrati intermedi sono presenti nel processo di nitrificazione/denitrificazione utilizzato negli impianti di trattamento delle acque reflue. Questo processo sfrutta il fatto che alcuni microrganismi sono in grado di ridurre i nitrati, in condizioni anaerobiche, direttamente in azoto elementare. Ciò permette di rimuovere i composti di azoto dalle acque in cui si verificano problemi di eutrofizzazione.

Inquinamento da Nitrati

La nitrificazione produce un notevole cambiamento nell'ossidazione dell'azoto fissato, passando dalla forma cationica (NH₄⁺) a quella anionica (NO₃^-). Nei terreni argillosi con elevata carica negativa, l'NH₄⁺ viene mantenuto più facilmente, mentre l'NO₃^- non viene trattenuto e passa nelle acque sotterranee, lasciando il sistema.

Un effetto collaterale negativo della nitrificazione è che i nitrati sono tossici per gli animali perché possono portare, tra gli altri effetti indesiderati, alla produzione di nitrosammine e altre sostanze cancerogene. In determinate occasioni, sono stati utilizzati inibitori della nitrificazione per ridurre questi effetti nel terreno.

I Carbonati

I carbonati si formano quando l'anione carbonato (CO₃⁼) si combina con un metallo. Generalmente hanno una durezza compresa tra 3 e 5 e possono formarsi attraverso diversi meccanismi. La maggior parte dei carbonati (eccetto quelli di metalli alcalini) sono scarsamente solubili in acqua. A causa di questa caratteristica, sono importanti nella geochimica e fanno parte di molti minerali e rocce.

• Carbonati organici: sono esteri dell'acido carbonico. Possono essere formati da fosgene (Cl₂C=O) e l'alcol corrispondente.

Carbonati in Natura

Esistono alcuni stagni di sale, ad esempio in Egitto, anche se la maggior parte dei carbonati deriva dalla calce nel processo Solvay. Rappresentano un intermedio nella fabbricazione di prodotti diversi come il sapone, il percarbonato di sodio (usato come candeggina), il vetro e la soda caustica (NaOH).

Inquinamento da Carbonati

Gli ioni di carbonato e bicarbonato si combinano con il magnesio e il calcio, precipitando sotto forma di carbonato di calcio (CaCO₃) o carbonato di magnesio (MgCO₃) quando la soluzione del suolo si concentra in condizioni secche. La diminuzione della concentrazione di Ca e Mg rispetto al sodio fa sì che il tasso RAS (Rapporto di Adsorbimento del Sodio) sia più alto. Questo causa alcalinizzazione e un aumento del pH. Pertanto, quando l'analisi delle acque indica un alto livello di pH, è un segno che i valori di carbonati e bicarbonati sono elevati.

Minerali formati da Carbonati

• Aragonite (CaCO₃): varietà di alabastro trasparente, utilizzata come pietra preziosa.
• Azzurrite (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂): molto popolare come pietra ornamentale e per l'estrazione del rame.
• Calcite (CaCO₃): i cristalli puri sono utilizzati per la fabbricazione di lenti per microscopi, marmo, pietre ornamentali e nell'industria delle costruzioni, metallurgia, chimica e fertilizzanti.
• Cerussite (PbCO₃): utilizzata per estrarre il minerale di piombo e, secondariamente, l'argento.
• Malachite (Cu₂CO₃(OH)₂): usata come pietra ornamentale e per l'estrazione del rame.
• Siderite (FeCO₃): impiegata per l'estrazione del ferro.