Nitrate

Das Nitrat-Ion (NO₃^-) ist das Anion der Salpetersäure. Salze, die das Nitrat-Ion enthalten, bezeichnet man als Nitrate. Nitrate werden in der Landwirtschaft als Düngemittel eingesetzt.

Herstellung

Ein Nitratsalz entsteht beispielsweise bei der Reaktion einer Lauge mit Salpetersäure.

Beispielreaktion:
$Ba(OH)_{2}+2HNO_{3}\rightarrow Ba(NO_{3})_{2}+2H_{2}O$

Bariumhydroxid + Salpetersäure $\rightarrow$ Bariumnitrat + Wasser

Struktur

Das Nitrat-Ion ist planar gebaut. Die Bindungswinkel betragen jeweils 120°. Ebenfalls sind die Bindungslängen der N-O-Bindungen gleich lang und liegen zwischen den Längen für Einfach- und Doppelbindungen. Die reelle Struktur des Nitrat-Ions muss deshalb zwischen drei mesomeren Grenzstrukturen existieren:

Dabei ist zu beachten, dass Stickstoff (N) als Element der 2. Periode noch keine Oktettaufweitung durch d-Orbitale betreiben kann, so dass die auf den ersten Blick ungünstigen mesomeren Grenzstrukturen mit positiven wie negativen Ladungen entstehen.

Gesundheitliche Gefahren

Zu viel Nitrat im Trinkwasser und in gedüngtem Gemüse kann zu einer gesundheitlichen Gefährdung führen. Gerade bei Säuglingen bis zum sechsten Monat besteht die Gefahr einer akuten Vergiftung durch zu viel Nitrat. Da Säuglinge noch sehr wenig Magensäure besitzen, kann sich im Magen des Säuglings Nitrat in das giftige Nitrit umwandeln. Nitrit verhindert den Sauerstofftransport im Blut. Die Vergiftung, die so genannte Blausucht (Methämoglobinämie), äußert sich in Atemnot (Dyspnoe) und einer bläulichen Verfärbung der Lippen und Haut (Zyanose).

Weiterhin können durch die Verbindung von Nitrit mit körpereigenen Aminen und Amiden cancerogene Nitrosamine und Nitrosamide entstehen.

In der Aquaristik bewirkt ein zu hoher Nitrat-Wert des Wassers eine Gefährdung der Wassertiere, die mitunter zum Tode führen kann.

Verschiedene Nitrate

Kaliumnitrat – KNO₃
Natriumnitrat – NaNO₃

Bariumnitrat – Ba(NO₃)₂
Blei(II)-nitrat – Pb(NO₃)₂
Calciumnitrat – Ca(NO₃)₂
Eisen(II)-nitrat – Fe(NO₃)₂
Kupfer(II)-nitrat – Cu(NO₃)₂
Magnesiumnitrat – Mg(NO₃)₂

Aluminiumnitrat - Al(NO₃)₃
Chrom(III)-nitrat – Cr(NO₃)₃
Eisen(III)-nitrat – Fe(NO₃)₃

Ammoniumnitrat - NH₄NO₃

Manche Nebengruppenelemente wie Wolfram bilden keine Nitrate.

Anwendungen

Nitrate sind Bestandteile von Düngemitteln. Kaliumnitrat ist Bestandteil des Schwarzpulvers. Es kann ggf. auch durch andere Nitrate ersetzt werden, wenn farbige Lichteffekte in der Pyrotechnik gewünscht werden.

Als Lebensmittelzusatzstoff kann Natriumnitrat E 251 oder Kaliumnitrat E 252 als Pökelsalz zur Konservierung von Wurst verwendet werden.

Es gilt mittlerweile als erwiesen, dass übermäßiger Düngeeinsatz zu einem erhöhten Nitratgehalt insbesondere in oberflächennahen Trinkwasservorkommen führen kann. Der aktuelle Grenzwert für NO₃^- liegt laut der deutschen Trinkwasserverordnung z.Zt. bei 50 mg/l, laut der schweizerischen Gewässerschutzverordnung bei 25mg/l. Wässer, die diesen Grenzwert überschreiten, werden von Wasserversorgern oft mit nitratärmerem Wasser vermischt, um den Grenzwert einzuhalten.

Bei übermäßigem Eintrag verschiebt sich der Nährstoffhaushalt oligotropher Standorte (Böden, Gewässer) zugunsten eutropher Bedingungen, wodurch nitrophytische Pflanzengesellschaften bevorzugt werden. Damit geht eine Reduktion von Biodiversität einher. Besonders bei Gewässern mit geringer Fließgeschwindigkeit kann im Zusammenwirken mit Phosphorverbindungen ein vermehrtes Algenwachstum entstehen.

Vorbeugend können in der Landwirtschaft Zwischenfrüchte angebaut werden, die den Nitrateintrag in die Gewässer verringern. Weitere Maßnahmen wären die Reduktion des Düngemitteleinsatzes oder die Verwendung von Nitrifikationshemmstoffen im Dünger. Politisch wurde mit der Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie auf die ökologische Bedeutung reagiert.

Nachweis

Nitrate weist man mithilfe von Lunges Reagenz nach. Man säuert die entsprechende Substanz mit verdünnter Essigsäure an. Nun muss Nitrat zuerst zu Nitrit reduziert werden. Dies erreicht man, indem man Zinkstaub oder Zinkgranulat zur Analysensubstanz gibt. Nach Zugabe von zwei Tropfen Lunge I und zwei Tropfen Lunge II beobachtet man sofort eine pinke Färbung, falls Nitrat vorhanden ist. Es ist ein Azofarbstoff entstanden. (Im Falle, dass die Substanz zusätzlich noch Nitrit enthält, ist der Nachweis logischerweise immer positiv. Daher muss Nitrit ggf. mithilfe von Amidoschwefelsäure entfernt werden.)

Literatur

Rohmann, Ulrich und Heinrich Sontheimer (1985): Nitrat im Grundwasser, Karlsruhe

Weblinks