Nitrate

硝酸塩は、化学式NO₃⁻で表される多原子イオンです。このイオンを含む塩は硝酸塩と呼ばれ、肥料や爆薬の一般的な成分です。ほとんどすべての無機硝酸塩は水に可溶ですが、オキシ硝酸ビスマスは不溶性の無機硝酸塩の一例です。自然界では、さまざまな硝化細菌がアンモニアや尿素を窒素源および遊離エネルギーの源として利用し、硝酸塩を生成します。歴史的には、鉱物由来の硝酸塩源が入手できない場合、火薬化合物は尿や糞を用いた発酵プロセスによって製造されていました。現代の硝酸塩生産は主に肥料や化学薬品の製造に向けられており、医薬品合成、セラミックス、食肉保存などの用途に利用されています。世界全体では、年間約1億9500万トンの合成窒素肥料が使用されており、硝酸塩はそのかなりの部分を占めています。硝酸塩は溶解性が高いため、降水によって土壌から容易に洗い流されます。そのため、過剰な農業利用は栄養塩の流出、水質汚染、水域のデッドゾーン形成と関連付けられています。特に加工肉からの硝酸塩過剰摂取による直接的な人体への曝露は、腸癌との関連が指摘されています。硝酸イオンは硝酸の共役塩基であり、中心の窒素原子が3つの酸素原子と結合した平面三角形構造を持ち、形式電荷は−1です。この構造は共鳴の典型的な例です。硝酸塩中の窒素の酸化状態は+5であり、これは窒素が取りうる最高の酸化状態であるため、硝酸塩は強力な酸化剤となります。これは、硝酸アンモニウムや黒色火薬が爆発する際の挙動に見られます。中性または高pHの水溶液中では、還元剤が水素イオンを生成しない限り、硝酸塩は弱い酸化剤にすぎませんが、水素イオンが生成される場合には強力な酸化剤となります。硝酸塩は、微生物や有機還元剤が存在しない場合には安定です。脱窒細菌は、嫌気条件下で硝酸塩を強力な最終電子受容体として利用するため、硝酸塩は天然水中で不安定な化学種となります。硝酸塩分析用の水サンプルは、損失を防ぐために低温に保ち、迅速に分析する必要があります。脱窒の第一段階では、硝酸塩が亜硝酸塩に還元されますが、亜硝酸塩はさらに強力な酸化剤です。さらに還元が進むと、血管拡張に関与するシグナル伝達分子である一酸化窒素が生成されますが、これはフリーラジカルを生成する可能性もあります。