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질산염
질산염(nitrate)은 금속 또는 그 산화물이나 수산화물 또는 탄산염을 질산에 녹여 만든 화합물을 일컫는다. 모두 물에 녹으며 산화제·화학 비료로 쓰인다. 질산염이 유수나 지하수에 흘러들어가면 부영양화를 초래할 수 있다. 분자구조식 NO₃⁻의 다원자성 이온이다. 분자량은 62.0049g/mol이다. 자연상태에서는 니트로박터(혹은 나이트러박터)등 질산균에 의해 아질산을 질산염으로 바꾸어 생산 한다.(생산식 : No₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + H₂ + 2e⁻ )
개요[편집]
질산염은 금속 또는 양성인 염기성기와 질산기로 이루어진 염이다. 일반식은 M(NO₃)n(M은 n가의 양이온)로 표시된다. 예를 들면, 질산칼륨 KNO₃, 질산철 Fe(NO₃)₂ 등이다. 양이온으로는 대부분의 금속이온, 암모늄이온 NH₄⁺ 및 그 유도체인 많은 유기염기 등이 알려져 있다. 일반적으로 금속 그대로, 또는 금속의 산화물 ·수산화물 ·탄산염 등을 질산에 녹이면 생긴다. 예를 들면, 알칼로이드 등과 같은 복잡한 유기염기와의 염을 제외하면 거의 모두 물에 녹는다. 보통 알칼리금속염 ·바륨염 ·은염(銀鹽) ·납염 등은 결정수를 갖지 않으나, 이 밖의 것은 수용액에서 결정시키면 4수화물(水化物) ·6수화물 ·9수화물 등을 얻을 수 있으며, 무수물(無水物)은 얻기 어렵다. 양이온에 착색의 원인이 없으면 결정은 일반적으로 무색이다. 수화물을 가열하면 무수물은 생기지 않고, 염기성인 질산염, 또는 다시 분해하여 산화물이 된다.
무수물을 가열하면 알칼리금속염은 산소를 잃고 아질산염이 되지만, 중금속의 염은 산소 및 산화질소 등을 방출하고 금속산화물 또는 금속이 된다. 따라서 고온에서는 강한 산화작용을 보여 산화제로서 작용하며, 유기물이나 산화되기 쉬운 금속과 혼합하면 폭발성을 갖는 물질이 된다. 수용액에는 이와 같은 산화작용은 없지만 염기성이며 아연 ·알루미늄에 의해서 환원되어 정량적으로 암모니아가 된다. 니트론이라는 일종의 유기염기에 의해서만 난용성인 질산염이 침전하므로, 이 성질은 질산이온의 무게분석에 이용된다.
존재하는 곳[편집]
질산염은 자연 상태의 흙에 많은 양이 존재하는데, 주로 칠레초석(NaNO₃)이라는 광물의 형태로 발견된다.
다양한 종류의 질화세균은 질산염을 생산할 수 있다. 질산염은 화약의 주원료이다. 이와 관련하여 고려 시대에 최무선은 화약을 만들기 위해 집의 마룻바닥 밑에서 흙을 긁어모은 뒤, 이 흙에서 질산염을 추출하여 화약을 제조하였다는 기록이 있다. 질산염은 오줌과 분변이 발효되는 과정에서 생성된다.
분자구조[편집]
분자의 화학적 구조는 원자의 배열과 각 해당 원자들 간의 화학결합으로 결정된다. 질산염 분자는 1개의 질소 원자 그리고 3개의 산소 원자로 구성되어 총 4개의 원자로 형성된다. 질산염 분자에는 총 3개의 화학결합이 있으며, 이는 3개의 비수소결합, 2개의 다중결합 그리고 2개의 이중결합로 구성되어 있다. 질산염의 구조 이미지는 아래와 같다.
용도[편집]
오늘날 질산염의 가장 주된 용도는 농업에 사용되는 비료이다. 질산염은 물에 잘 녹을 뿐만 아니라 식물이 이용하기 좋은 형태이기 때문이다. 매년 수백만kg의 질산염이 이 목적으로 공업적으로 생산되고 있다.
그 밖에 화약 제조와 유리 제조에도 사용되고 있다.
독성[편집]
동물이 섭취한 질산염(NO₃⁻의 일부는 체내에서 아질산염(NO₂⁻)으로 환원된다. 이후 혈류로 흡수된 아질산염은 헤모글로빈에 있는 Fe²⁺ 상태의 철 이온을 Fe³⁺으로 산화시킨다. Fe³⁺ 상태의 철 이온을 가진 헤모글로빈은 더 이상 산소와 결합할 수 없게 된다. 결과적으로 적혈구가 산소를 운반할 수 없게 되므로 조직에서는 심각한 산소 결핍증이 나타난다. 이러한 상태를 메트헤모글로빈혈증이라고 한다. 체내의 아질산염(NO₂⁻)은 저절로 암모니아(NH₃) 형태로 전환되므로 치료를 하지 않더라도 스스로 회복된다. 하지만 이 과정은 비교적 느리게 일어나므로, 아질산염의 농도가 아주 높은 경우에는 치명적일 수 있다.
위험성[편집]
인간 역시도 질산염 중독에 걸릴 수 있다. 메트헤모글로빈혈증이 일어나면 조직으로의 산소공급이 되지 않으므로 피부가 파랗게 변하는데, 이를 청색증이라고 한다. 특히 아질산염을 대사하는 능력이 떨어지는 신생아가 메트헤모글로빈혈증에 취약하다. 한 때에는 신생아에서 메트헤모글로빈혈증이 나타나는 이유는 신생아가 질산염이 다량 함유된 물을 마셨기 때문이라고 했었는데, 현재는 질산염 과다섭취 외에도 다른 다양한 원인이 있는 것으로 생각된다. 일부 채소는 고농도의 질산염이 포함되어 있는데, 이 또한 질산염 중독의 원인이 될 수 있다. 특히 양상추 같은 채소가 햇볕을 충분히 쬐지 못하는 경우가 위험하다. 채소를 재배할 때 질산염 비료를 너무 많이 사용하는 경우에도 위험할 수 있다.
신생아를 제외한 일반인은 크게 걱정할 필요는 없으나, 위산이 제대로 분비되지 않는 사람이나 채식주의자는 질산염 중독을 조심해야 한다. 메트헤모글로빈혈증은 메틸렌블루를 주사하여 치료 가능하다.
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
