Nitrates et Carbonates : Propriétés, Rôles et Impacts

Nitrates : Définition et Types

Les nitrates sont des sels dérivés de l'acide nitrique. Ils sont formés par l'union de l'anion nitrate (NO₃⁻) avec un métal. Moins abondants que d'autres sels, ils se caractérisent par leur solubilité élevée et une structure similaire à celle des carbonates. Les nitrates sont une partie essentielle des engrais. Les plantes les reconvertissent en composés azotés organiques, tels que les acides aminés.

Nitrates inorganiques

Ils se forment dans la nature par la décomposition de composés azotés (protéines, urée, etc.).

Nitrates organiques

Ce sont des esters d'acide nitrique avec des alcools.

Synthèse des Nitrates

Les nitrates peuvent être obtenus par plusieurs méthodes :

• Par l'action de l'acide nitrique sur un métal.
• Par la neutralisation d'une base avec de l'acide nitrique.
• Par échangeurs d'anions.

Minéraux de Nitrates

• Nitratine ou nitrate de sodium (NaNO₃) : Également appelé « Caliche du Chili », en raison de son important dépôt dans le désert d'Atacama, au nord du pays.
• Nitrate de potassium (KNO₃) : Un élément essentiel de la poudre noire.

Rôle des Nitrates dans la Nature

Les nitrates sont des intermédiaires clés dans les processus de nitrification et de dénitrification, notamment utilisés dans les usines de traitement des eaux usées. Ce processus exploite la capacité de certains micro-organismes à réduire les nitrates en milieu anaérobie, les transformant directement en azote élémentaire. Cela permet d'éliminer les composés azotés des eaux où des problèmes d'eutrophisation se produisent.

Pollution par les Nitrates et Impacts

La nitrification entraîne un changement notable dans l'oxydation de l'azote fixé, transformant les cations (NH₄⁺) en anions (NO₃⁻). Dans les sols argileux à forte charge négative, le NH₄⁺ est retenu plus facilement, tandis que le NO₃⁻ n'est pas retenu et migre vers les eaux souterraines, quittant ainsi le système. Un effet négatif de la nitrification est que les nitrates sont toxiques pour les animaux, car ils peuvent entraîner, entre autres effets indésirables, la production de nitrosamines et d'autres substances cancérogènes. Dans certaines situations, des inhibiteurs de nitrification ont été utilisés pour réduire ces effets dans le sol.

Carbonates : Définition et Propriétés

Les carbonates sont formés par l'anion carbonate (CO₃²⁻) combiné avec un métal. Leur dureté est généralement comprise entre 3 et 5, et ils peuvent être formés par des mécanismes très variés. La plupart des carbonates, à l'exception de ceux des métaux alcalins, sont peu solubles dans l'eau. En raison de cette caractéristique, ils sont importants en géochimie et font partie de nombreux minéraux et roches.

Carbonates organiques

Les carbonates organiques sont des esters d'acide carbonique. Ils peuvent être formés à partir de (Cl₂C=O) et de l'alcool correspondant.

Présence des Carbonates dans la Nature

On les trouve dans des étangs d'eau salée, par exemple en Égypte, mais la plupart sont issus de la chaux via le procédé Solvay. Ils sont des intermédiaires dans la fabrication de produits aussi divers que le savon, le percarbonate de sodium (utilisé comme agent de blanchiment), le verre, la soude (NaOH), etc.

Impact des Carbonates sur l'Environnement

Les ions carbonate et bicarbonate, ainsi que le magnésium, se combinent pour former du carbonate de calcium (CaCO₃) ou du carbonate de magnésium (MgCO₃) précipité lorsque la solution du sol est concentrée dans des conditions sèches. La concentration en Ca²⁺ et Mg²⁺ diminue par rapport à celle du sodium, et le taux d'adsorption est plus élevé. Cela provoque une alcalinisation et une augmentation du pH. Ainsi, lorsqu'une analyse d'eau indique un pH élevé, c'est un signe que les valeurs de carbonates et de bicarbonates sont élevées.

Minéraux de Carbonates

• Aragonite (CaCO₃) : Ses variétés transparentes et d'albâtre sont utilisées comme pierres précieuses.
• Azurite (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) : Très prisée comme ornement, mais aussi pour l'extraction du cuivre.
• Calcite (CaCO₃) : Ses cristaux purs sont utilisés pour fabriquer des lentilles de microscopes, le marbre et les pierres ornementales, les calcaires pour l'impression lithographique et, plus généralement, pour les industries de la construction, la métallurgie, les produits chimiques, les engrais, les vernis, etc.
• Cérusite (PbCO₃) : Utilisée pour extraire le minerai de plomb et, secondairement, l'argent.
• Malachite (Cu₂(CO₃)(OH)₂) : Utilisée comme pierre d'ornement et pour l'extraction du cuivre.
• Sidérite (FeCO₃) : Employée dans l'extraction du fer.