НИТРАТ КАЛИЯ (KNO3): СОСТАВ, ПРИМЕНЕНИЕ, СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2025

Нитрат калия является щелочным металлом, и нитрат калия oxoanion тройного соединения соли. Его химическая формула KNO ₃ , что означает , что для каждого иона К ⁺ , то есть ион NO ₃ ^- , взаимодействующий с этим. Следовательно, это ионная соль, составляющая один из нитратов щелочного металла (LiNO ₃ , NaNO ₃ , RBNO ₃ …).

KNO ₃ является сильным окислителем из-за наличия нитрат-аниона. То есть он функционирует как резерв для твердых и безводных нитрат-ионов, в отличие от других водорастворимых или сильно гигроскопичных солей. Многие свойства и использование этого соединения связаны с нитрат-анионом, а не с катионом калия.

Кристаллы KNO ₃ игольчатой ​​формы показаны на изображении выше . Естественным источником KNO ₃ является селитра, известная под названием Saltpeter или salpetre на английском языке. Этот элемент также известен как нитрат калия или нитро-минерал.

Он встречается в засушливых или пустынных районах, а также на высолах от пещеристых стен. Другой важный источник KNO ₃ - гуано, экскременты животных, обитающих в засушливой среде.

Химическая структура

На верхнем изображении представлена ​​кристаллическая структура KNO ₃ . Пурпурные сферы соответствуют ионам K ⁺ , а красные и синие - атомам кислорода и азота соответственно. Кристаллическая структура орторомбического типа при комнатной температуре.

Геометрия аниона NO ₃ ^- это тригональная плоскость с атомами кислорода в вершинах треугольника и атомом азота в его центре. Он имеет один положительный формальный заряд на атоме азота и два отрицательных формальных заряда на двух атомах кислорода (1-2 = (-1)).

Эти две отрицательные заряды NO ₃ ^- делокализовать между тремя атомами кислорода, всегда поддерживая положительный заряд на азот. Как в результате этого, ионы К ⁺ в стекольной избегать расположен непосредственно над или под анионов азота NO ₃ ^- .

Фактически, изображение демонстрирует, как ионы K ⁺ окружены атомами кислорода, красными сферами. В заключение, эти взаимодействия ответственны за устройство кристаллов.

Другие кристаллические фазы

Такие переменные, как давление и температура, могут изменять эти устройства и создавать различные структурные фазы для KNO ₃ (фазы I, II и III). Например, фаза II - это фаза изображения, а фаза I (с тригональной кристаллической структурой) образуется при нагревании кристаллов до 129 ºC.

Фаза III представляет собой переходное твердое вещество, которое получают в результате охлаждения фазы I, и некоторые исследования показали, что оно проявляет некоторые важные физические свойства, такие как сегнетоэлектричество. В этой фазе кристалл образует слои калия и нитратов, возможно, чувствительные к электростатическому отталкиванию между ионами.

В слоях фазы III анионы NO ₃ ^- теряют небольшую часть своей планарности (треугольник слегка изгибается), чтобы обеспечить такое расположение, которое в случае любого механического нарушения становится структурой фазы II.

Приложения

Соль имеет большое значение, поскольку она используется во многих сферах деятельности человека, которые проявляются в промышленности, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и т. Д. Эти виды использования включают следующее:

- Сохранение продуктов питания, особенно мяса. Несмотря на подозрения, что он участвует в образовании нитрозамина (канцерогенного вещества), он по-прежнему используется в деликатесах.

- Удобрение, потому что нитрат калия обеспечивает растения двумя из трех макроэлементов: азотом и калием. Наряду с фосфором этот элемент необходим для развития растений. То есть это важный и управляемый резерв этих питательных веществ.

- Ускоряет горение, будучи способным производить взрывы, если горючий материал обширен или если он мелко разделен (большая площадь поверхности, большая реактивность). Кроме того, это один из основных компонентов пороха.

- Облегчает удаление пней с поваленных деревьев. Нитрат поставляет азот, необходимый грибам для разрушения пней.

- Он участвует в снижении чувствительности зубов за счет включения в зубные пасты, что увеличивает защиту от болезненных ощущений зуба, вызываемых холодом, теплом, кислотой, сладостями или контактом.

- Он действует как гипотензивное средство в регуляции кровяного давления у людей. Этот эффект может быть связан или связан с изменением экскреции натрия. Рекомендуемая доза для лечения составляет 40-80 мг-экв / сут калия. В связи с этим указывается, что нитрат калия обладает мочегонным действием.

Как это делается?

Большая часть нитратов производится в шахтах пустынь Чили. Его можно синтезировать с помощью различных реакций:

NH ₄ NO ₃ (водн.) + КОН (водн.) => NH ₃ (водн.) + KNO ₃ (водн.) + H ₂ O (l)

Нитрат калия также получают путем нейтрализации азотной кислоты гидроксидом калия в сильно экзотермической реакции.

КОН (водн.) + HNO ₃ (конц.) => KNO ₃ (водн.) + H ₂ O (l)

В промышленных масштабах нитрат калия получают по реакции двойного вытеснения.

NaNO ₃ (водн.) + KCl (водн.) => NaCl (водн.) + KNO ₃ (водн.)

Основным источником KCl является минерал сильвин, а не другие минералы, такие как карналит или каинит, которые также состоят из ионного магния.

Физические и химические свойства

Нитрат калия в твердом состоянии выглядит как белый порошок или в форме кристаллов с ромбической структурой при комнатной температуре и тригональной при 129 ºC. Он имеет молекулярную массу 101,1032 г / моль, не имеет запаха и имеет едкий солевой вкус.

Это соединение, хорошо растворимое в воде (316–320 г / литр воды при 20 ºC) из-за его ионной природы и легкости, с которой молекулы воды могут сольватировать ион K ⁺ .

Его плотность составляет 2,1 г / см ³ при 25 ºC. Это означает, что он примерно в два раза плотнее воды.

Их точки плавления (334 ºC) и точки кипения (400 ºC) указывают на ионные связи между K ⁺ и NO ₃ ^- . Однако они низкие по сравнению с таковыми других солей, потому что энергия кристаллической решетки ниже для одновалентных ионов (то есть с зарядом ± 1), а также они не очень похожи по размеру.

Он разлагается при температуре, близкой к температуре кипения (400 ºC), с образованием нитрита калия и молекулярного кислорода:

KNO ₃ (т) => KNO ₂ (т) + O ₂ (г)

Ссылки

1. Pubchem. (2018). Азотнокислый калий. Получено 12 апреля 2018 г. с сайта pubchem.ncbi.nlm.nik.gov.
2. Энн Мари Хельменстин, доктор философии (29 сентября 2017 г.). Факты о селитре или нитрате калия. Получено 12 апреля 2018 г. с: thinkco.com
3. К. Ниммо и Б. В. Лукас. (22 мая 1972 г.). Конформация и ориентация NO3 в α-фазе нитрата калия. Природа, физика, 237, 61–63.
4. Адам Рендзиковски. (8 апреля 2017 г.). Кристаллы нитрата калия. , Получено 12 апреля 2018 г. с сайта https://commons.wikimedia.org.
5. Acta Cryst. (2009). Выращивание и измельчение монокристаллов нитрата калия фазы III, KNO ₃ . B65, 659-663.
6. Марни Вульф. (03 октября 2017 г.). Риски нитрата калия. Получено 12 апреля 2018 г. с сайта livestrong.com.
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). Минеральная селитра. Получено 12 апреля 2018 г. с: galleries.com