KALIUMNITRAT (KNO3): STRUKTUR, ANVENDELSER, EGENSKABER - KEMI - 2025

Den kaliumnitrat er et metal alkali og nitrat oxoanion kalium ternær forbindelse salt. Dens kemiske formel er KNO ₃, hvilket betyder, at for hver ion K ⁺, der er en ion NR ₃ ^- interagere med dette. Derfor er det et ionisk salt og udgør en af alkali nitrat (Lino ₃, NaNO ₃, RBNO ₃…).

KNO ₃ er et stærkt oxidationsmiddel på grund af tilstedeværelsen af ​​nitratanionen. Det vil sige, det fungerer som en reserve for faste og vandfri nitrationer i modsætning til andre stærkt vandopløselige eller stærkt hygroskopiske salte. Mange af egenskaberne og anvendelserne af denne forbindelse skyldes nitratanionen snarere end kaliumkationen.

KNO _3- krystaller med nåleformer er illustreret på billedet ovenfor. Den naturlige kilde til KNO ₃ er saltpeter, kendt under navnene Saltpeter eller salpetre, på engelsk. Dette element er også kendt som potashnitrat eller nitro mineral.

Det findes i tørre eller ørkenområder samt udbredelse fra kavernøse vægge. En anden vigtig kilde til KNO ₃ er guano, ekskrementer af dyr, der bebor tørre miljøer.

Kemisk struktur

I det øverste billede er KNO ₃ 's krystalstruktur repræsenteret. De lilla kugler svarer til K ⁺ -ionerne, mens de røde og blå er henholdsvis ilt- og nitrogenatomer. Den krystallinske struktur er af den orthorhombiske type ved stuetemperatur.

Geometrien for anionen NO ₃ ^- er den for et trigonalt plan, med iltatomerne i trekantens hjørner og nitrogenatomet i midten. Det har en positiv formel ladning på nitrogenatomet og to negative formelle ladninger på to oxygenatomer (1-2 = (-1)).

Disse to negative ladninger af NO ₃ ^- delokaliseres mellem de tre oxygenatomer og opretholder altid den positive ladning på nitrogen. Som et resultat af dette, ionerne K ⁺ i glasset undgå placeret lige over eller under kvælstof anioner NO ₃ ^-.

Faktisk viser billedet, hvordan K ⁺ -ionerne er omgivet af iltatomerne, de røde kugler. Afslutningsvis er disse interaktioner ansvarlige for krystalarrangementer.

Andre krystallinske faser

Variabler som tryk og temperatur kan ændre disse arrangementer og har oprindelse i forskellige strukturelle faser for KNO ₃ (fase I, II og III). F.eks. Er fase II den af ​​billedet, mens fase I (med trigonal krystalstruktur) dannes, når krystallerne opvarmes til 129 ºC.

Fase III er et overgangsstof, der fås ved afkøling af fase I, og nogle undersøgelser har vist, at det udviser nogle vigtige fysiske egenskaber, såsom ferroelektricitet. I denne fase danner krystallen lag af kalium og nitrater, muligvis følsomme over for elektrostatisk frastødning mellem ionerne.

I fase III-lagene mister NO ₃ ^- anionerne lidt af deres planaritet (trekanten bøjer sig lidt) for at tillade dette arrangement, som i tilfælde af mekanisk forstyrrelse bliver fase II-strukturen.

Applikationer

Salt er af stor betydning, da det bruges i mange menneskelige aktiviteter, der manifesteres i industri, landbrug, mad osv. Disse anvendelser inkluderer følgende:

- Konservering af mad, især kød. På trods af mistanken om, at det er involveret i dannelsen af ​​nitrosamin (et kræftfremkaldende middel), bruges det stadig i delikatesser.

- Gødning, fordi kaliumnitrat giver to af de tre makronæringsstoffer i planter: nitrogen og kalium. Sammen med fosfor er dette element nødvendigt for udviklingen af ​​planter. Det vil sige, det er en vigtig og overskuelig reserve af disse næringsstoffer.

- Fremskynder forbrænding og er i stand til at producere eksplosioner, hvis det brændbare materiale er omfattende eller hvis det er fint opdelt (større overfladeareal, større reaktivitet). Derudover er det en af ​​hovedkomponenterne i kruttet.

- Fremmer fjernelse af stubbe fra fældede træer. Nitrat leverer det nødvendige nitrogen til svampe til at ødelægge stub træ.

- Det griber ind i reduktionen af ​​tandfølsomheden gennem dens indarbejdelse i tandpastaer, hvilket øger beskyttelsen af ​​de smertefulde fornemmelser i tanden, der er produceret af kulde, varme, syre, slik eller kontakt.

- Det griber ind som en hypotensiv i reguleringen af ​​blodtryk hos mennesker. Denne virkning vil blive givet eller hænge sammen med en ændring i natriumudskillelse. Den anbefalede dosis i behandlingen er 40-80 mEq / dag kalium. I denne forbindelse påpeges det, at kaliumnitrat ville have en vanddrivende virkning.

Hvordan gøres det?

Det meste af nitratet produceres i miner i ørkenerne i Chile. Det kan syntetiseres ved forskellige reaktioner:

NH ₄ NO ₃ (aq) + KOH (aq) => NH ₃ (aq) + KNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

Kaliumnitrat produceres også ved neutralisering af salpetersyre med kaliumhydroxid i en meget eksoterm reaktion.

KOH (aq) + HNO ₃ (kone) => KNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

I industriel skala produceres kaliumnitrat ved en dobbelt forskydningsreaktion.

NaNO ₃ (aq) + KCl (aq) => NaCl (aq) + KNO ₃ (aq)

Den vigtigste kilde til KCl er fra mineralet silvin og ikke fra andre mineraler såsom carnalit eller cainit, som også er sammensat af ionisk magnesium.

Fysiske og kemiske egenskaber

Kaliumnitrat i fast tilstand fremstår som et hvidt pulver eller i form af krystaller med en orthorhombisk struktur ved stuetemperatur og trigonal ved 129 ºC. Det har en molekylvægt på 101,1032 g / mol, er lugtfri og har en skarp saltopløsning.

Det er en forbindelse, der er meget opløselig i vand (316-320 g / liter vand ved 20 ºC) på grund af dens ioniske natur og den lethed, som vandmolekyler har til at opløse K ⁺ -ionen.

Dets densitet er 2,1 g / cm ³ ved 25 ºC. Dette betyder, at det er cirka dobbelt så tæt som vand.

Dets smeltepunkter (334 ºC) og kogepunkter (400 ºC) er tegn på de ioniske bindinger mellem K ⁺ og NO ₃ ^-. De er imidlertid lave sammenlignet med dem fra andre salte, fordi den krystallinske gitterenergi er lavere for monovalente ioner (det vil sige med ladninger ± 1), og de har heller ikke meget ens størrelser.

Det nedbrydes ved en temperatur tæt på kogepunktet (400 ºC) for at producere kaliumnitrit og molekylært ilt:

KNO ₃ (r) => KNO ₂ (r) + O ₂ (g)

Referencer

1. Pubchem. (2018). Kaliumnitrat. Hentet den 12. april 2018 fra: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Anne Marie Helmenstine, ph.d. (29. september 2017). Saltpeter- eller kaliumnitratfakta. Hentet den 12. april 2018 fra: thoughtco.com
3. K. Nimmo & BW Lucas. (22. maj 1972). Konformation og orientering af NO3 i α-fase kaliumnitrat. Naturfysisk videnskab 237, 61–63.
4. Adam Rędzikowski. (8. april 2017). Kaliumnitratkrystaller.. Hentet den 12. april 2018 fra:
5. Acta Cryst. (2009). Vækst og enkelt krystalforfining af fase-III kaliumnitrat, KNO ₃. B65, 659-663.
6. Marni Wolfe. (3. oktober 2017). Kaliumnitratrisici. Hentet den 12. april 2018 fra: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). Mineralniteret. Hentet den 12. april 2018 fra: galleries.com