KALIUMNITRAT (KNO3): STRUKTUR, ANVÄNDNING, EGENSKAPER - KEMI - 2025

Den kaliumnitrat är en metall alkali, och nitrat oxoanjon kalium ternär förening salt. Dess kemiska formel är KNO ₃ , vilket innebär att för varje jon K ⁺ , det är en jon NO ₃ ^- som interagerar med denna. Därför är det ett joniskt salt och utgör ett av alkali-nitratet (LiNO ₃ , NaNO ₃ , RBNO ₃ …).

KNO ₃ är ett starkt oxidationsmedel på grund av närvaron av nitratanjonen. Det vill säga den fungerar som en reserv för fasta och vattenfria nitratjoner, till skillnad från andra mycket vattenlösliga eller starkt hygroskopiska salter. Många av egenskaperna och användningarna av denna förening beror på nitratanjonen snarare än kaliumkatjonen.

KNO _3- kristaller med nålformer illustreras på bilden ovan . Den naturliga källan till KNO ₃ är saltpeter, känd under namnet Saltpeter eller salpetre, på engelska. Detta element är också känt som potashnitrat eller nitro mineral.

Det finns i torra områden eller ökenområden, såväl som utflod från kavernösa väggar. En annan viktig källa till KNO ₃ är guano, avskiljningen av djur som bor i torra miljöer.

Kemisk struktur

I den övre bilden är kristallstrukturen för KNO ₃ representerad . De lila sfärerna motsvarar K ⁺ -jonerna , medan de röda och blåa är syre- och kväveatomerna. Den kristallina strukturen är av ortorombisk typ vid rumstemperatur.

Geometrien för anjonen NO ₃ ^- är den för ett trigonalt plan, med syreatomerna i kanten av triangeln och kväveatomen i centrum. Den har en positiv formell laddning på kväveatomen och två negativa formella laddningar på två syreatomer (1-2 = (-1)).

Dessa två negativa laddningar av NO ₃ ^- delokaliserar mellan de tre syreatomerna och bibehåller alltid den positiva laddningen på kväve. Som ett resultat av detta, jonerna K ⁺ i glaset undvika placerad precis över eller under kväve anjoner NR ₃ ^- .

I själva verket visar bilden hur K ⁺ -jonerna omges av syreatomerna, de röda sfärerna. Sammanfattningsvis är dessa interaktioner ansvariga för kristallarrangemangen.

Andra kristallina faser

Variabler såsom tryck och temperatur kan modifiera dessa arrangemang och har sitt ursprung i olika strukturfaser för KNO ₃ (fas I, II och III). Till exempel är fas II bildens, medan fas I (med trigonal kristallstruktur) bildas när kristallerna värms upp till 129 ºC.

Fas III är ett övergångsfast ämne som erhålls genom fas I-kylning, och studier har visat att det uppvisar några viktiga fysiska egenskaper, såsom ferroelektricitet. I denna fas bildar kristallen lager av kalium och nitrater, eventuellt känsliga för elektrostatiska avstötningar mellan jonerna.

I skikten i fas III förlorar NO ₃ ^- anjonerna lite av sin planaritet (triangeln böjer sig något) för att tillåta detta arrangemang, som i händelse av mekanisk störning blir strukturen för fas II.

tillämpningar

Salt är av stor vikt eftersom det används i många mänskliga aktiviteter, som manifesteras i industri, jordbruk, mat etc. Dessa användningar inkluderar följande:

- Bevarande av mat, särskilt kött. Trots misstanken att det är involverat i bildningen av nitrosamin (ett cancerframkallande medel) används det fortfarande i delikatessenser.

- Gödselmedel, eftersom kaliumnitrat ger två av de tre makronäringsämnena i växter: kväve och kalium. Tillsammans med fosfor är detta element nödvändigt för utveckling av växter. Det är, det är en viktig och hanterbar reserv av dessa näringsämnen.

- Snabbare förbränning, att kunna producera explosioner om det brännbara materialet är omfattande eller om det är fint uppdelat (större ytarea, större reaktivitet). Dessutom är det en av huvudkomponenterna i krutt.

- Underlättar avlägsnande av stubbar från avverkade träd. Nitrat tillhandahåller det kväve som behövs för svampar för att förstöra stubbved.

- Den ingriper i minskningen av tandkänsligheten genom att den införlivas i tandkräm, vilket ökar skyddet för de smärtsamma känslorna av tanden som produceras av kyla, värme, syra, godis eller kontakt.

- Det ingriper som en hypotensiv i regleringen av blodtrycket hos människor. Denna effekt skulle ges eller hänga samman med en förändring av natriumutsöndring. Den rekommenderade dosen vid behandlingen är 40-80 mEq / dag kalium. I detta avseende påpekas att kaliumnitrat skulle ha en urindrivande verkan.

Hur görs det?

Det mesta av nitratet produceras i gruvorna i öknarna i Chile. Det kan syntetiseras genom olika reaktioner:

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

Kaliumnitrat produceras också genom neutralisering av salpetersyra med kaliumhydroxid i en mycket exoterm reaktion.

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

I industriell skala produceras kaliumnitrat genom en dubbel förträngningsreaktion.

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

Huvudkällan till KCl är från mineralet silvin och inte från andra mineraler som karnalit eller kainit, som också består av joniskt magnesium.

Fysiska och kemiska egenskaper

Kaliumnitrat i fast tillstånd visas som ett vitt pulver eller i form av kristaller med en orthorhombisk struktur vid rumstemperatur och trigonal vid 129 ºC. Den har en molekylvikt av 101,1032 g / mol, är luktfri och har en hård saltlösning.

Det är en mycket löslig förening i vatten (316-320 g / liter vatten, vid 20 ºC), på grund av dess joniska natur och den enkla vattenmolekylerna har att lösa K ⁺ jonen .

Dess densitet är 2,1 g / cm ^{^} vid 25 ºC. Detta innebär att det är ungefär dubbelt så tätt som vatten.

Deras smältpunkter (334 ºC) och kokpunkterna (400 ºC) indikerar de joniska bindningarna mellan K ⁺ och NO ₃ ^- . De är emellertid låga jämfört med de från andra salter, eftersom den kristallina gitterenergin är lägre för monovalenta joner (det vill säga med laddningar ± 1), och de har heller inte särskilt lika stora storlekar.

Den sönderdelas vid en temperatur nära kokpunkten (400 ºC) för att producera kaliumnitrit och molekylärt syre:

KNO ₃ (s) => KNO ₂ (er) + O ₂ (g)

referenser

1. PubChem. (2018). Kaliumnitrat. Hämtad 12 april 2018 från: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29 september 2017). Saltpeter eller kaliumnitrat fakta. Hämtad 12 april 2018 från: thoughtco.com
3. K. Nimmo & BW Lucas. (22 maj 1972). Konformation och orientering av NO3 i a-fas kaliumnitrat. Nature Physical Science 237, 61–63.
4. Adam Rędzikowski. (8 april 2017). Kaliumnitratkristaller. . Hämtad 12 april 2018 från: https://commons.wikimedia.org
5. Acta Cryst. (2009). Tillväxt och enkelkristallraffinering av fas-III-kaliumnitrat, KNO ₃ . B65, 659-663.
6. Marni Wolfe. (3 oktober 2017). Kaliumnitratrisker. Hämtad 12 april 2018 från: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). Mineralniter. Hämtad 12 april 2018 från: galleries.com