KALIUMNITRAT (KNO3): STRUKTUR, BRUK, EGENSKAPER - KJEMI - 2026

Den kaliumnitrat er et metall alkali, og nitrat oxoanion kalium ternære blanding salt. Den kjemiske formelen er KNO ₃ , noe som betyr at for hvert ion K ⁺ , der er et ion NO ₃ ^- samvirker med denne. Derfor er det et ionisk salt og utgjør et av alkalinitratet (LiNO ₃ , NaNO ₃ , RBNO ₃ …).

KNO ₃ er et sterkt oksidasjonsmiddel på grunn av tilstedeværelsen av nitratanionen. Det vil si at den fungerer som en reserve for faste og vannfrie nitrationer, i motsetning til andre sterkt vannløselige eller sterkt hygroskopiske salter. Mange av egenskapene og bruken av denne forbindelsen skyldes nitratanionen, snarere enn kaliumkationen.

KNO _3- krystaller med nåleformer er illustrert på bildet over . Den naturlige kilden til KNO ₃ er saltpeter, kjent med navnene Saltpeter eller salpetre, på engelsk. Dette elementet er også kjent som potashnitrat eller nitro mineral.

Det finnes i tørre områder eller ørkenområder, så vel som utblomstring fra kavernøse vegger. En annen viktig kilde til KNO ₃ er guano, ekskrementer av dyr som bor i tørre omgivelser.

Kjemisk struktur

I det øvre bildet er krystallstrukturen til KNO ₃ representert . De lilla kulene tilsvarer K ⁺ -ionene , mens de røde og blå er henholdsvis oksygen- og nitrogenatomer. Den krystallinske strukturen er av ortorombisk type ved romtemperatur.

Geometrien til anionen NO ₃ ^- er den for et trigonalt plan, med oksygenatomene i hjørnet av trekanten, og nitrogenatomet i sentrum. Det har en positiv formell ladning på nitrogenatomet, og to negative formelle ladninger på to oksygenatomer (1-2 = (-1)).

Disse to negative ladningene av NO ₃ ^- delokaliserer mellom de tre oksygenatomer, og opprettholder alltid den positive ladningen på nitrogen. Som et resultat av dette, ionene K ⁺ i glasset unngå posisjonert like over eller under nitrogen anioner NO ₃ ^- .

Faktisk demonstrerer bildet hvordan K ⁺ -ionene er omringet av oksygenatomene, de røde kulene. Avslutningsvis er disse samhandlingene ansvarlige for krystallarrangementene.

Andre krystallinske faser

Variabler som trykk og temperatur kan endre disse arrangementene og ha forskjellige strukturelle faser for KNO ₃ (fase I, II og III). For eksempel er fase II den for bildet, mens fase I (med trigonal krystallstruktur) dannes når krystallene varmes opp til 129 ºC.

Fase III er et overgangsstoff som oppnås ved avkjøling av fase I, og noen studier har vist at det utviser noen viktige fysiske egenskaper, for eksempel ferroelektrisitet. I denne fasen danner krystallen lag med kalium og nitrater, muligens følsomme for elektrostatisk frastøtning mellom ionene.

I lagene i fase III mister NO ₃ ^- anionene litt av sin planaritet (trekanten krummer seg litt) for å tillate dette arrangementet, som i tilfelle mekanisk forstyrrelse blir strukturen til fase II.

applikasjoner

Salt er av stor betydning siden det brukes i mange menneskelige aktiviteter, som manifesteres i industri, landbruk, mat, etc. Disse bruksområdene inkluderer følgende:

- Bevaring av mat, spesielt kjøtt. Til tross for mistanken om at det er involvert i dannelsen av nitrosamin (et kreftfremkallende middel), brukes det fortsatt i delikatesseforretninger.

- Gjødsel, fordi kaliumnitrat gir to av de tre makronæringsstoffene i planter: nitrogen og kalium. Sammen med fosfor er dette elementet nødvendig for utvikling av planter. Det vil si at det er en viktig og håndterbar reserve av disse næringsstoffene.

- Akselererer forbrenning, kan produsere eksplosjoner hvis det brennbare materialet er omfattende eller hvis det er fint delt (større overflateareal, større reaktivitet). I tillegg er det en av hovedkomponentene i krutt.

- Forenkler fjerning av stubber fra felte trær. Nitrat leverer nitrogenet som er nødvendig for sopp for å ødelegge stubbved.

- Det griper inn i reduksjonen av tannfølsomhet gjennom innblanding i tannkrem, noe som øker beskyttelsen av de smertefulle følelsene til tannen som produseres av kulde, varme, syre, søtsaker eller kontakt.

- Det griper inn som en hypotensiv i reguleringen av blodtrykk hos mennesker. Denne effekten vil bli gitt eller henge sammen med en endring i natriumutskillelse. Den anbefalte dosen i behandlingen er 40-80 mEq / dag kalium. I denne forbindelse påpekes det at kaliumnitrat ville ha en vanndrivende virkning.

Hvordan gjøres det?

Det meste av nitratet er produsert i gruvene i ørkenene i Chile. Det kan syntetiseres ved forskjellige reaksjoner:

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

Kaliumnitrat produseres også ved å nøytralisere salpetersyre med kaliumhydroksyd i en meget eksoterm reaksjon.

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

I industriell målestokk produseres kaliumnitrat ved en dobbel forskyvningsreaksjon.

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

Hovedkilden til KCl er fra mineralet silvin, og ikke fra andre mineraler som karnalitt eller kainitt, som også er sammensatt av ionisk magnesium.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Kaliumnitrat i fast tilstand fremstår som et hvitt pulver eller i form av krystaller med en orthorhombisk struktur ved romtemperatur, og trigonal ved 129 ºC. Den har en molekylvekt på 101,1032 g / mol, er luktfri og har en skarp saltoppløsning.

Det er en veldig løselig forbindelse i vann (316-320 g / liter vann, ved 20 ºC), på grunn av dens ioniske natur og den enkle vannmolekylene har til å løse K ⁺ -ionet .

Dens tetthet er 2.1 g / cm ³ ved 25 ° C. Dette betyr at det er omtrent dobbelt så tett som vann.

Smeltepunktene deres (334 ºC) og kokepunktene (400 ºC) er en indikasjon på ionebindingene mellom K ⁺ og NO ₃ ^- . Imidlertid er de lave sammenlignet med andre salter, fordi den krystallinske gitterenergien er lavere for monovalente ioner (det vil si med ladninger ± 1), og de har heller ikke veldig like størrelser.

Den spaltes ved en temperatur nær kokepunktet (400 ºC) for å produsere kaliumnitritt og molekylært oksygen:

KNO ₃ (r) => KNO ₂ (r) + O ₂ (g)

referanser

1. Pubchem. (2018). Kaliumnitrat. Hentet 12. april 2018, fra: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29. september 2017). Saltpeter eller kaliumnitrat fakta. Hentet 12. april 2018, fra: thoughtco.com
3. K. Nimmo & BW Lucas. (22. mai 1972). Konformasjon og orientering av NO3 i α-fase kaliumnitrat. Naturfysisk vitenskap 237, 61–63.
4. Adam Rędzikowski. (8. april 2017). Kaliumnitratkrystaller. . Hentet 12. april 2018, fra: https://commons.wikimedia.org
5. Acta Cryst. (2009). Vekst og enkelkrystallforedling av fase-III kaliumnitrat, KNO ₃ . B65, 659-663.
6. Marni Wolfe. (3. oktober 2017). Kaliumnitratrisiko. Hentet 12. april 2018, fra: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). Mineralet niter. Hentet 12. april 2018, fra: galleries.com