КАЛІЄВА СЕЛІТРА (KNO3): СТРУКТУРА, ВИКОРИСТАННЯ, ВЛАСТИВОСТІ - ХІМІЯ - 2025

Нітрат калію є лужним металом, і нітрат калію oxoanion потрійного з'єднання солі. Його хімічна формула KNO ₃ , що означає , що для кожного іона К ⁺ , то є іон NO ₃ ^- , взаємодіє з цим. Тому вона є іонною сіллю і являє собою один з лужної селітри (LiNO ₃ , NaNO ₃ , RBNO ₃ …).

КНО ₃ є сильним окислювачем за рахунок присутності аніону нітратів. Тобто він функціонує як резерв твердих та безводних іонів нітратів, на відміну від інших високорозчинних у воді або високогігроскопічних солей. Багато властивостей та застосувань цієї сполуки пояснюються аніоном нітратів, а не катіоном калію.

Кристали KNO ₃ з голковою формою проілюстровані на зображенні вище . Природним джерелом KNO ₃ є селітра, відома під назвою Saltpeter або salpetre, англійською мовою. Цей елемент також відомий як калійний нітрат або нітро мінерал.

Воно зустрічається в посушливих або пустельних районах, а також випорожнень з кавернозних стін. Ще одне важливе джерело KNO ₃ - гуано, екскременти тварин, які населяють сухі середовища.

Хімічна структура

На верхньому зображенні представлена ​​кристалічна структура KNO ₃ . Фіолетові сфери відповідають іонам K ⁺ , тоді як червона та синя - це атоми кисню та азоту відповідно. Кристалічна структура має орторомбічний тип при кімнатній температурі.

Геометрія аніона NO ₃ ^- це трикутна площина з атомами кисню у вершинах трикутника, а атом азоту в центрі. Він має один позитивний формальний заряд на атомі азоту і два негативні формальні заряди на два атоми кисню (1-2 = (-1)).

Ці два негативні заряди NO ₃ ^- делокалізуються між трьома атомами кисню, завжди підтримуючи позитивний заряд азоту. Як в результаті цього, іони К ⁺ в скляної уникати розташований безпосередньо над або під аніонів азоту NO ₃ ^- .

Насправді, зображення демонструє, як іони К ⁺ оточені атомами кисню, червоними сферами. На закінчення, ці взаємодії відповідають за розташування кристалів.

Інші кристалічні фази

Такі змінні, як тиск і температура, можуть змінювати ці схеми і породжувати різні структурні фази для KNO ₃ (фази I, II і III). Наприклад, фаза II - це зображення, тоді як фаза I (з трикутної кристалічною структурою) утворюється при нагріванні кристалів до 129 ° С.

Фаза III - це перехідне тверде речовина, яке отримують після охолодження фази I, і деякі дослідження показали, що він виявляє деякі важливі фізичні властивості, наприклад, сегнетоелектричність. У цій фазі кристал утворює шари калію та нітратів, можливо чутливі до електростатичного відштовхування між іонами.

У шарах III фази аніони NO ₃ ^- втрачають трохи своєї планарності (кривий трикутник злегка), щоб дозволити таке розташування, яке у разі будь-яких механічних порушень стає структурою II фази.

Програми

Сіль має велике значення, оскільки її використовують у багатьох людських видах діяльності, що виявляються у промисловості, сільському господарстві, харчовій промисловості тощо. Ці види використання включають наступне:

- Збереження їжі, особливо м'яса. Незважаючи на підозру, що він бере участь в утворенні нітрозаміну (канцерогенного агента), він все ще використовується в делікатесах.

- Добриво, тому що калійна селітра забезпечує два з трьох макроелементів у рослинах: азот та калій. Поряд з фосфором цей елемент необхідний для розвитку рослин. Тобто це важливий і керований запас цих поживних речовин.

- Прискорює горіння, будучи здатним виробляти вибухи, якщо горючий матеріал великий, або якщо він тонко розділений (більша площа поверхні, більша реакційна здатність). Крім того, це одна з основних складових пороху.

- полегшує видалення пеньків з повалених дерев. Нітрати постачають азот, необхідний грибкам для знищення пенькового дерева.

- Він втручається у зменшення чутливості зубів завдяки його включенню в зубні пасти, що підвищує захист від хворобливих відчуттів зуба, що виникають при холоді, спеці, кислоті, солодощах або контакті.

- Він втручається як гіпотензивний засіб у регуляції артеріального тиску у людини. Цей ефект був би наданий або взаємопов'язаний зі зміною екскреції натрію. Рекомендована доза при лікуванні становить 40-80 мЕкв / добу калію. У зв'язку з цим вказується, що нітрат калію мав би сечогінну дію.

Як це робиться?

Більшість нітратів виробляється в шахтах пустель Чилі. Він може бути синтезований різними реакціями:

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

Калієва селітра також утворюється шляхом нейтралізації азотної кислоти гідроксидом калію у сильній екзотермічній реакції.

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

У промислових масштабах калієва селітра утворюється шляхом реакції подвійного переміщення.

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

Основне джерело KCl - з мінералу сильвіна, а не з інших мінералів, таких як карналіт або кайніт, які також складаються з іонного магнію.

Фізичні та хімічні властивості

Калієва селітра в твердому стані виявляється у вигляді білого порошку або у вигляді кристалів з орторомбічною структурою при кімнатній температурі та тригональною при 129 ºC. Має молекулярну масу 101,1032 г / моль, не має запаху та має гострий сольовий смак.

Це дуже розчинна сполука у воді (316-320 г / літр води при температурі 20 ° С), завдяки її іонній природі та легкості, яку молекули води повинні сольвати іона К ⁺ .

Його щільність становить 2,1 г / см ³ при 25 ºC. Це означає, що вона приблизно вдвічі густіша за воду.

Температури їх плавлення (334 ºC) і температури кипіння (400 ºC) вказують на іонні зв’язки між K ⁺ і NO ₃ ^- . Однак вони низькі порівняно з енергією інших солей, оскільки енергія кристалічної решітки нижча для одновалентних іонів (тобто з ± 1 зарядами), і вони також мають не дуже схожі розміри.

Він розкладається при температурі, близькій до температури кипіння (400 ºC), утворюючи нітрит калію та молекулярний кисень:

KNO ₃ (s) => KNO ₂ (s) + O ₂ (g)

Список літератури

1. Pubchem. (2018). Нітрат калію. Отримано 12 квітня 2018 року з: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Енн Марі Гельменстін, к.т.н. (29 вересня 2017 р.). Факти сольового або нітратного калію. Отримано 12 квітня 2018 року з: thinkco.com
3. К. Німмо та Б. В. Лукас. (22 травня 1972 р.). Конформація та орієнтація NO3 в α-фазі нітрату калію. Природа фізична наука 237, 61–63.
4. Адам Рендзіковський. (8 квітня 2017 р.). Кристали калієвої селітри. . Отримано 12 квітня 2018 року з: https://commons.wikimedia.org
5. Acta Cryst. (2009). Зростання та монокристалічне рафінування фази-III калійної селітри, KNO ₃ . В65, 659-663.
6. Марні Вулф. (03 жовтня 2017 р.). Ризики нітратної калію. Отримано 12 квітня 2018 року з: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). Мінеральна нітра. Отримано 12 квітня 2018 року з: galleries.com