KALIUMNITRAATTI (KNO3): RAKENNE, KÄYTTÖ, OMINAISUUDET - KEMIA - 2026

Kaliumnitraatti on metallia alkali- ja nitraatti oxoanion kalium kolmiarvoisen yhdisteen suola. Sen kemiallinen kaava on KNO ₃, joka tarkoittaa sitä, että kunkin ionin K ⁺, siellä on ioni NO ₃ ^- vuorovaikutuksessa tämän kanssa. Näin ollen, se on ioninen suola ja muodostaa yhden alkali- nitraatti (lino ₃, NaNO ₃, RBNO ₃…).

KNO ₃ on voimakas hapettava aine johtuen nitraatti-anionista. Toisin sanoen, se toimii varauksena kiinteille ja vedettömille nitraatti-ioneille, toisin kuin muut hyvin vesiliukoiset tai erittäin hygroskooppiset suolat. Monet tämän yhdisteen ominaisuuksista ja käyttötarkoituksista johtuvat nitraatti-anionista, eikä kaliumkationista.

Neulamuotoisilla KNO ₃ -kiteillä on kuvattu yllä olevassa kuvassa. KNO _{3: n} luonnollinen lähde on suolahappo, joka tunnetaan nimellä Saltpeter tai salpetre, englanniksi. Tämä elementti tunnetaan myös nimellä potaskanitraatti tai nitromineraali.

Sitä löytyy kuivilta tai autiomaa-alueilta, samoin kuin kukoistuminen kavernooseista. Toinen tärkeä KNO _{3: n} lähde on guano, kuivassa ympäristössä elävien eläinten uloste.

Kemiallinen rakenne

Yläkuvassa esitetään KNO _3: n kiderakenne. Violetti pallo vastaa K ⁺ -ioneja, kun taas punainen ja sininen ovat vastaavasti happi- ja typpiatomeja. Kiteinen rakenne on ortomombinen tyyppi huoneenlämpötilassa.

Anionin NO ₃ geometria ^- on trigonaalitaso, jossa happiatomit ovat kolmion kärkissä ja typpiatomi keskellä. Sillä on yksi positiivinen muodollinen varaus typpiatomille ja kaksi negatiivista muodollista varausta kahdelle happiatomille (1-2 = (-1)).

Nämä kaksi negatiivista varausta NO ₃ ^- delocalize näiden kolmen happiatomin, aina säilyttää positiivisen varauksen typpeä. Kuten seurauksena ionit K ⁺ lasi välttää sijoitettu hieman yli tai typen alla anionien NO ₃ ^-.

Itse asiassa kuva osoittaa, kuinka K ⁺ -ionit ympäröivät happiatomit, punaiset pallot. Yhteenvetona voidaan todeta, että nämä vuorovaikutukset ovat vastuussa kidejärjestelyistä.

Muut kiteiset faasit

Muuttujat, kuten paine ja lämpötila, voivat muuttaa näitä järjestelyjä ja johtaa eri rakennevaiheisiin KNO _{3: lle} (vaiheet I, II ja III). Esimerkiksi, vaihe II on kuvan vaihe, kun taas vaihe I (trigonalikiderakenteella) muodostuu, kun kiteet kuumennetaan 129 ºC: seen.

Vaihe III on siirtymävaiheen kiinteä aine, joka saadaan vaiheen I jäähdytyksestä, ja jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että sillä on joitain tärkeitä fysikaalisia ominaisuuksia, kuten ferrosähkö. Tässä vaiheessa kide muodostaa kalium- ja nitraattikerrokset, jotka ovat mahdollisesti herkkiä ionien välisille sähköstaattisille heikentymisille.

Kerroksiin faasin III NO ₃ ^- anioneja menettää hieman niiden tasomaisuuden (kolmio käyrät hieman), jotta tämän järjestelyn, joka, siinä tapauksessa, että mitään mekaanista häiriötä, on rakenne, II-vaiheen.

Sovellukset

Suolalla on suuri merkitys, koska sitä käytetään monissa ihmistoiminnoissa, jotka ilmenevät teollisuudessa, maataloudessa, elintarvikkeissa jne. Näihin käyttötarkoituksiin kuuluvat seuraavat:

- Ruoan, erityisesti lihan, säilyttäminen. Huolimatta siitä, että se osallistuu nitrosamiinin (syöpää aiheuttava aine) muodostumiseen, sitä käytetään edelleen herkkuissa.

- Lannoite, koska kaliumnitraatti tarjoaa kaksi kolmesta kasvien makroravinteesta: typpeä ja kaliumia. Tämä elementti on fosforin ohella välttämätön kasvien kehitykselle. Toisin sanoen, se on tärkeä ja hallittavissa oleva näiden ravintoaineiden varanto.

- Nopeuttaa palamista ja pystyy tuottamaan räjähdyksiä, jos palava materiaali on laajaa tai jos se on hienojakoista (suurempi pinta-ala, suurempi reaktiivisuus). Lisäksi se on yksi ruiskun tärkeimmistä komponenteista.

- Helpottaa kantojen poistamista kaadetuista puista. Nitraatti toimittaa typpeä, jota sienet tarvitsevat kantopuun tuhoamiseen.

- Se puuttuu hampaiden herkkyyden vähentämiseen sisällyttämällä ne hammastahnoihin, mikä lisää suojaa hampaiden kivullisille tunneille, joita aiheuttaa kylmä, lämpö, ​​happo, makeiset tai kosketus.

- Se vaikuttaa verenpaineen alenemisena ihmisten verenpaineen säätelyyn. Tämä vaikutus saadaan aikaan tai liittyy toisiinsa muutoksen kanssa natriumin erittymisessä. Suositeltu annos hoidossa on 40 - 80 mekvivalenttia kaliumia päivässä. Tältä osin huomautetaan, että kaliumnitraatilla olisi diureettinen vaikutus.

Kuinka se tehdään?

Suurin osa nitraatista tuotetaan Chilen aavikoiden kaivoksissa. Se voidaan syntetisoida erilaisilla reaktioilla:

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

Kaliumnitraattia tuotetaan myös neutraloimalla typpihappo kaliumhydroksidilla erittäin eksotermisessä reaktiossa.

KOH: ta (aq) + HNO ₃ (conc) => KNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

Teollisessa mittakaavassa kaliumnitraatti tuotetaan kaksoissiirtoreaktiolla.

NaNO ₃ (aq) + KCI (aq) => NaCI (aq) + KNO ₃ (aq)

Pääasiallinen KCl-lähde on mineraalisilviinistä, ei muista mineraaleista, kuten karnaliitista tai kainiitista, jotka koostuvat myös ionisesta magnesiumista.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kiinteässä muodossa oleva kaliumnitraatti esiintyy valkoisena jauheena tai kiteinä, joiden ortorombirakenne on huoneenlämpöinen ja trigonalinen 129 ºC: n lämpötilassa. Sen molekyylipaino on 101,1032 g / mol, se on hajuton ja sen maku on hapokas.

Se on hyvin liukoinen yhdiste veteen (316-320 g / litra vettä, 20 ºC: ssa) johtuen sen ionisesta luonteestaan ​​ja vesimolekyylien helppoudesta solvoida K ⁺ -ioni.

Sen tiheys on 2,1 g / cm ³ lämpötilassa 25 ºC. Tämä tarkoittaa, että se on noin kaksi kertaa niin tiheä kuin vesi.

Niiden sulamispisteet (334 ° C) ja kiehumispiste (400 ° C) ovat osoitus ionisidoksia K ⁺ ja NO ₃ ^-. Ne ovat kuitenkin pieniä verrattuna muihin suoloihin, koska kiteisen hilan energia on alhaisempi yksiarvoisille ioneille (ts. ± 1 varauksella), ja myös niiden koko ei ole kovin samanlainen.

Se hajoaa lämpötilassa lähellä kiehumispistettä (400 ºC) tuottaen kaliumnitriittiä ja molekyylin happea:

KNO ₃ (s) => KNO ₂ (s) + O ₂ (g)

Viitteet

1. Pubchem. (2018). Kaliumnitraatti. Haettu 12. huhtikuuta 2018, osoitteesta: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Anne Marie Helmenstine, FT (29. syyskuuta 2017). Saltpeter tai kaliumnitraatti tosiasiat. Haettu 12. huhtikuuta 2018, osoitteesta: thinkco.com
3. K. Nimmo & BW Lucas. (22. toukokuuta 1972). NO3: n rakenne ja suuntaus α-faasin kaliumnitraatissa. Nature Physical Science 237, 61–63.
4. Adam Rędzikowski. (8. huhtikuuta 2017). Kaliumnitraattikiteet.. Haettu 12. huhtikuuta 2018, osoitteesta:
5. Acta Cryst. (2009). Faasin III kaliumnitraatin, KNO _3, kasvu ja yksikristalli hienostuminen. B65, 659-663.
6. Marni Wolfe. (03. lokakuuta 2017). Kaliumnitraattivaarat. Haettu 12. huhtikuuta 2018, osoitteesta: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995 - 2014). Mineraalititteri. Haettu 12. huhtikuuta 2018, osoitteesta: galleries.com