Νιτρικό κάλιο (KNO3) Δομή, χρήσεις, ιδιότητες

Το νιτρικό κάλιο Πρόκειται για ένα τριμερές άλας που αποτελείται από κάλιο, μέταλλο αλκαλίων και νιτρικό άλας οξονάνης. Η χημική του φόρμουλα είναι το ΚΝΟ₃, που σημαίνει ότι για κάθε K ion⁺, υπάρχει ένα ιόν ΝΟ₃^-- αλληλεπιδρώντας με αυτό. Ως εκ τούτου, είναι ένα ιοντικό άλας και αποτελεί ένα από τα νιτρικά άλατα αλκαλίων (LiNO₃, NaNO₃, RbNO₃...).

Το ΚΝΟ₃ Είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας λόγω της παρουσίας του νιτρικού ανιόντος. Δηλαδή, λειτουργεί ως δεξαμενή στερεών νιτρικών και ανύδρων ιόντων, σε αντίθεση με άλλα άλατα ιδιαίτερα διαλυτά στο νερό ή πολύ υγροσκοπικά. Πολλές από τις ιδιότητες και χρήσεις αυτής της ένωσης οφείλονται στο νιτρικό ανιόν, και όχι στο κατιόν καλίου.

Στην παραπάνω εικόνα απεικονίζονται οι κρύσταλλοι KNO₃ με σχήματα βελόνας. Η φυσική πηγή του KNO₃ είναι η άλμη που είναι γνωστή με τα ονόματα Saltpeter o σάλpetre, στα αγγλικά Το στοιχείο αυτό είναι επίσης γνωστό ως νιτρικό κάλιο ή μεταλλικό νάτριο.

Βρίσκεται σε άγονες ή έρημες περιοχές, καθώς και στην εξάπλωση των σπηλαίων. Μια άλλη σημαντική πηγή του KNO₃ είναι το γκουανό, τα περιττώματα των ζώων που ζουν σε ξηρά περιβάλλοντα.

Ευρετήριο

• 1 Χημική δομή
  • 1.1 Άλλες κρυσταλλικές φάσεις
• 2 Χρήσεις
• 3 Πώς γίνεται;?
• 4 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
• 5 Αναφορές

Χημική δομή

Η κρυσταλλική δομή του KNO αναπαρίσταται στην πάνω εικόνα₃. Οι μοβ σφαίρες αντιστοιχούν στα Κόντια⁺, ενώ το κόκκινο και το μπλε είναι τα άτομα οξυγόνου και αζώτου, αντίστοιχα. Η κρυσταλλική δομή είναι ορθορομβική σε θερμοκρασία δωματίου.

Η γεωμετρία του ανιόντος ΝΟ₃^- είναι αυτή ενός τριγωνικού επιπέδου, με τα άτομα οξυγόνου στις κορυφές του τριγώνου και το άτομο αζώτου στο κέντρο του. Έχει ένα θετικό επίσημο φορτίο στο άτομο του αζώτου και δύο αρνητικά επίσημα φορτία σε δύο άτομα οξυγόνου (1-2 = (-1)).

Αυτές οι δύο αρνητικές χρεώσεις NO₃^- μετατοπίζονται μεταξύ των τριών ατόμων οξυγόνου, διατηρώντας πάντα το θετικό φορτίο στο άζωτο. Ως συνέπεια των παραπάνω, τα Κόντα^-+ του κρυστάλλου αποφεύγουν να τοποθετούνται ακριβώς επάνω ή κάτω από το άζωτο των ανιόντων ΝΟ₃^-.

Στην πραγματικότητα, η εικόνα δείχνει πώς τα Κόντια⁺ περιβάλλονται από τα άτομα οξυγόνου, τις κόκκινες σφαίρες. Εν κατακλείδι, αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι υπεύθυνες για τις κρυσταλλικές διευθετήσεις.

Άλλες κρυσταλλικές φάσεις

Μεταβλητές όπως η πίεση και η θερμοκρασία μπορούν να τροποποιήσουν αυτές τις ρυθμίσεις και να δημιουργήσουν διαφορετικές δομικές φάσεις για το KNO₃ (φάσεις Ι, ΙΙ και ΙΙΙ). Για παράδειγμα, η φάση II είναι αυτή της εικόνας, ενώ η φάση Ι (με τριγωνική κρυσταλλική δομή) σχηματίζεται όταν οι κρύσταλλοι θερμαίνονται στους 129 ° C.

Η φάση III είναι ένα μεταβατικό στερεό που λαμβάνεται από την ψύξη της φάσης Ι και μερικές μελέτες έχουν δείξει ότι παρουσιάζει μερικές σημαντικές φυσικές ιδιότητες, όπως η σιδηροηλεκτρική. Σε αυτή τη φάση οι κρύσταλλοι σχηματίζουν στρώματα καλίου και νιτρικών, πιθανώς ευαίσθητα στις ηλεκτροστατικές αντιδράσεις μεταξύ των ιόντων.

Στα στρώματα της φάσης III τα ανιόντα ΔΕΝ₃^- χάνουν λίγο από την επιπεδότητα τους (η καμπύλη του τριγώνου ελαφρώς) για να επιτρέψει αυτή τη διάταξη, η οποία, πριν από οποιαδήποτε μηχανική διαταραχή, γίνεται η δομή της φάσης ΙΙ.

Χρησιμοποιεί

Το αλάτι έχει μεγάλη σημασία αφού χρησιμοποιείται σε πολλές δραστηριότητες του ανθρώπου, οι οποίες εκδηλώνονται στη βιομηχανία, στη γεωργία, στα τρόφιμα κλπ. Μεταξύ αυτών των χρήσεων, ξεχωρίζουν τα εξής:

- Η διατήρηση των τροφίμων, ιδιαίτερα του κρέατος. Παρά την υποψία ότι εμπλέκεται στον σχηματισμό νιτροζαμίνης (καρκινογόνος παράγοντας), εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε αλλαντικά.

- Λιπασμάτων, επειδή το νιτρικό κάλιο παρέχει δύο από τα τρία μακροθρεπτικά συστατικά των φυτών: άζωτο και κάλιο. Μαζί με τον φώσφορο, αυτό το στοιχείο είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη φυτών. Δηλαδή, είναι ένα σημαντικό και εύχρηστο απόθεμα αυτών των θρεπτικών ουσιών.

- Επιταχύνει την καύση, είναι σε θέση να παράγει εκρήξεις αν το εύφλεκτο υλικό είναι εκτεταμένο ή είναι λεπτά (μεγαλύτερη επιφάνεια, μεγαλύτερη αντιδραστικότητα). Επιπλέον, είναι ένα από τα κύρια συστατικά της πυρίτιδας.

- Διευκολύνει την απομάκρυνση των κορμών των κοπαδιών. Το νιτρικό άλας παρέχει το απαραίτητο άζωτο για να καταστρέψει το ξύλο των κορμών.

- Παρεμβάλλεται στην μείωση της ευαισθησίας των δοντιών μέσω της ενσωμάτωσής τους σε οδοντόκρεμες, γεγονός που αυξάνει την προστασία των οδυνηρών αισθήσεων του δοντιού που παράγεται από το κρύο, τη θερμότητα, το οξύ, το γλυκό ή την επαφή.

- Λειτουργεί ως υποτασικά στην ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης στους ανθρώπους. Αυτή η επίδραση θα δίνεται ή θα συνδέεται με μια αλλαγή στην απέκκριση του νατρίου. Η συνιστώμενη δόση στη θεραπεία είναι 40-80 mEq / ημέρα καλίου. Από την άποψη αυτή, σημειώνεται ότι το νιτρικό κάλιο θα έχει διουρητική δράση.

Πώς γίνεται;?

Το μεγαλύτερο μέρος του νιτρικού άλατος παράγεται στα ορυχεία των ερήμων στη Χιλή. Μπορεί να συντίθεται με διάφορες αντιδράσεις:

NH₄Όχι₃ (ac) + ΚΟΗ (ac) => ΝΗ₃ (ac) + ΚΝΟ₃ (ac) + Η₂O (l)

Το νιτρικό κάλιο παράγεται επίσης με εξουδετέρωση του νιτρικού οξέος με υδροξείδιο του καλίου σε εξαιρετικά εξωθερμική αντίδραση.

ΚΟΗ (ac) + ΗΝΟ₃(conc) => ΚΝΟ₃ (ac) + Η₂O (l)

Σε βιομηχανική κλίμακα, το νιτρικό κάλιο παράγεται με αντίδραση διπλής μετατόπισης.

NaNO₃ (ac) + KCl (ac) => NaCI (ac) + ΚΝΟ₃ (ac)

Η κύρια πηγή του KCl είναι ορυκτός αργίλλος και όχι άλλα μέταλλα όπως ο καρναλλίτης ή ο κασσίτερος, τα οποία επίσης αποτελούνται από ιονικό μαγνήσιο.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Το νιτρικό κάλιο στην στερεά κατάσταση εμφανίζεται ως λευκή σκόνη ή με τη μορφή κρυστάλλων με ορθοφοβική δομή σε θερμοκρασία δωματίου και τριγονική στους 129 ° C. Έχει μοριακό βάρος 101,1032 g / mol, είναι άοσμο και έχει γεύση αλατόνερου.

Είναι μια ένωση πολύ διαλυτή στο νερό (316-320 g / λίτρο νερού, στους 20 ° C), λόγω της ιοντικής της φύσης και της ευκολίας των μορίων ύδατος να διαλύουν το ιόν Κ⁺.

Η πυκνότητα του είναι 2,1 g / cm³ στους 25 ° C. Αυτό σημαίνει ότι είναι περίπου δύο φορές πιο πυκνό από το νερό.

Το σημείο τήξεως (334 ° C) και το σημείο ζέσεως (400 ° C) είναι ενδεικτικοί των ιοντικών δεσμών μεταξύ του Κ⁺ και ΟΧΙ₃^-. Ωστόσο, είναι χαμηλές σε σύγκριση με άλλα άλατα, επειδή η ενέργεια κρυσταλλικού πλέγματος είναι χαμηλότερη για μονοσθενή ιόντα (δηλαδή με φορτία ± 1) και επίσης δεν έχουν πολύ παρόμοια μεγέθη.

Διασπάται σε θερμοκρασία κοντά στο σημείο βρασμού (400 ºC) για να παράγει νιτρώδες κάλιο και μοριακό οξυγόνο:

KNO₃(s) => KNO₂(ες) + Ο₂(ζ)

Αναφορές

1. Pubchem. (2018). Νιτρικό κάλιο. Ανακτήθηκε στις 12 Απριλίου 2018, από: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29 Σεπτεμβρίου 2017). Σάλτσες ή νιτρικά άλατα καλίου. Ανακτήθηκε στις 12 Απριλίου 2018, από: thoughtco.com
3. Κ. Nimmo & Β. W. Lucas. (22 Μαΐου 1972). Συμμόρφωση και προσανατολισμός του ΝΟ3 σε α-φάση Νιτρικό κάλιο. Φύση Φυσική Επιστήμη 237, 61-63.
4. Adam Rędzikowski. (8 Απριλίου 2017). Κρύσταλλοι νιτρικού καλίου. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 12 Απριλίου 2018 από: https://commons.wikimedia.org
5. Acta Cryst. (2009). Ανάπτυξη και μονοκρυσταλλική βελτίωση του φάσματος III νιτρικού καλίου, KNO₃. Β65, 659-663.
6. Μάρνη Γουόλφ. (3 Οκτωβρίου 2017). Κίνδυνοι νιτρικού καλίου. Ανακτήθηκε στις 12 Απριλίου 2018, από: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). Το ορυκτό. Ανακτήθηκε στις 12 Απριλίου 2018, από: galleries.com