Kaliumnitrat (KNO3): Struktur, Bruk, Egenskaper
Kaliumnitrat er et ternært salt sammensatt av kalium, alkalimetall og oksoanionnitrat. Dens kjemiske formel er KNO 3, noe som betyr at for hver K + ion er det en NO 3 ion - interaksjon med den. Derfor er det et ionisk salt og utgjør en av alkalititratene (LiNO3, NaNO3, RbNO3 ...).
KNO 3 er et sterkt oksidasjonsmiddel på grunn av tilstedeværelsen av nitratanionen. Det vil si at den fungerer som et reservoar av faste nitrat og vannfrie ioner, i motsetning til andre salter som er høyoppløselige i vann eller svært hygroskopiske. Mange av egenskapene og anvendelsene av denne forbindelsen skyldes nitratanionen, i stedet for kaliumkation.
I det øvre bildet er KNO 3 krystaller med nålformer illustrert. Den naturlige kilden til KNO 3 er saltpeter, kjent av navnene Saltpeter eller Salpetre, på engelsk. Dette elementet er også kjent som kaliumnitrat eller nitromineral.
Det finnes i tørre eller ørkenområder, samt utflod av de cavernøse veggene. En annen viktig kilde til KNO 3 er guano, ekskrement av dyr som lever i tørre omgivelser.
Kjemisk struktur
I det øvre bildet er krystallstrukturen til KNO 3 representert. De lilla kulene samsvarer med K + -ioner, mens de røde og blå kulene er henholdsvis oksygen og nitrogenatomer. Krystallstrukturen er ortorombisk ved romtemperatur.
Geometrien til anionen NO 3 - er den for et trigonalplan, med oksygenatomer ved trekanten av trekanten og nitrogenatomet i sentrum. Den har en positiv formell ladning på nitrogenatomet, og to negative formelle ladninger på to oksygenatomer (1-2 = (-1)).
Disse to negative ladningene på NO 3 - delokaliseres blant de tre oksygenatomer, og opprettholder alltid den positive ladningen på nitrogenet. Som en konsekvens av ovenstående, unngår K + -jonene av krystallet å plassere like over eller under nitrogenet i NO3-anioner.
Faktisk viser bildet hvordan K + -ioner er omgitt av oksygenatomer, de røde kulene. Til slutt er disse samspillene ansvarlige for krystallarrangementene.
Andre krystallinske faser
Variabler som trykk og temperatur kan endre disse ordningene og oppstå forskjellige strukturelle faser for KNO 3 (faser I, II og III). F.eks. Er fase II det for bildet, mens fase I (med trigonal krystallinsk struktur) dannes når krystallene oppvarmes til 129 ° C.
Fase III er et overgangsstoff som er oppnådd ved avkjøling av fase I, og noen studier har vist at det utviser noen viktige fysiske egenskaper, som ferroelektrisitet. I denne fasen danner krystallet lag av kalium og nitrater, muligens følsomme for elektrostatiske frastøtninger mellom ioner.
I lagene i fase III mister anionene NO 3 - noe av deres planaritet (trekanten er litt bøyet) for å tillate dette arrangementet, som før en mekanisk forstyrrelse blir strukturen i fase II.
søknader
Salt er av stor betydning siden det brukes i mange menneskelige aktiviteter, som manifesteres i industri, landbruk, mat, etc. Blant disse brukerne skiller seg følgende ut:
- Bevaring av mat, spesielt kjøtt. Til tross for mistanke om at det er involvert i dannelsen av nitrosamin (kreftfremkallende middel), brukes den fortsatt i karboderi.
- Gjødsel, fordi kaliumnitrat gir to av de tre makronæringsstoffer av planter: nitrogen og kalium. Sammen med fosfor er dette elementet nødvendig for utvikling av planter. Det vil si at det er en viktig og overskuelig reserve av disse næringsstoffene.
- Det akselererer forbrenningen, kan produsere eksplosjoner dersom brennbart materiale er omfattende eller om det er fint delt (større overflateareal, større reaktivitet). I tillegg er det en av hovedkomponentene i krut.
- Tilrettelegger fjerning av stubbe av de fete trærne. Nitrat tilveiebringer det nødvendige nitrogenet for soppene for å ødelegge stubbenes tre.
- Det griper inn i reduksjon av tannfølsomhet ved å inkorporere det i tannlegemidler, noe som øker beskyttelsen mot de smertefulle følelsene av tannet som produseres av kulde, varme, syre, søt eller kontakt.
- Det virker som en hypotensor i reguleringen av blodtrykk hos mennesker. Denne effekten vil bli gitt eller forbundet med en endring i natriumutskillelse. Den anbefalte dosen i behandlingen er 40-80 mEq / dag kalium. I denne forbindelse er det påpekt at kaliumnitrat vil ha en vanndrivende virkning.
Hvordan er det gjort?
Det meste av nitratet produseres i minene i ørkenen i Chile. Den kan syntetiseres av flere reaksjoner:
NH4NO3 (ac) + KOH (ac) => NH3 (ac) + KNO3 (ac) + H20 (l)
Kaliumnitrat produseres også ved å nøytralisere salpetersyre med kaliumhydroksyd i en svært eksoterm reaksjon.
KOH (ac) + HNO3 (kons) => KNO3 (ac) + H20 (l)
I industriell skala produseres kaliumnitrat ved en dobbelt forskyvningsreaksjon.
NaNO3 (ac) + KCl (ac) => NaCl (ac) + KNO3 (ac)
Hovedkilden til KCl er silvin mineral, og ikke andre mineraler som karnallitt eller kainitt, som også består av ionisk magnesium.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Kaliumnitrat i fast tilstand opptrer som et hvitt pulver eller i form av krystaller med en ortohombisk struktur ved romtemperatur og trigonal ved 129 ° C. Den har en molekylvekt på 101, 1032 g / mol, er luktfri og har en akrid saltlake smak.
Det er en sammensetning som er meget løselig i vann (316-320 g / liter vann ved 20 ºC), på grunn av sin ioniske natur og den lette at vannmolekylene må solvatere K + -ionen.
Dens tetthet er 2, 1 g / cm3 ved 25 ºC. Dette betyr at det er omtrent dobbelt så tett som vann.
Smeltepunktene (334 ° C) og kokingpunktene (400 ° C) er indikative for ionbindingene mellom K + og NO 3 -. Imidlertid er de lave sammenlignet med andre salter, fordi krystallgitterenergien er lavere for monovalente ioner (dvs. med kostnader ± 1), og har også størrelser som ikke er veldig like.
Den dekomponerer ved en temperatur nær kokepunktet (400 ºC) for å produsere kaliumnitrit og molekylært oksygen:
KNO 3 (s) => KNO 2 (s) + O 2 (g)
