KALIUMNITRAT (KNO3): STRUKTUR, VERWENDUNG, EIGENSCHAFTEN - CHEMIE - 2025

Das Kaliumnitrat ist ein Metallalkali- und Nitratoxoanion-Kalium-ternäres Verbindungssalz. Seine chemische Formel ist KNO ₃ , was bedeutet , dass für jedes Ion K ⁺ , es ist ein Ion NO ₃ ^- mit diesem zu interagieren. Daher ist es ein ionisches Salz und bildet eines der Alkalinitrat (LiNO ₃ , NaNO ₃ , RBNO ₃ …).

KNO ₃ ist aufgrund der Anwesenheit des Nitratanions ein starkes Oxidationsmittel. Das heißt, es fungiert im Gegensatz zu anderen hoch wasserlöslichen oder hoch hygroskopischen Salzen als Reserve für feste und wasserfreie Nitrationen. Viele der Eigenschaften und Verwendungen dieser Verbindung beruhen eher auf dem Nitratanion als auf dem Kaliumkation.

KNO ₃ -Kristalle mit Nadelformen sind im obigen Bild dargestellt . Die natürliche Quelle von KNO ₃ ist der Salpeter, der auf Englisch unter den Namen Saltpeter oder Salpetre bekannt ist. Dieses Element ist auch als Kalinitrat oder Nitromineral bekannt.

Es kommt in trockenen oder Wüstengebieten sowie in Ausblühungen von Höhlenwänden vor. Eine weitere wichtige Quelle für KNO ₃ ist Guano, der Kot von Tieren, die in trockenen Umgebungen leben.

Chemische Struktur

Im oberen Bild ist die Kristallstruktur von KNO ₃ dargestellt . Die violetten Kugeln entsprechen den K ⁺ -Ionen , während die roten und blauen die Sauerstoff- bzw. Stickstoffatome sind. Die kristalline Struktur ist bei Raumtemperatur vom orthorhombischen Typ.

Die Geometrie des Anions NO ₃ ^- ist die einer trigonalen Ebene mit den Sauerstoffatomen an den Eckpunkten des Dreiecks und dem Stickstoffatom im Zentrum. Es hat eine positive formale Ladung am Stickstoffatom und zwei negative formale Ladungen an zwei Sauerstoffatomen (1-2 = (-1)).

Diese beiden negativen Ladungen von NO ₃ ^- delokalisieren zwischen den drei Sauerstoffatomen und behalten dabei immer die positive Ladung von Stickstoff bei. Als ein Ergebnis davon wird die Ionen K ⁺ , der in dem Glas zu vermeiden knapp über oder unter Stickstoff - Anionen NO ₃ ^- .

Tatsächlich zeigt das Bild, wie die K ⁺ -Ionen von den Sauerstoffatomen, den roten Kugeln, umgeben sind. Zusammenfassend sind diese Wechselwirkungen für die Kristallanordnungen verantwortlich.

Andere kristalline Phasen

Variablen wie Druck und Temperatur können diese Anordnungen modifizieren und unterschiedliche Strukturphasen für KNO ₃ (Phasen I, II und III) hervorrufen . Beispielsweise ist Phase II die des Bildes, während Phase I (mit trigonaler Kristallstruktur) gebildet wird, wenn die Kristalle auf 129 ° C erhitzt werden.

Phase III ist ein Übergangsfeststoff, der durch Abkühlung der Phase I erhalten wird, und einige Studien haben gezeigt, dass er einige wichtige physikalische Eigenschaften wie Ferroelektrizität aufweist. In dieser Phase bildet der Kristall Schichten aus Kalium und Nitraten, die möglicherweise empfindlich auf elektrostatische Abstoßungen zwischen den Ionen reagieren.

In den Schichten der Phase III die NO ₃ ^- Anionen verlieren etwas von ihrer Planheit (die Dreieckskurven leicht) , um diese Anordnung zu ermöglichen, die im Falle einer mechanischen Störung, die Struktur der Phase II wird.

Anwendungen

Salz ist von großer Bedeutung, da es bei vielen menschlichen Aktivitäten verwendet wird, die sich in Industrie, Landwirtschaft, Ernährung usw. manifestieren. Diese Verwendungen umfassen Folgendes:

- Die Konservierung von Lebensmitteln, insbesondere Fleisch. Trotz des Verdachts, dass es an der Bildung von Nitrosamin (einem krebserregenden Mittel) beteiligt ist, wird es immer noch in Feinkostgeschäften verwendet.

- Dünger, weil Kaliumnitrat zwei der drei Makronährstoffe in Pflanzen liefert: Stickstoff und Kalium. Dieses Element ist neben Phosphor für die Entwicklung von Pflanzen notwendig. Das heißt, es ist eine wichtige und überschaubare Reserve dieser Nährstoffe.

- Beschleunigt die Verbrennung und kann Explosionen erzeugen, wenn das brennbare Material groß ist oder wenn es fein verteilt ist (größere Oberfläche, größere Reaktivität). Darüber hinaus ist es eine der Hauptkomponenten von Schießpulver.

- Erleichtert das Entfernen von Stümpfen von gefällten Bäumen. Nitrat liefert den Stickstoff, den Pilze benötigen, um Stumpfholz zu zerstören.

- Durch die Einarbeitung in Zahnpasten wird die Zahnempfindlichkeit verringert, wodurch der Schutz vor den schmerzhaften Empfindungen des Zahns durch Kälte, Hitze, Säure, Süßigkeiten oder Kontakt erhöht wird.

- Es wirkt blutdrucksenkend bei der Regulierung des Blutdrucks beim Menschen. Dieser Effekt würde gegeben sein oder mit einer Änderung der Natriumausscheidung zusammenhängen. Die empfohlene Dosis in der Behandlung beträgt 40-80 mÄq / Tag Kalium. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass Kaliumnitrat eine harntreibende Wirkung haben würde.

Wie wird es gemacht?

Das meiste Nitrat wird in den Minen der Wüsten in Chile produziert. Es kann durch verschiedene Reaktionen synthetisiert werden:

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

Kaliumnitrat wird auch durch Neutralisieren von Salpetersäure mit Kaliumhydroxid in einer stark exothermen Reaktion hergestellt.

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

Im industriellen Maßstab wird Kaliumnitrat durch eine Doppelverdrängungsreaktion hergestellt.

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

Die Hauptquelle für KCl ist das Mineral Silvin und nicht andere Mineralien wie Carnalit oder Kainit, die ebenfalls aus ionischem Magnesium bestehen.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Kaliumnitrat im festen Zustand tritt als weißes Pulver oder in Form von Kristallen mit einer orthorhombischen Struktur bei Raumtemperatur und trigonal bei 129 ° C auf. Es hat ein Molekulargewicht von 101,1032 g / mol, ist geruchlos und hat einen scharfen Salzgeschmack.

Es ist eine Verbindung, die aufgrund ihrer ionischen Natur und der Leichtigkeit, mit der Wassermoleküle das K ⁺ -Ion solvatisieren müssen, in Wasser sehr gut löslich ist (316-320 g / Liter Wasser bei 20 ºC) .

Seine Dichte beträgt 2,1 g / cm ³ bei 25 ºC. Dies bedeutet, dass es ungefähr doppelt so dicht wie Wasser ist.

Ihre Schmelzpunkte (334 ºC) und Siedepunkte (400 ºC) weisen auf die Ionenbindungen zwischen K ⁺ und NO ₃ ^{- hin} . Sie sind jedoch im Vergleich zu anderen Salzen niedrig, da die Kristallgitterenergie für einwertige Ionen (dh mit Ladungen ± 1) geringer ist und sie auch keine sehr ähnlichen Größen haben.

Es zersetzt sich bei einer Temperatur nahe dem Siedepunkt (400 ºC) unter Bildung von Kaliumnitrit und molekularem Sauerstoff:

KNO ₃ (s) => KNO ₂ (s) + O ₂ (g)

Verweise

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