Формула нитрат калия

Нитрат калия — Википедия

Нитрат калия

({{{картинка3D}}})

({{{изображение}}})

Систематическое
наименование Нитрат калия

Сокращения в народе КС, НК

Традиционные названия Ка́лиевая селитра, кали́йная селитра, индийская селитра, Соль Петра (Salt of Peter, petersalt)^[1]

Хим. формула KNO₃

Рац. формула KNO₃

Состояние твёрдое

Молярная масса 101,1032 г/моль

Плотность 2,109 (16 °C)

Твёрдость 2

Температура

• плавления 334 °C

• кипения с разложением °C

• разложения 400 °C

Тройная точка отсутствует

Мол. теплоёмк. 95,06 Дж/(моль·К)

Энтальпия

• образования -494,00 кДж/моль

• плавления 9,80 кДж/моль

• сублимации 181,00 кДж/моль

Растворимость

• в воде 13,3 (0 °C)
36 (25 °C)
247 (100 °C)

Рег. номер CAS 7757-79-1

PubChem 24434

Рег. номер EINECS 231-818-8

SMILES

InChI

Кодекс Алиментариус E252

RTECS TT3700000

ChEBI 63043

Номер ООН 1486

ChemSpider 22843

ЛД₅₀ 3750 мг/кг

Токсичность малотоксичен

NFPA 704

Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Медиафайлы на Викискладе

Нитра́т ка́лия, азотноки́слый ка́лий (ка́лиевая сели́тра, кали́йная селитра, инди́йская селитра и др.) — неорганическое соединение, калиевая соль азотной кислоты с формулой KNO₃. В кристаллическом состоянии — бесцветное вещество, нелетучее, слегка гигроскопичное, без запаха. Нитрат калия хорошо растворим в воде. Практически не токсичен для живых организмов.

Встречается в природе в виде минерала нитрокалита, в Ост-Индии находится одно из крупнейших месторождений, отсюда второе название — индийская селитра. В очень малых количествах содержится в растениях и животных^[2].

Форма кристаллов игольчатая, сами кристаллы очень длинные. Легко поддаётся очистке перекристаллизацией с минимальными потерями.

Основное применение находит в пиротехнике (до XX века особенно широко, как компонент основного в то время взрывчатого вещества — дымного (чёрного) пороха) и как калий-азотное удобрение (очень удобное соединение двух обычно плохо сочетающихся при усваивании растениями элементов).

Нитрат калия в нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы (в измельчённом состоянии белый порошок) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решёткой. Слегка гигроскопичен, склонен несильно слеживаться со временем. Не имеет запаха, нелетуч.

Хорошо растворим в воде, в средней степени в глицерине, жидком аммиаке, гидразине, нерастворим в чистом этаноле и эфире (в разбавленных водой растворяется плохо). Таблица растворимости в некоторых растворителях, в граммах KNO₃ на 100 г H₂O^[3]:

Растворитель / Температура, °С	0	10	20	25	30	40	60	80	100
Вода	13,9	21,2	31,6	37,9	46,0	61,3	106,2	166,6	245,0
Жидкий аммиак	10,52			10,4
Гидразин			14

При медленной кристаллизации вырастают очень длинные игольчатые кристаллы. Нитрат калия хорошо поддаётся очистке перекристаллизацией, причём с небольшими потерями, благодаря сильному повышению растворимости с ростом температуры.

Разлагается при 400—520 °C с образованием нитрита калия KNO₂ и кислорода O₂^[4] (выделение последнего увеличивает пожароопасность нитрата калия):

2KNO3⟶2KNO2+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2KNO_{3}\longrightarrow 2KNO_{2}+O_{2}\uparrow }}}

Является сильным окислителем, реагирует с горючими материалами и восстановителями, при измельчении активно и нередко со взрывом. Смеси нитрата калия с некоторыми органическими материалами склонны к самовоспламенению.

Восстанавливается водородом в момент выделения (в реакции соляная кислота разбавленная)^[4]:

Zn+2HCl⟶ZnCl2+h30,{\displaystyle {\mathsf {Zn+2HCl\longrightarrow ZnCl_{2}+H_{2}^{0}}},}

KNO3+h30⟶KNO2+h3O.{\displaystyle {\mathsf {KNO_{3}+H_{2}^{0}\longrightarrow KNO_{2}+H_{2}O}}.}

Расплав нитрата калия может быть использован для получения металлического калия электролизом, однако из-за высоких окислительных способностей нитрата калия в расплавленном состоянии предпочтительнее гидроксид калия.

Ca(NO3)2+K2CO3⟶2 KNO3+CaCO3↓{\displaystyle {\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}+K_{2}CO_{3}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+CaCO_{3}\downarrow }}}

Реакция поташа с кальциевой селитрой (нитратом кальция) является самой древней из используемых человеком для получения нитрата калия и популярна до сих пор. Вместо поташа, впрочем, сейчас в лабораториях чаще всего используют сульфат калия, реакция очень похожа:

Ca(NO3)2+K2SO4⟶2 KNO3+CaSO4↓.{\displaystyle {\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}+K_{2}SO_{4}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+CaSO_{4}\downarrow }}.}

Первый способ применялся вплоть до 1854 г., когда немецкий химик К. Нёльнер изобрёл производство нитрата калия, основанное на реакции более доступных и дешевых хлорида калия и нитрата натрия, доступного в виде чилийской селитры:

KCl+NaNO3⟶KNO3+NaCl{\displaystyle {\mathsf {KCl+NaNO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+NaCl}}}

Существует несколько других способов получения нитрата калия. Это взаимодействие нитрата аммония и хлорида калия с образованием нитрата калия и хлорида аммония, последний легко отделяется:

KCl+Nh5NO3⟶KNO3+Nh5Cl{\displaystyle {\mathsf {KCl+NH_{4}NO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+NH_{4}Cl}}}

— наиболее применимая после реакции нитрата кальция с карбонатом или сульфатом калия.

KOH+HNO3⟶KNO3+h3O{\displaystyle {\mathsf {KOH+HNO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+H_{2}O}}} — в основном, демонстрационная реакция соответствующей кислоты и основания

21 K+26 HNO3⟶21 KNO3+NO↑+N2O↑+N2↑+13 h3O{\displaystyle {\mathsf {21\ K+26\ HNO_{3}\longrightarrow 21\ KNO_{3}+NO\uparrow +N_{2}O\uparrow +N_{2}\uparrow +13\ H_{2}O}}} — тоже демонстрационная реакция соответствующих кислоты и металла.

K2O+2 HNO3⟶2 KNO3+h3O{\displaystyle {\mathsf {K_{2}O+2\ HNO_{3}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+H_{2}O}}} — демонстрационная реакция соответствующего щелочного оксида с соответствующей кислотой.

Также:

2 KOH+N2O5⟶2 KNO3+h3O,{\displaystyle {\mathsf {2\ KOH+N_{2}O_{5}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+H_{2}O}},}

Nh5NO3+KOH⟶Nh4↑+KNO3+h3O,{\displaystyle {\mathsf {NH_{4}NO_{3}+KOH\longrightarrow NH_{3}\uparrow +KNO_{3}+H_{2}O}},}

K2CO3+2 HNO3⟶2 KNO3+h3O+CO2↑.{\displaystyle {\mathsf {K_{2}CO_{3}+2\ HNO_{3}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}.}

Природные источники и месторождения[править | править код]

В природе нитрат калия распространён в виде минерала нитрокалита. Крупнейшее его месторождение находится в Индии. Природный нитрат калия образуется в результате разложения азотсодержащих веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом^[5].

В очень малых количествах содержится в растениях и животных^[2], является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия.

Применяется при изготовлении дымного пороха и некоторых других горючих смесей (например, карамельного ракетного топлива), которые почти полностью сейчас используются в производстве пиротехнических изделий.

Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стёкол и придания прочности изделиям из стекла^[6].

Расплав иногда используется в химических лабораториях и у любителей химии для получения металлического калия электролизом, наряду с гидроксидом калия.

Используется в качестве сильного окислителя в металлургии, в частности, при переработке никелевых руд.

В пищевой промышленности нитрат калия применяется в качестве консерванта E252^[7]. Сам по себе он не имеет существенного антибактериального действия, но его оказывает образующийся в результате восстановления нитрит калия в мясных продуктах, в которых нитрат калия наиболее широко используется в качестве консерванта^[8].

Селитра калиевая (нитрат калия) | справочник Пестициды.ru

Физические и химические характеристики

Калиевая селитра (нитрат калия) – безводная кристаллическая соль белого цвета (реже с желтоватым оттенком).

Физические характеристики

Плотность – 2,11 г/см^3.
Температура плавления – 334 °C
При нагревании выше 338 °C разлагается на нитрит калия и кислород.
Растворимость калиевой селитры в 100 граммах воды:
- o при 20 °C – 31,5 г,
- o при 40 °C – 63,9 г,
- o при 60 °C – 109,9 г,
- o при 114 °C – 312 г.

В растворах азотной кислоты растворимость нитрата калия сначала понижается с увеличением ее концентрации, а затем возрастает. Минимальная растворимость наблюдается при 50 °C и равна 24,91 % при содержании в растворе 27,63 % азотной кислоты и 47,46 % воды.

Известны две кристаллические модификации калиевой селитры. При низких температурах образуются кристаллы ромбической формы, при высоких – ромбоэндрические.^[5]

Калиевая селитра как удобрение относится к комплексным двусоставным удобрениям, содержащим калий и азот.

Содержание питательных веществ в зависимости от марки удобрения составляет по азотнокислому калию не менее 99,85 %.

Массовая доля воды – не более 0,1 %.^[5]

Примеси (балласт) практически отсутствуют. Гигроскопичность низкая.^[5]

Применение

Сельское хозяйство

Селитра калиевая (нитрат калия) применяется в качестве удобрения для различных сельскохозяйственных культур.^[2]

Зарегистрированные и допущенные к использованию на территории России в качестве удобрения марки аммофоски находятся в таблице справа.^[3]

Промышленность

Селитра калиевая применяется в стекольной промышленности для оптического стекловарения, изготовления смесей для обесцвечивания и осветления хрустальных стекол, для повышения прочности изделий из стекла, обесцвечивания и осветления технического стекла.

Селитра калиевая находит применение в электровакуумной промышленности, в производстве дымных порохов, при изготовлении эмалей, термосолей, теплоносителей.

В пищевой промышленности нитрат калия используется как консервант.^[1]

Поведение в почве

Трансформация калиевой селитры в почве обусловлена взаимодействием с почвенным раствором и почвенно-поглощающим комплексом ионов калия и азотной кислоты в составе вещества. При внесении в почву удобрение быстро растворяется в почвенном растворе.

Катионы калия вступают во взаимодействие с ППК, как и ионы односоставных калийных удобрений, по двум типам поглощения: обменному (физико-химическому) и необменному (фиксации).

Анион азотной кислоты обеспечивает удобрению свойства нитратных форм азотных удобрений. Нитратные формы, как и у односоставных азотных удобрений, передвигаются вместе с почвенной влагой и могут быть поглощены только в теплое время года растениями или почвенной микрофлорой биологическим путем.^[6]

Применение на различных типах почв

Нитрат калия вносится в почву в зависимости от содержания в ней калия и азота и почвенно-климатических условий региона. Удобрение подходит для всех типов почв. При внесении в почвы в регионах с избыточным увлажнением нужно учитывать возможность потери азота.^[4]

Способы внесения

Калиевая селитра используется для корневых и некорневых подкормок в течение всего вегетационного периода.^[2]

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Калийная селитра как азотное и калийное удобрение является источником азота и калия для растений. Практически не содержит хлора и подходит для удобрения хлорофобных культур, в частности, картофеля, табака, винограда и прочих.

Многолетние плодовые и ягодные культуры при поздней осенней подкормке увеличивают зимостойкость и морозоустойчивость.^[4]

Получение

В природе нитрат калия встречается в виде небогатых залежей. В домашних условиях нитрат калия можно получить из компостов, в которые входят навоз, зола, известь, хворост и другие органические вещества. В результате биохимических процессов в таком компосте образуется калиевая селитра. Ее выщелачивают водой, получая сравнительно чистый продукт.

В химической промышленности нитрат калия получают несколькими способами:

Нейтрализацией щелочей азотной кислотой.
Абсорбцией калиевыми щелочами нитрозных газов.
Конверсионным способом. Это наиболее распространенный способ получения нитрата калия. Он основан на обменном разложении хлорида калия и нитрата натрия.

NaNO₃+ KCl → NaCl + KNO₃

Взаимодействие окислов азота и хлористого калия.^[6]

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

ГОСТ 19790-74 Селитра калиевая техническая (калий азотнокислый технический). Технические условия. Издание официальное. Стандарт Информ, Москва, 2006 – 19 с.

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2011 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2013 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с., [16] л. ил.: ил. – (Классический университетский учебник).

Позин М.Е и др. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот), ч1, издание 4-е исправленное, Л., Издательство Химия, 1974 – 798 стр.

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Под редакцией Б.А. Ягодина.– М.: Колос, 2002.– 584 с.: ил (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

Свернуть Список всех источников

формула, получение, применение :: SYL.ru

Со многими химическими соединениями мы сталкиваемся очень часто, причем сами того не замечая. Одно из них – это нитрат калия, или индийская селитра. Кристаллический порошок прочно вошел в нашу жизнь: мы его едим (в виде добавок в различные продукты), используем в сельском хозяйстве как очень ценное и полезное удобрение, ну и просто радуемся, глядя на некоторую продукцию, в составе которой он присутствует (фейерверк).

Нитрат калия: формула и описание

Это неорганическое соединение, имеющее формулу KNO₃, - соль, образованная азотной кислотой и натрием. Его кристаллы не имеют цвета и запаха. Вещество не летучее, но обладает слабо выраженными гигроскопическими свойствами (то есть способностью впитывать влагу даже из воздуха, но в малых количествах). Нитрат калия практически не токсичен и безвреден для человека и животных. Кристаллы имеют удлиненную игольчатую форму. Очень хорошо растворим в воде (при помощи электролиза из него выделяют калий), а также в гидразине, глицерине, жидком аммиаке. Для очистки нитрата калия иногда используют способ перекристаллизации.

Природные месторождения

Калиевая селитра (KNO₃) в естественной среде встречается в основном в виде минерала нитрокалита. Самое крупное его месторождение находится в Индии. Отсюда и второе название соединения – индийская селитра. Минерал образуется в результате длительного процесса разложения азотсодержащих веществ, выделяющийся при этом аммиак связывается специфическими нитробактериями. Данная реакция происходит при высоких температурах воздуха, что и обуславливает распространенность данного минерала в странах с жарким климатом и высокой влажностью.

Химические свойства

Нитрат калия (формула KNO₃) является достаточно сильным окислителем. В измельченном состоянии он очень активно, а иногда и с взрывом реагирует с горючими материалами и некоторыми восстановителями. В реакциях с участием некоторых органических соединений он способен воспламенять и их. Селитры очень неустойчивы и при воздействии температуры разлагаются с образованием нитритов и кислорода. Не исключение и нитрат калия (уравнение: 2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂↑). Данное свойство соединения говорит о его весьма высокой пожароопасности, что требует соблюдения специальных правил хранения.

Старейший способ получения

Нитрат калия – это соль, которую начали получать еще в средние века. Для этого использовались большие компостные или навозные кучи, их называли селитряницы. Они делались с использованием известняка, различного строительного мусора, прослоек из хвороста и соломы, чтобы обеспечить доступ кислорода. Сверху, чтобы удержать внутри все выделяющиеся газы, их уплотняли дерном. Когда органика начинала активно разлагаться и гнить, то выделялся аммиак, который не выходил наружу, а оставался в прослойках хвороста и соломы, постепенно подвергаясь процессу нитрификации и трансформации сначала в азотистую, а затем азотную кислоту. Она, в свою очередь, вступала в химическое взаимодействие с находящимся в компостной куче известняком и давала в результате нитрат кальция. Далее его выщелачивали обычной золой (поташем). При этом карбонат кальция выпадал в осадок, и получался раствор нитрата калия. Его использовали в первую очередь для приготовления пороха. Это отражается следующей реакцией:

Ca(NO₃)₂ + K₂CO₃ → 2 KNO₃ + CaCO₃ (в осадок).

Современное получение

Способов получения данного вещества существует несколько. Вот наиболее применяемые и распространенные из них:

Азотной кислотой нейтрализуют гидроксид калия.
Абсорбция нитрозных газов гидроксидом калия.
Конверсионный способ, основанный на разложении нитрата натрия хлоридом калия.

Применение в сельском хозяйстве

Индийская селитра активно используется во многих сферах деятельности человека. Основное направление – сельское хозяйство, где нитрат калия применяется в качестве ценного удобрения. Оно содержит два компонента, которые крайне необходимы растениям для их активного развития. Если они вносятся по отдельности, то взаимно препятствуют друг другу в нормальном усвоении, а если вместе - процесс протекает без каких-либо осложнений. Данное удобрение очень быстро растворяется в почвенном растворе, что тоже является большим плюсом, время воздействия сведено к минимуму. Внесение нитрата калия под плодовые деревья летом и осенью увеличивает их холодостойкость и морозоустойчивость.

Иные области использования

Вторая сфера, где активно применяется нитрат калия, – это получение дымного пороха, который на данный момент в основной своей массе идет на изготовление пиротехнических изделий (военных, специализированных или развлекательных).

Применяется рассматриваемая селитра и при изготовлении твердого ракетного топлива, которое также называют карамельным из-за использования при производстве сахара (сорбита). Оно на 65 % состоит именно из нитрата калия.

Сильные окислительные свойства индийской селитры нашли применение в металлургии, а именно в процессе переработки руд, содержащих никель. Также данное вещество активно используется в области стекольной промышленности, главным образом для осветления хрусталя, повышения прочности продукции. Применяется индийская селитра и при изготовлении эмалей, иной лакокрасочной продукции.

Одна из наименее эффективных и полезных для человека сфер, где используется нитрат калия, – это пищевая промышленность. Там он известен под кодовым названием Е252 (консервант). Его используют для увеличения срока хранения продуктов, так как нитрат калия замедляет процесс размножения бактерий и различных грибков. Активно добавляется это вещество в сыры (твердые, полутвердые, мягкие), колбасы и мясную продукцию, консервированную рыбу, паштеты, изготовленные из гусиной печени. Кроме того, данная добавка улучшает окраску продукта. Достаточно вспомнить красивый, но абсолютно неестественный розовый цвет колбасы.

Важно извлечь информацию следующего характера: добавка Е252 является канцерогеном, то есть веществом, способствующим развитию рака. Несмотря на это, она разрешена к использованию на территории РФ и стран Еврозоны. Этот тот самый случай, когда химия идет против человека.