Struttura, usi, proprietà del nitrato di potassio (KNO3)

il nitrato di potassio È un sale ternario composto da potassio, metallo alcalino e nitrato di ossoanione. La sua formula chimica è KNO₃, il che significa che per ogni ione K⁺, c'è un ione NO₃^-- interagendo con questo. Pertanto, è un sale ionico e costituisce uno dei nitrati alcalini (LiNO₃, NaNO₃, RbNO₃… ).

Il KNO₃ È un forte agente ossidante a causa della presenza dell'anione nitrato. Vale a dire, funziona come una riserva di nitrato solido e ioni anidro, a differenza di altri sali altamente solubili in acqua o altamente igroscopici. Molte delle proprietà e degli usi di questo composto sono dovute all'anione di nitrato, piuttosto che al catione di potassio.

Nell'immagine sopra, sono illustrati i cristalli KNO₃ con forme di ago. La fonte naturale di KNO₃ è il salnitro, conosciuto con i nomi salnitro o salnitro, in inglese. Questo elemento è anche noto come nitrato di potassio o nitro minerale.

Si trova nelle aree aride o desertiche, così come le efflorescenze delle pareti cavernose. Un'altra importante fonte di KNO₃ è il guano, escrementi di animali che abitano ambienti secchi.

indice

• 1 struttura chimica
  • 1.1 Altre fasi cristalline
• 2 usi
• 3 Come è fatto?
• 4 Proprietà fisiche e chimiche
• 5 riferimenti

Struttura chimica

La struttura cristallina del KNO è rappresentata nell'immagine in alto₃. Le sfere viola corrispondono agli ioni K⁺mentre il rosso e il blu sono rispettivamente gli atomi di ossigeno e di azoto. La struttura cristallina è ortorombica a temperatura ambiente.

La geometria dell'anione NO₃^- è quello di un piano trigonale, con gli atomi di ossigeno ai vertici del triangolo e l'atomo di azoto al suo centro. Ha una carica formale positiva sull'atomo di azoto e due cariche formali negative su due atomi di ossigeno (1-2 = (-1)).

Queste due cariche negative di NO₃^- sono delocalizzati tra i tre atomi di ossigeno, mantenendo sempre la carica positiva sull'azoto. Come conseguenza di quanto sopra, gli ioni K^-+ del cristallo evitare di posizionare appena sopra o sotto l'azoto degli anioni NO₃^-.

In effetti, l'immagine mostra come gli ioni K⁺ sono circondati da atomi di ossigeno, sfere rosse. In conclusione, queste interazioni sono responsabili delle disposizioni dei cristalli.

Altre fasi cristalline

Variabili come pressione e temperatura possono modificare queste disposizioni e originare diverse fasi strutturali per la KNO₃ (fasi I, II e III). Ad esempio, la fase II è quella dell'immagine, mentre la fase I (con struttura cristallina trigonale) si forma quando i cristalli vengono riscaldati a 129 ° C.

La fase III è un solido transitorio ottenuto dal raffreddamento della fase I e alcuni studi hanno dimostrato che presenta alcune importanti proprietà fisiche, come la ferroelettricità. In questa fase il cristallo forma strati di potassio e nitrati, possibilmente sensibili alle repulsioni elettrostatiche tra gli ioni.

Negli strati di fase III gli anioni NON₃^- perdono un po 'della loro planarità (il triangolo si incurva leggermente) per consentire questa disposizione, che, prima di ogni disturbo meccanico, diventa la struttura della fase II.

applicazioni

Il sale è di grande importanza in quanto viene utilizzato in molte attività dell'uomo, che si manifestano nell'industria, nell'agricoltura, nel cibo, ecc. Tra questi usi, spiccano i seguenti:

- La conservazione del cibo, in particolare della carne. Nonostante il sospetto che sia coinvolto nella formazione di nitrosamina (agente cancerogeno), è ancora usato nei salumi.

- Fertilizzante, perché il nitrato di potassio fornisce due dei tre macronutrienti delle piante: azoto e potassio. Insieme al fosforo, questo elemento è necessario per lo sviluppo delle piante. Cioè, è una riserva importante e gestibile di questi nutrienti.

- Accelera la combustione, essendo in grado di produrre esplosioni se il materiale combustibile è esteso o se è finemente diviso (maggiore superficie, maggiore reattività). Inoltre, è uno dei componenti principali della polvere da sparo.

- Facilita la rimozione dei monconi degli alberi abbattuti. Il nitrato fornisce l'azoto necessario affinché i funghi distruggano il legno dei ceppi.

- Interviene nella riduzione della sensibilità dei denti attraverso la sua incorporazione nei dentifrici, che aumenta la protezione delle sensazioni dolorose del dente prodotte da freddo, calore, acido, dolce o contatto.

- Agisce come un ipotensore nella regolazione della pressione sanguigna negli esseri umani. Questo effetto sarebbe dato o correlato a un cambiamento nell'escrezione di sodio. La dose raccomandata nel trattamento è 40-80 mEq / giorno di potassio. A questo proposito, si sottolinea che il nitrato di potassio avrebbe un'azione diuretica.

Come è fatto?

La maggior parte del nitrato è prodotto nelle miniere dei deserti in Cile. Può essere sintetizzato da diverse reazioni:

NH₄NO₃ (ac) + KOH (ac) => NH₃ (ac) + KNO₃ (ac) + H₂O (l)

Il nitrato di potassio viene prodotto anche neutralizzando l'acido nitrico con l'idrossido di potassio in una reazione altamente esotermica.

KOH (ac) + HNO₃(conc) => KNO₃ (ac) + H₂O (l)

Su scala industriale, il nitrato di potassio viene prodotto da una reazione a doppio spostamento.

NaNO₃ (ac) + KCl (ac) => NaCl (ac) + KNO₃ (Aq)

La fonte principale di KCl è il minerale silvico e non altri minerali come la carnallite o la cainite, anch'essi composti di magnesio ionico.

Proprietà fisiche e chimiche

Il nitrato di potassio allo stato solido viene presentato sotto forma di polvere bianca o sotto forma di cristalli di struttura ortoombenica a temperatura ambiente e trigonale a 129 ° C. Ha un peso molecolare di 101,1032 g / mol, è inodore e ha un sapore salino acre.

È un composto molto solubile in acqua (316-320 g / litro di acqua, a 20 ºC), grazie alla sua natura ionica e alla facilità delle molecole d'acqua di solvare lo ione K⁺.

La sua densità è 2,1 g / cm³ a 25 ° C. Ciò significa che è circa due volte più denso dell'acqua.

Il suo punto di fusione (334 ° C) e il punto di ebollizione (400 ° C) sono indicativi dei legami ionici tra K⁺ e NO₃^-. Tuttavia, sono bassi rispetto ad altri sali, perché l'energia del reticolo cristallino è inferiore per gli ioni monovalenti (cioè con cariche ± 1), e hanno anche dimensioni che non sono molto simili.

Si decompone ad una temperatura vicina al punto di ebollizione (400 ° C) per produrre nitrito di potassio e ossigeno molecolare:

KNO₃(s) => KNO₂(s) + O₂(G)

riferimenti

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3. K. Nimmo e B. W. Lucas. (22 maggio 1972). Conformità e orientamento di NO3 nel nitrato di potassio a fase α. Nature Physical Science 237, 61-63.
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