19-10-2023
| Нитрат калия | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование |
Нитрат калия
|
| Сокращения | в народе КС, НК |
| Традиционные названия | Ка́лиевая селитра, кали́йная селитра, индийская селитра, Соль Петра (Salt of Peter) |
| Хим. формула | KNO3 |
| Рац. формула | KNO3 |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 101,1032 г/моль |
| Плотность | 2,109 (16 °C) |
| Твёрдость | 2 |
| Термические свойства | |
| Т. плав. | 334 °C |
| Т. кип. | с разложением °C |
| Т. разл. | 400 °C |
| Тройная точка | отсутствует |
| Мол. теплоёмк. | 95,06 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия образования | -494,00 кДж/моль |
| Энтальпия плавления | 9,80 кДж/моль |
| Энтальпия сублимации | 181,00 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость в воде | 13,3 (0 °C) 36 (25 °C) 247 (100 °C) |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | ] |
| PubChem | |
| SMILES |
|
| RTECS | TT3700000 |
| ChemSpider | |
| Безопасность | |
| ЛД50 | 3750 мг/кг |
| Токсичность | малотоксичен |
| NFPA 704 | |
| Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. | |
Нитра́т ка́лия, азотноки́слый ка́лий (ка́лиевая сели́тра, кали́йная селитра, индийская селитра и др.) — неорганическое бинарное 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[1].
Форма кристаллов игольчатая, сами кристаллы очень длинные. Легко поддается 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 измельченном состоянии белый порошок) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решеткой. 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[2]:
| Растворитель / Температура | 0 °С | 10 °С | 20 °С | 25 °С | 30 °С | 40 °С | 50 °С | 60 °С | 70 °С | 80 °С | 90 °С | 100 °С |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | |||||||||||
| Диэтиловый эфир | ||||||||||||
| Этанол | ||||||||||||
| Метанол | ||||||||||||
| Глицерин |
При медленной кристаллизации вырастают очень длинные игольчатые кристаллы. Нитрат калия хорошо поддается очистке перекристаллизацией, причем с небольшими потерями, благодаря сильному повышению растворимости с ростом температуры.
Разлагается при 400—520 °C с образованием нитрита калия KNO2 и кислорода O2[3] (выделение последнего увеличивает пожароопасность нитрата калия):
Является сильным окислителем, реагирует с горючими материалами и восстановителями, при измельчении активно и нередко со взрывом. В смеси с некоторыми органическими материалами склонен самовоспламенять их.
Восстанавливается водородом в момент выделения (в реакции соляная кислота разбавленная)[3]:
Расплав нитрата калия может быть использован для получения калия электролизом, однако из-за высоких окислительных способностей нитрата калия в этом состоянии предпочтительнее гидроксид калия.
В Средние Века и Новое Время (когда активно использовали порох) для получения нитрата калия служили селитря́ницы — кучи из смеси навоза (и других перегнивающих компонентов) с известняком, строительным мусором и прочим известняковым материалом с прослойками из соломы или хвороста, накрытые дерном для удерживания образующихся газов. При гниении навоза образовывался аммиак, который накапливаясь в прослойках из соломы, подвергался нитрификации и превращался вначале в азотистую, а затем в азотную кислоту. Последняя, взаимодействуя с известняком, давала Ca(NO3)2, который выщелачивался водой. Добавка древесной золы (состоящей в основном из поташа) приводила к осаждению CaCO3 и получению раствора нитрата калия; нередко золу добавляли сразу в кучу вместо известняка, тогда калиевая селитра получалась сразу. 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:
Первый способ применялся до 1854 г., когда немецкий химик К. Нёльнер изобрел производство нитрата калия, основанное на реакции более доступных и дешевых хлорида калия и нитрата натрия:
Существует несколько других способов получения нитрата калия. Это взаимодействие нитрата аммония и хлорида калия с образованием нитрата калия и хлорида аммония, последний легко отделяется:
В природе калия нитрат распространен в виде минерала нитрокалита. Крупнейшие его месторождения находятся в Ост-Индии и в Чили (вместе с основным минералом — нитронатритом). Природный нитрат калия является результатом разложения азотистых веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом[4].
В очень малых количествах содержится в растениях и животных[1], является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия.
Основное применение на сегодняшний день нитрат калия находит в качестве ценного удобрения, так как совмещает в себе два элемента, частично блокирующих усвоение друг друга растениями, когда находятся в составе отдельных соединений.
Незаменим он при изготовлении дымного пороха и некоторых других составов (например, карамельного ракетного топлива), которые почти полностью сейчас идут на производство пиротехники.
Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стекол и придания прочности изделиям из стекла[5].
Расплав часто используется в лабораториях и у любителей для получения элементарного 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[6]. Сам по себе он не имеет хорошо выраженного антибактериального воздействия, но его оказывает образующийся в мясных продуктах (где нитрат калия и находит наиболее широкое применение) нитрит калия.
Калийная селитра.
