Калиевая селитра

Нитрат калия

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, petersalt)

Хим. формула

Рац. формула

Физические свойства

Состояние

твёрдое

Молярная масса

101,1032 г/моль

Плотность

2,109 (16 °C)

Твёрдость

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

Рег. номер EINECS

SMILES

InChI

Кодекс Алиментариус

RTECS

ChEBI

Номер ООН

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, 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.

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).

Получение

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 дёрном 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.

C a ( N O 3 ) 2 + K 2 C O 3 ⟶ 2 K N O 3 + C a C O 3 ↓ {\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:

C a ( N O 3 ) 2 + K 2 S O 4 ⟶ 2 K N O 3 + C a S O 4 ↓ . {\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 изобрел производство нитрата калия, основанное на реакции более доступных и дешевых хлорида калия и нитрата натрия, доступного в виде чилийской селитры:

K C l + N a N O 3 ⟶ K N O 3 + N a C l {\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:

K C l + N H 4 N O 3 ⟶ K N O 3 + N H 4 C l {\displaystyle {\mathsf {KCl+NH_{4}NO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+NH_{4}Cl}}}

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

K O H + H N O 3 ⟶ K N O 3 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {KOH+HNO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+H_{2}O}}} — в основном, демонстрационная реакция соответствующей кислоты и основания 21 K + 26 H N O 3 ⟶ 21 K N O 3 + N O + N 2 O + N 2 + 13 H 2 O {\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. K 2 O + 2 H N O 3 ⟶ 2 K N O 3 + H 2 O {\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 K O H + N 2 O 5 ⟶ 2 K N O 3 + H 2 O , {\displaystyle {\mathsf {2\ KOH+N_{2}O_{5}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+H_{2}O}},} N H 4 N O 3 + K O H ⟶ N H 3 + K N O 3 + H 2 O , {\displaystyle {\mathsf {NH_{4}NO_{3}+KOH\longrightarrow NH_{3}\uparrow +KNO_{3}+H_{2}O}},} K 2 C O 3 + 2 H N O 3 ⟶ 2 K N O 3 + H 2 O + C O 2 . {\displaystyle {\mathsf {K_{2}CO_{3}+2\ HNO_{3}\longrightarrow 2\ KNO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}.}

Применение

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.

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 стекол и придания прочности изделиям из стекла.

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. 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.

> См. также

  • Азотная кислота
  • Нитраты
  • Порох

Нитрат калия (Е252)

Нитрат калия ещё известен как калиевая или калийная селитра, а также азотнокислый калий – вещество, которое успешно используется для удобрения почв. Однако не только в отрасли сельского хозяйства встречается этот компонент. Интересно, что в природе также встречается нитрат калия, часто в местах месторождений соли. Однако для применения в промышленности природных запасов недостаточно, поэтому вещество синтезируют в лабораториях, так что селитра для производственных процессов имеет синтетическое происхождение.

Добавка Е252, которую можно обнаружить на этикетках некоторых продуктов, как раз и является калийной селитрой. Её применение в изготовлении пищи оставляет множество вопросов, так как большинство государств мира уже наложили запрет на такой способ применения нитрата калия, оставив его для технических нужд. Остальные страны, хотя и регулируют нормы содержания вещества в продуктах питания, тем не менее не видят особой проблемы в том, что потребитель может столкнуться с ним в составе колбасы или сыра. В международных классификациях добавке Е252 присвоен средний уровень опасности.

Получение вещества и его химические свойства

Консервант калийная селитра известен человечеству уже не одну сотню лет. Первое упоминание о ней относится к концу 14 столетия – тогда добавку начали добывать во Франкфурте из отходов человеческой жизнедеятельности. Однако выход готового вещества из такого сырья был ничтожным – около 0,3%, а уже в те времена потребность в селитре была значительной, поэтому учёными был предложен другой способ получения нитрата калия: с использованием медного купороса, квасцов, натриевой селитры и поташа. Последний компонент добывали из древесной золы.

Сегодня, чтобы удовлетворить потребности промышленности, калиевую селитру синтезируют несколькими способами. Один из них – взаимодействие хлористого калия и азотной кислоты. Раствор смешивают с помощью сжатого воздуха и нагревают острым паром до температуры 75-80 градусов Цельсия. Такой метод является энергозатратным и трудоёмким, поэтому его используют реже. Ещё один вариант получения вещества – конверсия хлористого калия с нитратом магния. Максимальное количество калиевой селитры, получаемой в результате – до 96% от массы исходной смеси.

Чтобы получить нитрат калия более товарного вида, с хорошей рассыпчатостью и минимальной влажностью, влажные кристаллы нитрата калия сначала плавят, после чего гранулируют полученное вещество в воздухе.

На вид вещество представляет собой бесцветный или белый порошок, состоящий из мелких кристаллов. Иногда может иметь желтовато-бурый оттенок. Запаха у добавки нет, а на вкус она отличается солёностью и ощущением прохлады, которое оставляет после себя в качестве послевкусия. При температуре 400 градусов Цельсия калиевая селитра начинает разлагаться и выделять кислород. Обладает отличной растворимостью в воде, слабо растворима в глицерине, а в спиртах и эфире не растворяется вообще. В реакциях с растворителями и горючими веществами выступает окислителем. В своём химическом составе может содержать примеси нитритов или хлоридов, иногда используется в производстве в смеси с поваренной солью.

Основное назначение вещества – использование его как консерванта и антиоксиданта: нитрат калия способен продлевать срок хранения продуктов, они не так быстро портятся, меньше обветриваются.

Промышленное назначение консерванта Е252

Для производства пищевых продуктов нитрат калия имеет немаловажное значение: с его помощью производители добиваются, чтобы товар дольше сохранял свою свежесть, товарный вид и вкусовые качества. Добавка используется в таких продуктах:

  • сыры;
  • мясные деликатесы (копчёности, вяленое мясо, балык, колбасы и сосиски);
  • рыбная продукция (маринованная и солёная рыба);
  • пицца-полуфабрикат.

Производство сыров практически не обходится без нитрата калия – добавка в составе сырья позволяет стабилизировать его структуру, замедлить процесс вспучивания и образования пустот в сыре.

Для рыбы и мяса вещество придаёт более длительного срока годности, а также усиливает их характерную розовую окраску.

Кроме того, калиевая селитра востребована в отрасли производства стекла, ракетного топлива, зубных паст для чувствительных зубов. Сельское хозяйство применяет её в качестве минерального удобрения для почв. А из-за того, что нитрат калия является одной из составляющих пороха, без него не обходится изготовление различных пиротехнических и взрывчатых средств.

Вред и польза консерванта

Нитрат калия на сегодняшний день не показал каких-либо полезных свойств для человека. Зато, по результатам проводимых опытов и исследований учёные дали однозначные выводы: вещество может быть опасным для человека и приносить ему вред. Его запрещено использовать в детском питании, хотя некоторые недобросовестные производители этот запрет обходят, предпочитая просто не указывать код “Е252” на этикетке, например, сосисок с красноречивыми названиями “детские”.

Основная проблема применения этого консерванта в продуктах питания состоит в том, что в организме человека он переходит в нитриты – опасные канцерогенные элементы, которые вполне способны спровоцировать рост злокачественных опухолей.

Добавка негативно влияет и на состояние крови, нарушая в ней процессы кислородного обмена. У астматиков она может вызывать приступы удушья, остальным людям, даже относительно здоровым, ежедневный приём пищи с нитратом калия грозит появлением анемии и почечной недостаточности. Продолжительное употребление даже небольших количеств калиевой селитры становится причиной головных болей, тошноты, рвоты, нарушений координации, мышечной слабости и аритмии.

И если, например, количество съедаемой с колбасой или сыром селитры ещё можно как-то контролировать, то вред от овощей, фруктов, для которых добавка была удобрением в процессе роста, и даже от воды, куда калиевая селитра могла попасть из почвы, отследить и оценить достаточно сложно.

Существует информация о том, что вещество негативно влияет на мужскую репродуктивную функцию, однако научных обоснований этого факта у мирового сообщества пока нет.

Нитрат калия – пищевая добавка, которую большинство государств мира уже давно “отлучило” от процесса приготовления пищи для населения. В развитых современных странах её удел – сельское хозяйство, химическая промышленность, но никак не пищевая. В России и Украине на сегодняшний день вещество разрешено к применению в пищевом производстве. Благодаря тому, что добавка имеет низкую стоимость и мощные консервирующие свойства, её кладут в колбасы, сыры, рыбные продукты, тем самым превращая их в бомбу замедленного действия. Учитывая тот факт, что нитрат калия способен переходить в нитриты, а последние имеют свойство накапливаться в организме и вызывать онкологические заболевания, от употребления добавки и пищи с ней лучше отказаться не только детям, пожилым людям, беременным и кормящим женщинам, но и здоровым людям без каких-либо возрастных или физиологических особенностей.

Термическое разложение нитрата калия

При термическом разложении нитратов щелочных металлов выделяется кислород, и образуются нитриты. Нагреем нитрат калия в пробирке. При плавлении начинается разложение соли, а значит и выделение кислорода.

2КNO3 = 2KNO2 + O2

Не прерывая нагревания, бросим в расплавленную соль раскаленный уголек. Раскаленный уголек не гаснет на поверхности нитрата – кислород поддерживает горение угля. Когда уголек сгорит, отставим горелку, разместим под пробиркой поднос с речным песком и бросим в пробирку несколько кусочков серы.

Поднос с речным песком необходим для пожарной безопасности.

Сера ярко вспыхивает в выделяющемся кислороде. Горение серы в кислороде происходит с выделением большого количества теплоты, пробирка плавится.

Мы убедились в том, что при термическом разложении нитратов щелочных металлов выделяется кислород.

Оборудование: пробирка, штатив, чашка с песком, пинцет, горелка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами. Опыт проводить под тягой. Под пробиркой обязательно поставить сосуд с речным песком.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *