Nitrato de Potássio (KNO3) Estrutura, Usos, Propriedades



O nitrato de potássio É um sal ternário composto de nitrato de potássio, metal alcalino e oxoanião. Sua fórmula química é KNO3, o que significa que para cada íon K+, há um íon NO3-- interagindo com isso. Portanto, é um sal iônico e constitui um dos nitratos alcalinos (LiNO3NaNO3RbNO3… ).

O KNO3 É um agente oxidante forte devido à presença do ânion nitrato. Isto é, funciona como uma reserva de nitrato sólido e íons anidros, ao contrário de outros sais altamente solúveis em água ou altamente higroscópicos. Muitas das propriedades e usos deste composto são devidas ao ânion nitrato, e não ao cátion potássio.

Na imagem acima, os cristais de KNO são ilustrados3 com formas de agulha. A fonte natural do KNO3 é o salitre, conhecido pelos nomes Salitre o salpetre, em inglês. Este elemento também é conhecido como nitrato de potássio ou nitro mineral.

É encontrado em áreas áridas ou desérticas, bem como na eflorescência das paredes cavernosas. Outra importante fonte de KNO3 é o guano, excremento de animais que habitam ambientes secos.

Índice

  • 1 estrutura química
    • 1.1 Outras fases cristalinas
  • 2 usos
  • 3 Como isso é feito?
  • 4 Propriedades Físico-Químicas
  • 5 referências

Estrutura química

A estrutura cristalina do KNO é representada na imagem superior3. As esferas roxas correspondem aos íons K+, enquanto o vermelho e o azul são os átomos de oxigênio e nitrogênio, respectivamente. A estrutura cristalina é ortorrômbica à temperatura ambiente.

A geometria do ânion NO3- é a de um plano trigonal, com os átomos de oxigênio nos vértices do triângulo e o átomo de nitrogênio no seu centro. Tem uma carga formal positiva no átomo de nitrogênio e duas cargas formais negativas em dois átomos de oxigênio (1-2 = (-1)).

Essas duas cargas negativas de NÃO3- eles são deslocados entre os três átomos de oxigênio, sempre mantendo a carga positiva no nitrogênio. Como conseqüência do acima, os íons K-+ do cristal evite colocar logo acima ou abaixo do nitrogênio dos ânions3-.

Na verdade, a imagem mostra como os íons K+ eles estão cercados por átomos de oxigênio, esferas vermelhas. Em conclusão, essas interações são responsáveis ​​pelos arranjos de cristais.

Outras fases cristalinas

Variáveis ​​como pressão e temperatura podem modificar estes arranjos e originar diferentes fases estruturais para o KNO3 (fases I, II e III). Por exemplo, a fase II é a da imagem, enquanto a fase I (com estrutura trigonal cristalina) é formada quando os cristais são aquecidos a 129 ° C.

A fase III é um sólido de transição obtido do resfriamento da fase I, e alguns estudos mostraram que ela exibe algumas propriedades físicas importantes, como a ferroeletricidade. Nesta fase, o cristal forma camadas de potássio e nitratos, possivelmente sensíveis a repulsões eletrostáticas entre os íons.

Nas camadas da fase III os aniões NÃO3- eles perdem um pouco de sua planaridade (o triângulo curva um pouco) para permitir esse arranjo, que, antes de qualquer perturbação mecânica, torna-se a estrutura da fase II.

Usos

O sal é de grande importância, pois é utilizado em muitas atividades do homem, que se manifestam na indústria, agricultura, alimentação, etc. Entre esses usos, destacam-se os seguintes:

- A preservação de alimentos, especialmente carne. Apesar da suspeita de que está envolvido na formação de nitrosaminas (agente carcinogênico), ainda é usado em charcutaria.

- Adubo, porque o nitrato de potássio fornece dois dos três macronutrientes das plantas: nitrogênio e potássio. Juntamente com o fósforo, este elemento é necessário para o desenvolvimento das plantas. Isto é, é uma reserva importante e manejável desses nutrientes.

- Acelera a combustão, podendo produzir explosões se o material combustível for extenso ou se for finamente dividido (maior área de superfície, maior reatividade). Além disso, é um dos principais componentes da pólvora.

- Facilita a remoção dos cotos das árvores derrubadas. O nitrato fornece o nitrogênio necessário para os fungos destruírem a madeira dos cotos.

- Intervém na redução da sensibilidade dentária através da sua incorporação nos dentifrícios, o que aumenta a proteção às sensações dolorosas do dente produzidas pelo frio, calor, ácido, doce ou contato.

- Atua como hipotensor na regulação da pressão arterial em humanos. Este efeito seria dado ou inter-relacionado com uma alteração na excreção de sódio. A dose recomendada no tratamento é de 40-80 mEq / dia de potássio. A este respeito, salienta-se que o nitrato de potássio teria uma ação diurética.

Como se faz?

A maior parte do nitrato é produzida nas minas dos desertos no Chile. Pode ser sintetizado por várias reações:

NH4NÃO3 (ac) + KOH (ac) => NH3 (ac) + KNO3 (ac) + H2O (l)

O nitrato de potássio também é produzido pela neutralização do ácido nítrico com hidróxido de potássio em uma reação altamente exotérmica.

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

Em escala industrial, o nitrato de potássio é produzido por uma reação de duplo deslocamento.

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

A principal fonte de KCl é o mineral de silvin, e não outros minerais como a carallita ou a cainita, que também são compostos de magnésio iônico.

Propriedades físicas e químicas

O nitrato de potássio no estado sólido é apresentado como um pó branco ou na forma de cristais de estrutura ortohômbica à temperatura ambiente e trigonal a 129 ° C. Tem um peso molecular de 101.1032 g / mol, é inodoro e tem um sabor salino acre.

Ele é um composto solúvel em água muito (316-320 g / litro de água a 20 ° C), devido à sua natureza iónica e a facilidade com a qual as moléculas de água para o solvato de iões K+.

Sua densidade é de 2,1 g / cm3 a 25 ° C. Isso significa que é aproximadamente duas vezes mais denso que a água.

Seu ponto de fusão (334 ° C) e ponto de ebulição (400 ° C) são indicativos das ligações iônicas entre K+ e não3-. No entanto, eles são baixas em comparação com outros sais, por causa da energia de rede cristalina é mais baixa para os iões monovalentes (isto é, cargas ± 1), e eles têm tamanhos não muito semelhantes.

Decompõe-se a uma temperatura próxima do ponto de ebulição (400 ºC) para produzir nitrito de potássio e oxigénio molecular:

KNO3(s) => KNO2(s) + O2g)

Referências

  1. Pubchem. (2018) Nitrato de potássio. Retirado em 12 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
  2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29 de setembro de 2017). Salitre ou Fatos de Nitrato de Potássio. Retirado em 12 de abril de 2018, de: thoughtco.com
  3. K. Nimmo & B. W. Lucas. (22 de maio de 1972) Conformação e Orientação do NO3 em Nitrato de Potássio α-Fase. Nature Physical Science 237, 61-63.
  4. Adam Rędzikowski. (8 de abril de 2017). Cristais de nitrato de potássio. [Figura] Obtido em 12 de abril de 2018, em: https://commons.wikimedia.org
  5. Acta Cryst. (2009). Crescimento e refino monocristal de nitrato de potássio fase III, KNO3. B65, 659-663.
  6. Marni Wolfe. (3 de outubro de 2017). Riscos de Nitrato de Potássio. Retirado em 12 de abril de 2018, de: livestrong.com
  7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014). O mineral niter. Retirado em 12 de abril de 2018, de: galleries.com