โพแทสเซียมไนเตรต (KNO3): โครงสร้างการใช้ประโยชน์สมบัติ
โพแทสเซียมไนเตรต เป็นเกลือประกอบไปด้วยโพแทสเซียมโลหะอัลคาไลและ oxoanion ไนเตรต สูตรทางเคมีของมันคือ KNO 3 ซึ่งหมายความว่าสำหรับ K + แต่ละไอออนจะมี NO 3 ไอออนที่มีปฏิสัมพันธ์กับมัน ดังนั้นจึงเป็นเกลือไอออนิกและประกอบด้วยหนึ่งในด่างของไนเตรต (LiNO 3, NaNO 3, RbNO 3 ... )
KNO 3 เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงเนื่องจากมีไอออนไนเตรต กล่าวคือมันทำหน้าที่เป็นที่เก็บของของแข็งไนเตรตและไอออนปราศจากซึ่งแตกต่างจากเกลืออื่น ๆ ละลายได้สูงในน้ำหรืออุ้มน้ำมาก คุณสมบัติและการใช้งานของสารประกอบนี้หลายอย่างเกิดจากไอออนไนเตรตมากกว่าโพแทสเซียมไอออนบวก
ในภาพด้านบนจะแสดงตัวอย่างผลึก KNO 3 ที่ มีรูปร่างเข็ม แหล่งธรรมชาติของ KNO 3 คือดินประสิวที่รู้จักกันในชื่อ Saltpeter หรือ Salpetre เป็น ภาษาอังกฤษ องค์ประกอบนี้เรียกว่าโพแทสเซียมไนเตรตหรือแร่ไนโตร
มันถูกพบในพื้นที่แห้งแล้งหรือทะเลทรายเช่นเดียวกับการออกดอกของผนังถ้ำ แหล่งที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของ KNO 3 คือขี้ค้างคาวสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แห้ง
โครงสร้างทางเคมี
ในภาพด้านบนจะแสดงโครงสร้างผลึกของ KNO 3 ทรงกลมสีม่วงตรงกับ K + ไอออนในขณะที่ทรงกลมสีแดงและสีน้ำเงินเป็นอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนตามลำดับ โครงสร้างผลึกเป็น orthorhombic ที่อุณหภูมิห้อง
รูปทรงเรขาคณิตของประจุลบหมายเลข 3 - เป็นระนาบตรีโกณมิติโดยมีอะตอมออกซิเจนที่จุดยอดของรูปสามเหลี่ยมและอะตอมไนโตรเจนที่กึ่งกลาง มันมีประจุประจุบวกอย่างเป็นทางการในอะตอมไนโตรเจนและประจุลบสองประจุสำหรับอะตอมออกซิเจนสองตัว (1-2 = (-1))
ประจุลบทั้งสองนี้ของ NO 3 - จะถูกแยกออกจากกันในสามอะตอมของออกซิเจน เป็นผลมาจากข้างต้น K + ไอออนของผลึกหลีกเลี่ยงการวางเหนือหรือใต้ไนโตรเจนของ NO 3 - แอนไอออน
ในความเป็นจริงภาพแสดงให้เห็นว่า K + ไอออนล้อมรอบด้วยอะตอมออกซิเจนซึ่งเป็นทรงกลมสีแดง โดยสรุปการโต้ตอบเหล่านี้มีความรับผิดชอบในการจัดเรียงคริสตัล
เฟสผลึกอื่น ๆ
ตัวแปรเช่นความดันและอุณหภูมิสามารถปรับเปลี่ยนการจัดเรียงเหล่านี้และสร้างเฟสโครงสร้างที่แตกต่างกันสำหรับ KNO 3 (เฟส 1, II และ III) ตัวอย่างเช่นเฟสที่สองเป็นรูปในขณะที่เฟสที่ 1 (ที่มีโครงสร้างผลึกแบบตรีโกณมิติ) เกิดขึ้นเมื่อผลึกถูกทำให้ร้อนถึง 129 ° C
เฟสที่สามเป็นของแข็งในช่วงเปลี่ยนผ่านที่ได้รับจากการระบายความร้อนของเฟส I และการศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่ามันแสดงคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญเช่น ferroelectricity ในระยะนี้ผลึกก่อตัวเป็นชั้นของโพแทสเซียมและไนเตรตซึ่งอาจมีความอ่อนไหวต่อแรงขับไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออน
ในชั้นของเฟส III แอนไอออน NO 3 - สูญเสีย planarity บางส่วนของพวกเขา (สามเหลี่ยมโค้งเล็กน้อย) เพื่อให้การจัดเรียงนี้ซึ่งก่อนการรบกวนทางกลใด ๆ กลายเป็นโครงสร้างของเฟส II
การใช้งาน
เกลือมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากมีการใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ซึ่งปรากฏในอุตสาหกรรมการเกษตรอาหาร ฯลฯ ในบรรดาการใช้งานเหล่านี้โดดเด่นดังต่อไปนี้:
- การถนอมอาหารโดยเฉพาะเนื้อสัตว์ แม้จะมีข้อสงสัยว่ามันมีส่วนเกี่ยวข้องในการก่อตัวของไนโตรซามีน (สารก่อมะเร็ง) แต่ก็ยังคงถูกนำมาใช้ใน charcuterie
- ปุ๋ยเพราะโพแทสเซียมไนเตรตให้ธาตุอาหารหลักสองในสาม: ไนโตรเจนและโพแทสเซียม ร่วมกับฟอสฟอรัสองค์ประกอบนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาของพืช นั่นคือมันเป็นสำรองที่สำคัญและสามารถจัดการได้ของสารอาหารเหล่านี้
- เร่งการเผาไหม้สามารถสร้างการระเบิดได้หากวัสดุที่ติดไฟได้กว้างขวางหรือหากมีการแบ่งอย่างประณีต (พื้นที่ผิวส่วนใหญ่ปฏิกิริยาที่มากขึ้น) นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของดินปืน
- อำนวยความสะดวกในการกำจัดตอของต้นไม้โค่น ไนเตรตจัดหาไนโตรเจนที่จำเป็นสำหรับเชื้อราเพื่อทำลายไม้ของตอ
- มันแทรกแซงในการลดความไวของฟันผ่านการรวมตัวกันในยาสีฟันซึ่งเพิ่มการป้องกันความรู้สึกเจ็บปวดของฟันที่ผลิตโดยเย็น, ความร้อน, กรด, หวานหรือการติดต่อ
- ทำหน้าที่เป็น hypotensor ในการควบคุมความดันโลหิตในมนุษย์ ผลกระทบนี้จะได้รับหรือมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในการขับถ่ายโซเดียม ปริมาณที่แนะนำในการรักษาคือ 40-80 mEq / วันของโพแทสเซียม ในเรื่องนี้ชี้ให้เห็นว่าโพแทสเซียมไนเตรตจะมีฤทธิ์ขับปัสสาวะ
เป็นอย่างไรบ้าง?
ไนเตรทส่วนใหญ่ผลิตในเหมืองของชิลีในประเทศชิลี มันสามารถสังเคราะห์ได้โดยปฏิกิริยาหลายอย่าง:
NH 4 NO 3 (ac) + KOH (ac) => NH 3 (ac) + KNO 3 (ac) + H 2 O (l)
โพแทสเซียมไนเตรตยังผลิตโดยการทำให้เป็นกลางด้วยกรดไนตริกกับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในปฏิกิริยาคายความร้อนสูง
KOH (ac) + HNO 3 (conc) => KNO 3 (ac) + H 2 O (l)
ในระดับอุตสาหกรรมโพแทสเซียมไนเตรตเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการกระจัดสองครั้ง
NaNO 3 (ac) + KCl (ac) => NaCl (ac) + KNO 3 (ac)
แหล่งที่มาหลักของ KCl คือแร่ซิลวินและไม่ใช่แร่ธาตุอื่น ๆ เช่น Carnallite หรือ cainite ซึ่งประกอบด้วยแมกนีเซียมไอออนิก
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
โพแทสเซียมไนเตรตในสถานะของแข็งเกิดขึ้นเป็นผงสีขาวหรือในรูปแบบของผลึกที่มีโครงสร้าง orthohombic ที่อุณหภูมิห้องและตรีโกณมิติที่ 129 ° C มีน้ำหนักโมเลกุล 101.1032 g / mol ไม่มีกลิ่นและมีรสเค็มฉุน
มันเป็นสารประกอบที่ละลายในน้ำมาก (316-320 กรัม / ลิตรของน้ำที่ 20 องศาเซลเซียส) เนื่องจากธรรมชาติของไอออนิกและความง่ายในการที่โมเลกุลของน้ำจะต้องละลาย K + ไอออน
ความหนาแน่นของมันคือ 2.1 g / cm3 ที่ 25 ºC ซึ่งหมายความว่ามันมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำประมาณสองเท่า
จุดหลอมเหลว (334 ° C) และจุดเดือด (400 ° C) นั้นบ่งบอกถึงพันธะไอออนิกระหว่าง K + และ NO 3 - อย่างไรก็ตามมันมีค่าต่ำเมื่อเทียบกับเกลือชนิดอื่นเนื่องจากพลังงานของผลึกขัดแตะมีค่าต่ำกว่าสำหรับไอออน monovalent (เช่นมีประจุ± 1) และมีขนาดที่ไม่คล้ายกันมาก
มันสลายตัวที่อุณหภูมิใกล้กับจุดเดือด (400 ºC) เพื่อผลิตโพแทสเซียมไนไตรท์และออกซิเจนโมเลกุล:
KNO 3 (s) => KNO 2 (s) + O 2 (g)
