Нитрат калия растворимость в воде

В смеси с углем (10-20%) и серой (8-10%) входит в состав черного пороха.

Источники информации:

1. Seidell A. Solubilities of inorganic and metal organic compounds. – 3ed., vol.1. – New York: D. Van Nostrand Company, 1940. – С. 833-850
2. Stern K.H. High temperature properties and thermal decomposition of inorganic salts with oxyanions. – CRC Press, 2001. – С. 163
3. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров и врачей. – 7-е изд., Т.3. – Л.: Химия, 1976. – С. 120
4. Ефимов А.И. и др. Свойства неорганических соединений. Справочник. – Л.: Химия, 1983. – С. 130-131
5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1977. – С. 68
6. Справочник азотчика. – М.: Химия, 1987. – С. 205-219
7. Справочник по растворимости. – Т.1, Кн.1. – М.-Л.: ИАН СССР, 1961. – С. 160, 697-698
8. Химическая энциклопедия. – Т.4. – М.: Советская энциклопедия, 1995. – С. 72

Если не нашли нужное вещество или свойства можно выполнить следующие действия:

• Написать вопрос на форум сайта (требуется зарегистрироваться на форуме). Там вам ответят или подскажут где вы ошиблись в запросе.
• Отправить пожелания для базы данных (анонимно).

Если вы нашли ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.

© Сбор и оформление информации: Руслан Анатольевич Кипер

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) [1]
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	7757-79-1
PubChem	24434
Рег. номер EINECS	231-818-8
SMILES
Кодекс Алиментариус	E252
RTECS	TT3700000
ChEBI	63043
Номер ООН	1486
ChemSpider	22843
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 K N O ₃. 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 [2] .

Форма кристаллов игольчатая, сами кристаллы очень длинные. Легко поддаётся 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).

Содержание

Физические свойства [ править | править код ]

Нитрат калия в нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы (в измельчённом состоянии белый порошок) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решёткой. 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 [3] :

При медленной кристаллизации вырастают очень длинные игольчатые кристаллы. Нитрат калия хорошо поддаётся очистке перекристаллизацией, причём с небольшими потерями, благодаря сильному повышению растворимости с ростом температуры.

Химические свойства [ править | править код ]

• Разлагается при 400—520 °C с образованием нитрита калияKNO₂ и кислородаO₂[4] (выделение последнего увеличивает пожароопасность нитрата калия):

2 K N O 3 ⟶ 2 K N O 2 + O 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2KNO_<3>longrightarrow 2KNO_<2>+O_<2>uparrow >>>

• Является сильным окислителем, реагирует с горючими материалами и восстановителями, при измельчении активно и нередко со взрывом. Смеси нитрата калия с некоторыми органическими материалами склонны к самовоспламенению.

• Восстанавливается водородом в момент выделения (в реакции соляная кислота разбавленная) [4] :

Z n + 2 H C l ⟶ Z n C l 2 + 2 H 0 , <displaystyle <mathsf <2>+2H^<0>>>,>K N O 3 + 2 H 0 ⟶ K N O 2 + H 2 O . <displaystyle <mathsf <3>+2H^<0>longrightarrow KNO_<2>+H_<2>O>>.>

• Расплав нитрата калия может быть использован для получения металлического калия электролизом, однако из-за высоких окислительных способностей нитрата калия в расплавленном состоянии предпочтительнее гидроксид калия.

Получение [ править | править код ]

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

<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

<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 изобрёл 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

<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 <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

<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>+NOuparrow +N_<2>Ouparrow +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 <2>O+2 HNO_<3>longrightarrow 2 KNO_<3>+H_<2>O>>> — демонстрационная реакция соответствующего щелочного оксида с соответствующей кислотой.

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 <4>NO_<3>+KOHlongrightarrow 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

<2>CO_<3>+2 HNO_<3>longrightarrow 2 KNO_<3>+H_<2>O+CO_<2>uparrow >>.>

Природные источники и месторождения [ править | править код ]

В природе нитрат калия распространён в виде минерала нитрокалита. Крупнейшее его месторождение находится в Индии. Природный нитрат калия образуется в результате разложения азотсодержащих веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом [5] .

В очень малых количествах содержится в растениях и животных [2] , является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия.

Применение [ править | править код ]

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 стёкол и придания прочности изделиям из стекла [6] .

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 [7] . 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 [8] .

Растворимость – нитрат – калий

Растворимостью вещества в воде называется максимальное количество этого вещества, выраженное, например, в граммах, которое растворится в некотором количестве воды ( например, 100 г) при некоторой температуре. Растворимость нитрата калия , например, может быть выражена в граммах на 100 г воды при определенной температуре. [16]

Растворимость нитрата калия при 80 и 10 С соответственно равна 62 8 и 17 3 г на 100 г раствора. [17]

Мастер производственного обучения должен объяснить, чем отличается очистка от примесей технического нитрата калия методом перекристаллизации от выполненной ранее работы по очистке поваренной соли. Поскольку растворимость нитрата калия при нагревании от 20 до 60 С возрастает более чем вдвое, растворение ведут в горячей воде ( 65 – 70 С) и приготовленный раствор фильтруют горячим. [18]

Один из способов очистки кристаллических веществ основан на различной растворимости их при разных температурах. Если растворимость нитрата калия при высокой температуре значительно превосходит растворимость его при низкой температуре, то можно воспользоваться этим различием для перекристаллизации соли. [19]

Из графика видно, что растворимость поваренной соли NaCl мало изменяется с повышением температуры, так как кривая ее растворимости располагается почти горизонтально. Наоборот, растворимость нитрата калия в большой степени зависит от температуры. Растворимость сульфата натрия растет лишь до 32 С, а при дальнейшем повышении температуры она уменьшается. [21]

Из графика видно, что растворимость поваренной соли NaCl мало изменяется с повышением температуры, так как кривая ее растворимости располагается почти горизонтально. Наоборот, растворимость нитрата калия в большой степени зависит от температуры. [23]

Большое количество технического нитрата калия производится теперь по конверсионному способу, где нитрат натрия и хлористый калий подвергаются обменному разложению. Этот способ основывается на широком изменении растворимости нитрата калия в зависимости от применяемой температуры. По этому способу примерно равные количества по весу хлористого калия, нитрата натрия и маточного раствора от предыдущей партии нагреваются в больших чанах до кипения. Хлористый натрий растворим в этом кипящем растворе почти до такой же степени, как и в холодном, но менее, чем любая из других имеющихся солей. Этот кипящий раствор, в котором весь калий фактически находится в виде нитрата, отфильтровывается от твердого хлорида и охлаждается, после чего большая часть калиевой селитры выкристаллизовывается. Соли кальция и магния, скопляющиеся в маточном растворе, осаждаются с помощью углекислого натрия и маточный раствор поступает снова. [24]

Для перекристаллизации нитрат калия был растворен в воде массой 200 г при 80 С до получения насыщенного раствора, который затем охладили до О С. Каковы неизбежные потери нитрата калия относительно исходного образца, если коэффициент растворимости нитрата калия при 80 С равен 170 г, а при О С – 17 г в 100 г воды. [25]

Заметьте, что кривая растворимости для хлорида натрия ( NaCl) представляет собой практически горизонтальную линию. Иначе говоря, температура практически не влияет на растворимость этого вещества в воде. В противоположность этому кривая для KN03 резко уходит вверх при повышении температуры, показывая, что растворимость нитрата калия в воде сильно зависит от температуры. [26]

В результате находим, что растворимость нитрата калия в воде при 80 С равна 160 г соли на 100 г воды. [27]

Зависимость между растворимостью вещества и температурой раствора принято изображать графически, в виде так называемых кривых растворимости. Чтобы построить такую кривую, откладывают по горизонтальной оси числовые значения температуры, а по вертикальной – числовые значения растворимости. По особенностям кривой судят, как влияет повышение температуры на растворимость данного вещества. Например, рассматривая кривые, приведенные на рис. 32, можно сказать, что растворимость нитрата калия KNO3 ( калийная селитра) с повышением температуры увеличивается быстро. Наоборот, растворимость поваренной соли NaCl повышается весьма незначительно: с 35, 8 г при 0 С до 39 2 г при 100 С. Лишь у немногих твердых веществ при повышении температуры растворимость уменьшается. Так, понижается растворимость при нагревании ацетата кальция Са ( СН3СОО) 2, растворимость сульфата лития Li2SO4 при 0 С равна 35 3 г, а при 100 С понижается до 29 9 г. С помощью кривых можно определить растворимость любого вещества при любой температуре. [28]

Каждая из кривых кристаллизации выражает связь между температурой и концентрацией раствора, равновесного с кристаллами данного вида. Каждую из этих двух переменных принимать в качестве независимой, зависит только от постановки вопроса. Каждая такая кривая может быть использована и для выражения зависимости температуры кристаллизации от концентрации раствора и, наоборот, для выражения зависимости концентрации раствора, равновесного с данными кристаллами, от температуры. В последнем случае эти кривые могут рассматриваться как кривые растворимости. Правая кривая рис. 21 выражает растворимость нитрата калия при разных температурах, а левая – растворимость льда в растворах нитрата калия. [29]