โพแทสเซียมไนเตรต (KNO3): โครงสร้างการใช้คุณสมบัติ - เคมี - 2026

โพแทสเซียมไนเตรตเป็นด่างโลหะและไนเตรตโพแทสเซียม oxoanion ternary เกลือสารประกอบ สูตรทางเคมีของมันคือ KNO ₃ซึ่งหมายความว่าสำหรับแต่ละไอออน K ⁺มี เป็น ไอออน NO ₃ ^-การมีปฏิสัมพันธ์กับเรื่องนี้ ดังนั้นจึงเป็นเกลือไอออนิกและเป็นหนึ่งในอัลคาไลไนเตรต (LiNO ₃ , NaNO ₃ , RBNO ₃ … )

KNO ₃เป็นสารออกซิไดซ์ที่รุนแรงเนื่องจากมีไอออนไนเตรตอยู่ นั่นคือมันทำหน้าที่เป็นสารสำรองสำหรับไอออนไนเตรตที่เป็นของแข็งและปราศจากน้ำซึ่งแตกต่างจากเกลืออื่น ๆ ที่ละลายน้ำได้สูงหรือดูดความชื้นได้สูง คุณสมบัติและการใช้งานหลายอย่างของสารประกอบนี้เนื่องมาจากไอออนไนเตรตแทนที่จะเป็นไอออนบวกโพแทสเซียม

KNO ₃คริสตัลรูปทรงเข็มแสดงอยู่ในภาพด้านบน แหล่งธรรมชาติของ KNO ₃คือดินประสิวที่รู้จักกันในชื่อ Saltpeter หรือ salpetre ในภาษาอังกฤษ องค์ประกอบนี้เรียกอีกอย่างว่าแร่โปแตชไนเตรตหรือแร่ไนโตร

พบได้ในพื้นที่แห้งแล้งหรือทะเลทรายเช่นเดียวกับการออกดอกจากผนังโพรง แหล่งที่มาที่สำคัญอีกแห่งของ KNO ₃คือขี้ค้างคาวซึ่งเป็นมูลของสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แห้ง

โครงสร้างทางเคมี

ในภาพบนโครงสร้างผลึกของ KNO ₃เป็นตัวแทน ทรงกลมสีม่วงตรงกับไอออน K ⁺ในขณะที่สีแดงและสีน้ำเงินเป็นอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนตามลำดับ โครงสร้างผลึกเป็นประเภทออร์โธร์ออมบิกที่อุณหภูมิห้อง

เรขาคณิตของแอนไอออน NO ₃ ^-คือระนาบตรีโกณมิติโดยมีอะตอมของออกซิเจนอยู่ที่จุดยอดของรูปสามเหลี่ยมและอะตอมไนโตรเจนอยู่ตรงกลาง มันมีประจุไฟฟ้าบวกหนึ่งในอะตอมไนโตรเจนและประจุไฟฟ้าเชิงลบสองประจุต่ออะตอมออกซิเจนสองตัว (1-2 = (-1))

ประจุลบของ NO ₃ทั้งสองนี้^-แยกความแตกต่างระหว่างอะตอมออกซิเจนทั้งสามโดยรักษาประจุบวกของไนโตรเจนไว้เสมอ ในฐานะที่เป็น ผลจากการนี้ไอออน K ⁺ในการหลีกเลี่ยงแก้วตำแหน่งเพียงแค่เกินหรือต่ำกว่าแอนไอออนไนโตรเจน NO ₃ -

ในความเป็นจริงภาพแสดงให้เห็นว่าไอออนของ K ⁺ล้อมรอบด้วยอะตอมของออกซิเจนซึ่งเป็นทรงกลมสีแดง สรุปได้ว่าปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีหน้าที่ในการจัดเรียงคริสตัล

ระยะผลึกอื่น ๆ

ตัวแปรเช่นความดันและอุณหภูมิสามารถปรับเปลี่ยนการจัดเตรียมเหล่านี้และสร้างเฟสโครงสร้างที่แตกต่างกันสำหรับ KNO ₃ (เฟส I, II และ III) ตัวอย่างเช่นเฟส II คือรูปในขณะที่เฟส I (ที่มีโครงสร้างผลึกตรีโกณมิติ) เกิดขึ้นเมื่อผลึกร้อนสูงถึง 129 ºC

Phase III เป็นของแข็งเปลี่ยนผ่านที่ได้รับจากการทำความเย็นของเฟส I และการศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่ามีคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญบางอย่างเช่นเฟอร์โรอิเล็กทริก ในระยะนี้ผลึกจะก่อตัวเป็นชั้นของโพแทสเซียมและไนเตรตซึ่งอาจมีความไวต่อการขับไล่ไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออน

ในเลเยอร์เฟส III NO ₃ ^-แอนไอออนจะสูญเสียความระนาบเล็กน้อย (สามเหลี่ยมโค้งงอเล็กน้อย) เพื่อให้การจัดเรียงนี้ซึ่งในกรณีที่มีการรบกวนทางกลใด ๆ จะกลายเป็นโครงสร้างเฟส II

การประยุกต์ใช้งาน

เกลือมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากถูกนำไปใช้ในกิจกรรมต่างๆของมนุษย์ซึ่งเป็นที่ประจักษ์ในอุตสาหกรรมการเกษตรอาหาร ฯลฯ การใช้งานเหล่านี้รวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

- การถนอมอาหารโดยเฉพาะเนื้อสัตว์ แม้จะมีข้อสงสัยว่ามีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างไนโตรซามีน (สารก่อมะเร็ง) แต่ก็ยังคงใช้ในอาหารสำเร็จรูป

- ปุ๋ยเนื่องจากโพแทสเซียมไนเตรตให้ธาตุอาหารหลัก 2 ใน 3 ของพืช ได้แก่ ไนโตรเจนและโพแทสเซียม นอกจากฟอสฟอรัสแล้วองค์ประกอบนี้จำเป็นสำหรับการพัฒนาของพืช นั่นคือมันเป็นสารอาหารเหล่านี้สำรองที่สำคัญและสามารถจัดการได้

- เร่งการเผาไหม้สามารถก่อให้เกิดการระเบิดได้หากวัสดุที่ติดไฟได้มีจำนวนมากหรือถูกแบ่งออกอย่างประณีต (พื้นที่ผิวมากขึ้นปฏิกิริยาที่มากขึ้น) นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักของดินปืน

- อำนวยความสะดวกในการกำจัดตอไม้จากต้นไม้ที่ถูกโค่น ไนเตรตให้ไนโตรเจนที่จำเป็นสำหรับเชื้อราในการทำลายตอไม้

- มันเข้าไปแทรกแซงการลดความไวของฟันผ่านการรวมตัวกันในยาสีฟันซึ่งจะช่วยเพิ่มการป้องกันความเจ็บปวดของฟันที่เกิดจากความเย็นความร้อนกรดขนมหวานหรือการสัมผัส

- มันเข้าไปแทรกแซงความดันเลือดต่ำในการควบคุมความดันโลหิตในมนุษย์ ผลกระทบนี้จะได้รับหรือสัมพันธ์กับการขับโซเดียมที่เปลี่ยนแปลงไป ปริมาณที่แนะนำในการรักษาคือโพแทสเซียม 40-80 mEq / วัน ในเรื่องนี้มีการชี้ให้เห็นว่าโพแทสเซียมไนเตรตจะมีฤทธิ์ขับปัสสาวะ

เสร็จแล้วเป็นยังไงบ้าง?

ไนเตรตส่วนใหญ่ผลิตในเหมืองของทะเลทรายในชิลี สามารถสังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาต่างๆ:

NH ₄ไม่ใช่₃ (aq) + KOH (aq) => NH ₃ (aq) + KNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

โพแทสเซียมไนเตรตยังผลิตโดยการทำให้กรดไนตริกเป็นกลางกับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในปฏิกิริยาคายความร้อนสูง

เกาะ (aq) + HNO ₃ (conc) => KNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

ในระดับอุตสาหกรรมโพแทสเซียมไนเตรตเกิดจากปฏิกิริยาการกระจัดสองครั้ง

NaNO ₃ (aq) + KCl (aq) => NaCl (aq) + KNO ₃ (aq)

แหล่งที่มาหลักของ KCl มาจากแร่ซิลวินไม่ใช่จากแร่ธาตุอื่น ๆ เช่นคาร์นาไลต์หรือซีไนต์ซึ่งประกอบด้วยแมกนีเซียมไอออนิกเช่นกัน

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

โพแทสเซียมไนเตรตในสถานะของแข็งจะปรากฏเป็นผงสีขาวหรือในรูปของผลึกที่มีโครงสร้างออร์โธโมบิกที่อุณหภูมิห้องและตรีโกณมิติที่ 129 ºC มีน้ำหนักโมเลกุล 101.1032 กรัม / โมลไม่มีกลิ่นและมีรสเค็มจัด

มันเป็นสารที่ละลายน้ำได้มากในน้ำ (316-320 กรัม / ลิตรของน้ำที่ 20 องศาเซลเซียส) เนื่องจากลักษณะไอออนิกและความสะดวกที่โมเลกุลของน้ำจะต้อง solvate เค⁺ไอออน

ความหนาแน่นคือ 2.1 g / cm ³ที่ 25 ºC ซึ่งหมายความว่ามีความหนาแน่นมากกว่าน้ำประมาณสองเท่า

จุดที่พวกเขาละลาย (334 องศาเซลเซียส) และจุดเดือด (400 องศาเซลเซียส) เป็นตัวบ่งชี้ของพันธบัตรไอออนิกระหว่าง K ⁺และ NO ₃ - อย่างไรก็ตามมีค่าต่ำเมื่อเทียบกับเกลืออื่น ๆ เนื่องจากพลังงานแลตทิซของผลึกมีค่าต่ำกว่าสำหรับไอออนโมโนวาเลนต์ (นั่นคือมีประจุ± 1) และมีขนาดไม่ใกล้เคียงกันมากนัก

มันสลายตัวที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับจุดเดือด (400 ºC) เพื่อผลิตโพแทสเซียมไนไตรต์และออกซิเจนระดับโมเลกุล:

KNO ₃ (s) => KNO ₂ (s) + O ₂ (g)

อ้างอิง

1. Pubchem. (2018) โพแทสเซียมไนเตรต สืบค้นเมื่อ 12 เมษายน 2561 จาก: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29 กันยายน 2560). ดินประสิวหรือโพแทสเซียมไนเตรตข้อเท็จจริง สืบค้นเมื่อ 12 เมษายน 2018 จาก: thoughtco.com
3. K. นิมโมและบีดับเบิลยูลูคัส (22 พ.ค. 2515). โครงสร้างและการวางแนวของ NO3 ในโพแทสเซียมไนเตรตα-Phase วิทยาศาสตร์กายภาพธรรมชาติ 237, 61–63.
4. Adam Rdzikowski (8 เมษายน 2560). ผลึกโพแทสเซียมไนเตรต . สืบค้นเมื่อ 12 เมษายน 2018 จาก: https://commons.wikimedia.org
5. Acta Cryst (2552). การเจริญเติบโตและผลึกเดี่ยวปรับแต่งของเฟส-III โพแทสเซียมไนเตรต KNO 3 B65, 659-663
6. มาร์นีวูล์ฟ (03 ตุลาคม 2560). ความเสี่ยงของโพแทสเซียมไนเตรต สืบค้นเมื่อวันที่ 12 เมษายน 2018 จาก: livestrong.com
7. Amethyst Galleries, Inc. (1995-2014) แร่ธาตุ สืบค้นเมื่อวันที่ 12 เมษายน 2018 จาก: galleries.com