Нитрат калия применение

Химические свойства

Нитрат калия в нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы (в измельченном состоянии белый порошок) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решеткой. Слегка гигроскопичен, склонен несильно слеживаться со временем. Не имеет запаха, нелетуч.

Растворитель / Температура	0 °С	10 °С	20 °С	25 °С	30 °С	40 °С	50 °С	60 °С	70 °С	80 °С	90 °С	100 °С
Вода	13,9	21,2	31,6	37,9	46,0	61,3		106,2		166,6		245,0
Жидкий аммиак	10,52			10,4
Гидразин			14
Диэтиловый эфир
Этанол
Метанол
Глицерин

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

https://www.youtube.com/watch{q}v=AGnom_QedJs

Является сильным окислителем, реагирует с горючими материалами и восстановителями, при измельчении активно и нередко со взрывом. В смеси с некоторыми органическими материалами склонен самовоспламенять их.

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

170 51

Химия давно вошла в жизнь человека и заняла в ней все свободное пространство. Множество разнообразных соединений ежедневно употребляется в пищу, применяется для изготовления товаров широкого потребления, используется в промышленности или на сельских полях. И одним из таких полезных химических веществ, ставшим неизменным спутником человека во многих областях жизни, является нитрат калия.

Нитратом калия, индийской или калийной селитрой называют неорганическое соединение, образованное азотной кислотой и калием. В последние десятилетия оно получило очень широкое применение в промышленности, химическом и пищевом производстве, в сельском хозяйстве.

Это уникальное вещество имеет достаточно простую химическую формулу KNO3, а его свойства досконально изучены специалистами.

Нитрат калия можно получить не только искусственным лабораторным путем, он встречается и в живой природе. Основным источником природного нитрата калия являются месторождения минерала, получившего название нитрокалит. Самые крупные из них открыты в Индии, благодаря чему вещество получило второе название — индийская селитра. Кроме того, нитрат калия входит в состав некоторых растений и даже животных.

Калийную селитру нельзя назвать открытием современной науки. Получать эту соль люди умели уже в средние века. Делали это с помощью компостных ям, в которых под действием кислорода в теплом и сыром микроклимате под слоем известняка перегнивала органика. Полученное вещество служило удобрением или использовалось для изготовления пороха.

Основу вещества составляют азотная кислота и натрий. Полученная в результате соединения этих элементов соль представляет собой белый или желтоватый порошок, не наделенный ни запахом, ни вкусом. В природной форме вещество состоит из бесцветных кристаллов удлиненной игольчатой формы.

Особой популярностью и широким спектром применения калиевая селитра обязана своим свойствам:

• не обладает летучестью;
• имеет слабо выраженную гигроскопичность;
• нетоксична;
• абсолютно безвредна для человека;
• отлично растворяется в воде, жидком аммиаке, глицерине и гидразине.

Кроме того, калийная селитра относится к сильнейшим окислителям, а при воздействии высоких температур становится взрывоопасной. Она способна взрывом контактировать с материалами, обладающими горючестью. Это свойство вещества позволяет с успехом использовать его в производстве фейерверков.

Если в реакции участвуют органические вещества — селитра с легкостью может их воспламенять, поэтому использование нитрата калия требует соблюдения осторожности и особых мер безопасности.

Нитрат калия окружает человека со всех сторон. Это вещество активно используется во многих хозяйственных сферах. Современный человек ежедневно использует предметы, изготовленные с применением нитрата калия. Он даже ест его вместе с продуктами питания.

• Сельское хозяйство. Применяется в качестве универсального удобрения, способного во много раз повысить урожайность овощей и фруктов.
• Пищевая промышленность. Входит в состав продуктов в виде консерванта Е252. Отвечает за их защиту от развития гнилостных бактерий, сохраняет окраску и привлекательный внешний вид. Кроме того, нитрат калия используется при изготовлении некоторых видов сыров, колбас, рыбных консервов.
• Стекольное производство. Используется для осветления хрусталя.
• Космическая промышленность. Калийная селитра является основой для изготовления твердого топлива для ракет. Ее масса в этом продукте достигает 65%.
• Металлургия. Благодаря ярко выраженным окислительным свойствам, применяется в процессе никель содержащих руд.
• Пиротехнические изделия. Является основой для получения пороха, который используется в военной промышленности, а также применяется для изготовления фейерверков.
• Фармакология. При добавлении в зубную пасту способен существенно снижать чувствительность зубной эмали. Входит в состав некоторых видов глазных капель.

Независимо от того, в какой из отраслей народного хозяйства используется калийная селитра, ее свойства вынуждают пользователей четко соблюдать правила применения.

Учитывая способность селитры к самовозгоранию, а также к вступлению ее в химические реакции, веществу был присвоен 3 класс опасности, что обязательно должно отражаться на условиях его перевозки и хранения:

• Транспортировка. Перевозка нитрата калия производится только в специально предназначенных для этого вагонах или на других специализированных видах транспорта закрытого типа.
• Хранение. Чтобы порошок со временем не спрессовался, селитру нужно хранить только в герметично закрытой упаковке. Располагать его следует вдали от воспламеняющихся веществ и горячих предметов. В качестве склада должно выступать помещение закрытого типа, оборудованное противопожарной охранной системой.

Нитрат калия очень активно используется в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрения. Он содержит в своем составе элементы, необходимые для роста и усиления вегетативных функций растений, но и в этой области применения следует придерживаться правил безопасности.

1. Производить подкормку растений можно только веществом в сухом виде или раствором селитры с водой. Ни в коем случае нельзя смешивать его с удобрениями органического типа, например, торфом, соломой, опилками или навозом.
2. При использовании удобрения нужно строго соблюдать меру. За лето специалисты рекомендуют проводить не более 3-4 подкормок. В случае излишнего применения селитры, растения могут накопить большое количество нитратов, что может оказать вредное влияние на организм человека.
3. Работникам, непосредственно контактирующим с удобрением, необходимо соблюдать технику личной безопасности, используя респираторы для защиты дыхательных путей, резиновые перчатки и посуду, не предназначенную для приема пищи.

Нитрат калия относится к разряду «полезной» химии, которая способна во многом облегчить и даже украсить жизнь человека. Не стоит пугаться, увидев на этикетке любимой колбасы обозначение Е252. Доказано, что нитрат калия не опасен для человека.

Однако следует помнить, что чрезмерное его употребление с продуктами, содержащими высокий уровень нитратов, может оказать негативное влияние на здоровье, поэтому так важно соблюдать меры безопасности при использовании этого вещества в сфере сельского хозяйства.

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.

Растворитель / Температура, °С	0	10	20	25	30	40	60	80	100
Вода	13,9	21,2	31,6	37,9	46,0	61,3	106,2	166,6	245,0
Жидкий аммиак	10,52			10,4
Гидразин			14

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

2KNO3⟶2KNO2 O2↑{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]:

Zn 2HCl⟶ZnCl2 H20,{displaystyle {mathsf {Zn 2HCllongrightarrow ZnCl_{2} H_{2}^{0}}},}

KNO3 H20⟶KNO2 H2O.{displaystyle {mathsf {KNO_{3} H_{2}^{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

Способ относится к химической промышленности и может быть использован в технологии получения минеральных солей и удобрений.

Нитрат калия находит широкое применение во многих отраслях промышленности. Он также является идеальным бесхлорным комплексным удобрением, содержащим азот и калий в эквивалентном соотношении. Однако применение его в сельском хозяйстве ограничено высокой ценой.

Для промышленных потребителей очень важными показателями качества является минимальная влажность и 100% рассыпчатость.

Известен способ получения нитрата калия путем конверсионного обмена между нитратом натрия и хлоридом калия по уравнению (см., например, «Справочник азотчика», М., 1987 г., стр.206-210)

Твердый хлорид натрия отделяют, а из полученного раствора кристаллизуют нитрат калия. Кристаллы отделяют, промывают и сушат горячим воздухом во вращающих печах или печах кипящего слоя.

Недостатком известного способа является получение конечного продукта в виде кристаллов, которые, будучи упакованными в тару, через несколько дней слеживаются, превращаясь в монолит.

Сушка кристаллического продукта воздухом до получения конечной влажности не более 0,08 мас.

% Н2О (норма по ГОСТ 19790-74 марка А, Б) требует значительного времени, что снижает производительность аппаратов сушки и лимитирует весь процесс производства.

Целью настоящего изобретения является создание товарной формы нитрата калия, удовлетворяющей требованиям любого потребителя: 100% рассыпчатость и минимальная влажность с одновременной интенсификацией процесса сушки.

Указанная цель достигается тем, что влажный продукт плавят при температуре 340-380°С, а полученный расплав разбрызгивают во встречном потоке охлаждающего воздуха до затвердевания капель расплава в свободном падении. Полученные гранулы обладают высокой статической прочностью. Гранулированный продукт имеет 100% рассыпчатость и практически не содержит физической влаги.

Процесс гранулирования солевых продуктов из расплава широко распространен в химической технике (аммиачная селитра, карбамид и др.), однако сведений о его применении для калиевой селитры нет.

Расчеты показывают, что тепловые затраты на нагрев кристаллической соли до температуры плавления, непосредственно плавление (скрытая теплота плавления равна 11,89 кДж/моль), тепло на испарение физической влаги суммарно составляют ˜120·103 ккал на 1 т продукта. Такое количество тепла можно получить, сжигая 25-30 м3/ч природного газа с КПД ˜55-65%.

Пример 1.

Кристаллы нитрата калия с влажностью 2,8 мас.% Н2О расплавляют при температуре 350°С. Время пребывания соли в расплавленном состоянии 10 мин.

• Расплав разбрызгивают в потоке восходящего воздуха. Полученные гранулы имеют показатели качества:
• KNO3, % — 99,9
• Н2О, % — 0,05
• прочность, г/гранулу — 980
• рассыпчатость, % — 100.
• Пример 2.

Кристаллы нитрата калия с влажностью 2,6% расплавляют при температуре 350°С. Далее процесс ведут, как в примере 1. Полученные гранулы имеют следующие показатели:

1. KNO3, % — 99,9
2. Н2О, % — 0,02
3. прочность, г/гранулу — 1200
4. рассыпчатость, % — 100.
5. Способ получения нитрата калия, включающий конверсию нитрата натрия с хлоридом калия, кристаллизацию и выделение целевого продукта, отличающийся тем, что влажные кристаллы нитрата калия плавят при температуре 340-380°С, а полученный расплав разбрызгивают во встречном потоке охлаждающего воздуха до затвердевания капель расплава в свободном падении.

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 дерном 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;

— популярнейшая после реакции нитрата кальция с карбонатом или сульфатом калия

— в основном демонстративная реакция соответствующей кислоты и основания

— тоже демонстративная реакция соответствующих кислоты и металла

— демонстр. реакция соотв. щелочного оксида с соотв. кислотой

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.

Ca(NO3)2 K2CO3⟶2 KNO3 CaCO3↓{displaystyle {mathsf {Ca(NO_{3})_{2} K_{2}CO_{3}longrightarrow 2 KNO_{3} CaCO_{3}downarrow }}}

Ca(NO3)2 K2SO4⟶2 KNO3 CaSO4↓.{displaystyle {mathsf {Ca(NO_{3})_{2} K_{2}SO_{4}longrightarrow 2 KNO_{3} CaSO_{4}downarrow }}.}

KCl NaNO3⟶KNO3 NaCl{displaystyle {mathsf {KCl NaNO_{3}longrightarrow KNO_{3} NaCl}}}

KCl NH4NO3⟶KNO3 NH4Cl{displaystyle {mathsf {KCl NH_{4}NO_{3}longrightarrow KNO_{3} NH_{4}Cl}}}

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

KOH HNO3⟶KNO3 H2O{displaystyle {mathsf {KOH HNO_{3}longrightarrow KNO_{3} H_{2}O}}} — в основном, демонстрационная реакция соответствующей кислоты и основания

21 K 26 HNO3⟶21 KNO3 NO↑ N2O↑ N2↑ 13 H2O{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.

K2O 2 HNO3⟶2 KNO3 H2O{displaystyle {mathsf {K_{2}O 2 HNO_{3}longrightarrow 2 KNO_{3} H_{2}O}}} — демонстрационная реакция соответствующего щелочного оксида с соответствующей кислотой.

2 KOH N2O5⟶2 KNO3 H2O,{displaystyle {mathsf {2 KOH N_{2}O_{5}longrightarrow 2 KNO_{3} H_{2}O}},}

NH4NO3 KOH⟶NH3↑ KNO3 H2O,{displaystyle {mathsf {NH_{4}NO_{3} KOHlongrightarrow NH_{3}uparrow KNO_{3} H_{2}O}},}

K2CO3 2 HNO3⟶2 KNO3 H2O CO2↑.{displaystyle {mathsf {K_{2}CO_{3} 2 HNO_{3}longrightarrow 2 KNO_{3} H_{2}O CO_{2}uparrow }}.}

Природные источники и месторождения

В природе калия нитрат распространен в виде минерала нитрокалита. Крупнейшие его месторождения находятся в Ост-Индии и в Чили (вместе с основным минералов — нитронатритом). Природный нитрат калия является результатом разложения азотистых веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом[4].

В очень малых количествах содержится в растениях и животных[1], является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия.

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

170 51

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 калияэлектролизом, 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].

Культура	Норма расхода удобрения	Способ, время, особенности применения
Все культуры (открытый грунт)	3-6 кг/га (концентрация рабочего раствора 1,5-2%)	Некорневая подкормка 1-4 раза в течение сезона с интервалом 1-2 недели. Расход рабочего раствора: полевые культуры – 200-300 л/га, сады и виноградники – 800-1000 л/га
	1-3 г/1 л. воды	Корневая подкормка (внесение через различные системы полива). Расход рабочего раствора – в зависимости от системы полива
Овощные, цветочно-декоративные культуры (защищенный грунт)	15-20 кг/га (концентрация рабочего раствора 1,5-2%)	Некорневая подкормка 1-4 раза в течение сезона с интервалом 1-2 недели. Расход рабочего раствора – 1000 л/га
	0,2-0,4 г/1 л. воды	Корневая подкормка (внесение через различные системы полива). Расход рабочего раствора – в зависимости от системы полива
Цветочно-декоративные культуры (горшечные)	15-20 г/1 л. воды	Некорневая подкормка в период активного роста. Расход рабочего раствора – до смачивания листовой поверхности растения
	1-2 г/1 л. воды	Корневая подкормка в период активного роста. Расход рабочего раствора – до увлажнения земляного кома

Культура	Доза применения	Время, особенности применения
Овощные, плодово-ягодные, цветочно-декоративные культуры	15-20 г/1 л. воды	Некорневая подкормка в течение вегетационного периода 1-5 раз с интервалом 10-15 дней. Расход рабочего раствора: – травянистые растения: 1,0-1,5 л/10 м2; – кустарники: 1,5-2,0 л/10 м2 или куст; – деревья: 2 л. – на молодое и 5-8 л. – на взрослое дерево
Овощные, цветочно-декоративные культуры	1-1,5 г/1 л. воды	Корневая подкормка в течение вегетационного периода 1-5 раз с интервалом 10-15 дней. Расход рабочего раствора – 4-10 л/м2
Ягодные и декоративные кустарники	1-2 г/1 л. воды	Корневая подкормка в течение вегетационного периода 1-5 раз с интервалом 10-15 дней. Расход рабочего раствора – 10-20 л/растение
Плодовые и декоративные деревья	2,5 г/1 л. воды
Цветочно-декоративные культуры (горшечные)	15-20 г/1 л. воды	Некорневая подкормка в период активного роста. Расход рабочего раствора – до смачивания листовой поверхности растения
	1-2 г/1 л. воды	Корневая подкормка в период активного роста. Расход рабочего раствора – до увлажнения земляного кома

Основное применение на сегодняшний день нитрат калия находит в качестве ценного удобрения, так как совмещает в себе два частично блокирующих усвоение друг друга растениямиэлемента.

Незаменим он при изготовлении дымного пороха и некоторых других составов (например, карамельного ракетного топлива), которые почти полностью сейчас идут на производство пиротехники.

Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стекол и придания прочности изделиям из стекла[5].

Расплав часто используется в лабораториях и у любителей для получения элементарного калияэлектролизом, наряду с гидроксидом калия.

https://www.youtube.com/watch{q}v=VGh6YxXwXaM

Используется в качестве сильного окислителя в металлургии, в частности при переработке никелевых руд.

Ссылки

Нитраты
Динитрат гидразина (N2H6(NO3)2) • Изопентилнитрат ((CH3)2CHCH2CH2ONO2) • Метилнитрат (CH3ONO2) • Нитрат актиния(III) (Ac(NO3)3) • Нитрат алюминия (Al(NO3)3) • Нитрат аммония (NH4NO3) • Нитрат бария (Ba(NO3)2) • Нитрат берилия (Be(NO3)2) • Нитрат висмута (Bi(NO3)3) • Нитрат гадолиния (Gd(NO3)3) • Нитрат гидразина (N2H5NO3) • Нитрат гидроксиламина ((NH3OH)NO3) • Нитрат гуанидина (C(NH2)3NO3) • Нитрат железа(III) (Fe(NO3)3) • Нитрат кадмия (Cd(NO3)2) • Нитрат калия (KNO3) • Нитрат кальция (Са(NО3)2) • Нитрат кобальта(II) (Co(NO3)2) • Нитрат кобальта(III) (Co(NO3)3) • Нитрат лития (LiNO3) • Нитрат магния (Mg(NO3)2) • Нитрат марганца (Mn(NO3)2) • Нитрат меди(II) (Cu(NO3)2) • Нитрат мочевины ((NH2)2CO•HNO3) • Нитрат натрия (NaNO3) • Нитрат неодима (Nd(NO3)3) • Нитрат никеля(II) (Ni(NO3)2) • Нитрат палладия(II) (Pd(NO3)3) • Нитрат ртути(I) (Hg2(NO3)2) • Нитрат ртути(II) (Hg(NO3)2) • Нитрат рубидия (RbNO3) • Нитрат свинца(II) (Pb(NO3)2) • Нитрат серебра(I) (AgNO3) • Нитрат скандия(III) (Sc(NO3)3) • Нитрат стронция (Sr(NO3)2) • Нитрат урана (U(NO3)2) • Нитрат уранила (UO2(NO3)2) • Нитрат хлорина (ClONO3) • Нитрат хрома (Cr(NO3)3) • Нитрат цезия (CsNO3) • Нитрат цинка (Zn(NO3)2) • Нитраты целлюлозы ([C6H7O2(OH)3-x(ONO2)x]n) • Нитроглицерин (O2NOCH(CH2ONO2)2) • Пропилнитрат (C3H7ONO2) • Церий-аммоний нитрат ((NH4)2Ce(NO3)6) • Этилнитрат (C2H5ONO2)