Kaliumnitrat | |||
Identifikasjon | |||
---|---|---|---|
IUPAC-navn | Kaliumnitrat | ||
Synonymer |
eldgammelt kaliumnitrogen , kaliumnitrat , salpetre, steinsalt, sal petrae på latin |
||
N o CAS | |||
N o ECHA | 100.028.926 | ||
N o EC | 231-818-8 | ||
N o E | E252 | ||
Utseende | fargeløst til hvitt krystallinsk pulver, eller fargeløst gjennomsiktig prisme |
||
Kjemiske egenskaper | |||
Formel |
K N O 3 [Isomerer] |
||
Molarmasse | 101,1032 ± 0,0012 g / mol K 38,67%, N 13,85%, O 47,47%, |
||
Dipolar øyeblikk | ? | ||
Fysiske egenskaper | |||
T ° fusjon | 333 til 334 ° C | ||
T ° kokende | Nedbrytes under kokepunktet ved 400 ° C | ||
Løselighet | I vann ved 25 ° C : 357 g · L -1 , 1,61 g · L -1 i 90% alkohol, uoppløselig i absolutt alkohol eller etanol, løselig i glyserin |
||
Volumisk masse | 2,1 g · cm -3 | ||
Termokjemi | |||
Δ f H 0 væske | 9,4 kJ / mol | ||
Elektroniske egenskaper | |||
Dielektrisk konstant | 61.1 | ||
Krystallografi | |||
Krystallsystem | ortorombisk , aragonitt modell | ||
Forholdsregler | |||
WHMIS | |||
VS, C : Oksidasjonsmateriale forårsaker eller fremmer forbrenning av et annet materiale ved å frigjøre oksygen Disclosure at 1.0% i henhold til klassifiseringskriterier |
|||
Direktiv 67/548 / EØF | |||
O Symboler : O : Oksiderende R-setninger : R8 : Kontakt med brennbart materiale kan forårsake brann . S-setninger : S16 : Holdes vekk fra antennelseskilder - Røyking forbudt. S41 : Ikke puste inn røyk ved brann og / eller eksplosjon. R-setninger : 8, S-setninger : 16, 41, |
|||
Transportere | |||
50 : oksiderende materiale (fremmer brannen) UN : 1486 : Kaliumnitrat Klasse: 5.1 Label: 5.1 : Oksiderende stoffer Emballasje: Emballasje gruppe III : substanser med liten fare. |
|||
Innånding | Kan forårsake irritasjon av luftveiene, til og med kramper, takykardi, dyspné, etc. | ||
Hud | Middels risiko | ||
Øyne | Kan forårsake irritasjon | ||
Svelging | Kvalme, oppkast og diaré | ||
annen | Veldig responsiv. | ||
Økotoksikologi | |||
DL 50 | kaniner ved inntak: 1.166 g anioner / kg |
||
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt. | |||
Den nitrat av kalium er en kjemisk substans , ioniske, vannfritt, bestående av anioner nitrat og kationer kalium , med empirisk formel KNO 3. Denne saltløsning uorganiske forbindelse med en tetthet mellom 2,1 og 2,2, avhengig av dets renhet, løselig i vann, er det niter av mineralogists, karakteristisk for ørkenområder eller for den salpeter , vel kjent sannsynligvis før middelalder, av de gamle kjemikere. Eller svart pulver samlere-produsenter . Det ble også oppkalt i den gamle franske kjemiske nomenklaturen "nitrat av kaliumklorid", til og med nitrat av kaliumklorid.
"Saltpeter" betyr bokstavelig talt på middelalderens latin "steinsalt" ( salpetrae ). Navnet "saltpeter" gjelder ikke bare vannfritt kjemisk legeme, men også hydrerte legemer som utgjør et hvitaktig pulveraktig lag, som dannes på gamle fuktige vegger ved fordampning av vann. Saltpeter ble samlet opp ved å skrape steiner eller murstein på mørke steder som tidligere var preget av et ammoniakkmiljø , som for eksempel raffinering av kjellere, staller, staller eller hvis ikke, med vann rik på ammonium- eller nitrationer .
Ammoniumioner oksideres lett til nitrater av såkalte nitrifiserende bakterier, som er tilstede i disse miljøene. Det vannfrie saltet oppnås ved enkel tørking, en naturlig operasjon som ligner utblomstring som fører til tap av krystalliseringsvannet av de hydratiserte saltene .
En proporsjonal blanding av svovelpulver , pulveraktig kull og saltpeter kan brukes til å lage krutt eller svart pulver . Dette antente pulveret forsvinner i en sky av gass som raskt forsvinner. Bare blandet med pulverisert kull eksploderer saltpeteren når den varmes opp. Dens bruk som eksplosiv var faktisk en av de viktigste historiske bruksområdene for nitre eller salpeter.
Det er oftest et fargeløst, gjennomsiktig til off-white krystallinsk pulver, en formløs og pulverformig saltvannsmasse, noen ganger plassert i kommersiell, sprø og lett pellet med en tetthet på rundt 2,11.
Kaliumnitrat er mindre løselig i vann ved romtemperatur enn natriumnitrat . Rent vann kan holde 357 g · L -1 til 25 ° C (mot 912 g · L -1 for natriumnitrat).
Dens løselighet per 1 liter rent vann øker raskt med temperaturen; den går fra 130 g ved 0 ° C , til 270 g ved 20 ° C , til 410 g ved 60 ° C , deretter til 2470 g ved en høyere temperatur. Til sammenligning forblir løseligheten av natriumklorid praktisk talt konstant på rundt 360 g per liter når temperaturen varierer . Kaliumnitrat er uløselig i etanol ren, men det er svakt løselig i alkohol på 95% eller 0,1 g til 0 ° C . Dette er en effekt på grunn av større polariserbarhet for kaliumkationer med en ionisk radius større enn for natriumkationer.
Denne egenskapen brukes til å fremstille kaliumnitrat i vandig løsning, fra natriumnitrat (nitronatritt) og kaliumklorid ( sylvin ):
NaNO 3 vandig + KCl vandig → NaCl deponert varm + KNO 3 mer løselig når den er varm, blir deretter avsatt kaldKaliumnitrat er løselig i glyserin og har egenskapen til å være et oksiderende materiale (et oksidant ), som aktiverer all forbrenning. Effekten av varme har en tendens til å frigjøre ekvivalent av et oksygenmolekyl i form av aktivt oksygen som bidrar til oksidasjon av miljøet eller forverrer brannen. I metallurgi gjør bruken det mulig å brenne karbonholdige eller sulfidrester, eller til og med å tan eller oksidere metaller. Det er også et eksplosivt, farlig og potensielt røykproduserende materiale hvis det bringes i kontakt med reduksjonsmidler, for eksempel karbonholdige stoffer, og deretter antennes, sjokkeres eller slås.
Nedbrytningsprosessen som påført gjødsel er lik. I et varmt miljø frigjør saltpeteren oksygen og etterlater nitrogen i lave doser som kan assimileres av planter. Imidlertid akkumulerer planter i høye doser nitrater, som ellers er giftige for høyere pattedyr.
Salting av kjøtt med kaliumnitrat, kjent som konserveringsmiddel E252 i næringsmiddelindustrien, gir en rød farge av effekten av oksidasjon og overflatetørking.
Dannelsen av saltpeter og mineralsaltene forbundet med den er en konsekvens av stigende fuktighet ved kapillærvirkning i veggene i gamle bygninger, enten på stein- eller murvegger, eller på gipsplater limt til disse veggene., Bak gips, malerier eller i kjellere .
Nyere bygninger har imidlertid et vanntett nivå : denne barrieren isolerer bunnen av veggene og hjelper til med å håndtere fuktigheten i jorda.
Siden de gamle bygningene ikke er utstyrt med denne barrieren, vil vannet i bakken stige og føre med seg de hygroskopiske saltene, ofte nitrater, sulfater eller klorider.
På overflaten av veggen fordamper vannet, mens saltene blir stabile igjen og omkrystalliserer. Episodiske tilførsler av fuktighet fører til at omkrystalliseringsprosessen gjentas flere ganger , noe som resulterer i dannelsen av stadig mer rene krystaller. Avleiringen som dannes, saltpeter, ser ut som en klynge av hvite fibre.
Disse nitreforekomster er veldig vanlige i ammoniakkmiljøer som raffineringshuler , fjøs, stall, nær en septiktank. ammoniakk dannes der fra urinen . De finnes også i regioner der vannet er rik på ammoniumioner eller til og med naturlig rik eller forurenset av nitrater. Det organiske materialet utvikler seg i veggene med kapillaritet, hvor de vil møte luften og de nitrifiserende bakteriene som vil produsere saltpeteren.
Tidligere ble det samlet i huler eller visse huler (særlig i Mammoth-hulen i Kentucky ) av pulversamlere.
Saltpetering er dannelsen av saltpeter på vegger, enten naturlig, på saltpeterous vegger eller til og med kunstig. I dette tilfellet opererte kjemikerne i en tank.
Saltpeteren kan samles opp ved børsting, det er den dekkende saltpeteren.
I tilfelle fuktabsorpsjon er de krystalliserte saltene igjen oppløselige og forårsaker stor skade fordi saltpeteren destabiliserer hydrauliske plaster (utvendig) og gipsplaster (interiør) så vel som overflatene:
Disse forringelsene krever regelmessig vedlikeholdsarbeid hvis veggene ikke behandles. I tillegg forverres veggene i dybden, og fundamentene svekkes, fordi salpeteren og tilhørende mineralsalter er tilstede i hele tykkelsen på veggene og konsentrert på overflaten av materialene.
Nitrifiserende bakterier trenger ammoniakk fra vannet i bakken eller miljøet på stedet og fra kaliumkarbonatet i veggene; resten av gjæringen er produksjonen av salpeter. Transformasjonen kalt nitrifisering i seg selv består av to trinn: nitrosering og nitrifikasjon som ender i kontakt med oksygenet i luften for å danne kaliumnitrat eller saltpeter.
Kaliumnitrat er også kjent som rakettdrivmiddel i kombinasjon med et karbohydrat som sukrose (pulverisert sukker) eller glukose eller en polyol som sorbitol (65% kaliumnitrat og 35% sorbitol). Blandet sammen og deretter smeltet, de binder seg veldig godt for å danne et fast drivmiddel ved avkjøling.
Siden i det minste, utvilsomt siden middelalderen, har saltpeter blitt tilsatt salt under herding av syltet mat ; dens bakteriostatiske egenskaper gjorde at den ble klassifisert blant konserveringsmidlene, den europeiske koden var E252 og dens ADI 5 mg / kg kroppsvekt . Når det brukes, danner det nitrittioner og deretter nitrogenmonoksid som forvandler myoglobinet - rødt - av kjøttet til nitrosomyoglobin , rosa, noe som gir sin typiske farge til visse kjøttvarer: skinke, salamis ... det er derfor det “gjør det mulig å produsere produkter som - visuelt - ligner tradisjonell kjøttpålegg. Den viktigste fordelen med nitrat er hastigheten: der en naturlig skinke krever minst 9 måneder for at kjøttet skal få sin karakteristiske farge, kan en skinke med kaliumnitrat være klar på 90 dager. "
I sin studie om historien til kjøttpålegg og tilsetningsstoffer forteller journalisten Guillaume Coudray hvordan den kjemiske industrien har revolusjonert kjøttproduksjonsprosessen, "for å lage standardiserte kjøttprodukter, i stor skala og på en produksjonslinje, og forlate teknikkene som er tradisjonelle for mekanisering. og fordisme . Amerikanske fabrikker erstatter svinslaktere med ekspertkjemikere, kjøttforskere og pakkearbeidere. I denne vanvittige konkurransen om produktivitet er nitrat viktig: det gjør det mulig å redusere produksjonstiden og modningstiden for kjøtt. Uten nitrattilsetningsstoffer er det umulig å produsere kjøtt så raskt. Bare lang og forsiktig modning kan utfordre disse kjemikaliene. Båret av produktivistisk dogme generaliserer og eksporterer amerikanske firmaer disse "raske", "øyeblikkelige" kjøttene til hele Europa, som frivillig tar i bruk disse metodene. "
Siden antikken har det til og med blitt tilskrevet en afrodisiakumdyd . Under navnet salpeter , kan det være en ingrediens rettsmidler som opiat skjørbuk , en av rettsmidler av den maritime farmakopé West i XVIII th århundre. Vi finner salpeter på apotek som et vanndrivende middel .
Kyndige gartnere bruker det noen ganger for å kvitte seg med trestubber ved å brenne. Du må bare bore hull 15 til 30 cm dype med størst mulig bit rundt hele stubben. Fyll hullene med kaliumnitrat. La stå i flere måneder, og tilsett kaliumnitrat om nødvendig. Det er da nok å tenne bål over stubben for at den skal ta, og etter noen dager vil den underjordiske forbrenningen ha redusert røttene til aske.
Noen akvarister også bruke den som en billig og nøyaktig kilde for nitrat og kalium for akvarium planter .
Kjemikere bruker kaliumnitratderivater i applikasjoner som er så varierte som produksjonen av gjødsel, løsemidler, mineral- og vegetabilsk fargestoffer eller rustinhibitor.
Det brukes i noen tannkrem mot tannoverfølsomhet (det sensensiserer nerven).
Historisk, nitrat ble fremstilt i en komposthaug (vanligvis 1,5 meter høyt med 2 meter bred og 5 m lang) som består av en blanding av gjødsel , jord (eller mørtel eller tre aske ) og organisk materiale ( halm ) for porøsiteten av det hele. Haugen ble generelt beskyttet mot regn- og vanninfiltrasjon, holdt fuktig med urin , den ble ofte snudd for å akselerere nedbrytningen i et år. Væsken som inneholder mange nitrater ble deretter omdannet til kaliumnitrater ved å bruke treaske rik på kaliumkarbonat , deretter krystallisert og raffinert for bruk som pulver. Personene som hadde ansvaret for å lage salpeteren var salpeteren .
Den urin ble også anvendt ved fremstilling av salpeter for krutt . I denne prosessen plasseres urinen i en beholder med halm og lar den marinere i flere måneder, hvoretter vann brukes til å vaske av de kjemiske saltene fra halmen. Prosessen fullføres ved filtrering med treaske, samt tørking i solen og i det fri. Saltpeterkrystallene kan deretter samles opp og tilsettes svovel og kull for å skape det svarte pulveret. Kaliumnitrat kan også høstes fra akkumulering av guano av flaggermus i huler. Dette er den tradisjonelle metoden i Laos for å lage krutt til Bang Fai-raketter. Under det gamle regimet i Europa var produksjonen underlagt strenge regler som utgjorde et statlig monopol .
Den eldste prosessen med rensing av kaliumnitrat ble beskrevet i 1270 av en arabisk ingeniør og kjemiker, Hasan al-Rammah i Syria , i sitt arbeid al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya ("The Military War Military Cavalry and genious war machines" ), hvor han først beskrev bruken av kaliumkarbonat (i form av treaske) for å fjerne kalsium- og magnesiumsalter fra urent kaliumnitrat.
Produksjonstrinn,
det XVII th og XVIII th århundrer,
Régie des poudres et salpêtres ble opprettet kort før den franske revolusjonen , ved hjelp av store kjemikere ( Turgot og Lavoisier ) på30. mai 1775.
Produksjonen av saltpeter viser seg å være utilstrekkelig når de franske grensene trues av de forente hærene ved republikkens fødsel . Innsatsen er desto viktigere og strategisk ettersom engelskmennene forhindrer importen av den maritime blokaden .
Produksjonen av våpen vil bli styrket, blant annet av Gaspard Monge . De4. desember 1793, utpeker komiteen for offentlig sikkerhet den “revolusjonerende utvinning av saltpeter”:
"Vi vil få saltpeterjord, og tre dager senere vil vi laste kanonene!" "
Revolusjonerende optimisme er på topp. Hvert distrikt i republikken blir bedt om å sende to unge mennesker som får opplæring. De blir trenere i sitt opprinnelsesdistrikt for assistenter for innhøstingen (i steinbrudd, huler og kjellere og kjellere), rensing eller raffinering av saltpeter. Utilsiktede eksplosjoner vil være hyppige. Blant instruktørene teller man Berthollet .
Det enorme behovet for saltpeter førte ofte til en ekte salpeterjakt med rekvisisjon, noen ganger muskuløs, blant individer som dermed ble borttatt av jord mettet med saltpeter utvunnet på bunnen av veggene. Disse virkelige kommandoene var utstyrt for å utføre utvasking og konsentrasjon av salpeteren på stedet, som deretter ble sendt raskt til fabrikkene for pulvermagasiner.
I 1794 oppmuntret en revolusjonerende propagandasang, Le Salpêtre Républicain , franskmennene til å redde nasjonen, dens lover og friheter mot "perfidious Albion" og Tyskland, mens de erklærte at Frankrike ville være kjent som "vinneren av det gode av godhet og onde av saltpeter ” .
Mange kirkeinnhegninger vil bli mobilisert for produksjon av salpeter (for eksempel i kirken Saint-Merri i Paris); produksjonen av salpeter forårsaket skade på skogen og veggene hvis visse forholdsregler ikke ble tatt; revolusjonærene drepte dermed to fugler i en smekk ved å gjenopprette saltpeteren og ødelegge disse kirkene.
På den tiden ble det også opprettet mange kunstige nitrer, hvorfra saltpeteren, som for jorden, ble gjenvunnet ved utvasking, rensing og påfølgende krystallisering. Disse nitrières tok imidlertid flere år å produsere.
Statens monopol endte i 1819 .
I løpet av XIX - tallet fram til første verdenskrig produseres kaliumnitrat i industriell målestokk, fra den tørre kysten av caliche eller malmnitrat i Nord-Chile i Sør-Amerika.
Fremskritt innen gasskjemi begynte med Birkeland-Eyde-prosessen utviklet i 1905 . Denne prosessen bruker elektriske buer i luften for å produsere nitrogenoksid . Dette reagerer med oksygen og deretter vann for å gi salpetersyre .
Den nitrogenmonoksyd ble senere syntetisert ved effektiv Ostwald-prosessen , som anvender oksydasjon av ammoniakk på platina fra Haber prosessen . Sistnevnte prosess ble brukt i industriell skala for kjemisk gjødsel i årene før første verdenskrig . Det er derfor avgjørende for Tyskland å skaffe seg autonomi i tilførselen av salpetersyre og nitrater for sine utsalgssteder i våpenindustrien i krigstid. Avsetningene av naturlige nitrater ble hovedsakelig funnet i Sør-Amerika, for eksempel den berømte salpeteren i Chile , de ble de facto kontrollert da under blokade av flåten til Maritime Empire of Britain. Ved fiendensutbrudd vil den tekniske mestringen av sektoren av den hegemoniske tyske kjemien tillate den ubarmhjertige forfølgelsen av krigen etter 1917 . En av sanksjonene i Versailles-traktaten fra 1919 , etter den tyske sammenbruddet på slutten av 1918 , vil være demontering og inndragning av denne banebrytende industrien.
I 1920 brukte både produksjon av gjødsel og bevæpningsindustrien hovedsakelig nitrater fra Chile. Men søramerikansk produksjon vil oppleve forferdelig konkurranse fra gasskjemi, særlig den syntetiske ammoniakk-sektoren.
I det XXI th århundre, er det store flertall av nitrater produsert av ammoniakk fremstilt ved Haber prosessen.
Den eksplosjon utilsiktet på grunn av salpeter brukes eksplosivt pulver ( pulver B spesielt), eller andre former for nitrat (gjødsel, ammunisjon ...) er blitt dokumentert siden før middelalder, med noen slående eksempler, i kronologisk rekkefølge: