Калиевая селитра как получить

Введение

Происхождение названия

Сначала поговорим о ее названии. Селитра – это любая соль, которая имеет кислотный остаток NO3, взятый из азотной кислоты, т.е. является нитратом. Химическая формула обсуждаемой сейчас селитры – KNO3, значит, к ее названию необходимо добавить прилагательное "калиевая". Но существуют и другие варианты его написания. В разных источниках ее могут обозвать калийной/индийской селитрой, азотнокислым калием, нитратом калия и т.п. Все эти названия будут правильными.

Свойства

Данная селитра при нормальных условиях является бесцветными кристаллами, но измельченной она напоминает белый порошок. Также она имеет ионную структуру и гексагональную или ромбическую кристаллическую решетку. Калиевая селитра слегка гигроскопична, склонна несильно слеживаться в течении некоторого времени. Также она нелетуча и не имеет запаха. Хорошо растворяется в воде, в средней степени – в жидком аммиаке, глицерине, гидразине, не растворяется в чистых эфире и этаноле (может плохо в них растворяться только при условии, что последние разбавлены водой). Из калиевой селитры при ее медленной кристаллизации могут вырастать игольчатые и очень длинные кристаллы. При температуре 400-520 оС происходит ее разложение, при котором образуются нитрит калия и кислород.

Получение

В Средних веках и Новом времени (т.е. в тот период, когда порох находился в частом употреблении) калиевую селитру добывали из селитряниц – куч, состоящих из известняковых материалов, навоза и других перегнивающих компонентов, у которых были прослойки из хвороста или соломы. Они были накрыты дерном, удерживающим образующиеся газы. Аммиак, который образовывался из-за гниения навоза, накапливался в прослойках, нитрифицировался и становился сначала азотистой, а потом азотной кислотой. Последняя при взаимодействии с известняком образовывала нитрат кальция, далее происходило его выщелачивание водой. Когда к этой смеси добавляли древесную золу, карбонат кальция, находящийся в первой, оседал. И в результате получался раствор калиевой селитры. Взаимодействие поташа и кальциевой селитры – это древнейший способ получения калиевой селитры, который является популярным до сих пор. Хотя поташ можно заменить и сульфатом калия. Калиевую селитру можно получить в лаборатории при таких реакциях:

  • Хлорид калия и нитрат натрия.
  • Нитрат аммония и хлорид калия.
  • Гидроксид калия и азотная кислота.
  • Калий и азотная кислота.
  • Соответствующий щелочной оксид калия (К2О) и соответствующая кислота (азотная).
  • Гидроксид калия и оксид азота (5).
  • Нитрат аммония и гидроксид калия.
  • Карбонат калия и азотная кислота.

Нахождение в природе

В природе калиевая селитра известна как минерал нитрокалит. Места самых крупных его залежей – Чили и Ост-Индия (вот почему калиевую селитру часто называют индийской). Натуральный нитрат калия – это азотобактерии, связанные с аммиаком, который выделяется при разложении азотистых веществ. Этой связи способствуют влага и тепло, поэтому крупнейшие месторождения калиевой селитры находятся в жарких странах. Также в очень малых количествах она присутствует в животных и растениях.

В основном ее используют как ценное удобрение для растений (фото). Также она является очень важным ингредиентом в составе дымного пороха ("дымовухи", дымовой шашки). Приносит пользу эта селитра и в оптическом стекловарении, обесцвечивая и осветляя технические хрустальные стекла и придавая прочности изделиям из стекла. В пищевой промышленности эта селитра известна как консервант Е252.

Заключение

Калиевая селитра (формула KNO3) может использоваться не только в химии, но и во многих других отраслях промышленности. Она может быть как полезной, так и очень вредной для человека.

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.
Читайте также:  Кустовые комнатные растения фото и названия

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] :

Растворитель
/
Температура, °С
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 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.

Читайте также:  Как сварить кукурузу в початках в мультиварке

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] .

Наименование цена до 500кг цена от 500кг упаковка
Селитра калиевая 100р 90р 20кг

Какое бы растение не выращивал садовод, ему безусловно пригодится калиевая селитра. Она широко используется и является универсальным удобрением, незаменимым в процессе выращивания фруктов, овощей, цветов и т.д. Несмотря на это, существуют особенности использования данного вещества.

Свойства селитры

Калиевая селитра имеет и менее известные названия:

  • научные (нитрат калия, азотнокислый калий);
  • бытовые (калийная и индийская селитра).

В калийной селитре на 13% азота насчитывается более 40% калия. Кристаллы имеют игольчатое строение, в воде легко растворимы, благотворно влияют на рост растений, обеспечивая их азотом и калием. Это удобрение не имеет цвета, но, когда проходит сквозь измельчитель, приобретает белый цвет с сероватым оттенком.

Калиевая селитра на вид схожа с натриевой, но они имеют весьма разную гигроскопичность.
Нитрат калия в комочки обычно не собирается. Однако, если такое случилось, удобрение необходимо просушить и разъединить на более мелкие куски для дальнейшего измельчения.

Читайте также:  Женщина сама придумала сама обиделась

Для чего используется калиевая селитра?

Использование этого вещества затрагивает две отрасли – агрономию (в виде удобрения) и промышленную (производство пиротехнических изделий и взрывчатых средств).

Применение в агрономии

Селитра калиевая в Саратове (не менее, чем в других городах и регионах) знакома фермерам, как прекрасное удобрение, подходящее всем культурам, благодаря тому, что является двухкомпонентной. Эта добавка даёт возможность вносить одновременно подкормки с калием и азотом, несмотря на то, что они тормозят усвоение друг друга.

Использовать калийную селитру необходимо для избегания в грунте большого количества азота и для удобрения таких растений, как, например: виноград, картофель, томаты, смородина, которые очень нехорошо реагируют на вещества с добавлением хлора.

Функции

  • Улучшает вкусовые качества плодов;
  • усиливает и укрепляет корни, улучшает их ветвление;
  • активизирует рост, стимулирует фотосинтез;
  • повышает процент урожайности;
  • улучшает визуальный вид овощей;
  • параллельно с натрием контролирует водообмен растений;
  • имеет влияние на образование и развитие корнеплодов;
  • повышает морозостойкость.

Особенности её внесения

Плюс калийной селитры в том, что есть возможность вносить её прямо под корни 2-3 раза в месяц, или же методом опрыскивания 2-4 раза за вегетационный период. Подкармливание начинается весной и продолжается до окончания периода вегетации. Некоторые растения, например, картофель и капуста обрабатываются калийной селитрой в момент окучивания.
Калийная подкормка несёт пользу на этапе от начала бутонизации и до созревания плодов, когда необходимо снизить до минимума попадание азота в почву.

В зависимости от вида культурных растений предполагается разная дозировка удобрения на 1 литр воды:

  • на плодовые деревья – 2,5 г;
  • на цветочные растения – 1,5 г;
  • на ягодные кустарники – 1-2 г;
  • на овощные – 1 г;
  • на кустарники декоративные – 1 г.

Удобрения принято отмерять по количеству литров на 1 кв. м поверхности.
Например, понадобится на 1 кв. м:

  • для овощных, цветочных растений и клубники – 0,7 л;
  • для ягодных кустарников – 1 л;
  • для саженцев плодовых деревьев – 2 л, для взрослых деревьев – 7-8 л на каждое.

Применение в промышленности

Большинство людей предпочитают калиевую селитру купить для удобрения, в то же время некоторые её используют и для изготовления взрывоопасных веществ. Когда это происходит в рамках промышленного производства, то этот процесс контролируется. Однако, есть и неконтролируемый процесс – это продажа селитры, которую порой немалыми порциями скупают подростки школьного возраста или студенты, для использования не по назначению. Это может привести к нежелательным последствиям, опасным для жизни и здоровья их, и окружающих людей.

Изготовление калиевой и натриевой селитры

Как получить калийную селитру

Несколько столетий назад для этих целей использовалась «селитряница», иными словами – «навозная куча», куда собирали навоз, вместе с соломой и золой для перегнивания. Под воздействием окисления и бактерий за 2-3 года происходило её «вызревание», и органика, обогащённая азотом, становилась селитрой.

В середине 19 века придумали способ получения калиевой селитры, который оказался проще предыдущего. В домашних условиях им можно пользоваться и на сегодняшний день. Не нужно никаких специальных аппаратов или устройств, кроме стеклянной посудины, например, в виде банки. Своего рода, это простейший процесс реакции обмена с использованием хлорида кальция и аммиачной селитры (нитрата аммония) в равных пропорциях.
Процесс изготовления калийной селитры дома совершенно несложный. Главное, соблюдать правила и меры предосторожности.

Внимание!
Остаток на грязной посуде соды или сахара и их попадание в раствор в данном процессе является очень опасным. Поэтому, использовать для этих целей исключительно вымытую посуду.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

одиннадцать + 5 =

Adblock detector