Калиум нитрат

Калиум нитрат — хемиско соединение со хемиска формула . Оваа сол од нитрат на алкален метал е исто така позната како „Индиска шалира““ (чии големи наоѓалишта биле историски ископувани во Индија). Калиум нитратот е јонска сол од калиум јони K<sup>+</sup> и нитратен јон НО<sub>3</sub><sup>-</sup >, и затоа е нитрат на алкален метал. Се јавува во природата како минерал, нитер (или ''нитра'' во Англија). Тој е извор на азот, а азотот го добил името по нитер. Калиум нитратпт е едно од неколкуте соединенија што содржат азот, кои колективно се нарекуваат „солере.
Главните употреби на калиум нитратот се во ѓубриво, ракетен погон и огномет. Тој е еден од главните состојки на барутот (црн прав). Во преработено месо, калиум нитратот реагира со хемоглобинот и миоглобин генерирајќи црвена боја.
1 Етимологија
Поташа, или калиум нитрат, поради неговата рана и глобална употреба и производство, има многу имиња. Хемикалијата калиум прв ја изолирал хемичарот Хамфри Дејви од пепелта од тенџере. Ова се однесува на рана метода за екстракција на различни калиумови соли: со ставање во железен сад пепел од изгорено дрво или лисја од дрвја, додавање вода, загревање и испарување на растворот.
Што се однесува до нитратот, хебрејските и египетските зборови за него ги имаа согласките n-t-r, што укажува на веројатно спознание во грчкиот „нитрон“, кој бил латинизиран во „нитрум“ или „нитриум“. Оттука стариот француски имал „niter“ и средноанглискиот „nitre“. До 15-тиот век, Европејците го нарекувале „солере“, специфично индиците шелетра и подоцна како „нитрат од поташа“, бидејќи хемијата на соединението била поцелосно разбрана.
Арапите го нарекоа „кинески снег“ (|ثلج الصين ''''). Иранците/Персијците го нарекувале „кинеска сол“. or "salt from Chinese salt marshes" (|نمک شوره چينی '''').
2 Историско производство
2.1 Од минерални извори
Во Античка Индија, производителите на салитри ја формирале кастата Нунија. Салитрата наоѓа споменување во Arthashastra на Каутилија (составен 300 п.н.е. - 300 н.е.), во кој се споменува употребата на неговиот отровен чад како оружје за војна, иако неговата употреба за погон не се појавила до средновековно време.
Процесот на прочистување на калиум нитрат бил наведен во 1270 година од страна на хемичарот и инженер Хасан ал-Рамах од Сирија во неговата книга ''al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya'' (''Книга за Воен коњаник и генијални воени уреди''). Во оваа книга, Ал-Рама го опишува прво прочистувањето на „баруд“ (суров минерал од шалитра) со негово зовривање во минимална вода и користење само на врелиот раствор, потоа употребата на калиум карбонат (во форма на дрвен пепел) за отстранување на калциумот и магнезиумот со таложење на нивните карбонати од овој раствор, оставајќи раствор од прочистен калиум нитрат, кој потоа може да се исуши. Се користел за производство на барут и експлозивни направи. Терминологијата што ја користел Ал-Рама означувала дека барутот за кој пишувал потекнува од Кина.
Барем во далечната 1845 година, депозитите на нитратит биле експлоатирани во Чиле и Калифорнија.
2.2 Од пештери
Главни природни извори на калиум нитрат биле наслагите што кристализирале од ѕидовите на пештерите и акумулациите на гуано од лилјаци во пештерите. Екстракцијата се постигнува со потопување на гуано во вода еден ден, филтрирање и собирање на кристалите во филтрираната вода. Традиционално, гуано бил изворот што се користел во Лаос за производство на барут за ракетите ''Банг Фаи''.
3 Нитрарии
Калиум нитрат се произведува во "нитрар". Процесот вклучува закопување на измет (човечки или животински) на поле покрај нитрарите, нивно полевање и чекање додека лужењето не дозволи шалитрата да дојде на површината на земјата со цут. Операторите потоа го собирале добиениот прав и го транспортирале за да се концентрира со ebullition во котелската постројка.
Покрај „Montepellusanus“, во текот на тринаесеттиот век (и понатаму) единствена залиха на шалитра низ христијанската Европа (според „De Alchimia“ во 3 ракописи на Мајкл Скот, 1180–1236) била „најдена во Шпанија, во Арагон.
Во 1561 година, Елизабета I од Англија во војна со Филип II од Шпанија, не можела да увезе шалитра (од која Кралството Англија немало домашно производство) и морала да плати „300 фунти злато“ на германскиот капитен Џерард Хонрик за прирачникот „Упатство за правење салпетер да расте“ (тајната на „''Feuerwerkbuch'' - нитрарии).
3.1 Нитра кревети
„Нитра кревет“ е сличен процес што се користи за производство на нитрати од измет. Меѓутоа, за разлика од процесот на нитратот базиран на лужење, се меша изметот со почвата и се чека почвените микроби да го претворат амино-азотот во нитрати со нитрификација. Нитратите се извлекуваат од почвата со вода, а потоа се прочистуваат во шалитра со додавање на пепел од дрво. Процесот бил откриен во почетокот на 15 век и бил многу широко користен додека не биле пронајдени чилеанските минерални наоѓалишта.
Конфедеративната страна на американската граѓанска војна имала значителен недостиг на шалитра. Како резултат на тоа, Nitre and Mining Bureau бил формиран за да се поттикне локалното производство, вклучително и со нитри кревети и со обезбедување измет за владините нитрари. На 13 ноември 1862 година, владата објавила оглас во Чарлстон Дејли Куриер за 20 или 30 „способни црнци“ да работат во новите нитри кревети во Ешли Фери, С.Ц. Креветите со нитри беа големи правоаголници од расипано ѓубриво и слама, неделно поливани со урина, „вода од измет“ и течност од тавчиња, базени и одводи и редовно се превртувале. Националната архива објавила записи за плати во кои има повеќе од 29.000 луѓе принудени на таква работа во државата Вирџинија. Југот бил толку очаен за шалира за барут што еден функционер на Алабама, наводно, поставил оглас во весник во кој барал содржината на коморните од садови да се зачува за собирање. Во Јужна Каролина, во април 1864 година, конфедеративната влада принудила 31 поробено лице да работат во Ешли Фери Нитре, надвор од Чарлстон.
.
Можеби најисцрпната дискусија за производството на нитер кревет е текстот од 1862 година LeConte. Тој пишувал со експресна цел да го зголеми производството во Конфедералните држави за да ги поддржи нивните потреби за време на Американската граѓанска војна. Бидејќи тој барал помош од руралните земјоделски заедници, описите и упатствата се едноставни и експлицитни. Детали за „францускиот метод“, заедно со неколку варијации, како и за „швајцарскиот метод“. Н.Б. Направени се многу референци за метод кој користи само слама и урина, но не постои таков метод во оваа работа.
3.1.1 Француски метод
Турго и Лавоазие го создадоле ''Режиите на пудра и Салпетри'' неколку години пред Француската револуција. Нитер-леи биле подготвени со мешање ѓубриво или со малтер или со пепел од дрво, обична земја и органски материјали како што се слама за да се даде порозност на купот компост обично 1,2 m висок, 1.8 m широк, и 4,6 m долг. Купот обично бил со капакот заштитен од дождот, се чувал влажен со урина, често се вртел за да се забрза распаѓањето, потоа на крајот се цедел со вода по приближно една година, за да се отстрани растворливот калциум нитрат кој потоа се претворал во калиум нитрат со филтрирање низ поташа.
3.2 Од азотна киселина
Од 1903 година до Првата светска војна, калиум нитратoт за црн прав и ѓубриво се произведувал на индустриско ниво од азотна киселина произведена со помош на Биркеланд-Ејд процес, кој користел електричен лак за оксидација на азот од воздухот. За време на Првата светска војна, новоиндустрискиот Хабер процес (1913) бил комбиниран со процесот Оствалд по 1915 година, дозволувајќи ѝ на Германија да произведе азотна киселина за војната откако била исклучена од нејзините резерви на минерални натриум нитрат од Чиле (види нитрати).
4 Модерна продукција
Калиум нитрат може да се направи со комбинирање на амониум нитрат и калиум хидроксид.
:NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> (aq) + KOH (aq) → NH<sub>3</sub> (g) + KNO<sub>3</sub> (aq) + H<sub>2</sub>O (l)
Алтернативен начин за производство на калиум нитрат без нуспроизвод на амонијак е комбинирање на амониум нитрат, кој се наоѓа во инстант ледени пакувања, и калиум хлорид, лесно се добива како замена за сол без натриум.
:NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> (aq) + KCl (aq) → NH<sub>4</sub>Cl (aq) + KNO<sub>3</sub> (aq)
Калиум нитратот може да се произведе и со неутрализирање на азотна киселина со калиум хидроксид. Оваа реакција е многу егзотермна.
:KOH (aq) + HNO<sub>3</sub> → KNO<sub>3</sub> (aq) + H<sub>2</sub>O (l)
На индустриско ниво се подготвува со реакција на двојно поместување помеѓу натриум нитрат и калиум хлорид.
:NaNO<sub>3</sub> (aq) + KCl (aq) → NaCl (aq) + KNO<sub>3</sub> (aq)
5 Својства
Калиум нитрат има орторомбна кристална структура на собна температура, кој се трансформира во тригонален систем на . При ладење од , се формира друга тригонална фаза помеѓу и .
Натриум нитрат е изоморфен со калцит, најстабилната форма на калциум карбонат, додека калиум нитратот на собна температура е изоморфен со арагонит, нешто помалку стабилна полиморфна форма на калциум карбонат. Разликата се препишува на сличноста во големината помеѓу нитратните и карбонатните јони и фактот дека калиум јон е поголем од јоните на натриум и калциум.
Во структурата на собна температура на калиум нитрат, секој калиум јон е опкружен со 6 нитратни јони. За возврат, секој нитратен јон е опкружен со 6 калиумови јони.
+Кристална структура и координативна геометрија на калиум нитрат на собна температура
Келија, Координација на калиумовиот јон, Координација на нитратниот јон
Калиум нитрат е умерено растворлив во вода, но неговата растворливост се зголемува со температурата. Водениот раствор е речиси неутрален, покажува pH 6,2 на за 10% раствор на комерцијален прав. Не е многу хигроскопски, а апсорбира околу 0,03% вода во 80% релативна влажност во текот на 50 дена. Нерастворлив е во алкохол и не е отровен; може експлозивно да реагира со редукциони средства, но не е експлозивен сам по себе.
5.1 Топлинско разложување
Помеѓу , калиум нитратот достигнува рамнотежа зависна од температурата со калиум нитрит::2 KNO<sub>3</sub> 2 KNO<sub>2</sub> + O<sub>2</sub>
6 Употреба
Калиум нитратот има широк спектар на намени, главно како извор на нитрати.
6.1 Производство на азотна киселина
Историски гледано, азотна киселина била произведувана со комбинирање на сулфурна киселина со нитрати како што е шалитрата. Во модерно време ова е обратно: нитратите се произведуваат од азотна киселина произведена преку Оствалд процес.
6.2 Оксидизатор
Најпознатата употреба на калиум нитратот е веројатно како оксидатор во црн барут. Од најстарите времиња до доцните 1880-ти, црниот прав ја обезбедувал експлозивната моќ за целото огнено оружје во светот. Подоцна, малото оружје и големата артилерија почнале сè повеќе да зависат од кордит, прашок без чад. Црниот прав остана во употреба и денес во ракетни мотори со црн прав, но исто така и во комбинација со други горива како шеќери во „ракетни бонбони“ (популарно аматерско ракетно гориво). Се користи и во огномети како што се димна бомба. Се додава и во цигарите за да се одржи рамномерно согорувањето на тутунот и се користи за да се обезбеди целосно согорување на кертриџ за хартија за капа и топчести револвери. Исто така, може да се загрее до неколку стотици степени за да се користи за niter bluing, што е помалку издржливо од другите форми на заштитна оксидација, но овозможува специфично и често убаво боење на челичните делови , како што се завртки, иглички и други мали делови од огнено оружје.
6.3 Преработка на месо
Калиум нитратот е честа состојка на солено месо уште од антиката или Средниот век. Широката примена на употребата на нитрати е понова и е поврзана со развојот на преработка на месо од големи размери. Употребата на калиум нитрат главно е прекината поради бавните и неконзистентни резултати во споредба со соединенијата на натриум нитрит како што се „прашката прашка“ или розовата „сол за лекување“. И покрај тоа, калиум нитратот сè уште се користи во некои прехранбени апликации, како што се салама, суво сува шунка, башунки и (во некои земји) во саламура што се користи за правење пченкарно говедско месо (понекогаш заедно со натриум нитрит). Кога се користи како додаток на храна во Европската Унија, соединението е означено како E252; исто така е одобрен за употреба како додаток на храна во САД and Australia and New Zealand (каде што е наведен под INS број 252).
6.4 Подготовка на храна
Во западноафриканската кујна, калиум нитратот (солера) е широко користен како средство за згуснување на супи и чорби како што се супа од бамја и ''isi ewu''. Исто така се користи за омекнување на храната и намалување на времето за готвење при варење грав и тврдо месо. Солтрата е исто така суштинска состојка во правењето специјални каши, како што е ''kunun kanwa'' буквално преведено од јазикот на Хауса како „каша од солена жлезда“.
На Шетландските Острови (Велика Британија) се користи за лекување на овчо месо за да се направи локален деликатес од овчо месо.
6.5 Фертилизатор
Калиум нитратот се користи во ѓубриво како извор на азот и калиум - две од макрохранливите материи за растенијата. Кога се користи сам по себе, има NPK рејтинг од 13-0-44.
7 Фармакологија
* Се користи во некои пасти за заби за чувствителни заби. Неодамна, употребата на калиум нитрат во пастите за заби за лекување на чувствителни заби е зголемена.* Историски се користи за лекување на астма. Used in some toothpastes to relieve asthma symptoms.* Се користи во Тајланд како главна состојка во бубрежните таблети за ублажување на симптомите на циститис, пиелитис и уретритис.* Се бори против високиот крвен притисок и некогаш се користел како хипотензивно средство.
7.1 Други употреби
* Електролит во солен мост
* Активна состојка на кондензиран аеросол за сузбивање пожар. Кога согорува со слободен радикал од пламенот на огнот, тој произведува калиум карбонат.* Работи како средство за чистење на алуминиум.
* Компонента (обично околу 98%) на некои производи за отстранување трупец на дрво. Го забрзува природното распаѓање на трупецот со снабдување азот на габите кои го напаѓаат трупецот на дрвото.* Во топлинска обработка на метали како бања со растопена сол со средна температура, обично во комбинација со натриум нитрит. Слична бања се користи за да се добие издржлива сина/црна завршница што обично се гледа на огненото оружје. Нејзиниот оксидирачки квалитет, растворливоста во вода и ниска цена го прават идеален краткорочен инхибитор на ’рѓа.* Да се ​​поттикне цветање на манго дрвја на Филипините.* Топлински медиум за складирање во системи за генерирање на енергија. Солите на натриум и калиум нитрат се складираат во стопена состојба со сончевата енергија собрана од хелиостатот во Gemasolar Thermosolar Plant. Ternary соли, со додавање на калциум нитрат или литиум нитрат, било откриено дека го подобрува капацитетот за складирање топлина во стопената соли.* Како извор на јони на калиум за размена со натриумови јони во хемиски зајакнато стакло.
* Како оксидатор во моделот на ракетно гориво наречено Ракетни бонбони.
8 Во фолклорот и популарната култура
Некогаш се мислело дека калиум нитратот предизвикува импотенција и сè уште се шпекулира дека е во институционалната храна (како што е воениот билет) како анафродизијак; сепак, не постојат научни докази за такви својства.
Во ''Bank Shot'', Ел (Џоана Кесиди) му дава предлог на Валтер Балантин (Џорџ С. Скот), кој и кажува дека бил нахранет со шалитра во затвор. „Знаеш зошто те хранат со шалитра во затвор? Ја прашува Балантин. Таа одмавнува со главата бр. Тие се бакнуваат. Тој фрла поглед надолу во меѓуножјето, правејќи гест што открива дека неговото тело не реагирало на нејзиниот напредок и вели: „Затоа те хранат со шалитра во затворот“.
Во ''One Flew Over the Cuckoo's Nest'', медицинските сестри го замолуваат Рендл да му ги земе лековите, но не знаејќи што се тие, тој споменува дека не сака некој да ми „лизне шалитра“. Тој потоа продолжува да ги имитира движењата на мастурбацијата во однос на нејзините наводни ефекти како анафродизијак.
Во ''1776'', Џон Адамс ја замолува својата сопруга Абигејл да направи шалитра за континенталната армија. Таа, на крајот, може да го стори тоа во замена за иглички за шиење.
Во ''Star Trek'' епизодата „Arena“, Captain Kirk го повредил Gorn користејќи рудиментарен топ што тој го конструирал користејќи калиум нитрат како клучна состојка на барут.
Во ''21 Jump Street'', Џенко, кој го игра Channing Tatum, дава римувана презентација за калиум нитрат на неговиот час по хемија.
Во „Јадејќи го Раул“, Пол најмува доминатрикс да се претстави како медицинска сестра и да го измами Раул да конзумира шалитра со трик за да го намали сексуалниот апетит за неговата сопруга.
Во „Симпсонови“ епизодата „El Viaje Misterioso de Nuestro Jomer (Мистериозното патување на Хомер)“, г-дин Барнс се гледа како истура шалитра во неговиот влез со чили, насловен како Јеил-стил на Стариот Елиху Салитра чили.
Во "Sharpe" серијата романи од Бернард Корнвел, се споменуваат многубројни поволни набавки на шалитра од Индија како клучна компонента на британската воена надмоќ во војната со Наполеон. Во „Havoc на Шарп“, францускиот капетан Арџентон се жали што Франција треба да ги оттргне своите резерви од cesspit.
9 Поврзано
*Историја на барутот
*Хамберстон и Санта Лаура Салтритер Дела
*Нитер, минерална форма на калиум нитрат
*Нитратин
*Нитроцелулоза
*Калиум перхлорат
10 Библиографија
** David Cressy. ''Saltpeter: The Mother of Gunpowder'' (Oxford University Press, 2013) 237 pp
*Alan Williams. "The production of saltpeter in the Middle Ages", ''Ambix'', 22 (1975), pp. 125–33. Maney Publishing, ISSN 0002-6980.