Nitrato de potássio (KNO3): estrutura, usos, propriedades

O nitrato de potássio é um sal de potássio composto ternário, de metal alcalino e oxoanião nitrato. A sua fórmula química é KNO 3 , o que significa que para cada ião K + , não é um ião NO 3 interagir com este. Portanto, é um sal iónico e constitui um dos nitrato alcalino (LiNO 3 , NaNO 3 , RbNO 3 …).

O KNO 3 é um forte agente oxidante devido à presença de ânion nitrato. Ou seja, funciona como uma reserva de nitratos sólidos e íons anidro, diferentemente de outros sais altamente solúveis em água ou muito higroscópicos. Muitas das propriedades e usos deste composto são devidas ao ânion nitrato, e não ao cátion de potássio.

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Na imagem acima, os cristais KNO 3 com formas de agulha são ilustrados . A fonte natural do KNO 3 é o salitre, conhecido pelos nomes Salitre ou Salpetre , em inglês. Este elemento também é conhecido como nitrato de potássio ou mineral nitro.

Pode ser encontrada em áreas áridas ou desérticas, bem como na eflorescência das paredes cavernosas. Outra fonte importante de KNO 3 é o guano, excremento de animais que habitam ambientes secos.

Estrutura quimica

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A estrutura cristalina do KNO 3 é representada na imagem acima . As esferas roxas correspondem aos íons K + , enquanto o vermelho e o azul são os átomos de oxigênio e nitrogênio, respectivamente. A estrutura cristalina é do tipo ortorrômbico à temperatura ambiente.

A geometria do ânion NO 3 é a de um plano trigonal, com os átomos de oxigênio nos vértices do triângulo e o átomo de nitrogênio em seu centro. Possui uma carga formal positiva no átomo de nitrogênio e duas cargas negativas formais em dois átomos de oxigênio (1-2 = (-1)).

Essas duas cargas negativas de NO 3 são deslocalizadas entre os três átomos de oxigênio, mantendo sempre a carga positiva no nitrogênio. Como um resultado disso, os iões K + , evitar cristal posicionado apenas sobre ou sob aniões de azoto NO 3 .

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De fato, a imagem demonstra como os íons K + são cercados por átomos de oxigênio, as esferas vermelhas. Em conclusão, essas interações são responsáveis ​​por arranjos cristalinos.

Outras fases cristalinas

Variáveis ​​como pressão e temperatura podem modificar esses arranjos e causar diferentes fases estruturais para o KNO 3 (fases I, II e III). Por exemplo, a fase II é a da imagem, enquanto a fase I (com estrutura cristalina trigonal) é formada quando os cristais são aquecidos a 129 ° C.

A fase III é um sólido de transição obtido a partir do resfriamento da fase I, e alguns estudos demonstraram que ele exibe algumas propriedades físicas importantes, como a ferroeletricidade. Nesta fase, o cristal forma camadas de potássio e nitratos, possivelmente sensíveis a repulsões eletrostáticas entre íons.

Nas camadas da fase III, os ânions NO 3 perdem um pouco de sua planaridade (o triângulo se curva levemente) para permitir esse arranjo, que, no caso de distúrbios mecânicos, se torna a estrutura da fase II.

Usos

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O sal é de grande importância, pois é usado em inúmeras atividades do homem, que se manifestam na indústria, agricultura, alimentos etc. Dentre esses usos, destacam-se:

– A preservação de alimentos, principalmente carne. Apesar da suspeita de que esteja envolvido na formação de nitrosamina (agente cancerígeno), ainda é utilizado na charcutaria.

– Fertilizante, porque o nitrato de potássio fornece dois dos três macronutrientes das plantas: nitrogênio e potássio. Juntamente com o fósforo, esse elemento é necessário para o desenvolvimento das plantas. Ou seja, é uma reserva importante e gerenciável desses nutrientes.

– Acelera a combustão e pode causar explosões se o material combustível for extenso ou se for finamente dividido (maior área superficial, maior reatividade). Além disso, é um dos principais componentes da pólvora.

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– Facilita a remoção de tocos de árvores derrubadas. O nitrato fornece o nitrogênio necessário para que os fungos destruam a madeira do coto.

– Intervém na redução da sensibilidade dentária, incorporando-a nos dentifrícios, o que aumenta a proteção às sensações dolorosas do dente produzidas por frio, calor, ácido, doces ou contato.

– Intervém como hipotensor na regulação da pressão arterial em humanos. Este efeito seria dado ou inter-relacionado com uma alteração na excreção de sódio. A dose recomendada no tratamento é de 40 a 80 mEq / dia de potássio. A este respeito, note-se que o nitrato de potássio teria ação diurética.

Como se faz?

A maior parte do nitrato é produzida em minas desérticas no Chile. Pode ser sintetizado por várias reações:

NH 4 NO 3 (aq) + KOH (aq) => NH 3 (aq) + KNO 3 (aq) + H 2 O (l)

O nitrato de potássio também é produzido pela neutralização do ácido nítrico com hidróxido de potássio em uma reação altamente exotérmica.

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

Em escala industrial, o nitrato de potássio é produzido por uma reação de duplo deslocamento.

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

A principal fonte de KCl é o mineral silvina, e não outros minerais, como carnalita ou cainita, que também são compostos de magnésio iônico.

Propriedades físicas e químicas

O nitrato de potássio no estado sólido é apresentado como um pó branco ou na forma de cristais de estrutura ortorrômbica à temperatura ambiente e trigonal a 129 ° C. Tem um peso molecular de 101,1032 g / mol, é inodoro e tem um sabor salino picante.

É um composto muito solúvel em água (316-320 g / litro de água, a 20 ° C), devido à sua natureza iônica e à facilidade que as moléculas de água têm para solvatar o íon K + .

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A sua densidade é 2,1 g / cm 3 , a 25 ° C. Isso significa que é aproximadamente o dobro da densidade da água.

Seus pontos de fusão (334 ° C) e ebulição (400 ° C) são indicativos das ligações iônicas entre K + e NO 3 . No entanto, eles são baixos em comparação com os de outros sais, porque a energia cristalina da rede é mais baixa para íons monovalentes (isto é, com cargas ± 1), e eles também têm tamanhos não muito semelhantes.

Decompõe-se a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição (400 ° C) para produzir nitrito de potássio e oxigênio molecular:

KNO 3 (s) => KNO 2 (s) + O 2 (g)

Referências

  1. Pubchem (2018). Nitrato de potássio Recuperado em 12 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
  2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29 de setembro de 2017). Fatos de salitre ou nitrato de potássio. Recuperado em 12 de abril de 2018, de: thoughtco.com
  3. K. Nimmo e BW Lucas. (22 de maio de 1972). Conformação e orientação do NO3 em nitrato de potássio da fase α. Nature Physical Science 237, 61-63.
  4. Adam Rędzikowski. (8 de abril de 2017). Cristais de nitrato de potássio. [Figura]. Recuperado em 12 de abril de 2018, em: https://commons.wikimedia.org
  5. Cryst Act. (2009). Crescimento e refinamento monocristalino de nitrato de potássio na fase III, KNO 3 . B65, 659-663.
  6. Marni Wolfe (3 de outubro de 2017). Riscos de nitrato de potássio. Recuperado em 12 de abril de 2018, de: livestrong.com
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