Nitrato de potássio (KNO3): Estrutura, usos, propriedades - Ciência - 2023

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Nitrato de potássio (KNO3): Estrutura, usos, propriedades - Ciência
Nitrato de potássio (KNO3): Estrutura, usos, propriedades - Ciência

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o nitrato de potássio É um sal ternário composto de potássio, metal alcalino e nitrato de oxoanião. Sua fórmula química é KNO3, o que significa que para cada íon K+, há um íon NO3­­­- interagindo com ele. Portanto, é um sal iônico e constitui um dos nitratos alcalinos (LiNO3, NaNO3, RbNO3…).

O KNO3 é um forte agente oxidante devido à presença do ânion nitrato. Em outras palavras, ele funciona como um reservatório para íons de nitrato sólido e anidro, ao contrário de outros sais altamente solúveis em água ou altamente higroscópicos. Muitas das propriedades e utilizações deste composto são devidas ao ânion nitrato, ao invés do cátion potássio.

A imagem acima mostra alguns cristais KNO3 com formas de agulhas. A fonte natural de KNO3 É o salitre, conhecido pelos nomes Salitre ou salitre, em inglês. Este elemento também é conhecido como nitrato de potássio ou nitro mineral.


É encontrada em áreas áridas ou desérticas, bem como eflorescências de paredes cavernosas. Outra fonte importante de KNO3 É o guano, excremento de animais que habitam ambientes secos.

Estrutura química

Na imagem superior, a estrutura cristalina de KNO é representada3. 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 NO3– É o de um plano trigonal, com os átomos de oxigênio nos vértices do triângulo e o átomo de nitrogênio no centro. Ele tem uma carga formal positiva no átomo de nitrogênio e duas cargas formais negativas em dois átomos de oxigênio (1-2 = (-1)).


Essas duas cargas negativas de NÃO3– eles se deslocam entre os três átomos de oxigênio, sempre mantendo a carga positiva no nitrogênio. Como consequência do acima, os íons K­+ do cristal evite ser colocado logo acima ou abaixo do nitrogênio dos ânions NO3–.

Na verdade, a imagem demonstra como os íons K+ Eles são cercados por átomos de oxigênio, as esferas vermelhas. Em conclusão, essas interações são responsáveis ​​pelos arranjos de cristal.

Outras fases cristalinas

Variáveis ​​como pressão e temperatura podem modificar esses arranjos e originar diferentes fases estruturais para o KNO3 (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 até 129 ºC.

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


Nas camadas da fase III os ânions NO3– eles perdem um pouco de sua planaridade (as curvas do triângulo ligeiramente) para permitir esse arranjo, que, em caso de qualquer distúrbio mecânico, passa a ser a estrutura da fase II.

Formulários

O sal é de grande importância, pois é utilizado em muitas atividades humanas, que se manifestam na indústria, agricultura, alimentação, etc. Esses usos incluem o seguinte:

- A preservação de alimentos, especialmente carnes. Apesar da suspeita de estar envolvido na formação da nitrosamina (agente cancerígeno), ainda é utilizado em delicatessens.

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

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

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

- Intervém na redução da sensibilidade dental através de sua incorporação em dentifrícios, o que aumenta a proteção às sensações dolorosas do dente produzidas pelo frio, calor, ácido, doces ou contato.

- Atua como hipotensor na regulação da pressão arterial em humanos. Este efeito seria dado ou relacionado com uma alteração na excreção de sódio. A dose recomendada no tratamento é de 40-80 mEq / dia de potássio. Nesse sentido, nota-se que o nitrato de potássio teria ação diurética.

Como se faz?

A maior parte do nitrato é produzida nas minas dos desertos do Chile. Ele pode ser sintetizado por várias reações:

NH4NÃO3 (aq) + KOH (aq) => NH3 (ac) + KNO3 (ac) + H2O (l)

O nitrato de potássio também é produzido neutralizando o ácido nítrico com hidróxido de potássio em uma reação altamente exotérmica.

KOH (aq) + HNO3(conc) => KNO3 (ac) + H2O (l)

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

Irmão mais velho3 (aq) + KCl (aq) => NaCl (aq) + KNO3 (ac)

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

Propriedades físicas e químicas

O nitrato de potássio no estado sólido apresenta-se como um pó branco ou na forma de cristais com estrutura ortorrômbica à temperatura ambiente e trigonal a 129 ºC. Tem um peso molecular de 101,1032 g / mol, é inodoro e possui um sabor salgado picante.

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

Sua densidade é de 2,1 g / cm3 a 25 ° C. Isso significa que é aproximadamente duas vezes mais denso que a água.

Seus pontos de fusão (334 ºC) e pontos de ebulição (400 ºC) são indicativos das ligações iônicas entre K+ e não3–. No entanto, eles são baixos em comparação com os de outros sais, porque a energia da rede cristalina é menor para íons monovalentes (ou seja, com ± 1 cargas), e eles também não têm tamanhos muito semelhantes.

Ele se decompõe a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição (400 ºC) para produzir nitrito de potássio e oxigênio molecular:

KNO3(s) => KNO2(s) + O2(g)

Referências

  1. Pubchem. (2018). Nitrato de potássio. Obtido em 12 de abril de 2018, em: pubchem.ncbi.nlm.nik.gov
  2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29 de setembro de 2017). Fatos sobre salitre ou nitrato de potássio. Obtido em 12 de abril de 2018, em: Thoughtco.com
  3. K. Nimmo e B. W. Lucas. (22 de maio de 1972). Conformação e orientação de NO3 em nitrato de potássio da fase α. Nature Physical Science 237, 61-63.
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  5. Acta Cryst. (2009). Crescimento e refinamento de cristal único de nitrato de potássio de fase III, KNO3. B65, 659-663.
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