Нитра́т ка́лия, азотноки́слый ка́лий (ка́лиевая сели́тра, кали́йная селитра, индийская селитра и др.) — неорганическое бинарное 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 находятся одно из крупнейших месторождений, отсюда второе название — индийская селитра. В очень малых количествах содержится в растениях и животных [1] .
Форма кристаллов игольчатая, сами кристаллы очень длинные. Легко поддается очистке перекристаллизацией с минимальными потерями.
Основное применение находит в пиротехнике (до XX века особенно широко, как компонент основного в то время взрывчатого вещества — дымного (черного) пороха) и как калий-азотное удобрение (очень удобный комплекс двух обычно плохо сочетающихся при усваивании растениями элементов).
Физические свойства
Нитрат калия в нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы (в измельченном состоянии белый порошок) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решеткой. 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 [2] [3] :
| Растворитель / Температура | 0 °С | 10 °С | 20 °С | 25 °С | 30 °С | 40 °С | 50 °С | 60 °С | 70 °С | 80 °С | 90 °С | 100 °С |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | |||||||||||
| Диэтиловый эфир | ||||||||||||
| Этанол | ||||||||||||
| Метанол | ||||||||||||
| Глицерин |
При медленной кристаллизации вырастают очень длинные игольчатые кристаллы. Нитрат калия хорошо поддается очистке перекристаллизацией, причем с небольшими потерями, благодаря сильному повышению растворимости с ростом температуры.
Химические свойства
Разлагается при 400 °C с образованием нитрита калия K N O 2 и кислорода O 2 (выделение последнего увеличивает пожароопасность нитрата калия):
Является сильным окислителем, реагирует с горючими материалами и восстановителями, при измельчении активно и нередко со взрывом. В смеси с некоторыми органическими материалами склонен самовоспламенять их.
Расплав может быть использован для получения калия электролизом, однако из-за высоких окислительных способностей нитрата калия в этом состоянии предпочтительнее гидроксид калия.
Получение
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 дерном 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. 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:
Первый способ применялся до 1854 г., когда немецкий химик К. Нёльнер изобрел производство нитрата калия, основанное на реакции более доступных и дешевых хлорида калия и нитрата натрия:
Существует несколько других способов получения нитрата калия. Это взаимодействие нитрата аммония и хлорида калия с образованием нитрата калия и хлорида аммония, последний легко отделяется:
— популярнейшая после реакции нитрата кальция с карбонатом или сульфатом калия 
— в основном демонстративная реакция соответствующей кислоты и основания 
— тоже демонстративная реакция соответствующих кислоты и металла 
— демонстр. реакция соотв. щелочного оксида с соотв. кислотой 
Природные источники и месторождения
В природе калия нитрат распространен в виде минерала нитрокалита. Крупнейшие его месторождения находятся в Ост-Индии и в Чили (вместе с основным минералов — нитронатритом). Природный нитрат калия является результатом разложения азотистых веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом [4] .
В очень малых количествах содержится в растениях и животных [1] , является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия.
Применение
Основное применение на сегодняшний день нитрат калия находит в качестве ценного удобрения, так как совмещает в себе два частично блокирующих усвоение друг друга растениями элемента.
Незаменим он при изготовлении дымного пороха и некоторых других составов (например, карамельного ракетного топлива), которые почти полностью сейчас идут на производство пиротехники.
Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стекол и придания прочности изделиям из стекла [5] .
Расплав часто используется в лабораториях и у любителей для получения элементарного калия электролизом, наряду с гидроксидом калия.
Используется в качестве сильного окислителя в металлургии, в частности при переработке никелевых руд.
Нитрат калия: полезная химия
Химия давно вошла в жизнь человека и заняла в ней все свободное пространство. Множество разнообразных соединений ежедневно употребляется в пищу, применяется для изготовления товаров широкого потребления, используется в промышленности или на сельских полях. И одним из таких полезных химических веществ, ставшим неизменным спутником человека во многих областях жизни, является нитрат калия.
Калийная селитра: формула, источники, области применения
Нитратом калия, индийской или калийной селитрой называют неорганическое соединение, образованное азотной кислотой и калием. В последние десятилетия оно получило очень широкое применение в промышленности, химическом и пищевом производстве, в сельском хозяйстве.
Это уникальное вещество имеет достаточно простую химическую формулу KNO3, а его свойства досконально изучены специалистами.
Нитрат калия можно получить не только искусственным лабораторным путем, он встречается и в живой природе. Основным источником природного нитрата калия являются месторождения минерала, получившего название нитрокалит. Самые крупные из них открыты в Индии, благодаря чему вещество получило второе название — индийская селитра. Кроме того, нитрат калия входит в состав некоторых растений и даже животных.
Калийную селитру нельзя назвать открытием современной науки. Получать эту соль люди умели уже в средние века. Делали это с помощью компостных ям, в которых под действием кислорода в теплом и сыром микроклимате под слоем известняка перегнивала органика. Полученное вещество служило удобрением или использовалось для изготовления пороха.
Состав и свойства калийной селитры
Основу вещества составляют азотная кислота и натрий. Полученная в результате соединения этих элементов соль представляет собой белый или желтоватый порошок, не наделенный ни запахом, ни вкусом. В природной форме вещество состоит из бесцветных кристаллов удлиненной игольчатой формы.
Особой популярностью и широким спектром применения калиевая селитра обязана своим свойствам:
- не обладает летучестью;
- имеет слабо выраженную гигроскопичность;
- нетоксична;
- абсолютно безвредна для человека;
- отлично растворяется в воде, жидком аммиаке, глицерине и гидразине.
Кроме того, калийная селитра относится к сильнейшим окислителям, а при воздействии высоких температур становится взрывоопасной. Она способна взрывом контактировать с материалами, обладающими горючестью. Это свойство вещества позволяет с успехом использовать его в производстве фейерверков.
Если в реакции участвуют органические вещества — селитра с легкостью может их воспламенять, поэтому использование нитрата калия требует соблюдения осторожности и особых мер безопасности.
Кому нужен нитрат калия
Нитрат калия окружает человека со всех сторон. Это вещество активно используется во многих хозяйственных сферах. Современный человек ежедневно использует предметы, изготовленные с применением нитрата калия. Он даже ест его вместе с продуктами питания.
- Сельское хозяйство. Применяется в качестве универсального удобрения, способного во много раз повысить урожайность овощей и фруктов.
- Пищевая промышленность. Входит в состав продуктов в виде консерванта Е252. Отвечает за их защиту от развития гнилостных бактерий, сохраняет окраску и привлекательный внешний вид. Кроме того, нитрат калия используется при изготовлении некоторых видов сыров, колбас, рыбных консервов.
- Стекольное производство. Используется для осветления хрусталя.
- Космическая промышленность. Калийная селитра является основой для изготовления твердого топлива для ракет. Ее масса в этом продукте достигает 65%.
- Металлургия. Благодаря ярко выраженным окислительным свойствам, применяется в процессе никель содержащих руд.
- Пиротехнические изделия. Является основой для получения пороха, который используется в военной промышленности, а также применяется для изготовления фейерверков.
- Фармакология. При добавлении в зубную пасту способен существенно снижать чувствительность зубной эмали. Входит в состав некоторых видов глазных капель.
Правила применения калийной селитры
Независимо от того, в какой из отраслей народного хозяйства используется калийная селитра, ее свойства вынуждают пользователей четко соблюдать правила применения.
Учитывая способность селитры к самовозгоранию, а также к вступлению ее в химические реакции, веществу был присвоен 3 класс опасности, что обязательно должно отражаться на условиях его перевозки и хранения:
- Транспортировка. Перевозка нитрата калия производится только в специально предназначенных для этого вагонах или на других специализированных видах транспорта закрытого типа.
- Хранение. Чтобы порошок со временем не спрессовался, селитру нужно хранить только в герметично закрытой упаковке. Располагать его следует вдали от воспламеняющихся веществ и горячих предметов. В качестве склада должно выступать помещение закрытого типа, оборудованное противопожарной охранной системой.
Правила безопасности при использовании в виде удобрения
Нитрат калия очень активно используется в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрения. Он содержит в своем составе элементы, необходимые для роста и усиления вегетативных функций растений, но и в этой области применения следует придерживаться правил безопасности.
- Производить подкормку растений можно только веществом в сухом виде или раствором селитры с водой. Ни в коем случае нельзя смешивать его с удобрениями органического типа, например, торфом, соломой, опилками или навозом.
- При использовании удобрения нужно строго соблюдать меру. За лето специалисты рекомендуют проводить не более 3-4 подкормок. В случае излишнего применения селитры, растения могут накопить большое количество нитратов, что может оказать вредное влияние на организм человека.
- Работникам, непосредственно контактирующим с удобрением, необходимо соблюдать технику личной безопасности, используя респираторы для защиты дыхательных путей, резиновые перчатки и посуду, не предназначенную для приема пищи.
Нитрат калия относится к разряду «полезной» химии, которая способна во многом облегчить и даже украсить жизнь человека. Не стоит пугаться, увидев на этикетке любимой колбасы обозначение Е252. Доказано, что нитрат калия не опасен для человека.
Однако следует помнить, что чрезмерное его употребление с продуктами, содержащими высокий уровень нитратов, может оказать негативное влияние на здоровье, поэтому так важно соблюдать меры безопасности при использовании этого вещества в сфере сельского хозяйства.