Nitrato de Potássio (KNO3): Estrutura, Usos, Propriedades
O nitrato de potássio é um sal ternário composto por nitrato de potássio, metal alcalino e oxoanião. Sua fórmula química é KNO 3, o que significa que, para cada íon K +, há um íon NO 3 interagindo com ele. Portanto, é um sal iônico e constitui um dos nitratos alcalinos (LiNO 3, NaNO 3, RbNO 3 ...).
KNO 3 é um agente oxidante forte devido à presença do ânion nitrato. Ou seja, funciona como reservatório de nitrato sólido e íons anidros, ao contrário 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 potássio.
Na imagem superior, os cristais de KNO 3 com formas de agulha são ilustrados. A fonte natural de KNO 3 é o salitre, conhecido pelos nomes Salitre ou Salpetre, em inglês. Este elemento também é conhecido como nitrato de potássio ou nitro mineral.
É encontrado em áreas áridas ou desérticas, bem como na eflorescência das paredes cavernosas. Outra fonte importante de KNO 3 é o guano, o excremento de animais que habitam ambientes secos.
Estrutura química
Na imagem superior, a estrutura cristalina de KNO 3 é representada. As esferas roxas correspondem aos íons K +, enquanto as esferas vermelha e azul são os átomos de oxigênio e nitrogênio, respectivamente. A estrutura cristalina é ortorrômbica 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 no seu centro. Tem uma carga formal positiva no átomo de nitrogênio e duas cargas formais negativas em dois átomos de oxigênio (1-2 = (-1)).
Estas duas cargas negativas de NO 3 - são deslocalizadas entre os três átomos de oxigênio, sempre mantendo a carga positiva sobre o nitrogênio. Como conseqüência do acima exposto, os íons K + do cristal evitam a colocação logo acima ou abaixo do nitrogênio dos ânions NO 3 -.
De fato, a imagem mostra como os íons K + estão cercados pelos átomos de oxigênio, as esferas vermelhas. Em conclusão, essas interações são responsáveis pelos arranjos de cristais.
Outras fases cristalinas
Variáveis como pressão e temperatura podem modificar esses arranjos e originar 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 trigonal cristalina) é formada quando os cristais são aquecidos a 129 ° C.
A fase III é um sólido de transição obtido do resfriamento da fase I, e alguns estudos mostraram que ela exibe algumas propriedades físicas importantes, como a ferroeletricidade. Nesta fase, o cristal forma camadas de potássio e nitratos, possivelmente sensíveis a repulsões eletrostáticas entre os íons.
Nas camadas da fase III, os ânions NO 3 - perdem um pouco de sua planaridade (o triângulo é levemente curvado) para permitir esse arranjo, que, antes de qualquer perturbação mecânica, torna-se a estrutura da fase II.
Usos
O sal é de grande importância, pois é utilizado em muitas atividades do homem, que se manifestam na indústria, agricultura, alimentação, etc. Entre esses usos, destacam-se os seguintes:
- A preservação de alimentos, especialmente carne. Apesar da suspeita de que está envolvido na formação de nitrosaminas (agente carcinogênico), ainda é usado em charcutaria.
- Adubo, porque o nitrato de potássio fornece dois dos três macronutrientes das plantas: nitrogênio e potássio. Juntamente com o fósforo, este elemento é necessário para o desenvolvimento das plantas. Isto é, é uma reserva importante e manejável desses nutrientes.
- Acelera a combustão, podendo produzir explosões se o material combustível for extenso ou se for finamente dividido (maior área de superfície, maior reatividade). Além disso, é um dos principais componentes da pólvora.
- Facilita a remoção dos cotos das árvores derrubadas. O nitrato fornece o nitrogênio necessário para os fungos destruírem a madeira dos cotos.
- Intervém na redução da sensibilidade dentária através da sua incorporação nos dentifrícios, o que aumenta a proteção às sensações dolorosas do dente produzidas pelo frio, calor, ácido, doce ou contato.
- Atua 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 40-80 mEq / dia de potássio. A este respeito, salienta-se que o nitrato de potássio teria uma ação diurética.
Como se faz?
A maior parte do nitrato é produzida nas minas dos desertos no Chile. Pode ser sintetizado por várias reações:
NH 4 NO 3 (ac) + KOH (ac) => NH 3 (ac) + KNO 3 (ac) + 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 (ac) + HNO 3 (concentrado) => KNO 3 (ac) + H 2 O (l)
Em escala industrial, o nitrato de potássio é produzido por uma reação de duplo deslocamento.
NaNO3 (ac) + KCl (ac) => NaCl (ac) + KNO3 (ac)
A principal fonte de KCl é o mineral de silvin, e não outros minerais como a carallita ou a cainita, que também são compostos de magnésio iônico.
Propriedades físicas e químicas
O nitrato de potássio no estado sólido ocorre como um pó branco ou na forma de cristais com estrutura ortohombica à temperatura ambiente e trigonal a 129 ° C. Tem um peso molecular de 101, 1032 g / mol, é inodoro e tem um sabor salino acre.
É um composto muito solúvel em água (316-320 g / litro de água, a 20 ºC), devido à sua natureza iônica e à facilidade que as moléculas de água têm para solvatar o íon K +.
Sua densidade é de 2, 1 g / cm3 a 25 ºC. Isso significa que é aproximadamente duas vezes mais denso que a 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 outros sais, porque a energia da rede cristalina é menor para íons monovalentes (isto é, com cargas ± 1), e também têm tamanhos que não são muito semelhantes.
Decompõe-se a uma temperatura próxima do ponto de ebulição (400 ºC) para produzir nitrito de potássio e oxigénio molecular:
KNO 3 (s) => KNO 2 (s) + O 2 (g)
