Nitrato de potasio
El nitrato de potasio es un compuesto químico con la fórmula química KNO
3. Esta sal de nitrato de metal alcalino también se conoce como salitre indio (grandes depósitos de los cuales históricamente se extraían en la India). Es una sal iónica de iones de potasio K+ e iones de nitrato NO3−, por lo que es un nitrato de metal alcalino. Ocurre en la naturaleza como un mineral, nitro (o nitro en el Reino Unido). Es una fuente de nitrógeno, y el nitrógeno lleva el nombre de nitro. El nitrato de potasio es uno de varios compuestos que contienen nitrógeno denominados colectivamente salitre (o salitre en el Reino Unido).
Los principales usos del nitrato de potasio son los fertilizantes, la eliminación de tocones de árboles, los propulsores de cohetes y los fuegos artificiales. Es uno de los principales constituyentes de la pólvora (polvo negro). En las carnes procesadas, el nitrato de potasio reacciona con la hemoglobina y la mioglobina generando un color rojo.
Etimología
Potasa, o nitrato de potasio, debido a su uso y producción tempranos y globales, tiene muchos nombres. El químico potasio fue aislado por primera vez por el químico Sir Humphry Davy, a partir de la potasa. Esto se refiere a un método primitivo para extraer varias sales de potasio: colocando en una olla de hierro la ceniza de madera quemada u hojas de árboles, agregando agua, calentando y evaporando la solución. En cuanto al nitrato, las palabras hebreas y egipcias tenían las consonantes n-t-r, lo que indica una posible cognición en el griego nitron, que se latinizó a nitrum o nitrium. De allí que el francés antiguo tuviera nitre y el inglés medio nitre. En el siglo XV, los europeos se refirieron a él como salitre, específicamente salitre indio (el nitrato de sodio es salitre de chile) y más tarde como nitrato de potasa, ya que la química del compuesto era entendido más completamente.
Los árabes la llamaron "nieve china" (Árabe: ثلج الصين thalj al-ṣīn). Se llamaba "sal china" por los iraníes/persas o "sal de las marismas chinas" (Persa: نمک شوره چينی namak shūra chīnī).
Producción histórica
De fuentes minerales
En la antigua India, los fabricantes de salitre formaban la casta Nuniya. El salitre encuentra mención en el Arthashastra de Kautilya (compilado entre el 300 a. C. y el 300 d. C.), que menciona el uso de su humo venenoso como arma de guerra, aunque su uso para la propulsión no apareció hasta la época medieval.
En 1270, el químico e ingeniero Hasan al-Rammah de Siria describió un proceso de purificación para el nitrato de potasio en su libro al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya (El libro de Equitación Militar y Artefactos de Guerra Ingeniosos). En este libro, al-Rammah describe primero la purificación de barud (mineral de salitre en bruto) hirviéndolo con un mínimo de agua y usando solo la solución caliente, luego el uso de carbonato de potasio (en forma de madera cenizas) para eliminar el calcio y el magnesio por precipitación de sus carbonatos de esta solución, dejando una solución de nitrato de potasio purificado, que luego podría secarse. Este fue utilizado para la fabricación de pólvora y artefactos explosivos. La terminología utilizada por al-Rammah indica que la pólvora sobre la que escribió se originó en China.
Al menos desde 1845, los depósitos de nitratita fueron explotados en Chile y California.
De cuevas
Las principales fuentes naturales de nitrato de potasio fueron los depósitos que se cristalizaban en las paredes de las cuevas y las acumulaciones de guano de murciélago en las cuevas. La extracción se logra sumergiendo el guano en agua durante un día, filtrando y recolectando los cristales en el agua filtrada. Tradicionalmente, el guano era la fuente utilizada en Laos para la fabricación de pólvora para los cohetes Bang Fai.
Nitrarios
El nitrato de potasio se produce en un nitrilo. El proceso consistía en enterrar los excrementos (humanos o animales) en un campo junto a los salitreros, regarlos y esperar a que la lixiviación permitiera que el salitre aflorara a la superficie del suelo por eflorescencia. Luego, los operadores recogieron el polvo resultante y lo transportaron para ser concentrado por ebullición en la planta de calderas.
Además de "Montepellusanus", durante el siglo XIII (y más allá) el único suministro de salitre en toda la Europa cristiana (según "De Alchimia" en 3 manuscritos de Michael Scot, 1180– 1236) fue "encontrado en España en Aragón en cierta montaña cerca del mar".
En 1561, Isabel I de Inglaterra, en guerra con Felipe II de España, no pudo importar el salitre (del cual el Reino de Inglaterra no tenía producción nacional) y tuvo que pagar "300 libras de oro"; al capitán alemán Gerrard Honrik por el manual "Instrucciones para hacer salpeter to growe" (el secreto de los "Feuerwerkbuch" -los nitrarios-).
Cama de nitro
Un lecho de nitro es un proceso similar que se utiliza para producir nitrato a partir de excrementos. Sin embargo, a diferencia del proceso basado en la lixiviación del nitrito, uno mezcla los excrementos con el suelo y espera a que los microbios del suelo conviertan el aminonitrógeno en nitratos por nitrificación. Los nitratos se extraen del suelo con agua y luego se purifican en salitre mediante la adición de ceniza de madera. El proceso fue descubierto a principios del siglo XV y fue muy utilizado hasta que se encontraron los yacimientos minerales chilenos.
El lado confederado de la Guerra Civil Estadounidense tuvo una escasez significativa de salitre. Como resultado, se creó la Oficina de Salitrera y Minería para fomentar la producción local, incluso mediante lechos salitreros y proporcionando excrementos a las salitreras del gobierno. El 13 de noviembre de 1862, el gobierno anunció en el Charleston Daily Courier la contratación de 20 o 30 "hombres negros sanos" para trabajar en los nuevos lechos de nitro en Ashley Ferry, S.C. Los lechos de nitro eran grandes rectángulos de estiércol y paja podridos, humedecidos semanalmente con orina, "agua de estiércol" y líquido de retretes, pozos negros y desagües, y convertidos sobre regularmente. Los Archivos Nacionales publicaron registros de nómina que dan cuenta de más de 29,000 personas obligadas a realizar ese trabajo en el estado de Virginia. El sur estaba tan desesperado por obtener salitre para pólvora que, según los informes, un funcionario de Alabama colocó un anuncio en el periódico pidiendo que se guardara el contenido de los orinales para su recolección. En Carolina del Sur, en abril de 1864, el gobierno confederado obligó a 31 personas esclavizadas a trabajar en Ashley Ferry Nitre Works, en las afueras de Charleston.
Quizás la discusión más exhaustiva sobre la producción del lecho de nitro es el texto de LeConte de 1862. Estaba escribiendo con el propósito expreso de aumentar la producción en los Estados Confederados para satisfacer sus necesidades durante la Guerra Civil Estadounidense. Dado que estaba pidiendo la ayuda de las comunidades agrícolas rurales, las descripciones e instrucciones son simples y explícitas. Detalla el "método francés", junto con varias variaciones, así como un "método suizo". NÓTESE BIEN. Se han hecho muchas referencias a un método que usa solo paja y orina, pero no existe tal método en este trabajo.
Método francés
Turgot y Lavoisier crearon la Régie des Poudres et Salpêtres unos años antes de la Revolución Francesa. Los lechos de salitre se preparaban mezclando estiércol con mortero o cenizas de madera, tierra común y materiales orgánicos como paja para dar porosidad a una pila de abono de 4 pies (1,2 m) de alto, 6 pies (1,8 m) de ancho y 15 pies de largo. (4,6 m) de largo. Por lo general, el montón estaba protegido de la lluvia, se mantenía húmedo con orina, se volteaba con frecuencia para acelerar la descomposición y finalmente se lixiviaba con agua después de aproximadamente un año, para eliminar el nitrato de calcio soluble que luego se convertía en nitrato de potasio al filtrar a través de potasa..
Método suizo
LeConte describe un proceso que usa solo orina y no estiércol, refiriéndose a él como el método suizo. La orina se recoge directamente, en un arenero debajo de un establo. La arena en sí se extrae y se lixivia para obtener nitratos que luego se convierten en nitrato de potasio utilizando potasa, como se indicó anteriormente.
De ácido nítrico
Desde 1903 hasta la época de la Primera Guerra Mundial, el nitrato de potasio para pólvora negra y fertilizantes se producía a escala industrial a partir del ácido nítrico producido mediante el proceso Birkeland-Eyde, que usaba un arco eléctrico para oxidar el nitrógeno del aire. Durante la Primera Guerra Mundial, el proceso Haber recién industrializado (1913) se combinó con el proceso Ostwald después de 1915, lo que permitió a Alemania producir ácido nítrico para la guerra después de haber sido cortado de sus suministros de nitratos de sodio minerales de Chile (ver nitrato).
Producción moderna
El nitrato de potasio se puede hacer combinando nitrato de amonio e hidróxido de potasio.
- NH4NO3 (aq) + KOH (aq) → NH3 g) + KNO3 (aq) + H2O (l)
Una forma alternativa de producir nitrato de potasio sin un subproducto de amoníaco es combinar nitrato de amonio, que se encuentra en bolsas de hielo instantáneas, y cloruro de potasio, que se obtiene fácilmente como sustituto de la sal sin sodio.
- NH4NO3 (aq) + KCl (aq) → NH4Cl (aq) + KNO3 aq)
El nitrato de potasio también se puede producir neutralizando el ácido nítrico con hidróxido de potasio. Esta reacción es altamente exotérmica.
- KOH (aq) + HNO3 → KNO3 (aq) + H2O (l)
A escala industrial se prepara mediante la reacción de doble desplazamiento entre el nitrato de sodio y el cloruro de potasio.
- Nano3 (aq) + KCl (aq) → NaCl (aq) + KNO3 aq)
Propiedades
El nitrato de potasio tiene una estructura cristalina ortorrómbica a temperatura ambiente, que se transforma en un sistema trigonal a 128 °C (262 °F). Al enfriarse desde 200 °C (392 °F), se forma otra fase trigonal entre 124 °C (255 °F) y 100 °C (212 °F).
El nitrato de sodio es isomorfo con la calcita, la forma más estable de carbonato de calcio, mientras que el nitrato de potasio a temperatura ambiente es isomorfo con la aragonita, un polimorfo de carbonato de calcio ligeramente menos estable. La diferencia se atribuye a la similitud de tamaño entre el nitrato (NO−3 ) y carbonato (CO2−3) y el hecho de que el ion potasio (K+) es más grande que el sodio (Na+) y el calcio ( Ca2+) iones.
En la estructura a temperatura ambiente del nitrato de potasio, cada ion de potasio está rodeado por 6 iones de nitrato. A su vez, cada ion nitrato está rodeado por 6 iones potasio.
| Unidad celular | Coordinación de potasio | Coordinación de nitratos |
|---|---|---|
 |  |  |
El nitrato de potasio es moderadamente soluble en agua, pero su solubilidad aumenta con la temperatura. La solución acuosa es casi neutra y presenta un pH de 6,2 a 14 °C (57 °F) para una solución al 10 % de polvo comercial. No es muy higroscópico, absorbiendo alrededor del 0,03 % de agua en una humedad relativa del 80 % durante 50 días. Es insoluble en alcohol y no es venenoso; puede reaccionar explosivamente con agentes reductores, pero no es explosivo por sí solo.
Descomposición térmica
Entre 550 y 790 °C (1022–1454 °F), el nitrato de potasio alcanza un equilibrio dependiente de la temperatura con el nitrito de potasio:
- 2 KNO3 ⇌ 2 KNO2 + O2
Usos
El nitrato de potasio tiene una amplia variedad de usos, principalmente como fuente de nitrato.
Producción de ácido nítrico
Históricamente, el ácido nítrico se producía combinando ácido sulfúrico con nitratos como el salitre. En los tiempos modernos, esto se invierte: los nitratos se producen a partir del ácido nítrico producido mediante el proceso de Ostwald.
Oxidante
El uso más famoso del nitrato de potasio es probablemente como oxidante de la pólvora negra. Desde los tiempos más antiguos hasta finales de la década de 1880, la pólvora negra proporcionó el poder explosivo para todas las armas de fuego del mundo. Después de ese tiempo, las armas pequeñas y la artillería grande comenzaron a depender cada vez más de la cordita, un polvo sin humo. La pólvora negra sigue utilizándose hoy en día en motores de cohetes de pólvora negra, pero también en combinación con otros combustibles como azúcares en "rocket candy" (un popular combustible para cohetes de aficionados). También se utiliza en fuegos artificiales como bombas de humo. También se agrega a los cigarrillos para mantener una combustión uniforme del tabaco y se usa para asegurar la combustión completa de los cartuchos de papel para revólveres de bola y de casquete. También se puede calentar a varios cientos de grados para usarse para el pavonado con nitro, que es menos duradero que otras formas de oxidación protectora, pero permite una coloración específica y, a menudo, hermosa de piezas de acero, como tornillos, pasadores y otras piezas pequeñas de armas de fuego
Procesamiento de carne
El nitrato de potasio ha sido un ingrediente común de la carne salada desde la antigüedad o la Edad Media. La adopción generalizada del uso de nitratos es más reciente y está relacionada con el desarrollo del procesamiento de carne a gran escala. El uso de nitrato de potasio se suspendió principalmente debido a resultados lentos e inconsistentes en comparación con los compuestos de nitrito de sodio como el "polvo de Praga" o "sal de curado" rosa. Aun así, el nitrato de potasio todavía se usa en algunas aplicaciones alimentarias, como salami, jamón curado, embutidos y (en algunos países) en la salmuera que se usa para hacer carne en conserva (a veces junto con nitrito de sodio). Cuando se utiliza como aditivo alimentario en la Unión Europea, el compuesto se denomina E252; también está aprobado para su uso como aditivo alimentario en los Estados Unidos y Australia y Nueva Zelanda (donde figura con el número 252 del SIN).
Preparación de alimentos
En la cocina de África Occidental, el nitrato de potasio (salitre) se usa mucho como agente espesante en sopas y guisos como la sopa de okra y el isi ewu. También se utiliza para ablandar alimentos y reducir el tiempo de cocción al hervir frijoles y carne dura. El salitre también es un ingrediente esencial en la elaboración de papillas especiales, como kunun kanwa traducido literalmente del idioma hausa como "gachas de salitre".
En las Islas Shetland (Reino Unido) se utiliza en el curado del cordero para hacer reestit mutton, un manjar local.
Abono
El nitrato de potasio se usa en fertilizantes como fuente de nitrógeno y potasio, dos de los macronutrientes para las plantas. Cuando se usa solo, tiene una clasificación NPK de 13-0-44.
Farmacología
- Se utiliza en algunos pastas de dientes para dientes sensibles. Recientemente, el uso de nitrato de potasio en pastas de dientes para tratar dientes sensibles ha aumentado.
- Utilizado históricamente para tratar el asma. Se usa en algunas pastas de dientes para aliviar los síntomas del asma.
- Utilizado en Tailandia como ingrediente principal en las tabletas renales para aliviar los síntomas de la cistitis, la pielitis y la uretritis.
- Combate la presión arterial alta y una vez fue utilizado como un hipotensivo.
Otros usos
- Electrolito en un puente de sal
- Ingrediente activo de sistemas de supresión de incendios de aerosol condensado. Cuando se quema con los radicales libres de la llama del fuego, produce carbonato de potasio.
- Funciona como limpiador de aluminio.
- Componente (generalmente alrededor del 98%) de algunos productos de extracción de troncos de árboles. Acelera la descomposición natural del tronco suministrando nitrógeno para los hongos que atacan la madera del tronco.
- En el tratamiento térmico de metales como un baño de sal fundida de temperatura media, generalmente en combinación con nitrito de sodio. Un baño similar se utiliza para producir un acabado azul/negro duradero típicamente visto en armas de fuego. Su calidad oxidante, solubilidad de agua y bajo costo lo convierten en un inhibidor ideal de oxidación a corto plazo.
- Inducir a florecer árboles de mango en Filipinas.
- Medio de almacenamiento térmico en sistemas de generación de energía. Las sales de nitrato de sodio y potasio se almacenan en un estado fundido con la energía solar recolectada por los heliostatos en la planta termosolar Gemasolar. Se han encontrado sales terciarias, con la adición de nitrato de calcio o nitrato de litio, para mejorar la capacidad de almacenamiento de calor en las sales fundidas.
- Como fuente de iones de potasio para el intercambio con iones de sodio en vidrio químicamente reforzado.
- Como oxidante en el combustible de cohetes modelo llamado dulce Rocket.
En el folklore y la cultura popular
Alguna vez se pensó que el nitrato de potasio inducía a la impotencia, y todavía se rumorea que se encuentra en la comida institucional (como la comida militar) como anafrodisíaco; sin embargo, no hay evidencia científica de tales propiedades.
En Bank Shot, El (Joanna Cassidy) le hace proposiciones a Walter Ballantine (George C. Scott), quien le dice que lo han alimentado con salitre en prisión. "¿Sabes por qué te dan de comer salitre en la cárcel?" le pregunta Ballantine. Ella niega con la cabeza. Se besan. Él se mira la entrepierna, hace un gesto que revela que su cuerpo no ha respondido a sus avances y dice: 'Por eso te dan de comer salitre en la cárcel'.
En Alguien voló sobre el nido del cuco, las enfermeras le piden a Randle que tome sus medicamentos, pero sin saber cuáles son, él menciona que no quiere que nadie lo haga. 34;pásame salitre". Luego procede a imitar los movimientos de la masturbación en referencia a sus supuestos efectos como anafrodisíaco.
En 1776, John Adams le pide a su esposa Abigail que fabrique salitre para el Ejército Continental. Ella, eventualmente, puede hacerlo a cambio de alfileres para coser.
En el episodio "Arena" de Star Trek, el Capitán Kirk hiere a un gorn usando un cañón rudimentario que construye usando nitrato de potasio como ingrediente clave de la pólvora.
En 21 Jump Street, Jenko, interpretado por Channing Tatum, hace una presentación con rimas sobre el nitrato de potasio para su clase de química.
En Eating Raoul, Paul contrata a una dominatriz para que se haga pasar por una enfermera y engañe a Raoul para que consuma salitre en una estratagema para reducir su apetito sexual por su esposa.
En el episodio de Los Simpson "El Viaje Misterioso de Nuestro Jomer (The Mysterious Voyage of Homer)", se ve al Sr. Burns vertiendo salitre en su entrada de chile, titulada Old Chile salitrero estilo Yale de Elihu.
En la serie de novelas de Sharpe de Bernard Cornwell, se hacen numerosas menciones de un suministro ventajoso de salitre de la India como un componente crucial de la supremacía militar británica en las guerras napoleónicas. En Sharpe's Havoc, el capitán francés Argenton lamenta que Francia necesite raspar su suministro de los pozos negros.
En la serie de anime y manga Dr Stone, la lucha por el control de una fuente de salitre natural procedente del guano ocupa un lugar destacado en la trama.
En la tradición agrícola del Cinturón de Maíz de la década de 1800, el maíz muerto por la sequía en campos abonados podía acumular salitre hasta el punto de que, al abrir el tallo para examinarlo, "caería como un polvo fino sobre la mesa" 34;.