Bugün öğrendim ki: Amerikan İç Savaşı sırasında Konfederasyon Ordusu barut üretimi için güherçile sıkıntısı çektiğinde, gübre ve dışkı gibi organik atıklarla doldurulmuş ve düzenli olarak idrar ve tuvalet suyuyla nemlendirilen hendekler olan nitrat yatakları kurdular.

---

"Potasyum nitrat" buraya yönlendirilir. Diğer kullanımlar için bkz. Potasyum nitrat (anlam ayrımı).

Potasyum nitrat[1] İsimler IUPAC adı

Potasyum nitrat

Diğer adlar

Tuz taşı

Tuz taşı

Hint tuzu

Potasyum nitrat

Nitre

Tanımlayıcılar

7757-79-1 Y

3D model (JSmol)

ChEMBL

ChEMBL1644029 N

ChemSpider

22843 Y

ECHA Bilgi Kartı 100.028.926 EC Numarası

231-818-8

E numarası E252 (koruyucular) KEGG

D02051 Y

PubChem CID

RTECS numarası

TT3700000

UNII

RU45X2JN0Z Y

BM numarası 1486

CompTox Panosu (EPA)

InChI=1S/K.NO3/c;2-1(3)4/q+1;-1 Y

Anahtar: FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N Y

InChI=1/K.NO3/c;2-1(3)4/q+1;-1

Anahtar: FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYAM

[K+].[O-][N+]([O-])=O

Özellikler KNO3 Molar kütle 101.102 g·mol−1 Görünüm beyaz katı Koku kokusuz Yoğunluk 2.109 g/cm3 (16 °C (61 °F; 289 K)) Erime noktası 334 °C (633 °F; 607 K) Kaynama noktası 400 °C (752 °F; 673 K) (ayrışır)

133 g/L (0 °C (32 °F; 273 K))

316 g/L (20 °C (68 °F; 293 K))

383 g/L (25 °C (77 °F; 298 K))

2439 g/L (100 °C (212 °F; 373 K))

[2] Çözünürlük etanolda az çözünür

gliserolde, amonyakta çözünür Baziklik (pKb) 15.3[3]

Manyetik süseptibilite (χ)

−33.7×10−6 cm3/mol

Kırılma indisi (nD)

1.335

1.5056

1.5604

Yapı Ortorombik, Aragonit Termokimya

Isı kapasitesi (C)

95.06 J⋅mol−1·K-1

Standart oluşum entalpisi (ΔfH⦵298)

−494.00 kJ⋅mol−1 Tehlikeler GHS etiketlemesi:[5] Uyarı H272 P210, P220, P221, P280, P370+P378, P501 NFPA 704 (yangın elması) Parlama noktası yanıcı değil (oksitleyici) Öldürücü doz veya konsantrasyon (LD, LC):

LD50 (medyan doz)

1901 mg/kg (oral, tavşan)

3750 mg/kg (oral, sıçan)[4]

Güvenlik bilgi formu (SDS) ICSC 0184 İlgili bileşikler

Diğer anyonlar

Potasyum nitrit

Diğer katyonlar

İlgili bileşikler

Ek veri sayfası Potasyum nitrat (veri sayfası)

Aksi belirtilmedikçe, veriler malzemelerin standart halleri için verilmiştir (25 °C'de [77 °F], 100 kPa).

N (YN nedir?)

Kimyasal bileşik

Potasyum nitrat, keskin, tuzlu, acı bir tada ve KNO3 kimyasal formülüne sahip bir kimyasal bileşiktir. Nitrik asidin potasyum tuzudur. Bu tuz potasyum katyonlarından K+ ve nitrat anyonlarından NO−3 oluşur ve bu nedenle bir alkali metal nitratıdır. Doğada niter (veya Amerika Birleşik Devletleri dışında nitre) olarak bulunur.[7] Azot kaynağıdır ve azot ismini niterden almıştır. Potasyum nitrat, toplu olarak tuz taşı (veya Amerikan İngilizcesinde saltpeter) olarak anılan birkaç azot içeren bileşikten biridir.[7]

Potasyum nitratın başlıca kullanım alanları gübreler, ağaç kütüğü giderme, roket yakıtları ve havai fişeklerdir. Geleneksel barutun (kara barut) ana bileşenlerinden biridir. İşlenmiş etlerde potasyum nitrat hemoglobin ve miyoglobin ile reaksiyona girerek kırmızı bir renk oluşturur.[8]

Etimoloji

[düzenle]

Nitre veya potasyum nitrat, erken ve küresel kullanımı ve üretimi nedeniyle birçok isme sahiptir.

Nitrat için Mısır ve İbranice kelimeler n-t-r ünsüzlerine sahipti, bu da muhtemelen Yunanca nitron ile köken benzerliği olduğunu gösteriyor, bu da Latince'ye nitrum veya nitrium olarak geçti. Ardından Eski Fransızcada niter ve Orta İngilizcede nitre vardı. 15. yüzyıla kadar Avrupalılar buna tuz taşı [9] olarak atıfta bulunuyorlardı, özellikle Hint tuzu (Şili tuzu sodyum nitrattır[10]) ve daha sonra bileşiğin kimyası daha tam anlaşıldıkça potas nitratı olarak adlandırıldı.

Araplar ona "Çin karı" (Arapça: ثلج الصين, romanize: thalj al-ṣīn) ve aynı zamanda kökeni belirsiz olan ve daha sonra barut anlamına gelen bārūd (بارود) diyorlardı. İranlılar/Farslar ona "Çin tuzu"[11][12][13] veya "Çin tuz bataklıklarından gelen tuz" (Farsça: نمک شوره چينی namak shūra chīnī) diyorlardı.[14]: 335 [15] 17. yüzyılda Qing hanedanlığı üyeleri tarafından yayınlanan Tiangong Kaiwu, barutun ve doğadan elde edilen diğer faydalı ürünlerin üretimini ayrıntılarıyla anlattı.

Tarihsel üretim

[düzenle]

Ayrıca bakınız: Nitre § Mevcudiyet

Mineral kaynaklardan

[düzenle]

Maurya Hindistan'ında tuz taşı üreticileri Nuniya ve Labana kastını oluşturdu.[16] Tuz taşı, Kautilya'nın Arthashastra'sında (MÖ 300 – MS 300'de derlenmiştir) anılmaktadır, burada zehirli dumanının bir savaş silahı olarak kullanıldığından bahsedilmektedir,[17] ancak itici olarak kullanımı orta çağlara kadar ortaya çıkmamıştır.

Potasyum nitrat için bir saflaştırma süreci, 1270 yılında Suriye'li kimyager ve mühendis Hasan el-Rammah tarafından al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya (Askeri Binicilik ve Ustaca Savaş Aygıtları Kitabı) adlı kitabında ana hatlarıyla belirtilmiştir. Bu kitapta el-Rammah, önce barudun (ham tuz taşı minerali) minimal su ile kaynatılarak saflaştırılmasını ve yalnızca sıcak çözeltinin kullanılmasını, ardından potasyum karbonatın (odun külleri şeklinde) kalsiyum ve magnezyumun bu çözeltiden karbonatlarının çökelmesiyle uzaklaştırılmasını, ardından kurutulabilen saflaştırılmış potasyum nitrat çözeltisi bırakılmasını anlatır.[18] Bu, barut ve patlayıcı cihazların imalatında kullanıldı. El-Rammah tarafından kullanılan terminoloji, bahsettiği barutun Çin kökenli olduğunu gösteriyordu.[19]

En az 1845'ten beri Şili ve Kaliforniya'da nitratit yatakları işletilmektedir.

Mağaralardan

[düzenle]

Potasyum nitratın başlıca doğal kaynakları mağara duvarlarından kristalleşen yataklar ve mağaralardaki yarasa gübresi birikintileriydi.[20] Ekstraksiyon, gübrenin bir gün boyunca suya batırılması, filtrelenmesi ve filtrelenmiş sudaki kristallerin toplanmasıyla gerçekleştirilir. Geleneksel olarak Laos'ta Bang Fai roketleri için barut imalatında gübre kullanılırdı.[21]

Kalsiyum nitrat veya kireç tuzu taşı, ahır duvarlarında, ahır hayvanlarının idrarından keşfedildi.[10]

Nitraries

[düzenle]

Ayrıca bakınız: Tuz taşı fabrikaları

Potasyum nitrat, bir nitraryada veya "tuz taşı fabrikasında" üretiliyordu.[22] Süreç, dışkıların (insan veya hayvan) nitraryaların yanındaki bir tarlaya gömülmesini, sulanmasını ve sızıntının tuz taşının yüzeye effloresans yoluyla göç etmesine izin vermesini içeriyordu. İşletmeciler daha sonra ortaya çıkan tozu toplar ve kazan tesisinde kaynatma yoluyla konsantre etmek için taşırlardı.[23][24]

"Montepellusanus" dışında, on üçüncü yüzyılda (ve ötesinde) Hıristiyan Avrupa'sındaki tuz taşı tedarikinin tek kaynağı (Michael Scot'ın 3 el yazmasındaki "De Alchimia"ya göre, 1180–1236), "İspanya'da Aragon'da denize yakın belirli bir dağda bulundu."[14]: 89, 311 [25]

1561'de, İspanya Kralı II. Philip ile savaş halinde olan İngiltere ve İrlanda Kraliçesi I. Elizabeth, tuz taşı ithal edemedi (İngiltere Krallığı'nın yerel üretimi yoktu) ve Alman kaptan Gerrard Honrik'e manuel "Tuz taşı üretmenin talimatları" için "300 altın lira" ödemek zorunda kaldı ("Feuerwerkbuch" - nitraryaların - sırrı).[26]

Nitre yatağı

[düzenle]

Bir nitre yatağı, dışkıdan nitrat üretmek için kullanılan benzer bir süreçtir. Nitraryanın süzme bazlı sürecinin aksine, dışkıları toprakla karıştırılır ve toprak mikroplarının amino-azotu nitrifikasyon yoluyla nitratlara dönüştürmesi beklenir. Nitratlar sudan topraktan çıkarılır ve daha sonra potas eklenerek tuz taşına saflaştırılır. Süreç 15. yüzyılın başlarında keşfedildi ve Şili mineral yatakları bulunana kadar çok yaygın olarak kullanıldı.[27]

Amerikan İç Savaşı'nın Konfederasyon tarafı, tuz taşı konusunda önemli bir sıkıntı yaşadı. Sonuç olarak, yerel üretimi teşvik etmek için Nitre ve Madencilik Bürosu kuruldu, buna nitre yatakları ve hükümet nitraryalarına dışkı sağlanması da dahildi. 13 Kasım 1862'de hükümet, Charleston Daily Courier'de S.C.'deki Ashley Ferry'deki yeni nitre yataklarında çalışacak 20 veya 30 "yetişkin zenci erkek" için reklam verdi. Nitre yatakları, çürümüş gübre ve samanların büyük dikdörtgenleriydi, haftalık olarak idrar, "dışkı suyu" ve lağım, lağım çukurları ve drenajlardan gelen sıvılarla nemlendirilir ve düzenli olarak çevrilirdi. Ulusal Arşivler, Virginia eyaletinde bu tür çalışmaya zorlanan 29.000'den fazla kişiyi kapsayan bordro kayıtlarını yayınladı. Güney, barut için tuz taşına o kadar çaresizdi ki, bir Alabama yetkilisinin oda kaplarının içeriğinin toplanmak üzere saklanmasını isteyen bir gazete ilanı verdiği bildirildi. Güney Karolina'da, Nisan 1864'te, Konfederasyon hükümeti, Charleston dışındaki Ashley Ferry Nitre İşletmelerinde çalışması için 31 köleleştirilmiş kişiyi zorladı.[28]

Nitre yatağı üretiminin belki de en kapsamlı tartışması 1862 LeConte metnidir.[29] Amerikan İç Savaşı sırasında Konfederasyon Devletleri'ndeki üretimi artırmak amacıyla yazıyordu. Kırsal çiftçi topluluklarının yardımını istediği için, açıklamalar ve talimatlar hem basit hem de açıktır. Fransız Yöntemi'nin yanı sıra birkaç varyasyonu ile bir "İsviçre yöntemi" detaylarını vermektedir.

Fransız yöntemi

[düzenle]

Turgot ve Lavoisier, Fransız Devrimi'nden birkaç yıl önce Régie des Poudres et Salpêtres'i kurdular. Nitre yatakları, gübrenin harç veya odun külü, sıradan toprak ve saman gibi organik malzemelerle karıştırılmasıyla hazırlanıyordu, bu da tipik olarak 4 fit (1,2 m) yüksekliğinde, 6 fit (1,8 m) genişliğinde ve 15 fit (4,6 m) uzunluğunda bir kompost yığınına gözeneklilik sağlıyordu.[29] Yığın genellikle yağmurdan korunuyordu, idrarla nemli tutuluyor, ayrışmayı hızlandırmak için sık sık çevriliyor, ardından yaklaşık bir yıl sonra, çözünür kalsiyum nitratı uzaklaştırmak için suyla süzülüyor ve bu da potas üzerinden süzülerek potasyum nitrata dönüştürülüyordu.

İsviçre yöntemi

[düzenle]

Joseph LeConte, yalnızca idrar kullanan ve buna İsviçre yöntemi adını veren bir süreci açıklamaktadır. İdrar doğrudan bir ahırın altındaki bir kum havuzunda toplanır. Kumun kendisi kazılır ve nitratlar için süzülür ve bunlar daha sonra yukarıda belirtildiği gibi potas kullanılarak potasyum nitrata dönüştürülür.[30]

Nitrik asitten

[düzenle]

1903'ten I. Dünya Savaşı dönemine kadar, kara barut ve gübre için potasyum nitrat, havadaki azotu oksitlemek için elektrik arkı kullanan Birkeland–Eyde sürecinden üretilen nitrik asitten endüstriyel ölçekte üretildi. I. Dünya Savaşı sırasında yeni sanayileşen Haber süreci (1913), 1915'ten sonra Ostwald süreciyle birleştirilerek Almanya'nın Şili'den gelen mineral sodyum nitrat tedariklerinden kesildikten sonra savaş için nitrik asit üretmesine olanak tanıdı (nitratite bakınız).

Modern üretim

[düzenle]

Potasyum nitrat, amonyum nitrat ve potasyum hidroksitin birleştirilmesiyle üretilebilir.

NH4NO3 + KOH → NH3 + KNO3 + H2O

Amonyak yan ürünü olmadan potasyum nitrat üretmenin alternatif bir yolu, anlık buz paketlerinde bulunan amonyum nitratı[31] ve sodyumsuz tuz ikamesi olarak kolayca elde edilen potasyum klorürü birleştirmektir.

NH4NO3 + KCl → NH4Cl + KNO3

Potasyum nitrat ayrıca nitrik asidin potasyum hidroksitle nötralize edilmesiyle de üretilebilir. Bu reaksiyon oldukça ekzotermiktir.

KOH + HNO3 → KNO3 + H2O

Endüstriyel ölçekte sodyum nitrat ve potasyum klorür arasındaki çift yer değiştirme reaksiyonu ile hazırlanır.

NaNO3 + KCl → NaCl + KNO3

Özellikler

[düzenle]

Potasyum nitrat, oda sıcaklığında ortorombik bir kristal yapıya sahiptir,[32] bu da 128 °C'de (262 °F) üçgen bir sisteme dönüşür. 200 °C'den (392 °F) soğutulduğunda, 124 °C (255 °F) ile 100 °C (212 °F) arasında başka bir üçgen faz oluşur.[33][34]

Sodyum nitrat, kalsiyum karbonatın en kararlı formu olan kalsit ile izomorftur, oysa oda sıcaklığındaki potasyum nitrat, kalsiyum karbonatın biraz daha az kararlı bir polimorfu olan aragonit ile izomorftur. Fark, nitrat ( NO−3) ve karbonat ( CO2−3) iyonlarının boyut benzerliğine ve potasyum iyonunun ( K+) sodyum ( Na+) ve kalsiyum ( Ca2+) iyonlarından daha büyük olmasına bağlanmaktadır.[35]

Potasyum nitratın oda sıcaklığı yapısında, her potasyum iyonu 6 nitrat iyonu ile çevrilidir. Sırayla, her nitrat iyonu 6 potasyum iyonu ile çevrilidir.[32]

Potasyum nitratın oda sıcaklığı kristal yapısı ve koordinasyon geometrisi[32] Birim hücre Potasyum koordinasyonu Nitrat koordinasyonu

Potasyum nitrat suda orta derecede çözünür, ancak çözünürlüğü sıcaklıkla artar. Sulu çözelti neredeyse nötrdür, ticari tozun %10'luk bir çözeltisi için 14 °C'de (57 °F) pH 6.2 gösterir. Çok higroskopik değildir, 50 gün boyunca %80 bağıl nemde yaklaşık %0.03 su emer. Alkolde çözünmez ve zehirli değildir; indirgeyici maddelerle patlayıcı bir şekilde reaksiyona girebilir, ancak kendi başına patlayıcı değildir.[2]

Termal ayrışma

[düzenle]

550–790 °C (1.022–1.454 °F) arasında potasyum nitrat, potasyum nitrit ile sıcaklığa bağlı bir dengeye ulaşır:[36]

2 KNO3 ⇌ 2 KNO2 + O2

Kullanımlar

[düzenle]

Potasyum nitrat, büyük ölçüde nitrat kaynağı olarak çok çeşitli kullanımlara sahiptir.

Nitrik asit üretimi

[düzenle]

Tarihsel olarak, nitrik asit sülfürik asidin tuz taşı gibi nitratlarla birleştirilmesiyle üretiliyordu. Günümüzde bu tersine çevrilmiştir: nitratlar, Ostwald sürecinden üretilen nitrik asitten üretilir.

Oksitleyici

[düzenle]

Potasyum nitratın en ünlü kullanımı muhtemelen kara baruttaki oksitleyicidir. En eski zamanlardan 1880'lerin sonlarına kadar, kara barut tüm dünyanın ateşli silahları için patlayıcı gücü sağladı. O zamandan sonra, küçük silahlar ve büyük toplar giderek daha fazla dumansız barut olan kordite bağımlı hale geldi. Kara barut bugün kara barut roket motorlarında, ancak aynı zamanda "roket şekeri" (popüler bir amatör roket yakıtı) gibi diğer yakıtlarla birlikte kullanılmaktadır. Ayrıca duman bombaları gibi havai fişeklerde de kullanılır.[37] Ayrıca tütünün eşit şekilde yanmasını sağlamak için sigaralara eklenir[38] ve namlu ve top kurtarma fişeklerinin tam yanmasını sağlamak için kullanılır.[39] Ayrıca çelik parçalarının, cıvataların, pimlerin ve ateşli silahların diğer küçük parçalarının belirli bir şekilde renklendirilmesine izin veren, ancak koruyucu oksidasyonun diğer biçimlerinden daha az dayanıklı olan nitre mavilemesi için birkaç yüz dereceye kadar ısıtılabilir.

Et işleme

[düzenle]

Potasyum nitrat, eskidikçe[40] veya Orta Çağ'dan beri tuzlanmış etin yaygın bir bileşenidir.[41] Nitrat kullanımının yaygınlaşması daha yenidir ve büyük ölçekli et işleme teknolojisinin geliştirilmesiyle bağlantılıdır. Potasyum nitratın kullanımı büyük ölçüde terk edilmiştir çünkü "Prag tozu" veya pembe "kür tuzu" gibi sodyum nitrit preparatlarına kıyasla yavaş ve tutarsız sonuçlar verir. Yine de potasyum nitrat hala bazı gıda uygulamalarında, salam, kuru kürlenmiş jambon, şarküteri ve (bazı ülkelerde) mısır eti yapmak için kullanılan salamurada (bazen sodyum nitrit ile birlikte) kullanılır.[42] Shetland Adaları'nda (BK), yerel bir lezzet olan reestit koyun eti kürlemek için kullanılır.[43] Avrupa Birliği'nde bir gıda katkı maddesi olarak kullanıldığında,[44] bileşiğe E252 adı verilir; ayrıca Amerika Birleşik Devletleri'nde[45] ve Avustralya ve Yeni Zelanda'da (INS numarası 252 altında listelenmiştir)[2] gıda katkı maddesi olarak kullanılması onaylanmıştır.

Kanser riski

[düzenle]

Ekim 2015'ten bu yana, WHO işlenmiş eti Grup 1 kanserojen olarak sınıflandırmaktadır (insanlar için ikna edici kanserojen olan epidemiyolojik çalışmalara dayanarak).[47]

Nisan 2023'te Fransız Limoges Temyiz Mahkemesi, gıda izleme STK'sı Yuka'nın potasyum nitrat E252'yi "kanser riski" olarak tanımlamasının yasal olarak meşru olduğuna karar verdi ve böylece Fransız şarküteri endüstrisinin kuruluşa karşı yaptığı temyiz başvurusunu reddetti. [kaynak belirtilmeli]

Gübre

[düzenle]

Potasyum nitrat, bitkiler için azot ve potasyum - iki makro besin maddesi kaynağı olarak gübrelerde kullanılır. Tek başına kullanıldığında NPK oranı 13-0-44'tür.[48][49]

Farmakoloji

[düzenle]

Hassas dişler için bazı diş macunlarında kullanılır.[50] 1980'den beri kullanılmaktadır, ancak etkinliği literatür tarafından güçlü bir şekilde desteklenmemektedir.[51][52]

Astımı tedavi etmek için tarihsel olarak kullanılmıştır.[53] Astım semptomlarını hafifletmek için bazı diş macunlarında kullanılır.[54]

Tayland'da sistit, piyelit ve üretrit semptomlarını hafifletmek için böbrek tabletlerinin ana bileşeni olarak kullanılır.[55]

Yüksek tansiyonla savaşır ve bir zamanlar hipotansif olarak kullanılırdı.[56]

Diğer kullanımlar

[düzenle]

Tuz köprüsünde elektrolit olarak kullanılır.

Yoğun aerosol yangın söndürme sistemlerinin aktif bileşeni. Bir yangının alevinin serbest radikalleriyle yandığında, potasyum karbonat üretir.[57]

Alüminyum temizleyici olarak çalışır.

Bazı ağaç kütüğü giderme ürünlerinin bileşeni (genellikle yaklaşık %98). Kütüğün odununa saldıran mantarlar için azot sağlayarak kütüğün doğal ayrışmasını hızlandırır.[58]

Metallerin ısıl işleminde orta sıcaklıkta erimiş tuz banyosu olarak, genellikle sodyum nitrit ile birlikte kullanılır. Benzer bir banyo, tipik olarak ateşli silahlarda görülen dayanıklı bir mavi/siyah yüzey oluşturmak için kullanılır. Oksitleyici kalitesi, su çözünürlüğü ve düşük maliyeti, onu ideal bir kısa süreli pas önleyici yapar.[59]

Cam sertleştirmede: erimiş potasyum nitrat banyosu, cam gücünü ve çizilme direncini artırmak için kullanılır.[60]

Filipinler'de mango ağaçlarında çiçeklenmeyi indüklemek için.[61][62]

Güç üretim sistemlerinde termal depolama ortamı. Sodyum ve potasyum nitrat tuzları, Gemasolar Termosolar Santralinde heliostatlar tarafından toplanan güneş enerjisi ile erimiş halde depolanır. Üçlü tuzlar, kalsiyum nitrat veya lityum nitratın eklenmesiyle erimiş tuzlardaki ısı depolama kapasitesini artırdığı bulunmuştur.[63]

Folklor ve popüler kültürde

[düzenle]

Potasyum nitratın bir zamanlar iktidarsızlığa neden olduğuna inanılıyordu ve hala kurumsal yiyeceklerde (askeri yemekler gibi) var olduğu söyleniyor. Bu tür özellikler için bilimsel bir kanıt yoktur.[64][65]

1776'da John Adams, karısı Abigail'den Kıta Ordusu için tuz taşı yapmasını ister. O, sonunda dikiş için iğneler karşılığında bunu yapmayı başarır.[66]

1800'lerde Corn Belt'ten çiftçilik efsanesinde, gübrelenmiş tarlalardaki kuraklıkta ölen mısır[67] o kadar tuz taşı biriktirebilirdi ki, sapı inceleme için açıldığında masaya "ince bir toz halinde düşerdi".[68]

Ayrıca bakınız

[düzenle]

Barutun tarihi

Humberstone ve Santa Laura Tuz Taşı İşletmeleri

Nitre, potasyum nitratın mineral formu

Nitratin

Niroselüloz

Potasyum perklorat