нитрат калия что это такое
Нитрат калия (Е252)
Добавка Е252, которую можно обнаружить на этикетках некоторых продуктов, как раз и является калийной селитрой. Её применение в изготовлении пищи оставляет множество вопросов, так как большинство государств мира уже наложили запрет на такой способ применения нитрата калия, оставив его для технических нужд. Остальные страны, хотя и регулируют нормы содержания вещества в продуктах питания, тем не менее не видят особой проблемы в том, что потребитель может столкнуться с ним в составе колбасы или сыра. В международных классификациях добавке Е252 присвоен средний уровень опасности.
Получение вещества и его химические свойства
Сегодня, чтобы удовлетворить потребности промышленности, калиевую селитру синтезируют несколькими способами. Один из них – взаимодействие хлористого калия и азотной кислоты. Раствор смешивают с помощью сжатого воздуха и нагревают острым паром до температуры 75-80 градусов Цельсия. Такой метод является энергозатратным и трудоёмким, поэтому его используют реже. Ещё один вариант получения вещества – конверсия хлористого калия с нитратом магния. Максимальное количество калиевой селитры, получаемой в результате – до 96% от массы исходной смеси.
Чтобы получить нитрат калия более товарного вида, с хорошей рассыпчатостью и минимальной влажностью, влажные кристаллы нитрата калия сначала плавят, после чего гранулируют полученное вещество в воздухе.
Основное назначение вещества – использование его как консерванта и антиоксиданта: нитрат калия способен продлевать срок хранения продуктов, они не так быстро портятся, меньше обветриваются.
Промышленное назначение консерванта Е252
Для производства пищевых продуктов нитрат калия имеет немаловажное значение: с его помощью производители добиваются, чтобы товар дольше сохранял свою свежесть, товарный вид и вкусовые качества. Добавка используется в таких продуктах:
Производство сыров практически не обходится без нитрата калия – добавка в составе сырья позволяет стабилизировать его структуру, замедлить процесс вспучивания и образования пустот в сыре.
Для рыбы и мяса вещество придаёт более длительного срока годности, а также усиливает их характерную розовую окраску.
Особенности хранения вещества
Для промышленных целей добавка обычно доставляется, хранится и транспортируется в полипропиленовых или бумажных мешках. Чтобы уберечь вещество от влаги, его упаковка часто содержит внутри полиэтиленовый подклад. Для этой цели может использоваться только пищевой полиэтилен.
Вред и польза консерванта
Нитрат калия на сегодняшний день не показал каких-либо полезных свойств для человека. Зато, по результатам проводимых опытов и исследований учёные дали однозначные выводы: вещество может быть опасным для человека и приносить ему вред. Его запрещено использовать в детском питании, хотя некоторые недобросовестные производители этот запрет обходят, предпочитая просто не указывать код “Е252” на этикетке, например, сосисок с красноречивыми названиями “детские”.
Основная проблема применения этого консерванта в продуктах питания состоит в том, что в организме человека он переходит в нитриты – опасные канцерогенные элементы, которые вполне способны спровоцировать рост злокачественных опухолей.
Добавка негативно влияет и на состояние крови, нарушая в ней процессы кислородного обмена. У астматиков она может вызывать приступы удушья, остальным людям, даже относительно здоровым, ежедневный приём пищи с нитратом калия грозит появлением анемии и почечной недостаточности. Продолжительное употребление даже небольших количеств калиевой селитры становится причиной головных болей, тошноты, рвоты, нарушений координации, мышечной слабости и аритмии.
Существует информация о том, что вещество негативно влияет на мужскую репродуктивную функцию, однако научных обоснований этого факта у мирового сообщества пока нет.
Нитрат калия (Е252, калиевая селитра): вред и польза, применение, реакции
Азотнокислый калий великолепно растворяется в воде, но совершенно не растворяется в спиртовой среде. Вещество не принадлежит к категории токсичных, что объясняет его востребованность в различных сферах.
В естественной среде встретить нитрат калия можно на просторах жаркой Индии – именно там находятся его крупнейшие месторождения. Кроме того, данное вещество входит в состав длинного перечня растений и животных. Производят калиевую селитру и в лабораторных условиях.
История открытия и использования вещества уходит в глубокую древность – приписать открытие нитрата калия современным ученым нельзя. Еще в средние века люди научились добывать соль и приспосабливать ее для своих нужд. Получали калиевую селитру при помощи специальных компостных ям, в которых под воздействием солнечного тепла и кислорода под толстым слоем известняка перегнивала органика. Полученную соль, впрочем, применяли не так, как это делают в современном мире – она преимущественно использовалась для производства пороха. Только спустя годы люди стали применять ее и в сфере сельского хозяйства.
Нитрат калия: что это за соединение и для чего оно необходимо
Вещество не принадлежит к категории токсичных, поэтому широко применяется в самых разных сферах: пиротехнической, химической, сельскохозяйственной, а также в сфере пищевой промышленности. В составе продуктов питания пищевую добавку можно распознать под индексом Е252. Использование калиевой селитры в пищевой промышленности вызывает массу вопросов у специалистов из разных областей – одни убеждены, что вещество полностью безопасно, другие призывают соблюдать правила осторожности при его употреблении. Более того, существует ряд государств, которые наложили запрет на использование нитрата калия в производстве продуктов питания. На полках отечественных магазинов вы можете обнаружить Е252 в составе сыра и колбасных изделий. Добавке присвоен средний уровень опасности.
В естественном виде нитрат калия встречается в виде огромных заостренных кристаллов, обнаружить которые можно в Индии. Также он содержится во многих растениях и животных. Производят добавку и искусственным путем, в лабораторных условиях.
Формула нитрата калия и его свойства
Формула нитрата калия: KNO3
Физические свойства
Основные физические свойства:
В нормальных условиях, как уже было сказано выше, нитрат калия представляет собой однородный порошок из мелких бесцветных кристаллов. Он прекрасно поглощает влагу, со временем имеет свойство слеживаться. Запаха вещество не имеет.
Молекула нитрата калия
Химические свойства
При повышении температуры до отметки в 400 градусов и дальнейшем ее росте до 520 градусов, нитрат калия начинает разлагаться, выделяя нитрит калия и кислород. Стоит отметить, что кислород, выделяющийся в ходе реакции, увеличивает вероятность возгорания вещества.
Вещество принадлежит к категории очень сильных окислителей. При вступлении в реакцию с горючими веществами и восстановителями, может вызывать взрывную реакцию. Смешение нитрата калия с определенными органическими веществами склонны приводить к реакции самовозгорания.
Расплавленный нитрат калия широко применяется для производства металлического калия методом электролиза.
Получение нитрата калия
В давние времена, а именно – в Средние Века и в период Нового Времени – основным сырьем для получения нитрата калия служил навоз, который перегнивал и давал калиевую селитру. Однако, современная промышленность пошла дальше и для получения нитрата калия специалисты теперь используют не продукты жизнедеятельности живых существ, а химические реактивы и реакции.
Так, получить нитрат калия можно в ходе следующих реакций.
При взаимодействии надпероксида калия с оксидом азота при температуре не ниже 70 градусов. В ходе проведения данной реакции необходимо быть крайне осторожным, поскольку контакт нитрата калия с кислородом может привести к возгоранию.
Из соображений безопасности и исключения риска самовоспламенения намного чаще используют метод производства калиевой селитры посредством смешивания азотной кислоты и гидроксида калия. Реакция:
Получают нитрат калия также посредством смешивания разогретого гидроксида калия с оксидом азота и кислородом. Химическая реакция:
Наиболее простым методом получения нитрата калия считается метод смешивания разогретого пероксида калия с нитритом калия. Химическая реакция:
Реакции с нитратом калия
Реакция разложения вещества под воздействием высоких температур:
Ионный обмен, по завершению которого происходит выделение летучей кислоты. Реакция протекает исключительно в условиях повышенной температуры, при определенных условиях она может продолжаться разрушением одного из продуктов:
Реакция окисления нитрата калия при воспламенении:
При погружении нитрата калия в щелочную среду возможно его окисление нитратами. Стоит отметить, что в нейтральном водном растворе вещества данной категории не проявляют свои окислительные свойства и данная реакция возможна исключительно в щелочной среде:
Реакцию окисления нитратами можно наблюдать также в кислой среде:
Допустимые нормы приема нитрата калия
Допустимой для взрослого человека считается доза нитрата калия в объеме 5 мг вещества на 1 кг веса человека. Для ребенка максимально допустимой дозой считается 50 мг.
Основной объем нитрата калия поступает в организм человека с различными консервированными продуктами, поэтому при необходимости снижения его количества в организме, рекомендуется ограничить потребление консервов.
Сферы применения нитрата калия
Сельскохозяйственная сфера
Нитрат калия, попадая в грунт, очень быстро растворяется и поглощается землей. Его присутствие в почве повышает ее степень устойчивости к морозу.
Производство пороха
Не менее распространен нитрат калия в сфере производства пороха и пиротехнических изделий (как специализированных, так и применяющихся в развлекательной сфере).
Производство топлива для ракет
Металлургия
Нитрат калия применяют и в металлургии – в ходе работы с рудой, в состав которой входит никель.
Стекольная промышленность
Кроме того, рассматриваемая добавка широко используется в стекольной промышленности, в частности – для получения хрустальных изделий и повышения прочности производимой продукции.
Производство отделочных материалов
Обнаружить калиевую селитру можно в составе лакокрасочных средств и различных эмалей.
Пищевая промышленность
Нитрат калия принадлежит к категории канцерогенов, провоцирующих появление злокачественных новообразований. Несмотря на это свойство, добавка разрешена к применению в большинстве стран Европы и в России.
Применение нитрата калия:
| Сфера промышленности | Назначение нитрата калия |
| Сельскохозяйственная сфера | Удобрение, необходимое для повышения плодородности почвы и урожайности выращиваемых культур |
| Изготовление ракетного топлива | Основной компонент смеси |
| Металлургия | Обработка никелевой руды |
| Производство отделочных материалов | Компонент лаков, красок и эмалей |
| Пищевая промышленность | Консервант, входящий в состав сыров, колбасных изделий и консервов |
| Стекольная промышленность | Изготовление хрустальных изделий, повышение их прочностных характеристик |
Влияние нитрата калия на организм человека
В ходе работы с нитратом калия необходимо четко следовать строгим правилам. Так, работа может осуществляться исключительно в резиновых перчатках, поскольку раствор данного соединения может нанести вред организму при попадании на слизистую оболочку. Перчатки помогут предотвратить попадание вещества с рук на слизистую оболочку. Также в ходе работы рекомендуется носить плотную одежду, способную защитить кожные покровы. Не будет лишней маска – она поможет защитить органы дыхания от воздействия паров калиевой селитры.
При попадании рассматриваемого соединения на кожу, необходимо моментально промыть пораженный участок чистой водой и обработать антисептиком.
Впрочем, добавка не так страшна, как может показаться на первый взгляд. Нитрат калия, входящий в лаков и красок, изделий из стекла и продуктов питания менее опасен, чем вещество в чистом виде.
Но злоупотреблять употреблением продуктов с нитратом калия не стоит, избыток добавки в организме может привести к следующим неприятным симптомам:
Польза нитрата калия
По данным всех существующих к этому моменту исследований, нет никаких подтверждений того, что нитрат калия способен приносить пользу человеческому здоровью. Имеются только данные о вреде вещества и рекомендации по снижению негативных последствий для здоровья человека.
Вред нитрата калия
В малых дозах пищевая добавка E252 относительно безопасна, а вот в больших объемах ее употребление способно повлечь за собой серьезные последствия. Из-за способности приносить вред человеческому здоровью нитрат калия запрещен к применению в производстве продуктов питания для детей.
Впрочем, многие недобросовестные производители всеми силами скрывают факт присутствия добавки в составе своей продукции.
Класс опасности нитрата калия и особенности его хранения
При необходимости в транспортировке и продолжительном хранении нитрат калия упаковывают в плотные пяти- или даже шестислойные бумажные ламинированные мешки. Вместо бумаги может также применять полиэтилен.
Где можно приобрести нитрат калия и сколько он стоит
Приобрести нитрат калия можно на крупных предприятиях, если вам необходимы большие объемы, или в интернет-магазинах. 25 килограммов калиевой селитры обойдутся вам примерно в 6 тысяч рублей.
Заключение
Нитрат калия – это неорганическое соединение, применяемое в самых разных сферах. Наибольшей популярностью вещество пользуется в сельскохозяйственной сфере, в производстве пороха и изделий из стекла, а также в пищевой промышленности. Стоит отметить, что в производстве продуктов питания применение калиевой селитры строго контролируется, поскольку при нарушении технологии велик риск отравления как работников предприятия, так и потребителей.
Никакой пользы для человеческого организма пищевая добавка нитрат калия не несет, а вот негативных последствий от его употребления более чем достаточно. Там, при попадании в организм слишком большого объема добавки велик риск нарушения работы пищеварительной системы, рост злокачественных образований, нарушения процесса кровообращения, появления аллергических реакций, сопровождающихся приступами удушья, и сильных головных болей.
Селитра калиевая (нитрат калия)
Микроэлементы, %
Нитрат калия (калиевая селитра) – калийно-азотное удобрение. Применяется под все культуры на всех типах почв в качестве подкормок в течение вегетационного периода. Основной способ получения – конверсионный.
Содержание:
Физические и химические характеристики
Физические характеристики
В растворах азотной кислоты растворимость нитрата калия сначала понижается с увеличением ее концентрации, а затем возрастает. Минимальная растворимость наблюдается при 50 °C и равна 24,91 % при содержании в растворе 27,63 % азотной кислоты и 47,46 % воды.
Известны две кристаллические модификации калиевой селитры. При низких температурах образуются кристаллы ромбической формы, при высоких – ромбоэндрические. [5]
Содержание питательных веществ в зависимости от марки удобрения составляет по азотнокислому калию не менее 99,85 %.
Массовая доля воды – не более 0,1 %. [5]
Примеси (балласт) практически отсутствуют. Гигроскопичность низкая. [5]
Применение
Сельское хозяйство
Селитра калиевая (нитрат калия) применяется в качестве удобрения для различных сельскохозяйственных культур. [2]
Зарегистрированные и допущенные к использованию на территории России в качестве удобрения марки аммофоски находятся в таблице справа. [3]
Промышленность
Селитра калиевая применяется в стекольной промышленности для оптического стекловарения, изготовления смесей для обесцвечивания и осветления хрустальных стекол, для повышения прочности изделий из стекла, обесцвечивания и осветления технического стекла.
Селитра калиевая находит применение в электровакуумной промышленности, в производстве дымных порохов, при изготовлении эмалей, термосолей, теплоносителей.
В пищевой промышленности нитрат калия используется как консервант. [1]
Поведение в почве
Трансформация калиевой селитры в почве обусловлена взаимодействием с почвенным раствором и почвенно-поглощающим комплексом ионов калия и азотной кислоты в составе вещества. При внесении в почву удобрение быстро растворяется в почвенном растворе.
Катионы калия вступают во взаимодействие с ППК, как и ионы односоставных калийных удобрений, по двум типам поглощения: обменному (физико-химическому) и необменному (фиксации).
Анион азотной кислоты обеспечивает удобрению свойства нитратных форм азотных удобрений. Нитратные формы, как и у односоставных азотных удобрений, передвигаются вместе с почвенной влагой и могут быть поглощены только в теплое время года растениями или почвенной микрофлорой биологическим путем. [6]
Нитрат калия ГОСТ 4217-77
Нитрат калия, азотнокислый калий (калиевая селитра, калийная селитра, индийская селитра и др.) — неорганическое соединение, калиевая соль азотной кислоты с формулой KNO3. 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 находится одно из крупнейших месторождений, отсюда второе название — индийская селитра. В очень малых количествах содержится в растениях и животных.
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 (чёрного) пороха) и как калий-азотное удобрение (очень удобное соединение двух обычно плохо сочетающихся при усваивании растениями элементов).
Содержание
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 [3] :
| Растворитель / Температура, °С | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
При медленной кристаллизации вырастают очень длинные игольчатые кристаллы. Нитрат калия хорошо поддается очистке перекристаллизацией, причём с небольшими потерями, благодаря сильному повышению растворимости с ростом температуры.
Химические свойства
Получение
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 вплоть до 1854 г., когда немецкий химик К. Нёльнер изобрел производство нитрата калия, основанное на реакции более доступных и дешевых хлорида калия и нитрата натрия, доступного в виде чилийской селитры:
Существует несколько других способов получения нитрата калия. Это взаимодействие нитрата аммония и хлорида калия с образованием нитрата калия и хлорида аммония, последний легко отделяется:
— наиболее применимая после реакции нитрата кальция с карбонатом или сульфатом калия.
KOH + HNO3 ⟶ KNO3 + H2O — в основном, демонстрационная реакция соответствующей кислоты и основания 21K + 26HNO3 ⟶ 21KNO3 + NO↑ + N2O↑ + N2↑ + 13H2O — тоже демонстрационная реакция соответствующих кислоты и металла. K2O + 2HNO3 ⟶ 2KNO3 + H2O — демонстрационная реакция соответствующего щелочного оксида с соответствующей кислотой.
2KOH + N2O5 ⟶ 2KNO3 + H2O NH4NO3 + KOH ⟶ NH3 ↑ + KNO3 + H2O K2CO3 + 2HNO3 ⟶ 2KNO3 + H2O + CO2↑ 
Природные источники и месторождения
В природе нитрат калия распространен в виде минерала нитрокалита. Крупнейшее его месторождение находится в Индии. Природный нитрат калия образуется в результате разложения азотсодержащих веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом.
В очень малых количествах содержится в растениях и животных, 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 элемента, частично блокирующих усвоение друг друга растениями, когда находятся в составе отдельных соединений.
Применяется при изготовлении дымного пороха и некоторых других горючих смесей (например, карамельного ракетного топлива), которые почти полностью сейчас используются в производстве пиротехнических изделий.
Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стекол и придания прочности изделиям из стекла.
Расплав иногда используется в химических лабораториях и у любителей химии для получения металлического калия электролизом, наряду с гидроксидом калия.
Используется в качестве сильного окислителя в металлургии, в частности, при переработке никелевых руд.
В пищевой промышленности нитрат калия применяется в качестве консерванта E252. Сам по себе он не имеет существенного антибактериального действия, но его оказывает образующийся в результате восстановления нитрит калия в мясных продуктах, в которых нитрат калия наиболее широко используется в качестве консерванта.