Hispanopedia WikiEl nitrato de potasio es un compuesto químico de sabor fuerte, salado y amargo, con la fórmula química KNO₃. Es una sal de potasio del ácido nítrico. Esta sal está compuesta por cationes de potasio K⁺ y aniones de nitrato NO₃⁻ , por lo que es un nitrato de metal alcalino . Se encuentra en la naturaleza como un mineral llamado nitrato (o nitre fuera de los Estados Unidos). [ 7 ] Es una fuente de nitrógeno , y el nitrógeno recibió su nombre del nitrato. El nitrato de potasio es uno de varios compuestos que contienen nitrógeno, conocidos colectivamente como salitre (o salitre en inglés americano). [ 7 ]
Los principales usos del nitrato de potasio son en fertilizantes , eliminación de tocones de árboles , propelentes para cohetes y fuegos artificiales . Es uno de los principales componentes de la pólvora tradicional (pólvora negra). En las carnes procesadas , el nitrato de potasio reacciona con la hemoglobina y la mioglobina , generando un color rojo. [ 8 ]
Etimología
El nitrato, o nitrato de potasio, debido a su uso y producción tempranos y a nivel mundial, recibe muchos nombres.
En cuanto al nitrato, las palabras egipcias y hebreas para designarlo tenían las consonantes ntr, lo que indica una probable cognación en el griego nitron , que fue latinizado a nitrum o nitrium . De ahí el francés antiguo tenía niter y el inglés medio nitre . Hacia el siglo XV, los europeos se referían a él como salitre , [ 9 ] específicamente salitre indio (el salitre chileno es nitrato de sodio [ 10 ] ) y más tarde como nitrato de potasio, a medida que se comprendía mejor la química del compuesto.
Los árabes la llamaban "nieve china" ( árabe : ثلج الصين , romanizado : thalj al-ṣīn ) así como bārūd ( بارود ), un término de origen incierto que más tarde pasó a significar pólvora . Los iraníes/persas la llamaban "sal china" [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] o "sal de las marismas chinas" ( persa : نمک شوره چينی namak shūra chīnī ). [ 14 ] : 335 [ 15 ] El Tiangong Kaiwu , publicado en el siglo XVII por miembros de la dinastía Qing , detallaba la producción de pólvora y otros productos útiles de la naturaleza.
Historia
Salitre
Las principales fuentes naturales de nitrato de potasio eran los depósitos que cristalizaban en las paredes de las cuevas y las acumulaciones de guano de murciélago en ellas. [ 16 ] La extracción se realiza sumergiendo el guano en agua durante un día, filtrándolo 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 . [ 17 ]
Se descubrió nitrato de calcio , o salitre de cal, en las paredes de los establos, procedente de la orina de los animales de corral. [ 10 ]
En la India Maurya, los fabricantes de salitre formaron la casta Nuniya y Labana . [ 18 ] El salitre se menciona 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, [ 19 ] aunque su uso para la propulsión no apareció hasta la época medieval.
Purificación y producción
En 1270, el químico e ingeniero Hasan al-Rammah de Siria describió un proceso de purificación del nitrato de potasio en su libro Al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya ( El libro de la equitación militar y los ingeniosos dispositivos de guerra ). En este libro, Al-Rammah describe primero la purificación del barud (mineral de salitre crudo) hirviéndolo con una cantidad mínima de agua y utilizando únicamente la solución caliente; luego, el uso de carbonato de potasio (en forma de cenizas de madera ) para eliminar el calcio y el magnesio mediante la precipitación de sus carbonatos de esta solución, obteniendo así una solución de nitrato de potasio purificado, que posteriormente podía secarse. [ 20 ] Este se utilizaba para la fabricación de pólvora y dispositivos explosivos. La terminología empleada por Al-Rammah indicaba que la pólvora a la que se refería tenía su origen en China. [ 21 ]
Al menos desde 1845, se explotaban depósitos de nitratita en Chile y California.
Nitrarios
El nitrato de potasio se producía en una planta de nitrato o salitre . [ 22 ] El proceso consistía en enterrar excrementos (humanos o animales) en un campo junto a las plantas de nitrato, regarlos y esperar hasta que la lixiviación permitiera que el salitre migrara a la superficie por eflorescencia . Los operarios recogían el polvo resultante y lo transportaban para concentrarlo por ebullición en la planta de calderas. [ 23 ] [ 24 ]
Además de " Montepellusanus ", durante el siglo XIII (y posteriormente) el único suministro de salitre en toda la Europa cristiana (según "De Alchimia" en 3 manuscritos de Michael Scot, 1180-1236) se encontraba "en España, en Aragón, en cierta montaña cerca del mar". [ 14 ] : 89, 311 [ 25 ]
En 1561, Isabel I , reina de Inglaterra, que estaba en guerra con Felipe II de España , se vio imposibilitada de importar salitre (del cual el Reino de Inglaterra no tenía producción propia) y tuvo que pagar "300 libras de oro" al capitán alemán Gerrard Honrik por el manual "Instrucciones para hacer crecer el salitre" (el secreto del " Feuerwerkbuch " -los nitrares-). [ 26 ]
Lecho de nitrato
Un lecho de nitrato es un proceso similar que se utiliza para producir nitrato a partir de excrementos. Sin embargo, a diferencia del proceso de lixiviación del nitrario, en este caso se mezclan los excrementos con tierra y se espera a que los microorganismos del suelo conviertan el nitrógeno amino en nitratos mediante nitrificación . Los nitratos se extraen de la tierra con agua y luego se purifican en salitre añadiendo ceniza de madera. El proceso se descubrió a principios del siglo XV y se utilizó ampliamente hasta que se encontraron los depósitos minerales chilenos. [ 27 ]
El bando confederado de la Guerra Civil estadounidense sufrió una importante escasez de salitre. Por ello, se creó la Oficina de Nitrato y Minería para fomentar la producción local, incluyendo la extracción de salitre y el suministro de excremento a las plantas de producción de salitre del gobierno. El 13 de noviembre de 1862, el gobierno publicó un anuncio en el Charleston Daily Courier solicitando entre 20 y 30 "hombres negros robustos" para trabajar en las nuevas plantas de salitre de Ashley Ferry, Carolina del Sur. Estas plantas eran grandes rectángulos de estiércol y paja podridos, humedecidos semanalmente con orina, "agua de estiércol" y líquido procedente de letrinas, pozos negros y desagües, y volteados con regularidad. Los Archivos Nacionales publicaron registros de nóminas que documentan a más de 29.000 personas obligadas a realizar este tipo de trabajo en el estado de Virginia. El Sur estaba tan desesperado por el salitre para la pólvora que, según se cuenta, un funcionario de Alabama publicó un anuncio en el periódico solicitando 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 la fábrica de salitre de Ashley Ferry, en las afueras de Charleston. [ 28 ]
Quizás el análisis más exhaustivo de la producción de salitre se encuentre en el texto de Joseph LeConte de 1862. [ 29 ] LeConte escribió con el propósito expreso de aumentar la producción en los Estados Confederados para satisfacer sus necesidades durante la Guerra Civil Estadounidense . Dado que solicitaba la ayuda de las comunidades agrícolas rurales, las descripciones e instrucciones son sencillas y explícitas. Detalla el «Método Francés», junto con varias variantes, así como un «Método Suizo».
método francés
Turgot y Lavoisier crearon la Régie des Poudres et Salpêtres unos años antes de la Revolución Francesa . Los lechos de nitrato se preparaban mezclando estiércol con mortero o cenizas de madera, tierra común y materiales orgánicos como paja para dar porosidad a una pila de compost típicamente de 4 pies (1,2 m) de alto, 6 pies (1,8 m) de ancho y 15 pies (4,6 m) de largo. [ 29 ] El montón generalmente estaba bajo una cubierta para protegerlo 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 filtrándolo a través de potasa .
método suizo
LeConte describe un proceso que utiliza únicamente orina y no estiércol, y afirma que es «practicado por los pequeños agricultores en Suiza». La orina se recoge directamente en un arenero bajo un establo. La arena se extrae y se lixivia para obtener nitratos, que luego se convierten en nitrato de potasio utilizando potasa, como se indicó anteriormente. [ 29 ]
A partir de ácido nítrico
Desde 1903 hasta la Primera Guerra Mundial , el nitrato de potasio para pólvora negra y fertilizantes se producía a escala industrial a partir de ácido nítrico obtenido mediante el proceso Birkeland-Eyde , que utilizaba un arco eléctrico para oxidar el nitrógeno del aire. Durante la Primera Guerra Mundial, el proceso Haber, recientemente industrializado (1913), se combinó con el proceso Ostwald después de 1915, lo que permitió a Alemania producir ácido nítrico para la guerra tras verse privada de sus suministros de nitrato de sodio mineral procedentes de Chile (véase nitratita ).
Producción moderna
El nitrato de potasio se puede obtener combinando nitrato de amonio e hidróxido de potasio .
- NH₄NO₃ + KOH → NH₃ + KNO₃ + H₂O
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 , [ 30 ] y cloruro de potasio , que se obtiene fácilmente como un sustituto de sal sin sodio .
- NH₄NO₃ + KCl → NH₄Cl + KNO₃
El nitrato de potasio también se puede producir neutralizando el ácido nítrico con hidróxido de potasio. Esta reacción es altamente exotérmica.
- KOH + HNO₃ → KNO₃ + H₂O
A escala industrial, se prepara mediante la reacción de doble desplazamiento entre nitrato de sodio y cloruro de potasio.
- NaNO₃ + KCl → NaCl + KNO₃
Propiedades
El nitrato de potasio tiene una estructura cristalina ortorrómbica a temperatura ambiente, [ 31 ] 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) . [ 32 ] [ 33 ]
El nitrato de sodio es isomorfo con la calcita , la forma más estable del carbonato de calcio , mientras que el nitrato de potasio a temperatura ambiente es isomorfo con la aragonita , un polimorfo ligeramente menos estable del carbonato de calcio. La diferencia se atribuye a la similitud de tamaño entre los iones nitrato ( NO₃⁻ ) y carbonato ( CO₃⁻ ) y al hecho de que el ion potasio ( K⁺ ) es más grande que los iones sodio ( Na⁺ ) y calcio ( Ca²⁺ ) . [ 34 ]
En la estructura del nitrato de potasio a temperatura ambiente, cada ion potasio está rodeado por 6 iones nitrato. A su vez, cada ion nitrato está rodeado por 6 iones potasio. [ 31 ]
El nitrato de potasio es moderadamente soluble en agua, pero su solubilidad aumenta con la temperatura. La solución acuosa es casi neutra, con un pH de 6,2 a 14 °C (57 °F) para una solución al 10 % de polvo comercial. No es muy higroscópico , absorbiendo aproximadamente un 0,03 % de agua con 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 mismo. [ 2 ]
Descomposición térmica
Entre 550 y 790 °C (1022 y 1454 °F) , el nitrato de potasio alcanza un equilibrio dependiente de la temperatura con el nitrito de potasio : [ 35 ]
- 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 la actualidad, este proceso se invierte: los nitratos se producen a partir de ácido nítrico obtenido mediante el proceso de Ostwald .
Oxidante
El uso más famoso del nitrato de potasio es probablemente como oxidante en la pólvora negra . Desde la antigüedad hasta finales de la década de 1880, la pólvora negra proporcionó la potencia explosiva para todas las armas de fuego del mundo. Después de ese tiempo, las armas pequeñas y la artillería pesada comenzaron a depender cada vez más de la cordita , una pólvora sin humo . La pólvora negra se sigue utilizando hoy en día en motores de cohetes de pólvora negra , pero también en combinación con otros combustibles como azúcares en " cohete candy " (un propulsor de cohetes popular entre los aficionados). También se utiliza en fuegos artificiales como las bombas de humo . [ 36 ] También se añade a los cigarrillos para mantener una combustión uniforme del tabaco [ 37 ] y se utiliza para asegurar la combustión completa de los cartuchos de papel para revólveres de percusión y bola. [ 38 ] También se puede calentar a varios cientos de grados para usarlo en el pavonado con nitrato , que es menos duradero que otras formas de oxidación protectora, pero permite una coloración específica 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 [ 39 ] o la Edad Media . [ 40 ] La adopción generalizada del uso de nitratos es más reciente y está vinculada al desarrollo del procesamiento de carne a gran escala. El uso de nitrato de potasio se ha descontinuado en su mayor parte porque da resultados lentos e inconsistentes en comparación con preparaciones de nitrito de sodio como el "polvo de Praga" o la " sal de curado " rosa. Aun así, el nitrato de potasio todavía se usa en algunas aplicaciones alimentarias, como salami, jamón curado, charcutería y (en algunos países) en la salmuera utilizada para hacer carne en conserva (a veces junto con nitrito de sodio). [ 41 ] En las Islas Shetland (Reino Unido) se usa en el curado de cordero para hacer reestit mutton , una delicia local. [ 42 ] Cuando se usa como aditivo alimentario en la Unión Europea, [ 43 ] el compuesto se denomina E252 ; También está aprobado para su uso como aditivo alimentario en los Estados Unidos [ 44 ] y Australia y Nueva Zelanda [ 45 ] (donde figura con el número INS 252). [ 2 ]
Riesgo de cáncer
Desde octubre de 2015, la OMS clasifica la carne procesada como carcinógeno del Grupo 1 (según estudios epidemiológicos, es convincentemente carcinógena para los humanos). [ 46 ]
En abril de 2023, el Tribunal de Apelación francés de Limoges confirmó que la ONG de vigilancia alimentaria Yuka tenía legitimidad legal al describir el nitrato de potasio E252 como un "riesgo de cáncer" y, por lo tanto, rechazó una apelación de la industria charcutera francesa contra la organización. [ 47 ]
Fertilizante
El nitrato de potasio se utiliza 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. [ 48 ] [ 49 ]
Farmacología
- Se utiliza en algunas pastas dentales para dientes sensibles . [ 50 ] Se ha utilizado desde 1980, aunque su eficacia no está fuertemente respaldada por la literatura. [ 51 ] [ 52 ]
- Históricamente se ha utilizado para tratar el asma. [ 53 ] Se utiliza en algunas pastas dentales para aliviar los síntomas del asma. [ 54 ]
- Se utiliza en Tailandia como ingrediente principal en comprimidos para los riñones para aliviar los síntomas de la cistitis , la pielitis y la uretritis . [ 55 ]
- Combate la presión arterial alta y antiguamente se utilizaba como hipotensor . [ 56 ]
Otros usos
- Se utiliza como electrolito en un puente salino .
- Ingrediente activo de los sistemas de extinción de incendios por aerosol condensado . Al quemarse con los radicales libres de la llama del fuego, produce carbonato de potasio . [ 57 ]
- Funciona como limpiador de aluminio.
- Componente (generalmente alrededor del 98%) de algunos productos para la eliminación de tocones de árboles . Acelera la descomposición natural del tocón al proporcionar nitrógeno a los hongos que atacan la madera del mismo. [ 58 ]
- En el tratamiento térmico de metales, se utiliza un baño de sales fundidas a temperatura media, generalmente en combinación con nitrito de sodio. Un baño similar se emplea para producir un acabado azul/negro duradero, típico de las armas de fuego. Su capacidad oxidante , solubilidad en agua y bajo costo lo convierten en un inhibidor de óxido ideal a corto plazo . [ 59 ]
- En el endurecimiento del vidrio : se utiliza un baño de nitrato de potasio fundido para aumentar la resistencia del vidrio y su resistencia a los arañazos. [ 60 ]
- Para inducir la floración de los árboles de mango en Filipinas. [ 61 ] [ 62 ]
- Medio de almacenamiento térmico en sistemas de generación de energía . Las sales de nitrato de sodio y potasio se almacenan en estado fundido con la energía solar captada por los heliostatos en la planta termosolar Gemasolar . Se ha comprobado que las sales ternarias , con la adición de nitrato de calcio o nitrato de litio , mejoran la capacidad de almacenamiento de calor en las sales fundidas. [ 63 ]
En el folclore y la cultura popular
En el pasado se creía que el nitrato de potasio inducía la impotencia , y aún se rumorea que está presente en alimentos institucionales (como la comida militar). No existe evidencia científica de tales propiedades. [ 64 ] [ 65 ]
En 1776 , John Adams le pide a su esposa Abigail que fabrique salitre para el Ejército Continental. Ella, finalmente, logra hacerlo a cambio de alfileres para coser. [ 66 ]
En la tradición agrícola del Cinturón del Maíz del siglo XIX, el maíz muerto por la sequía [ 67 ] en campos abonados podía acumular salitre hasta tal punto que al abrir el tallo para examinarlo, "caía como un polvo fino sobre la mesa". [ 68 ]
Véase también
- Historia de la pólvora
- Plantas de salitre de Humberstone y Santa Laura
- Nitrato , una forma mineral de nitrato de potasio.
- Nitratina
- Nitrocelulosa
- perclorato de potasio
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Nitrato de potasio 60 mg
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Enlaces externos
- Pólvora
- fertilizantes inorgánicos
- nitratos
- Compuestos de potasio
- Conservantes
- Oxidantes pirotécnicos
- Aditivos con número E