نیترات پتاسیم

نیترات پتاسیم ماده شیمیایی با فرمول KNO3 است. این نمک یونی، از ترکیب یون پتاسیم و یون نیترات به وجود می‌آید. به همین دلیل در دسته نیترات فلز قلیای قرار می‌گیرد. در طبیعت به عنوان یک ماده معدنی وجود دارد و منبع غنی نیتروژن است. پتاسیم نیترات از دسته ترکیب‌های حاوی نیتروژن است.

از کاربرهای عمده پتاسیم نیترات می‌توان استفاده در انواع کودها و استفاده در سوخت موشک‌های فضانوردی، نام برد. جالب است بدانید رنگ قرمز گوشت از ترکیب پتاسیم نیترات با همو گلوبین و میوگلوبین بدست می‌آید.

درون میوه‌ها و سببزیجات یافت می‌شود. مقدار توصیه شده مصرف روزانه از 350-1275 میلی گرم در کودکان تا 1875 و 5625 میلی گرم در بزرگسالان متغیر است. در بریتانیا، مصرف توصیه شده برای بزرگسالان سالم 3.5 گرم در روز است.

اعتقاد بر این است که یون‌های پتاسیم سیناپس بین سلول‌های عصبی را مختل می‌کند، بنابراین تحریک عصبی و درد را کاهش می‌دهد.

خواص

نوع: مولکول کوچک

وزن: میانگین: 101.1032
تک ایزوتوپی: 100.951524732

فرمول شیمیایی: KNO₃

نام‌های دیگر: پتاسیم نیترات، نیترات پتاسیم، E252، INS NO.252

پتاسیم نیترات دارای ساختار کریستالی است که در دمای اتاق به سیستم مثلثی تبدیل می‌شود.

پتاسیم نیترات را می‌توان در آب حل کرد و هر چه دمایش بالاتر باشد، بیشتر حل می‌شود. محلول به دست آمده با نسبت 10 درصد پودر جاری پتاسیم نیترات، خنثی است و در دمای 14 درجه سانتیگراد، دارای pH 6.2 است. این ماده در الکل حل نمی‌شود و برای انسان سمی نیست.

پتاسیم نیترات در مدت 50 روز و در رطوبت 80 درصد، فقط 0.03 درصد آب را جذب می‌کند.

ثابت شده است که نیترات به سرعت و تقریباً به طور کامل از روده پروگزیمال و روده کوچک پس از مصرف در اکثر حیوانات جذب می‌شود. جذب آن از معده و روده تحتانی ناچیز است.

اکثریت قریب به اتفاق جذب K+ روده‌ای در روده کوچک اتفاق می‌افتد. سهم کولون طبیعی در جذب خالص و ترشح K+ ناچیز است.

نیترات‌ها در گردش خون عمومی جذب شده و به سراسر بدن منتقل می‌شوند. آزمایش‌های ردیاب رادیواکتیو نشان داده‌اند که نیترات‌ها به طور مساوی در بین اندام‌های بدن توزیع می‌شوند و سرعت توزیع آنها به جریان خون بستگی دارد.

نمی تواند به تنهای واکنش انفجاری دهد ولی در ترکیب با عوامل کاهنده می‌تواند باعث ایجاد واکنش انفجاری شود.

پتاسیم (K+) کاتیون اصلی تنظیم کننده تعادل اسمزی مایعات بدن است. در حیوانات، حفظ حجم و فشار سلولی طبیعی به پمپاژ Na+ و K+ وابسته است. انتقال پتاسیم از طریق قسمت داخلی آبگریز غشای سلولی ممکن است توسط چندین ترکیب طبیعی که مجتمع‌های کاتیونی فلز قلیایی محلول در چربی را تشکیل می‌دهند، تسهیل شود.

پتاسیم نقش مهمی به عنوان یک ضد یون کلسیم برای کربوکسیلات‌ها، فسفات‌ها و سولفات‌های متعدد دارد و همچنین برای تثبیت ساختارهای ماکرومولکولی عمل می‌کند.

پتاسیم عامل اصلی برای خمیردندان‌های معمولی و بدون نسخه ضد حساسیت است که از انتقال انتهای عصبی به دندان‌ها جلوگیری می‌کند. نمک‌های پتاسیم، از جمله نیترات پتاسیم، کلرید پتاسیم یا سیترات پتاسیم با انتشار در لوله‌های عاجی کار می‌کنند و باعث دپلاریزاسیون سلول‌های عصبی می‌شوند.

به نوبه خود، این سلول‌ها به محرک‌های تحریکی پاسخ نمی‌دهند. اثر نیترات پتاسیم در طول زمان انباشته می‌شود و ممکن است چندین هفته طول بکشد تا بیماران متوجه بهبود علائم درد شوند.

نیترات پتاسیم با استفاده از مکانیسم اثر منحصر به فرد آفات را کنترل می‌کند. به جای مسموم کردن مستقیم جوندگان، نیترات‌ها از احتراق زغال چوب در کارتریج‌های گاز حمایت می‌کنند و باعث تولید گازهای سمی می‌شوند که برای آفت هدف کشنده هستند.

آژانس حفاظت از محیط زیست در ایالات متحده (EPA) به جای حوادث ناشی از آفت‌کش‌ها که معمولاً شامل سوختگی‌های پوستی یا استنشاق گازهای سمی می‌شود، فقط نسبت به خطر مواجهه مستقیم انسان با نیترات‌های سدیم یا پتاسیم نگران است.

تجزیه

بین 550-790 درجه سانتی گراد (1022-1454 درجه فارنهایت)، پتاسیم نیترات با نیتریت پتاسیم به تعادل وابسته به دما می‌رسد:

2KNO3 ⇌ 2 KNO2 + O2

نیترات‌ها توسط باکتری‌های موجود در بزاق و دستگاه گوارش به نیتریت تبدیل می‌شوند. کاهش نیترات‌ها به نیتریت‌ها بستگی به شرایطی دارد که در معرض تغییرات زیادی مانند حجم و گونه‌های میکروفلور موجود در بزاق یا دستگاه گوارش و معده هستند. pH معده در نوزادان کمتر از 6 ماه و در هنگام برخی عفونت‌های دستگاه گوارش بالاتر است و در نتیجه تجزیه نیترات‌ها را کاهش می‌دهد.

نیترات به مقدار کمی متابولیزه می‌شود. تبدیل زیستی نیترات پتاسیم شامل احیای نیترات، تشکیل نیتریت، اکسیداسیون مجدد نیتریت به نیترات و تشکیل متهموگلوبین یا NO در یک تعادل دینامیکی است.

روش‌های تولید

تولیدکنندگان معمولاً کود نیترات پتاسیم می‌سازند. بسته به اهداف و منابع موجود، نیترات کود ممکن است از نیترات سدیم، اسید نیتریک یا نیترات آمونیوم باشد. نیترات پتاسیم معمولاً به عنوان یک ماده کریستالی و محلول در آب به فروش می‌رسد که عمدتاً برای حل کردن و استفاده با آب یا به صورت دانه‌ای برای کاربرد خاک در نظر گرفته شده است. به طور سنتی، این ترکیب به عنوان نمکدان شناخته می‌شود.

پتاسیم نیترات را می‌توان از ترکیب آمونیوم نیترات و پتاسیم هیدروکسید بدست آورد.

NH₄NO₃ (aq) + KOH (aq) → NH₃ (g) + KNO₃ (aq) + H₂O (l)

یک راه جایگزین برای تولید پتاسیم نیترات بدون تولید 6 محصول جانبی آمونیاک، ترکیب نیترات آمونیوم موجود در بسته‌های یخ فوری و کلرید پتاسیم است که به راحتی به عنوان جایگزین نمک بدون سدیم استفاده می‌شود:

NH ₄ NO ₃ (aq) + KCl (aq) → NH ₄ Cl (aq) + KNO ₃ (aq)

پتاسیم نیترات را می‌توان با خنثی کردن اسید نیتریک با هیدروکسید پتاسیم نیز تولید کرد. این واکنش بسیار گرمازا است:

KOH (aq) + HNO ₃ → KNO ₃ (aq) + H ₂ O (l)

در مقیاس صنعتی با واکنش جابجایی دوگانه بین نیترات سدیم و کلرید پتاسیم تهیه می‌شود:

NaNO ₃ (aq) + KCl (aq) → NaCl (aq) + KNO ₃ (aq)

کاربردها

کشاورزی

کشاورزان در شرایطی که به منبع غذایی محلول و بدون کلرید نیاز دارند، از کودهای حاوی پتاسیم نیترات استفاده می‌کنند. وقتی این نوع از کودها به خاک اضافه می‌شوند، گیاهان می‌توانند به سرعت نیتروژن مورد نیاز خود را از طریق نیتریک موجود در کود، جذب کنند.

برای افزایش بازدهی گیاهان، بیشتر کشاورزان ترجیح می‌دهند از کودهای حاوی پتاسیم نیترات استفده کنند. بسیاری از محصولات زراعی به میزان پتاسیم بالایی برای رشد درست نیاز دارند.

استفاده از KNO3 در خاک قبل از فصل رشد یا به عنوان مکمل در طول فصل رشد انجام می‌شود. گاهی اوقات محلول رقیق شده پتاسیم نیترات روی شاخ و برگ گیاه اسپری می‌شود تا فرآیندهای فیزیولوژیکی را تحریک کند یا بر کمبود مواد مغذی را از بین ببرد.

محلول پاشی پتاسیم در طول رشد میوه برای برخی محصولات مزیت دارد، زیرا این مرحله رشد اغلب با نیازهای بالای پتاسیم در زمان کاهش فعالیت ریشه و جذب مواد مغذی همزمان است. همچنین معمولاً برای تولید گیاهان گلخانه‌ای و کشت هیدروپونیک استفاده می‌شود.

پتاسیم و نیتروژن برای افزایش کیفیت محصول، تشکیل پروتئین در محصولات و مقاومت در برابر بیماری‌ها ضروری هستند.

استفاده از کود پتاسیم نیترات آسان است و با بسیاری از کودهای دیگر، از جمله کودهای مخصوص محصولات خاص و همچنین کودهای مورد استفاده در محصولات غلات و فیبر، سازگار است.

حلالیت نسبتاً بالای KNO3 در هوای گرم اجازه می‌دهد تا محلول غلیظ‌تری نسبت به سایر کودهای پتاسیم رایج ایجاد شود. با این حال، کشاورزان باید آب را به دقت مدیریت کنند تا نیترات در زیر ناحیه ریشه حرکت نکند.

تولید اسید نیتریک

از نظر تاریخی، اسید نیتریک از ترکیب اسید سولفوریک با نیترات‌هایی مانند نمک تولید می‌شد. در دوران مدرن این امر برعکس است: نیترات‌ها از اسید نیتریک تولید شده از طریق فرآیند Ostwald تولید می‌شوند.

اکسیدکننده

امروزه از پتاسیم نیترات در در ترکیب با سوخت‌های دیگر، به عنوان سوخت موشک استفاده می‌شود. در برخی از وسایل آتش بازی هم می‌توان این ماده را یافت.

همچنین می‌توان آن را تا چند صد درجه حرارت داد تا برای آبیاری نیتر استفاده شود، که دوام کمتری نسبت به سایر اشکال اکسیداسیون محافظ دارد، اما امکان رنگ‌بندی خاص و اغلب زیبای قطعات فولادی، مانند پیچ‌ها، پین‌ها و موارد دیگر را فراهم می‌کند.

فرآوری گوشت

نیترات پتاسیم از دوران قرون وسطی جزئی رایج برای تولید گوشت شور بوده است. با گسترش تکنولوژی و افزایش تقاضا، استفاده از پتاسیم نیترات افزایش یافت. در حال حاضر به دلیل فرآوری کُند، از موادی همچون پودر پراگ یا نمک پخت برای فرآوری گوشت استفاده می‌شود.

با این حال، نیترات پتاسیم هنوز در برخی از کاربردهای غذایی، مانند سالامی، ژامبون خشک، شیرینی و (در برخی کشورها) در آب نمک مورد استفاده برای تهیه گوشت ذرت استفاده می‌شود.

در اتحادیه اروپا، نام این ماده افزودنی E252 است و در ایالات متحده، نیوزلند و استرالیا هم به عنوان افزودنی استفاده می‌شود.

کود

نیترات پتاسیم در کودها به عنوان منبع نیتروژن و پتاسیم (دو عنصر درشت مغذی برای گیاهان) استفاده می‌شود. هنگامی که به تنهایی از آن استفاده می‌شود، دارای رتبه NPK 13-0-44 است.

داروسازی

در برخی از خمیردندان‌ها برای دندان‌های حساس استفاده می‌شود. اخیراً استفاده از نیترات پتاسیم در خمیردندان‌ها برای درمان دندان‌های حساس افزایش یافته است.
در برخی از خمیردندان‌ها برای تسکین علائم آسم استفاده می‌شود.
در تایلند به عنوان ماده اصلی در قرص‌های کلیه برای تسکین علائم سیستیت، پیلیت و اورتریت استفاده می‌شود.
با فشار خون بالا مبارزه می‌کند و زمانی به عنوان داروی کاهش فشار خون استفاده می‌شد.
کاتیون پتاسیم یک الکترولیت ضروری است که برای حفظ فشار اسمزی درون سلولی و برای حفظ پتانسیل غشای سلولی، به ویژه پتانسیل بافت‌های تحریک‌پذیر الکتریکی مهم است.

کاربردهای دیگر

الکترولیت در پل نمکی.
ماده فعال سیستم اطفاء حریق آئروسل متراکم. هنگامی که با شعله آتش سوزانده می‌شود، کربنات پتاسیم تولید می‌کند.
استفاده به عنوان یک پاک کننده آلومینیوم.
در عملیات حرارتی فلزات به عنوان حمام نمک مذاب با دمای متوسط، معمولاً در ترکیب با نیتریت سدیم استفاده می‌شود.
از یک حمام مشابه برای تولید یک روکش آبی/مشکی بادوام که معمولاً روی سلاح‌های گرم دیده می‌شود، استفاده می‌شود. کیفیت اکسید‌کننده، حلالیت در آب و هزینه کم، آن را به یک بازدارنده زنگ کوتاه مدت ایده‌آل تبدیل کرده است.
محیط ذخیره حرارتی در سیستم‌های تولید برق، دارای نمک‌های نیترات سدیم و پتاسیم در حالت مذاب هستند که در کنار انرژی خورشیدی جمع آوری شده توسط هلیواستات‌ها در کارخانه Thermosolar Gemasolar ذخیره می‌شوند.
نمک‌های سه‌گانه، با افزودن نیترات کلسیم یا نیترات لیتیوم، ظرفیت ذخیره‌سازی گرما را در نمک‌های مذاب بهبود می‌بخشند.
به عنوان منبع یون‌های پتاسیم برای تبادل با یون‌های سدیم در شیشه‌های تقویت شده شیمیایی استفاده می‌شود.
علاوه بر این، نیترات پتاسیم به عنوان یک ادرارآور در خوک، گاو و اسب استفاده می‌شود. این دارو به صورت خوراکی تا 30 گرم برای هر حیوان در روز تجویز می‌شود.
برای تسکین حساسیت دندان و همچنین به عنوان آفت کش، حشره کش، افزودنی غذا و جونده کش استفاده می‌شود.

مضرات

سمیت حاد خوراکی (LD50): 1901 mg/kg در خرگوش MSDS و 3750 mg/kg در موش.

اولین اثر سمی حاد نیترات‌ها ایجاد متهموگلوبینمی است، وضعیتی که در آن بیش از 10 درصد از هموگلوبین بدن به متهموگلوبین تبدیل می‌شود. هنگامی که این تبدیل از 70٪ بیشتر شود، این شرایط ممکن است منجر به مرگ شود.

یون پتاسیم به خودی خود دارای سمیت بسیار کمی است. سمیت نمک‌ها با آنیون مرتبط است. نیترات پتاسیم به سرعت از دستگاه گوارش فوقانی جذب می‌شود و عمدتاً به عنوان داروی بدون تغییر دفع می‌شود.

این امر درصد کمی از دوز مصرفی را که توسط عملکرد میکروبی روده به نیتریت کاهش می‌یابد، حذف می‌کند. نیتریت‌ها هموگلوبین موجود در گلبول‌های قرمز را به متهموگلوبین 7 تبدیل می‌کنند. در موش‌های نر که نیترات پتاسیم دریافت کردند، جذب روده‌ای تحت تأثیر قرار گرفته است.

Potassium cation	ionic	295O53K152	24203-36-9	NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N
Nitrate	ionic	T93E9Y2844	14797-55-8	NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N

افزایش نامطلوب دریافت پتاسیم شامل تغییرات در لیپیدهای خون، تری گلیسیرید، کاهش کلسترول لیپوپروتئین با چگالی بالا [HDL]، تغییرات در عملکرد کلیه و افزایش سطح کاتکول آمین بود. کاهش حجم خون ناشی از افزایش پتاسیم باعث فعال شدن سیستم عصبی سمپاتیک و در نتیجه ترشح آدرنالین و نورآدرنالین می‌شود. کاهش حجم خون نیز ممکن است به تغییرات مشاهده شده در غلظت چربی خون کمک کند.

برونکوپنومونی، خونریزی‌های موضعی و سایر اختلالات گردش خون در حیوانات تحت درمان مشاهده شد. به گاوها دوزهای خوراکی 345-450 میلی گرم بر کیلوگرم روزانه (بیان شده به صورت نیترات) برای چند ماه داده شد. فسفات و منیزیم خون کاهش یافت و کلسیم خون، منیزیم ادرار، اوره و اوره شیر افزایش یافت.