| 名前 | |||
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| IUPAC名 硝酸カリウム | |||
その他の名前
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| 識別子 | |||
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3Dモデル(JSmol) | |||
| チェムブル | |||
| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.028.926 | ||
| EC番号 |
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| E番号 | E252 (防腐剤) | ||
| ケッグ |
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PubChem CID | |||
| RTECS番号 |
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| ユニイ |
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| 国連番号 | 1486 | ||
CompToxダッシュボード(EPA) | |||
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| プロパティ | |||
| ノック3 | |||
| モル質量 | 101.102 g·mol −1 | ||
| 外観 | 白色固体 | ||
| 臭い | 無臭 | ||
| 密度 | 2.109 g/cm 3 (16 °C (61 °F; 289 K)) | ||
| 融点 | 334℃(633℉; 607K) | ||
| 沸点 | 400℃(752°F; 673K)(分解) | ||
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| 溶解度 | エタノールにわずかに溶ける、グリセロール、アンモニアに溶ける | ||
| 塩基度(p K b) | 15.3 [ 3 ] | ||
磁化率(χ) | −33.7 × 10 −6 cm 3 /モル | ||
屈折率(nD ) |
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| 構造 | |||
| 斜方晶系、アラゴナイト | |||
| 熱化学 | |||
熱容量(℃) | 95.06 J⋅mol −1 ·K -1 | ||
標準生成エンタルピー(Δ f H ⦵ 298) | −494.00 kJ⋅mol −1 | ||
| 危険 | |||
| GHSラベル: [ 5 ] | |||
| 警告 | |||
| H272 | |||
| P210、P220、P221、P280、P370+P378、P501 | |||
| NFPA 704(ファイアダイヤモンド) | |||
| 引火点 | 不燃性(酸化剤) | ||
| 致死量または濃度(LD、LC): | |||
LD 50(中間投与量) |
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| 安全データシート(SDS) | ICSC 0184 | ||
| 関連化合物 | |||
その他の陰イオン | 亜硝酸カリウム | ||
その他の陽イオン | |||
関連化合物 | |||
| 補足データページ | |||
| 硝酸カリウム(データページ) | |||
特に記載がない限り、データは標準状態(25 °C [77 °F]、100 kPa)における材料のものです。 | |||
硝酸カリウムは、鋭く塩辛く苦い味を持つ化合物で、化学式はKNO 3です。硝酸のカリウム塩です。この塩は、カリウム陽イオンK +と硝酸陰イオンNOで構成されています。−3硝酸カリウムは、硝酸塩の一種で、アルカリ金属の硝酸塩です。自然界では鉱物として硝石(米国以外ではnitre )として存在します。 [ 7 ]窒素源であり、窒素は硝石にちなんで名付けられました。硝酸カリウムは、硝石(アメリカ英語ではsaltpeter )と総称される窒素含有化合物の一つです。[ 7 ]
硝酸カリウムの主な用途は、肥料、木の切り株除去、ロケット推進剤、花火などです。硝酸カリウムは、伝統的な火薬(黒色火薬)の主成分の一つです。加工肉では、硝酸カリウムがヘモグロビンやミオグロビンと反応して赤色を呈します。[ 8 ]
硝石、または硝酸カリウムは、古くから世界中で使用され、生産されていたため、多くの名前で呼ばれています。
硝酸塩については、エジプト語とヘブライ語でntrという子音を持つ単語があり、ギリシア語のnitron (ニトロン)に由来する可能性が高い。nitronはラテン語化されてnitrumまたはnitriumとなった。そこから古フランス語はniter、中期英語はnitreとなった。15世紀までに、ヨーロッパ人はこれをsaltpetre [ 9 ]、特にインドではsaltpetre(チリのsaltpetreは硝酸ナトリウム[ 10 ])と呼び、後に化合物の化学的性質がより深く理解されるにつれて nitrate of potashと呼ばれるようになった。
アラブ人はこれを「中国の雪」(アラビア語:ثلج الصين、ローマ字: thalj al-ṣīn)またはbārūd(بارود)と呼んだが、この語源は定かではないが後に火薬を意味するようになった。イラン人/ペルシャ人はこれを「中国の塩」と呼んだ[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]、あるいは「中国の塩沼の塩」(ペルシャ語:نمک شوره چينی namak shūra chīnī)とも呼んだ [ 14 ] 。 [ 15 ] 17世紀に清朝の人物によって出版された『天宮開物』には、火薬やその他の自然からの有用産物の生産方法が詳述されている。
マウリヤ朝時代のインドでは、硝石製造業者がヌニヤ・ラバナ 階級を形成していた。[ 16 ]硝石については、カウティリヤの『アルタシャーストラ』(紀元前300年 - 紀元後300年編纂)にも言及されており、その有毒な煙を戦争の武器として使用したことが記されているが、[ 17 ]推進力としての使用は中世まで見られなかった。
硝酸カリウムの精製法は、1270年にシリアの化学者で技術者のハサン・アル・ラムマが著書『軍馬術と巧妙な戦争装置の書』の中で概説している。この本で、アル・ラムマはまずバルド(粗硝石鉱物)を少量の水で煮沸し、その熱溶液のみを使用して精製する方法、次に炭酸カリウム(木灰の形態)を使用してこの溶液から炭酸塩を沈殿させることでカルシウムとマグネシウムを除去し、精製された硝酸カリウム溶液を得る方法について述べている。この溶液はその後乾燥することができた。[ 18 ]これは火薬や爆発物の製造に使用された。アル・ラムマが使用した用語から、彼が書いた火薬は中国産であることが示唆されている。[ 19 ]
少なくとも 1845 年まで遡って、チリとカリフォルニアで 硝石鉱床が採掘されていました。
硝酸カリウムの主な天然源は、洞窟の壁から結晶化した堆積物と、洞窟内に堆積したコウモリの糞でした。 [ 20 ]抽出は、コウモリの糞を1日間水に浸し、ろ過した後、ろ過水中の結晶を採取することで行われます。伝統的に、ラオスではコウモリの糞はバンファイロケットの火薬製造に使用されていました。 [ 21 ]
硝酸カルシウム、または石灰硝石は、家畜の尿から厩舎の壁で発見されました。[ 10 ]
硝酸カリウムは硝石工場(硝石工場)で生産されました。[ 22 ]この工程では、硝石工場の脇の畑に人や動物の排泄物を埋め、水をかけて浸出を待ち、硝石が白華現象によって地表に現れるまで待ちます。その後、作業員が得られた粉末を集め、ボイラー工場で沸騰濃縮するために輸送します。 [ 23 ] [ 24 ]
13世紀(およびそれ以降)のキリスト教ヨーロッパにおける硝石の唯一の供給源は「モンテペルサヌス」であった(マイケル・スコット(1180-1236)の3つの写本『錬金術論』によると)「スペインのアラゴン州、海に近いとある山で発見された」ものであった。 [ 14 ] : 89, 311 [ 25 ]
1561年、イングランドとアイルランドの女王エリザベス1世はスペインのフェリペ2世と戦争中であり、硝石(イングランド王国は国内生産していなかった)を輸入できなくなり、ドイツ人船長ジェラルド・ホンリクに「硝石の栽培方法」(硝石の秘密)のマニュアルと引き換えに「金300ポンド」を支払わなければならなかった。[ 26 ]
硝石層は、排泄物から硝酸塩を生産するために使用される同様のプロセスです。しかし、硝石層が浸出法をベースとするプロセスとは異なり、排泄物を土壌と混合し、土壌微生物がアミノ窒素を硝化によって硝酸塩に変換するのを待ちます。硝酸塩は水で土壌から抽出され、木灰を加えることで硝石に精製されます。このプロセスは15世紀初頭に発見され、チリの鉱床が発見されるまで広く利用されていました。[ 27 ]
アメリカ南北戦争において、南軍は硝石が著しく不足していました。そのため、硝石採掘局が設立され、硝石層での採掘や政府の硝石工場への排泄物供給など、現地での生産を促進しました。1862年11月13日、政府はチャールストン・デイリー・クーリエ紙に、サウスカロライナ州アシュリー・フェリーの新しい硝石層で働く「健常な黒人男性」20~30名を募集する広告を出しました。硝石層は、腐った肥料と藁でできた大きな長方形の容器で、尿、糞尿、便所、汚水槽、排水溝からの液体で毎週湿らせ、定期的にひっくり返していました。国立公文書館は、バージニア州でこのような労働を強いられた29,000人以上の人々の給与記録を公開しました。南部は火薬用の硝石を切実に必要としていたため、アラバマ州のある役人が、トイレの便器の中身を収集のために保管するよう求める新聞広告を掲載したと伝えられています。 1864年4月、サウスカロライナ州では、南部連合政府が31人の奴隷をチャールストン郊外のアシュリーフェリー硝石工場で強制的に働かせた。[ 28 ]
硝石床生産について最も網羅的に論じているのは、おそらく1862年のルコント著作であろう[ 29 ]。彼は南北戦争中の南部連合の需要を満たすため、生産量を増やすという明確な目的を持って執筆した。農村コミュニティへの支援を訴えていたため、記述と指示は簡潔かつ明確である。彼は「フランス式」とそのいくつかのバリエーション、そして「スイス式」を詳細に述べている。
フランス革命の数年前に、テュルゴーとラヴォアジエが堆肥と堆肥の貯蔵庫を創設した。堆肥床は、モルタルまたは木灰、土、藁などの有機物と肥料を混ぜて作られ、通常、高さ4フィート(1.2メートル)、幅6フィート(1.8メートル)、長さ15フィート(4.6メートル)の堆肥の山に多孔性を持たせたものだった。[ 29 ]この山は通常、雨よけの覆いをされ、尿で湿らせた状態に保たれ、分解を促進するため頻繁にひっくり返され、そして最後に約1年後に水で浸出させて可溶性の硝酸カルシウムを除去し、これをカリで濾過して硝酸カリウムに変換した。
ジョセフ・ルコントは、糞尿を使わず尿のみを用いる方法を「スイス方式」と呼んで説明している。尿は厩舎の下の砂場で直接採取される。砂自体は掘り出され、硝酸塩が抽出される。そして、上記のように、カリを用いて硝酸カリウムに変換される。[ 30 ]
1903年から第一次世界大戦時代まで、黒色火薬や肥料用の硝酸カリウムは、ビルケランド=アイデ法(電気アークを用いて空気中の窒素を酸化する)によって製造された硝酸から工業規模で生産されていました。第一次世界大戦中、新たに工業化されたハーバー法(1913年)は、1915年以降オストワルド法と統合され、チリからの鉱石硝酸ナトリウム(硝石参照)の供給が途絶えたドイツは、戦争に必要な硝酸を生産することができました。
硝酸カリウムは、硝酸アンモニウムと水酸化カリウムを組み合わせることで作ることができます。
アンモニアを副産物として生成せずに硝酸カリウムを生産する別の方法は、インスタントアイスパックに含まれる硝酸アンモニウム[ 31 ]と、ナトリウムを含まない塩の代替品として簡単に入手できる塩化カリウムを組み合わせることです。
硝酸カリウムは、硝酸を水酸化カリウムで中和することによっても生成できます。この反応は非常に発熱的です。
工業規模では、硝酸ナトリウムと塩化カリウム の二重置換反応によって製造されます。
硝酸カリウムは室温では斜方晶系の結晶構造を有し[ 32 ] 、 128℃(262°F)で三方晶系に相転移する。200℃(392°F)から冷却すると、124℃(255°F)から100℃(212°F)の間で別の三方晶系相が形成される[ 33 ] [ 34 ]
硝酸ナトリウムは、炭酸カルシウムの最も安定した形態である方解石と同形であるが、室温では、炭酸カルシウムのやや安定性の低い多形であるアラゴナイトと同形である。この違いは、硝酸塩(NO)とアラゴナイトの大きさの類似性に起因する。−3)および炭酸塩(CO2−3)イオンとカリウムイオン( K +)がナトリウムイオン(Na +)やカルシウムイオン( Ca 2+ )よりも大きいという事実である。 [ 35 ]
硝酸カリウムの室温での構造では、各カリウムイオンは6個の硝酸イオンに囲まれています。また、各硝酸イオンは6個のカリウムイオンに囲まれています。[ 32 ]
| 単位セル | カリウム配位 | 硝酸塩配位 |
|---|---|---|
硝酸カリウムは水に中程度に溶けますが、温度とともに溶解度が増加します。水溶液はほぼ中性で、市販の粉末10%溶液の場合、14℃(57°F)でpH 6.2を示します。吸湿性はそれほど高くなく、相対湿度80%の環境で50日間で約0.03%の水分を吸収します。アルコールには不溶で毒性はなく、還元剤と反応して爆発する可能性がありますが、それ自体は爆発性はありません。[ 2 ]
550~790℃(1,022~1,454℉)の間で、硝酸カリウムは亜硝酸カリウムと温度依存平衡に達する:[ 36 ]
硝酸カリウムは、主に硝酸塩の供給源として、多岐にわたる用途があります。
歴史的には、硝酸は硫酸と硝石などの硝酸塩を混合して製造されていました。現代ではこの逆の方法で、オストワルド法によって製造された硝酸から硝酸塩が製造されています。
硝酸カリウムの最も有名な用途は、おそらく黒色火薬の酸化剤としてでしょう。太古の昔から1880年代後半まで、黒色火薬は世界中の銃器の爆発力を支えていました。その後、小火器や大型砲は、無煙火薬であるコルダイトにますます依存するようになりました。黒色火薬は現在でも黒色火薬ロケットモーターに使用されていますが、「ロケットキャンディー」(人気のアマチュア用ロケット推進剤)の砂糖など他の燃料と組み合わせて使用されることもあります。また、発煙弾などの花火にも使用されます。[ 37 ]また、タバコの燃焼を均一に保つためにタバコに添加され[ 38 ] 、キャップアンドボールリボルバーの紙薬莢の完全燃焼を確実にするためにも使用されます。 [ 39 ]また、数百度に加熱してナイターブルーイングに使用することもできます。これは、他の保護酸化法よりも耐久性は劣りますが、ネジ、ピン、銃器のその他の小さな部品などの鋼部品に特定の色を付けることが可能です。
硝酸カリウムは古代[ 40 ]や中世[ 41 ]から塩漬け肉の一般的な原料であった。硝酸塩の使用が広く普及したのは比較的最近のことであり、大規模な食肉加工の発展に関連している。硝酸カリウムは、 「プラハパウダー」やピンク色の「塩漬け塩」などの亜硝酸ナトリウム製剤と比較して、結果が遅く不安定であるため、ほとんど使用されていない。それでも、硝酸カリウムはサラミ、ドライハム、シャルキュトリー、そして(一部の国では)コンビーフを作るための塩水(亜硝酸ナトリウムと一緒に使用される場合もある)など、一部の食品にはまだ使用されている。 [ 42 ]シェトランド諸島(英国)では、地元の珍味であるレスティット・マトンを作るために羊肉の塩漬けに使用されている。 [ 43 ]欧州連合で食品添加物として使用される場合、[ 44 ]この化合物はE252と呼ばれます。また、米国[ 45 ]、オーストラリア、ニュージーランド[ 46 ] ( INS番号252で記載されている)でも食品添加物として使用することが承認されています。[ 2 ]
2015年10月以来、WHOは加工肉をグループ1発がん性物質(疫学的研究に基づき、ヒトに対して確実に発がん性がある)に分類しています。[ 47 ]
2023年4月、フランスのリモージュ控訴裁判所は、食品監視NGO「Yuka」が硝酸カリウムE252を「がんリスク」と表現したことは法的に正当であることを確認し、フランスのシャルキュトリー業界の同団体に対する控訴を却下した。
硝酸カリウムは、植物の主要栄養素である窒素とカリウムの供給源として肥料に使用されます。単独で使用した場合のNPK値は13-0-44です。[ 48 ] [ 49 ]
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硝酸カリウムはかつてインポテンスを引き起こすと考えられており、現在でも軍用食などの施設内の食品に含まれているという噂が絶えません。しかし、そのような作用を裏付ける科学的証拠はありません。[ 64 ] [ 65 ]
1776年、ジョン・アダムズは妻のアビゲイルに大陸軍のために硝石の製造を依頼した。彼女は最終的に、裁縫用のピンと引き換えに硝石の製造を依頼することができた。[ 66 ]
1800年代のコーンベルト地方の農業の伝承によると、肥料を与えられた畑で干ばつで枯れたトウモロコシ[ 67 ]には硝石が蓄積しており、茎を開いて調べると「細かい粉となってテーブルの上に落ちる」ほどだった[ 68 ] 。
いずれにせよ、この技術が中国起源であることを示す言語的証拠がある。ダマスカスでは、アラブ人は火薬の製造に使用された硝石を「中国の雪」と呼び、イランでは「中国の塩」と呼ばれていた。
中国人は火薬の主要成分である硝石を確かに知っていた。彼らはそれを「中国の雪」と呼び、紀元初期には花火やロケットの製造に使用していた。
しかしながら、硝酸カリウムによるDH抑制効果は、文献によって強く裏付けられているわけではない。
硝酸カリウム60mg