Калиев нитрат (Potassium nitrate)

Чистият калиев нитрат е сравнително дефицитна стока у нас, макар на Запад и в Европа същия да се продава свободно под формата на изкуствена тор или (колкото и странно да звучи) препарат за премахване на стари пънове (aka. “Stump Remover”). За кратък период от време, калиев нитрат (КН) можеше да се намери в родната търговска мрежа под наименованието „Мулти – К“, който към днешна дата е почти неоткриваем в магазините за селско стопански материали или може да се закупи само в разфасовки от 25 килограма. По спомени, последният притежаваше сравнително добра чистота за изкуствена тор, но лично аз винаги съм го прекристализирал, с цел да постигна максимално добри резултати.

Чист калиев нитрат може да се закупи също така от магазините за химически реактиви, особено ако тюрбана не е част от ежедневното ви облекло и нямате навика да подвиквате „Аллах Акбар“. Шегата настрана, но в тон с приетите почти навсякъде в ЕС „антитерористични“ закони, на всеки който закупи изкуствена тор вече се гледа като на потенциален терорист или в най-добрия случай като на човек с антисоциални помисли. Причината за това е, че КН е ключов компонент в състава на т.нар. черен или димен барут, който в продължение на векове се е използвал като основно метателно средство в различните по тип огнестрелни оръжия.

Напук на разпространеното мнение обаче, изготвянето му в домашни условия е трудоемък и отнемащ значително време процес. За да си направим качествен и годен за употреба димен барут се нуждаем от сравнително чист калиев нитрат и сяра + въглен от дървесина с подходяща за целта структура. И това е само началото…. Посочените по-горе компоненти се нуждаят от минимум три часа смилане в топкова мелница, свързване с вода и декстрин, пресоване, гранулиране чрез разбиване, пресяване за отделяне на различните фракции и разбира се, финално изсушаване, последвано от полиране с графит. Едва тогава може да се говори за димен барут в класическия смисъл на думата, но в кошмарите на средностатистическия американец или европеец, подобна дейност е по силите на всеки един инфилтриран в обществото им талибанин.

Изготвения в настоящата статия калиев нитрат може да се използва за най-разнообразни цели. От земеделие и кулинария, до пиротехника и примитивно занаятчийство. Тук той бе синтезиран в ролята на окислител за изготвянето на прахан от дървесна гъба.

Реакцията протича по посоченото по-долу уравнение.

NH4NO3 (aq) + KCl (aq) → NH4Cl (aq) + KNO3 (aq)

Необходими материали:

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

1. Амониев нитрат или т.нар. амониева селитра. Може да се открие в почти всяка една селскостопанска аптека и някои цветарски магазини. Купува се чист амониев нитрат, а не стабилизиран или смеси на неговата база с фосфор или калций. Чистия се познава най-лесно по маркировката, която за този без примеси е 35 – 0 – 0. Използвания тук е прекристализиран, но премахването на примесите може да се извърши и по време на филтрацията в настоящия синтез.

2. Калиев хлорид. Последния може да се открие отново в селскостопанските аптеки, но поради по-ограниченото си приложение е сравнително трудно откриваем. Показания тук е с техническа чистота и може да се използва директно, но продаваните в мрежата разновидности се нуждаят от допълнително пречистване под формата на прекристализация. Кафеникавия, гранулиран калиев хлорид обикновено съдържа примеси от натриев хлорид и калиев карбонат.

3. Помощни материали. Стъклени буркани, термометър, филтри за кафе, щипки, подходяща бъркалка и електронна везна.

Свойства на използваните материали и изходните продукти.

Амониев нитрат – NH4NO3 – Моларна маса – 80.052 гр/мол. Разтворимост във вода – 118 гр/100 мл (0 °C), 150 гр/100 мл (20 °C). Разтворим в ацетон и частично разтворим в метанол.

Калиев хлорид – KCl – Моларна маса – 74.5513 гр/мол. Разтворимост във вода – 281 гр/л (0°C), 344 гр/л (20°C). Разтворим в глицерин и слабо разтворим в алкохол.

Калиев нитрат – KNO3 – Моларна маса – 101.1032 гр/мол. Разтворимост във вода – 133 гр/л (0 °C), 316 гр/л (20 °C). Слабо разтворим в алкохол и глицерин.

Амониев хлорид – NH4Cl – Моларна маса – 53.491 гр/мол. Разтворимост във вода – 297 гр/л (0 °C), 372 гр/л (20 °C). Разтворим в алкохол и ацетон.

КН може да се синтезира по най-разнообразни начини (включително от оборска тор & други естествени матерали), но в настоящата статия ще се спрем само на най-лесния и достъпен в домашни условия метод, а именно този на базата на амониев нитрат и калиев хлорид.

Добре е да се има предвид, че метода с калиев хлорид не е особено подходящ, ако търсим КН с висока чистота, но за разлика от синтезите с калиева основа и карбонат, тук не се отделя амоняк и процеса може да се осъществи спокойно дори в затворени помещения. С цел да получим максимално чист КН извършваме две прекристализации и спазваме следното елементарно правило.

Ако калиевия нитрат ще се добавя в кулинарни изделия (сушени колбаси и др.) се използва излишък от калиев хлорид, а ако е нужен за пиротехнически цели се използва излишък от амониев нитрат. По този начин се гарантира липсата на нежелани примеси, които могат да доведат до отравяния или пиротехнически композиции с незадоволителни характеристики.

Тъй като синтезирания тук КН ще се използва под формата на окислител се използва излишък от нитрат, което ще рече 88 гр. амониев нитрат (10 % излишък + компенсация за наличната обикновено в него влага) за 74 гр. калиев хлорид и около 250 мл. вода. Количеството вода също е в излишък, с цел да се улесни разтварянето на двете соли и да се получи колкото се може по-чист продукт при кристализацията.

Процедурата е следната. В стъкления буркан се наливат около 250 мл. гореща вода, в която първо се разтваря нитрата, след което съда се поставя в малка тенджера на водна баня и с добро разбъркване се добавя и калиевия хлорид.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

След пълното им разтваряне, течността се прецежда с помощта на фуния и филтърна хартия директно в съда за кристализация. Както може да се види от снимката по-долу, значително количество примеси има дори при относително чисти реактиви.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Оставяме разтвора на калиев нитрат и амониев хлорид да се охлади до стайна температура, след което го прехвърляме в хладилник или ледена вана. Добре е да се има предвид, че показаните тук вана и термометър бяха използвани единствено с цел за да се онагледи процеса на кристализация и реално не са необходим елемент от синтеза. Нещо повече. Бавната кристализация (и то в широк съд) е за предпочитане, тъй като дава далеч по-едри кристали, а от там и по-чист краен продукт.

В моя случай, кристалите КН започнаха да „растат“ почти веднага след поставянето на разтвора в ледената вана, а процеса на кристализация приключи след падането на температурите под 5 градуса. Като за първи документиран опит, условията не бяха от най-оптималните, което се отрази и върху финалните добиви.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Получените кристали се отдекантират от наситения разтвор и промиват с малки количества ледено студена вода, с цел да се отмият остатъците от амониев хлорид и нитрат. Важно е водата да се налива внимателно, а съда и кристалите да не се агитират по време на промивката, тъй като това може и ще доведе до разтваряне на част от калиевия нитрат. От едно, до две отдекантирвания са напълно достатъчни за да получим продукт с приемлива за нуждите ни чистота.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Кристалите калиев нитрат сушим на слънце под тензух или във фурна при 150 – 200 градуса. Недостатък на последния метод е повторното разтваряне на нитрата в наличната вода, което води до сбита, изключително трудна за разбиване и стриване маса от кристали.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Крайните добиви, предвид бързото охлаждане и факта, че разклащах съда по време на промивката се оказаха около 54 грама калиев нитрат, част от който още на следващия ден бе използван за направата на прахан от дървесна гъба.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *