Andere Bezeichnungen: Kalisalpeter, Salpeter; lat.: Kalium nitricum, Kalii nitras, Potassii nitras, Nitras kalicus; engl.: Potassium nitrate, saltpeter; ital.: Nitrato di Potassio
| CAS-Nr.: | [7757-79-1] |
| EG/EINECS-Nr.: | 231-818-8 |
| RID/ADR: | UN 1486 5.1/22c |
| HS-Nr.: | 2834 21 00 |
Beschreibung
Bei der Substanz handelt es sich um farblose, durchsichtige, luftbeständige, prismatische Kristalle oder um ein trockenes, kristallinisches Pulver. Kalisalpeter ist geruchlos, hinterläßt aber bei der Geschmacksprobe eine kühlende, salzig-bittere Empfindung im Mund [5,10]. Wäßrige Lösungen reagieren pH - neutral (5%ige wäßrige Lösung: pH 5-8, bei 20 °C). Die Substanz ist in 4 Teilen kaltem und in 0,4 Teilen siedendem Wasser löslich, in Weingeist dagegen nahezu unlöslich.
Darstellung
Im Erdboden besonders warmer Länder wie Indien und Ägypten, aber auch in China finden sich kleine Lagerstätten natürlich vorkommenden Kalisalpeters. Die von dort kommenden Mengen reichten aber in der Neuzeit für den wachsenden Verbrauch nicht mehr aus. Etwa seit dem Jahr 1820 wird daher in größerem Umfang Chilesalpeter (Natriumnitrat) importiert, der sich jedoch wegen seiner hygroskopischen (wasseranziehenden) Eigenschaften nicht gut für die Hauptanwendungen (s. unten) von Kaliumnitrat eignet. Aus dem Chilesalpeter kann man jedoch Kalisalpeter erzeugen.
Man macht sich bei dieser Gewinnungsmethode Löslichkeitsunterschiede zunutze: Bei der Umsetzung heiß-gesättigter Lösungen des Natriumnitrates mit etwa äquivalenten Mengen Kaliumchlorid fällt das in der Hitze schwächer lösliche Kochsalz aus, während Kaliumnitrat nach Filtrieren des Gemisches beim Erkalten kristallisiert. Bei 0 °C lösen sich nämlich in 100 g Wasser lediglich 13 g Kaliumnitrat, am Siedepunkt dagegen 246 g! Bei geeigneter Temperaturführung kristallisiert letzteres daher in passabler Reinheit aus. Diese Gewinnungsmethode bezeichnet man als Konversion und das dabei entstehende Kaliumnitrat als Konversions-Salpeter. In der modernen Präparation wird Kalisalpeter vorwiegend durch doppelte Umsetzung von Nitraten mit Kaliumchlorid oder Kaliumsulfat hergestellt. Alternativ ist der Stoff auch durch Einwirkung von Salpetersäure (bzw. der aus dem Stickstoff der Luft zugänglichen Stickoxide) auf Kalilauge herstellbar. Im sog. KJELLAND-Verfahren kann man zur Gewinnung prinzipell auch von den Kalisalzen des Meerwassers ausgehen (Fällung derselben mit Dipikrylamin) [18].
VERSUCH: Herstellung von Kaliumnitrat aus Pottasche
Kalisalpeter in kristalliner Form kann folgendermaßen erhalten werden: Man löst in einem Becherglas 20 g Kaliumcarbonat (Pottasche) in 40 ml heißem demineralisiertem Wasser auf und fügt einige Tropfen Phenolphtalein-Indikatorlösung hinzu. Jetzt rührt man portionsweise so viel Salpetersäure (mittlerer Konzentration) hinein, bis sich der Indikator gerade in der ganzen Flüssigkeit entfärbt. Beim Abkühlen der heißen Lösung scheiden sich im Verlauf der folgenden Tage schöne, säulenförmige Salpeterkristalle aus. Das Kristallisationsgefäß sollte dabei möglichst erschütterungsfrei stehen: 2 HNO3 + K2CO3
2 KNO3 + H2O + CO2 
Anwendung/Geschichtliches
Der Stoff wird im chemischen Labor sowie in Industrie und Technik vielfach verwendet, es seien genannt: Reagens; Bestandteil von Kältemischungen und Salzbädern (eine Mischung aus gleichen Anteilen Kaliumnitrat und Natriumnitrat ist bis 700 °C einsetzbar); Herstellung von Feuerwerkskörpern, Leuchtsätzen, Sprengstoffen und Schießpulver 1) ; in der Lebensmittelverarbeitung zum Pökeln von Fisch-, Fleisch- und Wurstwaren bzw. Zusatzstoff für die Käserei 2); zum Aufschluß von Pyrit; zur Herstellung von Düngemitteln. Eine Rolle spielt Kalisalpeter weiterhin für die Keramikbearbeitung, Druckerei, Färberei, Glas-, Email- und Metallverarbeitung sowie als Tabaksbeize. Da Kalisalpeter harntreibend wirkt, hat man das Salz früher als Diuretikum arzneilich benutzt. In Lit. [9] wird auch die Verwendung im 19. Jh. bei akut entzündlichen, fieberhaften Krankheiten, z.B. Lungen- und Brustfellentzündung, und für Klistiere (4 bis 10 g!) genannt. Geschätzt waren zu Beginn dieses Jahrhunderts auch die Salpeterpapiere (Charta nitrata, Charta nitrosa) als "vortreffliches, bewährtes Mittel gegen Asthma" (ebd.). Salpeterlösung wurde dabei, ggf. unter Zusatz von Benzoetinktur, zum Tränken von Filterpapieren benutzt, diese anschließend getrocknet, angezündet und die beim Verglimmen aufsteigenden Dämpfe inhaliert. Die Verwendung im pharmazeutischen Bereich beschränkt sich heutzutage im Wesentlichen auf den Einsatz in Augentropfen (zur Erreichung des richtigen osmotischen Druckes: Isotonisierung). 1) WICHTIGER RECHTLICHER HINWEIS:Die Verwendung des von uns ggf. bezogenen Kaliumnitrats für die Herstellung von Feuerwerkskörpern, pyrotechnischen Sätzen und Sprengstoffen wird durch die Verkaufsbedingungen ausdrücklich ausgeschlossen und ist in Deutschland für Privatpersonen und nicht autorisierte Betriebe gesetzlich untersagt (Gesetz über explosionsgefährliche Stoffe, SprengG), es sei denn sie erfüllten die Voraussetzungen nach 1. SprengV und SprengVwV.
2) Für Lebensmittelzusatzstoffe gelten besondere gesetzliche Regelungen und Reinheitsvorschriften [22]. Da die antimikrobielle Wirkung erst nach Umwandlung in Nitrit eintritt, ist derEinsatz von Nitraten zugunsten der Nitrite zurückgegangen.
KÄLTEMISCHUNGEN MIT KALIUMNITRAT:a) 300 g Ammoniumchlorid (Salmiak)
100 g Kaliumnitrat
600 g Kaliumchlorid
Man trocknet und pulverisiert jede Substanz für sich, danach mischt man die Salze und übergießt mit 1 L möglichst kaltem Wasser. Die Temperatur-Erniedrigung beträgt hier bis zu 30 °C!
b) 275 g Ammoniumnitrat
275 g Kaliumnitrat
450 g feinkrist. Natriumsulfat (Glaubersalz)
Die ersten beiden Stoffe werden getrocknet, fein gepulvert und mit dem feinkrist. Glaubersalz gemischt. Danach übergießt man mit 1 L kaltem Wasser. Die Temperatur-Erniedrigung beträgt ungefähr 25 °C.
Bei den beschriebenen Kältemischungen ist besonders wichtig, daß die Salze fein gepulvert und möglichst trocken sind. Die Gefäße zur Bereitung sollten vorher gekühlt werden, das Wasser sollte deionisiert und möglichst kalt sein. Nach dem Gebrauch kann die Salzlösung wieder zur Trockne eingedampft (Vorsicht, kann spritzen!), gepulvert und als Kältemischung benutzt werden.
In der qualitativen Analyse kann Kaliumnitrat gegebenenfalls als Zusatzstoff für den Aufschluss mit Soda (Natriumcarbonat) zur Erniedrigung der Schmelztemperatur eingesetzt werden [23].
CODET-BOISSES Reagenz A zur Konservierung anatomischer Präparate enthält Kaliumnitrat [11]:
| Kaliumnitrat | 4,0 |
| Kaliumacetat | 8,5 |
| Glycerol 85% | 100,0 |
| Formaldehydlösung | 80,0 |
| demineralisiertes Wasser | zu 500,0 |
Analytik
Kaliumnitrat ist, wie alle anorganischen Nitrate, wasserlöslich. Für den qualitativen Nitratnachweis entfallen daher Fällungsreaktionen. Analog dem Nitrit-Anion wird auch Nitrat im Sodaauszug (= Abkochung von 1 g Analysensubstanz mit 25 ml konz. Sodalösung) nachgewiesen. Nur beim gleichzeitigen Vorhandensein von Wismut und Quecksilber bilden sich bei der Herstellung des Sodaauszuges schwerer lösliche basische Nitrate, die dann im Rückstand verbleiben. In diesem Fall muß der Rückstand des Sodaauszuges noch einmal auf Nitrat geprüft werden.
NITRATNACHWEISE:
a) Nachweis durch Ammoniakbildung (Reduktion in alkalischer Lösung)
Erwärme eine Spatelspitze Kalisalpeter mit 2 bis 3 ml 2 M Natronlauge und 1 g Zinkpulver. Es entweicht Ammoniak - am Geruch erkennbar. Nitrit und andere stickstoffhaltige Verbindungen stören. Ammoniumsalze müssen durch Kochen mit NaOH vorher zerstört werden.
Erläuterung: Naszierender Wasserstoff, wie er aus Zink oder DEVARDA´scher Legierung (45% Al, 50% Cu, 5% Zn) und Natronlauge entsteht, reduziert das Nitrat zu Ammoniak. Bei Überschuß von Natronlauge bildet sich lösliches Hydroxozincat:
KNO3 + 4 Zn + 3 NaOH + 6 H2O => 4 Na[Zn(OH)3 ] + NH3 ^b) Nachweis mit Brucin
Nitrate reagieren mit Brucin in konzentrierter Schwefelsäure (Reagenslösung: 10 mg Brucin in 10 ml konz. H2SO4) unter Bildung einer rot- bis rotorangefarbenen Verbindung unbekannter Konstitution. Versetzt man einige Tropfen Kaliumnitratlösung mit 2-3 Tropfen der Brucin-Reagenslösung, so entsteht eine Rotfärbung, die nach einigem Stehen verblaßt. Nitrite und Chlorate ergeben ähnliche Farbreaktionen.
c) Ringprobe mit Diphenylamin (allgemein) auf Oxidationsmittel
Säure die Nitratlösung mit verd. Schwefelsäure an und unterschichte vorsichtig mit einer 0,5%igen Lösung von Diphenylamin in konzentrierter Schwefelsäure. An der Trennungsfläche bildet sich ein blauer Ring. Diese Oxidation des farblosen Diphenylamins zu einem blauen Farbstoff ist leider nicht sehr spezifisch.
d) Ringprobe mit Eisen(II)-sulfat in stark schwefelsaurer Lösung
Eisen(II)sulfat reduziert Nitrat in stark schwefelsaurem Milieu bis zum Stickoxid. Dieses lagert sich an überschüssiges Eisen(II)-sulfat an, und es entsteht amethystfarbenes bis dunkelrotbraunes Eisen(II)-nitrososulfat [FeNO]SO4. Man versetzt Kaliumnitratlösung mit verdünnter Schwefelsäure und dem gleichen Volumen gesätt. Eisen(II)-sulfatlösung. Anschließend läßt man konz. Schwefelsäure langsam und vorsichtig an der Innenwandung des Reagenzglases (schräg halten, Schutzbrille und Schutzhandschuhe benutzen!) herunterfließen. An der Berührungsstelle der beiden Schichten bildet sich ein rotbrauner Ring. Nitrite geben braunviolette Zone bereits vor Zugabe der konz. Schwefelsäure, daher vorher mit Amidoschwefelsäure zerstören!
Verweis: Sicherheitsdatenblatt Kaliumnitrat
Die Substanz darf ausschließlich in erlaubter Weise, insbesondere zu wissenschaftlichen oder künstlerischen Forschungs-, Analysen-, Demonstrations- oder Schulungszwecken verwendet werden.
Kaliumnitrat BP 88, DAC, E 252 (Art. 0305) darf darüber hinaus als Lebensmittelzusatzstoff (beschränkte Verwendung, im Rahmen des nationalen Lebensmittelrechts) eingesetzt werden.
Kein von uns vertriebenes Kaliumnitrat darf für medizinische oder arzneiliche Zwecke verwendet werden.
Literaturhinweise Kaliumnitrat und Nitrate
[1] Birett K., Umgang mit Gefahrstoffen 3. Aufl. 1990 (ecomed Verlagsges. mbH, Landsberg) - Betriebsanweisung für brandfördernde Gefahrstoffe
[2] British Pharmacopoeia - BP 1988 Vol. 1, p. 455 (Her Majesty´s Stationery Office, London)
[3] Caland M. u. P., Weihrauch und Räucherwerk 1. Aufl. 1992 (Windpferd Verlagsges., Aitrang) ISBN 3-89385-099-6
[4] Deutscher Arzneimittel-Codex - DAC 1986 2. Lieferung 1987, K-110 (Govi-Verlag, DAV)
[5] Deutsches Arzneibuch 6. Ausg. 1926 Neudruck 1951, S. 370f (Dt. Apotheker-Verlag, Stuttgart)
[6] Deutsches Arzneibuch 7. Ausgabe 1968, Kommentar von Böhme/Hartke, Reagenzienverzeichnis R 230, S. 219 (WVG mbH Stuttgart, GOVI-Verlag Frankfurt)
[7] Dieterich Eugen, Neues Pharmazeutisches Manual 10. Aufl. 1909 (Julius Springer, Berlin)
[8] Ellmer R./Weil H., Anleitung zur qualitativen Analyse 6. Aufl. 1973 (Umschau Verlag, Frankfurt/M.)
[9] Ewald C.A./Heffter A., Arzneiverordnungslehre 14. Aufl. 1911 (Aug. Hirschwald, Berlin)
[10] Food Chemicals Codex Third edition (Fourth Printing) 1989, p. 247 (National Academy Press, Washington): Monographie "Potassium nitrate"
[11] HAGER´s Handbuch der Pharmazeutischen Praxis 5. Aufl. Band 1, S. 533ff (Springer-Verlag)[12] Hörath H., Giftige Stoffe - Gefahrstoffverordnung 3. Aufl. 1991 (Wiss. Verlagsges. mbH, Stuttgart)
[13] HUNNIUS Pharmazeutisches Wörterbuch 7. Aufl. 1993 (Walter de Gruyter, Berlin und New York)[14] Jander G./Blasius E., Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie 13. Aufl. 1989 (S. Hirzel Verlag, Stuttgart)
[14a] Jander G./Blasius E., Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum 13. Aufl. 1990 (S. Hirzel Verlag, Stuttgart)
[15] Kempter G. et. al., Studienbücherei: Praktikum zur allgemeinen und anorganischen Chemie 2. Aufl. 1975 (VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin)
[16] Latscha/Klein, Anorganische Chemie 1978 (Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York)
[17] Ridder K./Katholing F, Gefahrgutverordnung Eisenbahn mit RID (ecomed Verlagsges. mbH)
[18] RÖMPP Chemielexikon Hrsg. Falbe/Regitz 9. Aufl. 1995 Band 3, S. 2132 (G. Thieme Verlag,Stuttgart)[19] Römpp H./Raaf H., Chemische Experimente die gelingen 16. Aufl. 1971 (Franckh, Stuttgart)
[20] Voigt R., Lehrbuch der pharmazeutischen Technologie 3. Aufl. 1979 S. 407 (Verlag Chemie, Weinheim)
[21] Willmes A., Textbuch Chemische Substanzen 1. Aufl. 1990 (Eigenverlag der Dr. Willmes GmbH)
[22] Elmadfa I./Muskat E./Fritzsche D., GU Kompaß E-Nummern (Gräfe und Unzer, 1990)
[23] Kolditz Lothar (Hrsg.), Anorganikum 6. Aufl. 1974 (Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin) (Natriumcarbonat/Kaliumnitrat-Aufschluss)
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[Index] * [Homepage] edited January 14th, 1999 * Last updated January 4th,2000