Kaliumnitrat

Kaliumnitrat ist eine chemische Verbindung, die in farbloser Form kristallisiert. Es ist ein ionisches Salz, das aus Kaliumionen (K+) und Nitrationen (NO3–) besteht, was es zu einem Alkali -Metallnitrat macht. Diese Verbindung ist natürlich als Mineral zu finden und dient als Stickstoffquelle.

Chemische Formel
KNO3
CAS-Nummer
7757-79-1

Merkmale

Molares Gewicht
101.103 g/mol
Schmelzpunkt
334°C
Siedepunkt
400°C (decomposes)
Dichte
2.109 g/cm³
Formulare
Pulver, Farblos

Verwendungszwecke und Anwendungen

Wichtige Anwendungen

  • Sprengstoffe
  • Nahrungskonservierungsmittel
  • Oxidationsmittel
  • Pyrotechnik
  • Pharmazeutika
  • Kosmetische Produkte
  • Makronährstoff

Branchen

Kaliumnitrat

Kaliumnitrat ist allgemein als Salpeter bekannt. Das Kaliumsalz der Salpetersäure kommt in bestimmten trockenen Regionen natürlich als Mineralvorkommen namens Nitrocalit vor.
Das bekannteste natürliche Vorkommen von Kaliumnitrat findet sich in den sogenannten Nitratlagerstätten in Regionen Südamerikas. Kaliumnitratlagerstätten entstehen, wenn Mineralsalze aus den Überresten alter Gewässer mit hohen Konzentrationen an Natriumnitrat und Kaliumnitrat abgeschieden werden.

Eigenschaften von Kaliumnitrat

Kaliumnitrat ist ein farbloser Feststoff, der als kristallines Pulver vorliegt und sich gut in Wasser löst. Bei Erhitzung zersetzt sich die Substanz zu Kaliumnitrit und Sauerstoff, wodurch sie sich bei erhöhten Temperaturen als Oxidationsmittel eignet. Kaliumnitrat ist ein ionisches Salz. Es besteht aus Kalium- und Nitrationen und ist somit ein Alkalimetallnitrat.
Heute wird Kaliumnitrat synthetisch aus Salpetersäure hergestellt. Das wichtigste Verfahren zur industriellen Herstellung von Kaliumnitrat ist die Doppelsalzreaktion. Bei diesem Verfahren wird Natriumnitrat, das aus natürlichen Quellen oder nach dem Haber-Bosch-Verfahren gewonnen wird, mit Kaliumchlorid gemischt. Dabei entsteht ein Doppelsalz, das anschließend weiter getrennt wird. Diese Reaktion führt zur Bildung von Kaliumnitrat und Natriumchlorid als Nebenprodukt.
Ridgley, Maryland, United States of America

Kaliumnitrat in der Landwirtschaft

In der Landwirtschaft wird Kaliumnitrat hauptsächlich in Düngemitteln verwendet. Es liefert zwei wichtige Nährstoffe für Pflanzen, Kalium und Stickstoff in Form von Nitrat.
Kaliumnitrat ist besonders wichtig für den Obst- und Gemüseanbau, da es das Wachstum und die Qualität von Obst und Gemüse optimiert. Im Zierpflanzenbau erhöht Kaliumnitrat die Blühfähigkeit von Blumen.
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Kaliumnitrat in der Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie wird Kaliumnitrat vor allem als Konservierungsmittel und Pökelsalz für Fleisch- und Wurstwaren eingesetzt. In Verbindung mit Salz bildet es die Grundlage für den Pökelprozess, bei dem Nitrat zu Nitrit reduziert wird. Dies geschieht entweder durch natürliche Mikroorganismen im Fleisch oder durch Zugabe spezieller Kulturen.
Nitrit hat mehrere wichtige Funktionen, darunter die Konservierung. Es wirkt antimikrobiell und hemmt das Wachstum schädlicher Bakterien wie Clostridium botulinum, dem Erreger des Botulismus. Außerdem trägt es durch die Reaktion mit Myoglobin, einem Protein im Fleisch, zur typischen roten Farbe von gepökeltem Fleisch bei. Nicht zuletzt verleiht es gepökeltem Fleisch seinen charakteristischen Geschmack.
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Kaliumnitrat in der pharmazeutischen Industrie

Kaliumnitrat wird in der pharmazeutischen Industrie, insbesondere in der Zahnmedizin, verwendet. Es ist ein häufiger Bestandteil von desensibilisierenden Zahnpasten, die die Empfindlichkeit empfindlicher Zähne reduzieren.
Kaliumnitrat blockiert die durch Hitze, Kälte, Süßes oder Saures ausgelösten Schmerzreize, die durch freiliegende Dentinkanälchen verursacht werden. Es verringert die Empfindlichkeit der Zahnnerven, indem es die Nervensignale hemmt. Kaliumnitrat wirkt außerdem als Konservierungsmittel und pH-Regulator bei der Herstellung bestimmter pharmazeutischer Produkte.
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Kaliumnitrat in der Kosmetikindustrie

Die Verwendung von Kaliumnitrat in der Kosmetikindustrie konzentriert sich auf die Zahn- und Hautpflege, da es entzündungshemmend wirkt. Neben seiner Verwendung in desensibilisierenden Zahnpasten ist Kaliumnitrat in einigen Produkten für die allgemeine Mundpflege enthalten, beispielsweise in Mundspülungen oder Zahngelen.
In bestimmten Hautpflegeformulierungen wie Aftershaves oder Rasierprodukten wird Kaliumnitrat zur Beruhigung gereizter Haut verwendet. Aufgrund seiner entzündungshemmenden und antimikrobiellen Eigenschaften wird es auch in Produkten gegen Akne und Hautirritationen eingesetzt.
Water is being removed from biosolid material at a municipal waste water treatment plant. The biosolid is sludge left over from the treatment process and will be used as fertilizer on farm fields.

Kaliumnitrat in der Wasseraufbereitung

Im Bereich der Wasseraufbereitung dient Kaliumnitrat als Stickstoffquelle in biologischen Kläranlagen, insbesondere in der Denitrifikation, einem biologischen Prozess, bei dem stickstoffhaltige Verbindungen wie Nitrat durch Mikroorganismen in Stickstoffgas umgewandelt werden. In Systemen, denen organische Stoffe oder Stickstoff fehlen, wird Kaliumnitrat zugesetzt, um den Mikroorganismen den für den Prozess notwendigen Stickstoff zuzuführen. In Abwassersystemen reduziert Kaliumnitrat außerdem unangenehme Gerüche und Korrosion durch Schwefelbildung.
Kaliumnitrat wird zur Regulierung des Nährstoffverhältnisses in Gewässern eingesetzt, die von Eutrophierung (Überdüngung durch überschüssige Nährstoffe wie Phosphor) betroffen sind. Ein ausgewogenes Stickstoff-Phosphor-Verhältnis fördert das Wachstum nützlicher Algen und hemmt das Wachstum schädlicher Cyanobakterien (Blaualgen), die bei Eutrophierung häufig dominieren. Kaliumnitrat liefert Stickstoff in Form von Nitrat, ist leichter verfügbar und weniger schädlich als Ammoniak.
In bestimmten Anwendungen wird Kaliumnitrat auch zur Regeneration von Ionenaustauschern verwendet. Ionenaustauscherharze, die zur Entfernung von Ionen wie Nitrat oder Phosphat aus Wasser eingesetzt werden, können mit Kaliumnitrat regeneriert werden, um ihre Kapazität wiederherzustellen.
Kaliumnitrat wird in der Aquaristik und Aquakultur verwendet, um Wasserpflanzen mit Nährstoffen zu versorgen und die Wasserqualität zu verbessern.
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Kaliumnitrat in der Energiewirtschaft

In der Energiebranche spielt Kaliumnitrat eine entscheidende Rolle bei erneuerbaren Energien, insbesondere bei der Energiespeicherung und in bestimmten industriellen Prozessen. Kaliumnitrat wird in solarthermischen Kraftwerken (CSP) als Bestandteil von Salzschmelzgemischen zur Speicherung von Wärmeenergie eingesetzt. Außerdem wird es bei der Entwicklung von Hochtemperaturbatterien und thermischen Energiespeichersystemen verwendet.
Die Substanz wird auch als Katalysator in Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle verwendet. Aktivkohle kann in der Energiewirtschaft zum Filtern von Emissionen oder zum Reinigen von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt werden.
In industriellen Hochtemperaturprozessen, die für die Energieerzeugung oder den Bau von Energieinfrastrukturen erforderlich sind, dient Kaliumnitrat als Wärmeträgermedium oder chemischer Zusatzstoff.

Weitere Anwendungsbereiche für Kaliumnitrat

In der Pyrotechnik wird Kaliumnitrat als Oxidationsmittel bei der Herstellung von Schießpulver und anderen pyrotechnischen Verbindungen benötigt. Es spielt eine zentrale Rolle bei der Bereitstellung von Sauerstoff für die Verbrennung brennbarer Stoffe und ermöglicht so Explosionen und die Erzeugung von Farben und Effekten in Feuerwerkskörpern und Sprengkörpern. Kaliumnitrat wird auch bei der Herstellung von Raketenantrieben verwendet.
In der Schmierstoffindustrie wird es zur Herstellung von Hochtemperaturschmierstoffen (z. B. für Industrieöfen, Turbinen oder Schmiedeanlagen) verwendet. Außerdem entfernt es Rückstände (Kohlenstoffablagerungen) aus Produktionsanlagen und aktiviert Katalysatoren in Regenerationsprozessen.
In der Tierernährung wird Kaliumnitrat zur Reduzierung der Methanemissionen bei Wiederkäuern eingesetzt. Es dient außerdem als Kalium- und Stickstoffquelle.