Quelltext der Seite Kaliumnitrat

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel  = [[Datei:K+.svg|x50px|Struktur des K<sup>+</sup>-Ions]] [[Datei:Nitrate anion.svg|120px|Struktur des Nitrations]]
| Andere Namen    = 
* Salpeter
* Kalisalpeter
* Bengalsalpeter
* Nitrokalit
* {{E-Nummer|252|Abruf=2020-06-27}}
* {{INCI|Name=POTASSIUM NITRATE |ID=37002 |Abruf=2020-02-25}}
| Summenformel    = KNO<sub>3</sub>
| CAS             = {{CASRN|7757-79-1}}
| EG-Nummer       = 231-818-8
| ECHA-ID         = 100.028.926
| PubChem         = 24434
| DrugBank        = DB11090
| Beschreibung    = farbloser bis weißer Feststoff<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse    = 101,11 g·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat        = fest
| Dichte          = 2,11 g·cm<sup>−3</sup> (20 °C)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Kaliumnitrat|ZVG=3630|CAS=7757-79-1|Abruf=2024-01-02}}</ref>
| Schmelzpunkt    = 334 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt      = * Zersetzung > 400 °C<ref name="GESTIS" /> (partiell)
* >750&nbsp;°C (vollständig)<ref>{{RömppOnline |ID=RD-11-00238 |Name=Kaliumnitrat |Abruf=2014-05-30}}</ref>
| Dampfdruck      = 
| Löslichkeit     = gut in Wasser (316&nbsp;g·l<sup>−1</sup> bei 20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|03}}
| GHS-Signalwort  = Achtung
| H               = {{H-Sätze|272}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|210|220|280|370+378|501}}
| Quelle P        = <ref name="GESTIS" />
| MAK             = 
}}
'''Kaliumnitrat''' ('''KNO<sub>3</sub>'''), auch als '''Bengalsalpeter''', im allgemeinen Sprachgebrauch oft als ''[[Nitrate#Salpeter|Salpeter]]'', im Speziellen als '''Kalisalpeter''' (früher auch „Salniter“: ‚gereinigter Salpeter‘<ref>Wilhelm Hassenstein: ''Das Feuerwerksbuch von 1420. 600 Jahre deutsche Pulverwaffen und Büchsenmeisterei.'' Neudruck unter dem Titel ''Büchsenmeysterei'' mit Übertragung ins Hochdeutsche und Erläuterungen, München 1941, S. 40, 53, 59, 67, 106 und 114.</ref>) bezeichnet, ist das [[Kalium]][[Salze|salz]] der [[Salpetersäure]].

== Eigenschaften ==
[[Datei:KNO3 (grobkristallin).jpg|miniatur|Kaliumnitrat]]
Kaliumnitrat bildet farblose Kristalle, die sich in Wasser unter starker Abkühlung lösen. Es ist deshalb in warmem Wasser viel leichter löslich als in kaltem Wasser. In einem Liter Wasser von 0&nbsp;°C können bis zu 130&nbsp;g Kaliumnitrat gelöst werden, bei 100&nbsp;°C sind es bis zu 2455&nbsp;g Kaliumnitrat.

Kaliumnitrat zersetzt sich beim Erhitzen zu [[Kaliumnitrit]] und [[Sauerstoff]]:
:<math>\mathrm{2 \ KNO_3 \ \stackrel{\Delta}{\rightarrow} \ 2 \ KNO_2 + O_2}</math>

Es ist bei erhöhten Temperaturen ein hervorragendes [[Oxidationsmittel]]. Verkohlte Rückstände in Glasgeräten lösen sich in geschmolzenem Kaliumnitrat rasch auf.

Kaliumnitrat ist deutlich weniger [[Hygroskopie|hygroskopisch]] als viele andere Nitrate, z.&nbsp;B. [[Natriumnitrat]].

== Gewinnung ==
=== Natürliche Vorkommen ===
Kaliumnitrat ist als natürliche [[Mineral]]bildung unter dem Namen [[Nitrokalit]] (lateinisch früher ''sal nitri'': auch unreiner [[Nitrate#Salpeter|Salpeter]]) bekannt und kommt als Ausblühung auf Böden vor. Von wirtschaftlicher Bedeutung waren die Vorkommen in China und Südostasien, wo in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts durch Auslaugen solcher Böden mehr als 10.000&nbsp;t Salpeter jährlich gewonnen wurden.

=== Bakterielle Nitrifikation stickstoffreicher organischer Abfälle ===
Von Ende des 14. bis in das 19. Jahrhundert wurde in Europa mithilfe von Bakterien und Luftsauerstoff Salpeter erzeugt, um vom Import dieses für Kriegszwecke unentbehrlichen Rohstoffes unabhängig zu sein (siehe „Geschichte“). Man vermengt stickstoffreiche organische Abfälle (Dung und Harn) mit [[Kalkstein|Kalk]] und Holzasche ([[Pottasche]]) und lässt diese in lockeren, luftdurchlässigen Erdhaufen verwesen. Dabei werden die Stickstoffverbindungen durch Bakterien zu Nitraten umgesetzt. Nach zwei Jahren wird die Masse mit Wasser ausgelaugt. Der Rohlauge (insbesondere bestehend aus Natronsalpeter bzw. Natriumnitrat)<ref>Irene Strube, Rüdiger Stolz, Horst Remane: ''Geschichte der Chemie: Ein Überblick von den Anfängen bis zur Gegenwart.'' Berlin 1986, S. 46.</ref> wird Pottasche (Kaliumcarbonat) zugesetzt und dadurch [[Calciumnitrat|Calcium-]] und [[Magnesiumnitrat]] zu Kaliumnitrat und schwerlöslichem [[Erdalkalimetall|Erdalkali]][[carbonat]] umgesetzt. Durch Eindampfen der filtrierten Lauge gewinnt man den Kalisalpeter, der durch Umkristallisation gereinigt wird.

=== Konversionssalpeter ===
Von Mitte des 19. Jahrhunderts bis etwa 1920 war die [[Konversion (Chemie)|Konversion]] von [[Chilesalpeter]] mit [[Kaliumchlorid]] aus dem deutschen [[Kalibergbau]] das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat:

:<math>\mathrm{NaNO_3 + KCl \longrightarrow KNO_3 + NaCl}</math>

Dabei wird die geringe Zunahme der Löslichkeit von [[Natriumchlorid]] mit der Temperatur ausgenutzt: Die [[Mutterlauge]] der KNO<sub>3</sub>-Kristallisation im vorausgegangenen Zyklus wird erwärmt und mit reinem Natriumnitrat und Kaliumchlorid (in [[stöchiometrisch]]en Mengen) versetzt. Das Gemisch wird unter Zusatz von etwas [[Natriumcarbonat|Soda]] bei 100&nbsp;°C eingeengt, wobei Natriumchlorid und Verunreinigungen ([[Erdalkalimetalle|Erdalkali]][[carbonate]]) ausfallen und abfiltriert werden. Das Filtrat wird mit dem Kondensat der Eindampfung wieder verdünnt, um beim Abkühlen ein Ausfällen von Natriumsalzen zu vermeiden, klarfiltriert, dann auf 5&nbsp;°C zur Kristallisation des Kaliumnitrats abgekühlt und zentrifugiert. Das abgeschiedene Kaliumnitrat wird für technische Zwecke umkristallisiert.

=== Synthetisch aus Salpetersäure ===
Heute wird Kaliumnitrat [[Synthese (Chemie)|synthetisch]] aus [[Salpetersäure]] hergestellt (siehe ''Darstellung'').

== Darstellung ==
Es gibt viele – theoretische und praktikable – Möglichkeiten Kaliumnitrat darzustellen:
* fast alle durch [[Salzbildungsreaktion]]en:

:<math>\mathrm{2 \ K + 2\ HNO_3 \longrightarrow 2 \ KNO_3 + H_2}</math>

:<math>\mathrm{KCl + NaNO_3 \longrightarrow KNO_3 + NaCl}</math>
:
:<math>\mathrm{KOH + NH_4NO_3 * CaCO_3 \longrightarrow NH_3 + H_2O + KNO_3 + CaCO_3 }</math>

:<math>\mathrm{KCl + NH_4NO_3 \longrightarrow KNO_3 + NH_4Cl}</math>

:<math>\mathrm{K_2CO_3 + 2 \ HNO_3 \longrightarrow 2 \ KNO_3+ H_2O + CO_2}</math>

:<math>\mathrm{K_2CO_3 + 2 \ NH_4NO_3\longrightarrow 2 \ KNO_3 + (NH_4)_2CO_3}</math>

:<math>\mathrm{2 \ KOH + N_2O_5 \longrightarrow 2 \ KNO_3 + H_2O}</math>

:<math>\mathrm{KOH + HNO_3 \longrightarrow KNO_3 + H_2O}</math>

:<math>\mathrm{KOH + NH_4NO_3 \longrightarrow KNO_3 + NH_3 + H_2O}</math>

:<math>\mathrm{K_2O + 2 \ HNO_3 \longrightarrow 2 \ KNO_3 + H_2O}</math>

:<math>\mathrm{2 \ NaNO_3 + K_2CO_3 \longrightarrow 2 \ KNO_3 + Na_2CO_3}</math>

Das gebildete [[Ammoniumcarbonat]] zerfällt ab etwa 60&nbsp;°C zu [[Ammoniak]], [[Kohlenstoffdioxid]] und [[Wasser]].<ref>M. Baetz: ''Schwarzpulver für Survival Band 1'' Improvisation von Schwarzpulver und ähnlichen Mischungen, S. 70, 2005, Fuldaer Verlagsanstalt.</ref>

== Verwendung ==
* Kaliumnitrat wird zur Haltbarmachung von Lebensmitteln verwendet ([[Pökelsalz]] E 252).
* Es ist der Hauptbestandteil von [[Schwarzpulver]].
* Ein Gemisch aus 24 % [[Bor]] + 71 % KNO<sub>3</sub> + 5 % Binder dient als zuverlässige Anzündmischung, die auch bei sehr tiefen Temperaturen (−196&nbsp;°C) brennt.
* Eine Mischung aus 60 % NaNO<sub>3</sub> + 40 % KNO<sub>3</sub> schmilzt bei 222&nbsp;°C und wird als [[Wärmeträgermedium]] in [[Sonnenwärmekraftwerk|solarthermischen Kraftwerken]] eingesetzt. Diese Salzschmelze ist chemisch stabil bis 590&nbsp;°C, hat eine hohe [[spezifische Wärmekapazität]] von 1,55&nbsp;kJ/(kg·K), eine Dichte von 1,79&nbsp;g/cm<sup>3</sup> und ist dünnflüssig wie Wasser ([[Viskosität]]: 2,1&nbsp;mPa·s). Sie benetzt Metallflächen sehr leicht, was bei ungeeigneter Konstruktion und Materialauswahl zu Dichtungsproblemen führen kann. [[Rostfreier Stahl]] ist weitgehend beständig gegen Salpeterschmelzen (Abtragungsrate: 6–15&nbsp;µm/Jahr bei 570&nbsp;°C). Der [[Wärmeübergangskoeffizient]] am turbulent durchströmten Rohr beträgt etwa 6000&nbsp;W/K·m<sup>2</sup>. Die Salpeterschmelze eignet sich aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität (2,8&nbsp;MJ/(K·m<sup>3</sup>)) zudem als Wärmespeichermedium. Durch Zusatz von [[Natriumnitrit]] kann die Schmelztemperatur weiter erniedrigt werden. Ein als [[HiTec]] bezeichnetes Salzgemisch aus 53 % KNO<sub>3</sub> + 40 % NaNO<sub>2</sub> + 7 % NaNO<sub>3</sub> schmilzt bereits bei 140&nbsp;°C und hat besonders günstige Eigenschaften als Wärmeträgermedium, wenn die Giftigkeit von Natriumnitrit ohne Belang ist.
* Salpeterbäder werden zur [[Wärmebehandlung]] von [[Aluminiumlegierung|Aluminiumknetlegierungen]] mit Magnesiumgehalten bis 10 % verwendet. Die höchstzulässige Temperatur der Salzschmelze ist vom Magnesiumgehalt abhängig; sie sinkt von 550&nbsp;°C bei 0,5 % Mg auf 380&nbsp;°C bei 10 % Mg.
* in [[Dünger]]
* in [[Zahnpasta]] für schmerzempfindliche Zähne<ref>{{cite web|title=Potassium nitrate |url=http://www.drugs.com/drp/potassium-nitrate.html |publisher=Drugs.com |accessdate=2015-11-15 |language=en}}</ref>
* Qualitativer Nachweis von Mangan und Chrom in der Soda-Salpeter-Schmelze.

== Geschichte ==
Bereits im 11. Jahrhundert wird Salpeter im Buch des [[Marcus Graecus]], das auch erstmals die Schwarzpulvermischung erwähnt, als neuer Stoff genannt, der von Erde und Steinen abgekratzt wird. Das vom Ende des 13. Jahrhunderts stammende Buch über den berittenen Kampf und den Einsatz von Kriegsmaschinen von [[Hasan al-Rammah]] (''Al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya'') enthält bereits mehrere Vorschriften zur Reinigung des Salpeters mit Holzasche sowie zur Anfertigung von Brandsätzen und Treibstoff für Raketen.

Salpeter wurde anfangs aus [[Indien]] importiert; [[Republik Venedig|Venedig]] zog aus dem Zwischenhandel hohe Gewinne. Mit steigender Nachfrage und aus Gründen der Unabhängigkeit förderten vom Ende des 14. Jahrhunderts an die Regierungen die eigene Gewinnung von Salpeter und sicherten sich durch ein „Salpeterregal“ alle Rechte der Herstellung, des Importes und der Verwendung mittels drakonischer Gesetze. Durch die schnelle Sauerstoffabgabe war der Salpeter die Grundlage für die plötzliche Verbrennung von Schwefel und Holzkohle im Schießpulver und daher als chronisch knappe Substanz der strategische Rohstoff über sechs Jahrhunderte.

In Thüringen gab es im 16. Jahrhundert neun [[Salpetersieder]]eien. Die [[Moldau (Fluss)|Moldauufer]] bei [[Prag]] waren mit „Sanitärbänken“ bedeckt, die Stadt Halle erteilte eine Konzession zur Salpetergewinnung an den Müllhalden. Die steigende Nachfrage nach Salpeter wurde teilweise durch weitere Importe, vor allem aus Indien, und durch eigene Anlagen gedeckt.

Ab dem Ende des 14. Jahrhunderts fand ein systematischer Anbau von Salpetergärten statt. Tierische Abfälle (Dung, [[Kot]], [[Urin]] und [[Blut]]) wurden mit kalkhaltigen Erden, Erde von Fried- bzw. Schlachthöfen oder aus [[Moor]]en und mit [[Kalkstein|Kalk]], [[Schutt]] sowie [[Asche]] in Gruben gefüllt oder zu Haufen geschichtet und ab und zu mit [[Jauche]] oder Urin begossen. Durch die Zersetzung bildete sich nach ein bis zwei Jahren so viel Salpeter, dass er aus der Erde ausgewaschen werden konnte. Die Ausbeute betrug etwa 6:1, aus 6&nbsp;kg Salpetererde gewann man 1&nbsp;kg Salpeter.

Salpetersieder als besonderer und sehr unbeliebter Berufsstand durften Grundstücke jederzeit betreten und dort nach Salpeter suchen. Das traf sogar für Kirchen im 17. und 18.&nbsp;Jahrhundert zu, wobei nur die Zeiten der Gottesdienste ausgenommen waren. In Schweden mussten die Bauern ihre Abgaben sogar teilweise in Salpeter entrichten.

1879 bis 1884 führte [[Chile]] den [[Salpeterkrieg]] gegen seine Nachbarländer Peru und Bolivien, um in den alleinigen Besitz der großen Wüstenlagerstätten von [[Natriumnitrat|Natronsalpeter]] (Chilesalpeter; „Caliche“) zu gelangen, der mit Kalisalzen sofort zum Kalisalpeter umgesetzt werden konnte. Dieses Verfahren der Konversion wurde ab 1916 vom [[Haber-Bosch-Verfahren]], der Erzeugung von [[Ammoniak]] aus Luft und Wasser mit nachfolgender Umsetzung zur Salpetersäure, abgelöst.

== Literatur ==
* M. Baetz: ''Schwarzpulver für Survival Band 1'' Improvisation von Schwarzpulver und ähnlichen Mischungen, S. 70, 2005, Fuldaer Verlagsanstalt
* R. H. Perry: ''Chemical Engineers´ Handbook''. 4th ed., McGraw-Hill Book Company, New York, 1963, pp. 9–77
* G. H. Janz et al.: ''Physical Properties Data Compilations Relevant to Energy Storage II. Molten Salts'', NSRDS, April, 1979
* J. Gartz: ''Kulturgeschichte der Explosivstoffe''. E. S. Mittler & Sohn, Hamburg, 2006
* Seel, Wolfgang: Preußisch-deutsche Pulvergeschichte. Deutsches Waffen-Journal 19 (1983) Nr. 3, S. 294–301, Nr. 4, S. 462–465, Nr. 5, S. 588–592, Nr. 7, S. 862–867, Nr. 8, S. 1020–1023, Nr. 9, S. 1144–1146, 44 Abb.
* Seel, Wolfgang: Altpreußische Salpeterwirtschaft. Waffen- und Kostümkunde B. 25 (1983) H. 1, S. 31–41, 4 Abb.

== Einzelnachweise ==
<references/>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4328375-5}}

[[Kategorie:Nitrat]]
[[Kategorie:Kaliumverbindung]]
[[Kategorie:Lebensmittelkonservierungsstoff]]
[[Kategorie:Pharmazeutischer Hilfsstoff]]
[[Kategorie:Düngemittel]]
[[Kategorie:Lebensmittelzusatzstoff (EU)]]