硝酸钾 （硝酸盐类离子化合物，高氮钾复合肥）

相关历史

中国古代劳动人民在腌制肉类食品时就使用了硝石（硝酸钾），这一处理的应用，对肉制品的生产发展起了一定的作用。硝酸钾与来自海水里的盐不同，它是由风化产物在穴壁或潮湿墙壁下部结壳而形成的一种盐。早在远古时代，人们便注意到它的存在，公元前3世纪苏美尔人的碑文中便有关于它的记载。7世纪，中国就有用焰硝（硝酸钾）、硫黄和木炭做火药。在中世纪时期，冷却食物是通过在水中加入某种化学物质如硝酸钠或硝酸钾，而使温度降低，1550年记载的冷却酒就是通过这种方法制作的，这就是制冷工艺的起源。

在1914-1918年世界大战期间，德国无法从智利进口硝石，因此只能寻找其他方法合成硝酸钾，德国化学家奥斯特瓦尔德（Ostwald）和其他有关专家一起，成功地在铂催化条件下用氢气和氮气为原料合成氨，并通过氨氧化法制取了硝酸，然后再以硝酸和氯化钾反应制得硝酸钾，从而结束了德国进口智利硝石的历史。

在自然界中没有储量大的硝酸钾矿，早在中世纪，中国就已从含硝堆肥中获得硝酸钾以制造黑色火药。在19世纪60年代以前，用硝酸钠（智利硝石）等与氯化钾复分解反应来制取硝酸钾。因产品价格较高，主要应用于工业。在60年代以后硝酸与氯化钾反应生产硝酸钾的直接法流程开发成功，美国西南钾碱公司于1963年投产，以色列IMI于1969年投产。到了80年代智利SQM厂 (Sociedad QuimicaY Minera De Chile SA，智利化工、矿业公司）以智利硝石生产硝酸钾，改进了生产工艺，降低了成本，1990年SQM厂年产硝酸钾180 kt。

理化性质

物理性质

硝酸钾常温下为白色颗粒状或结晶状粉末，无臭有毒，有盐水刺激性味道，具有弱吸湿性，摩尔质量为101.103 g/mol，在标准大气压下沸点为400 ℃，熔点为333~334 ℃，在常温下密度为2.1 g/cm。硝酸钾易溶于水并且在水中的溶解度随温度升高而增加（在20 ℃时的溶解度为31.6 g/100 g；在80 ℃时的溶解度为246.0 g/100 g），能溶于液氮和丙三醇，微溶于酒精，不溶于乙醇。

化学性质

硝酸钾是很强的氧化剂，高温下受热会分解产生亚硝酸钾和氧气，与热源、还原剂接触有燃烧爆炸的危险。

氧化还原反应

硝酸钾是强氧化剂。黑火药反应（“一硝二硫三木炭”）就是利用了硝酸钾的强氧化性，该反应中硫和硝酸钾都是氧化剂，反应过程会放出大量的热，热量使反应产物气体体积膨胀到比原来固体体积大一千倍以上，最终产生爆炸。反应方程式如下：

硝酸法

硝酸与氯化钾在较低的温度下，直接生成硝酸钾。

分子结构

硝酸钾是多键型化合物，不仅有带极性的N-O共价键，还有金属钾离子和硝酸根离子之间的离子键。

硝酸钾晶体结构在室温下属于正交晶系，又称斜方晶系，属低极晶族，外观为针状、粒状或毛发状的集合体。三结晶轴均不等长，互相垂直，即其晶胞参数具有a≠b≠c，α=β=y=90°的特征。其中硝酸根阴离子的几何形状是一个平面三角形，氧原子在三角形的顶点，每个氧原子带负电荷，氮原子位于三角形中心，带正电荷。硝酸钾的拉曼光谱特征峰在1055 cm⁻¹和722 cm⁻¹左右。

安全事宜

毒性

毒性：大鼠经口LD₅₀为3.2 g/kg。FAO（联合国粮食及农业组织）和WHO（世界卫生组织）1994年规定，ADI值为0~5 mg/kg（以硝酸钠计的硝酸盐总量），在硝酸盐中，硝酸钾的毒性较强，此外其所含的钾离子对人体心脏有影响。

健康危害

如果吸入硝酸钾粉末，会引发咳嗽、呼吸急促和喉咙痛等症状，吸入过高浓度的硝酸钾粉末会引起肺部疾病。

如果摄入硝酸钾，可能引起肠胃不适，引发恶心、腹痛、呼吸困难、精神错乱呕吐和腹泻等症状。大量摄入可能致死，成年人的硝酸钾致死剂量为54 mg/kg~462 mg/kg。需要在医生指导下使用。

如果皮肤接触硝酸钾，可能导致皮肤发红、瘙痒、疼痛、干燥和皮疹，甚至灼伤皮肤，大量接触可能引起高铁血红蛋白血症。硝酸盐的主要急性毒性作用是导致高铁血红蛋白血症，在这种情况下，体内超过 10% 的血红蛋白转化为高铁血红蛋白。当这种转化超过 70% 时，可能会导致死亡。

急救措施

当不慎吸入硝酸钾，需要立即将人移至空气清新处休息。转诊就医。若皮肤接触硝酸钾，需立即脱掉被污染的衣服。冲洗，然后用水和肥皂清洗皮肤。食入硝酸钾需立即漱口，然后转诊就医。

防护措施

在操作时，要密闭操作，加强通风，通风系统优选局部排气通风，以使员工的暴露程度尽可能低，局部排气通风还可以防止硝酸钾分散到其他工作区域。操作人员不得佩戴隐形眼镜，必须穿聚乙烯防毒服，戴氯丁橡胶手套。硝酸钾车间应该远离可燃物、火种和热源，在工作场所不能吸烟、吃东西以及喝水，离开工作场所要脱掉与硝酸钾接触的衣物。

消防措施

硝酸钾自身在常温下不可燃烧，但它是一种强的氧化剂，在高温受热下会释放出氧气，因此与还原剂、有机物或可燃物接触会引发燃烧甚至爆炸，遇到可燃物着火时还会助长火势。硝酸钾受热分解还会产生有毒的氮氧化合物。

消防人员必须佩戴防毒面具、穿全套消防服，在上风向灭火。需持续喷水直至火场容器冷却，切勿将水流直接射至燃烧物，以避免引起严重的流淌火灾或者引起火星剧烈的沸溅。

应急处理

如果出现硝酸钾固体粉末少量倾洒的情况，要立即使用工具将倾洒的硝酸钾收集到专用的容器中，然后把容器转移出倾洒区。

如果出现硝酸钾液体少量溢出的情况，要立即使用蛭石砂或沙子来吸收产品，并将吸收后的混合物收集到密闭容器。

如果出现硝酸钾液体大量溢出的情况，要立即筑堤进行处理。

贮存注意事项

硝酸钾是强氧化剂，因此在贮存和运输时要远离火种、热源、还原剂、可燃物和活性金属粉末。贮存于阴凉干燥处，并且保持良好的通风条件，贮存温度不超过30 ℃，相对湿度不超过80 %，避免产生粉尘以及硝酸钾结块。倒空的容器可能残留硝酸钾，因此要妥善处理。