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définition - nitrate de potassium

nitrate de potassium (n.m.)

1.mélange de nitrates, présent sur les vieux murs, utilisé anc. en fertilisant et explosif.

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synonymes - nitrate de potassium

nitrate de potassium (n.m.)

nitre, salpêtre

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Nitrate de potassium

                   
Nitrate de potassium
Nitrate de potassium
Nitrate de potassium
Général
Nom IUPAC Nitrate de potassium
No CAS 7757-79-1
No EINECS 231-818-8
No E E252
Apparence poudre cristalline incolore à blanche[1].,
ou prismes transparents incolores
Propriétés chimiques
Formule brute KNO3  [Isomères]
Masse molaire[2] 101,1032 ± 0,0012 g·mol−1
K 38,67 %, N 13,85 %, O 47,47 %,
Propriétés physiques
T° fusion 333 à 334 °C[1]
T° ébullition Se décompose au-dessous du point d'ébullition à 400 °C[1]
Solubilité dans l'eau à 25 °C : 357 g·l-1[1],
1,61 g·l-1 dans l'éthanol,
insoluble dans l'alcool absolu,
soluble dans la glycérine
Masse volumique 2,1 g·cm-3[1]
Thermochimie
ΔfH0liquide 9,4 kJ/mol
Précautions
Directive 67/548/EEC[3]
Comburant
O
Phrases R : 8,
Phrases S : 16, 41,
Transport[3]
50
   1486   
SIMDUT[4]
C : Matière comburante
C,
Inhalation Peut causer une irritation des voies respiratoires, voire convulsions, tachycardie, dyspnée...
Peau Risque moyen
Yeux Peut causer une irritation
Ingestion Nausées, vomissements et diarrhée
autre Très réactif.
Écotoxicologie
DL50 lapins par ingestion :
1,166g d'anions/kg
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le nitrate de potassium, autrefois dit « nitrate de potasse » et avant cela connu depuis le Moyen Âge sous le nom de salpêtre (du latin médiéval salpetrae, littéralement : sel de pierre[5]) ou nitre est un composé inorganique de formule chimique KNO3.

On appelle aussi salpêtre le résultat de la perte de l'eau de cristallisation de ce sel donnant une couche pulvérulente blanchâtre se formant sur les vieux murs humides. On le récolte en grattant des pierres ou des briques situées dans des lieux sombres, comme les caves.

On l'utilisait mélangé à du soufre et à du charbon de bois, pour fabriquer de la poudre à canon.

Sommaire

  Construction

Le salpêtre et les sels minéraux cristallisant sur les constructions neuves sont des effets secondaires des remontées d'humidité par capillarité dans les matériaux. Ces dépôts blanchâtres de nitre sont fréquents dans les régions où l'eau est polluée par les nitrates ou naturellement riche en nitrates.

Le salpêtre se présente sous la forme de fibres blanches ayant l'apparence de poils blancs. Dans les caves ou maisons humides anciennes, le salpêtre est l'un des résidus du développement de bactéries qui se nourrissent de l'ammoniac provenant de l'eau du sol et du carbonate de potassium contenu dans les murs. La transformation se termine au contact du dioxygène de l'air pour former le nitrate de potassium ou salpêtre.

On voit souvent ces fibres blanches dans les bâtiments anciens qui ont abrité des animaux ou à proximité d'une ancienne fosse septique, l'ammoniac s'y formant à partir de l'urine. Les sels minéraux se présentent sous forme solide de couleur blanche. Le salpêtre et les sels minéraux sont présents dans toute l'épaisseur des murs anciens humides et concentrés à la surface des matériaux. Ce salpêtre était autrefois récolté dans les caves ou certaines grottes pour la poudre.

  Histoire de sa production

Historiquement, le salpêtre était préparé dans un tas de compost (généralement 1,5 mètre de haut par 2 mètres de large par 5 mètres de long) comportant un mélange de fumier, de terre (ou de mortier ou de cendres de bois) et des matières organiques (paille) pour la porosité de l'ensemble. Le tas était généralement protégé de la pluie, maintenu humide avec l'urine, il était retourné souvent pour accélérer la décomposition et les infiltrations d'eau durant un an. Le liquide contenant des nombreux nitrates est ensuite converti en nitrates de potassium avec des cendres de bois, puis cristallisé et raffiné pour une utilisation en poudre. Les personnes chargées de faire le salpêtre sont des salpêtriers.

L'urine a également été utilisée dans la fabrication du salpêtre pour la poudre à canon. Dans ce processus, de l'urine est placée dans un récipient contenant de la paille et laissé à mariner plusieurs mois, après quoi de l'eau est utilisée pour laver les sels chimiques de la paille. Le processus est complété par un filtrage aux cendres de bois, ainsi qu'un séchage au soleil et à l'air libre. Les cristaux de salpêtre peuvent ensuite être collectés et ajoutés à du soufre et du charbon de bois pour créer la poudre noire. Le nitrate de potassium peut aussi être récolté à partir des accumulations de guano de chauve-souris dans les grottes. Il s'agit de la méthode traditionnelle au Laos pour la fabrication de la poudre à canon pour les roquettes Bang Fai. Sous l'Ancien Régime en Europe, sa fabrication fait l'objet d'une réglementation stricte constituant un monopole d'État.

Le plus ancien procédé de purification de nitrate de potassium est décrit en 1270 par un ingénieur et chimiste Arabe, Hasan al-Rammah de Syrie, dans son ouvrage al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya (« Le Livre de la cavalerie militaire et machines de guerre ingénieuse »), où il a décrit pour la première fois l'utilisation de carbonate de potassium (sous forme de cendres de bois) afin d'éliminer les sels de calcium et de magnésium, du nitrate de potassium impur[5].

Sous le nom de nitre, il pouvait être un ingrédient de remèdes tels que l'opiat antiscorbutique, un des remèdes de la pharmacopée maritime occidentale au XVIIIe siècle [6].

  Durant la Révolution française

À la naissance de la République, les frontières sont menacées par les armées coalisées. Une production d'armes est lancée, entre autres, par Gaspard Monge. La production de la Régie des poudres et salpêtres est créée avec l'aide de grands chimistes (Turgot et Lavoisier) le 30 mai 1775 mais se révèle insuffisante, d'autant plus que les anglais empêchent l'importation de salpêtre.
Ce matériau prend alors une importance stratégique ; Le 4 décembre 1793, le Comité de salut public décrète donc l' extraction révolutionnaire du salpêtre ; Chaque district de la République est prié d'envoyer deux jeunes gens plus ou moins instruits à qui l'on donne une formation. Le but étant qu'ils retournent chez eux et forment d'autres personnes à la récolte (dans les carrières, grottes et caves et caveaux) et à la purification du salpêtre. Parmi les instructeurs, on compte également Berthollet[7],[8]. Une chanson de propagande révolutionnaire ; Le Salpêtre républicain[9] est créée en 1794 pour encourager tous les Français à sauver le pays, les lois et libertés contre la perfide Albion et l'Allemagne, pour que la France soit connue comme « vainqueur des bons par la bonté et des méchants par le salpêtre » dit la chanson[10].

  Production industrielle

Au cours du XIXe siècle et jusqu'à la Première Guerre mondiale, le nitrate de potassium a été produit à une échelle industrielle, d'abord en 1905 par le procédé Birkeland-Eyde. Ce procédé utilise des arcs électriques dans l'air pour produire du monoxyde d'azote. Celui-ci réagit avec l'oxygène puis l'eau pour donner l'acide nitrique. Plus tard il fut remplacé par le procédé Ostwald plus efficace qui produit le monoxyde d'azote par oxydation sur platine de l'ammoniac produit par le procédé Haber. Ce dernier est apparu à l'échelle un peu avant la Première Guerre mondiale et a permis à l'Allemagne d'acquérir ces nitrates vitaux pour la guerre, retardant sans doute sa fin : les dépôts de nitrate naturel se trouvant au Chili alors aux mains des Britanniques. Au XXIe siècle, pratiquement tous les nitrates sont produits avec de l'ammoniac obtenu grâce au procédé Haber.

  Solubilité aqueuse du salpêtre

  Dangers

Des explosions accidentelles dues au salpêtre utilisé en poudre explosive (poudre B notamment) ou à d'autres formes de nitrates (engrais, munitions...) sont documentées depuis avant le Moyen Âge, avec quelques exemples marquants, et par ordre chronologique ;

  Utilisations

  Comburant

Le nitrate de potassium est très connu comme propergol de fusée en association avec un glucide tel que le saccharose ou le glucose (sucre en poudre) ou bien un polyol tel que le sorbitol (65 % de nitrate de potassium et 35 % de sorbitol). Mélangés ensemble puis fondus, ils se lient très bien pour former un propergol solide en refroidissant[13].

  Fumigène

Caramélisé avec du sucre et du bicarbonate de soude (60 % de salpêtre, 40 % de sucre, une cuillère à soupe de bicarbonate de sodium), le salpêtre constitue un puissant fumigène.

On peut aussi se passer de bicarbonate, le mélange dégage moins de fumée (le bicarbonate agissant comme inhibiteur). En revanche, de grosses flammes peuvent être observées. L'équation bilan de cette transformation est :

8KNO3 + C6H12O6 → 4K2O + 6CO2 + 6H2O + 3O2
ou
6,29 KNO3 + C12H22O11 → 3,67 CO2 + 5,19 CO + 7,91 H2O + 3,09 H2 + 3,14 N2 + 3,14 K2CO3

(ces équations sont fausses car impossibles ou non-équilibrées mais ce sont les seules connues à ce jour)


De manière équilibrée on obtient :

8KNO3 + C6H12O6 → 4K2O + 6CO2 + 6H2O + 4O2 + 4N2


Équations équilibrées plus plausibles avec la proportion en poids de 60 40 :

avec production de suie :

5.08 KNO3 + C12H22O11
2.54 K2CO3 + 2.54 N2 + 11H2O + 7.62 CO + 1.84C

avec production d'hydrogène :

5.08 KNO3 + C12H22O11
2.54 K2CO3 + 2.54 N2 + 9.16H2O + 9.46 CO + 1.84H2

avec ajout de l'oxygène de l'air :

5.08 KNO3 + C12H22O11 + 5.65O2
2.54 K2CO3 + 2.54N 2 + 11H2O + 9.46CO2

La vraie réaction fumigène est probablement un mélange des trois avec en plus production de bicarbonate de potassium avec divers composés de carbone, hydrogène, oxygène.

  Autres utilisations

Les jardiniers avertis l'utilisent pour se débarasser des souches d'arbres. Il suffit de percer des trous de 15 à 30 cm de profondeur avec la plus grosse mèche possible sur tout le pourtour de la souche. Remplir les trous avec du nitrate de potassium. Laisser reposer plusieurs mois en rajoutant du nitrate de potassium si nécessaire. Il suffit alors d'allumer un feu au dessus de la souche pour qu'elle prenne et au bout de quelques jours la combustion souterraine aura réduit les racines en cendres.

Certains aquariophiles l'utilisent aussi comme source peu onéreuse et précise de nitrate et de potassium pour les plantes d'aquarium.

On retrouve le salpêtre en pharmacie comme diurétique.

Le salpêtre est aussi utilisé dans la conservation de la viande et des charcuteries. C'est l'additif E252. Il réagit et produit du nitrite puis du monoxyde d'azote qui transforment la myoglobine rouge en un colorant rose typique du jambon et des salamis.


  Notes et références

  1. a, b, c, d et e NITRATE DE POTASSIUM, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. a et b Entrée de « Potassium nitrate » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 3 mars 2010 (JavaScript nécessaire)
  4. « Nitrate de potassium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  5. Définitions lexicographiques et étymologiques de « salpêtre » du TLFi, sur le site du CNRTL.
  6. Yannick Romieux, De la hune au mortier, Éditions ACL, Nantes, 1986.
  7. [PDF] Bruno Belhoste, « Gaspard Monge, urgences révolutionnaires et utopies »
  8. François Pairault, Gaspard Monge, le fondateur de Polytechnique, Tallandier (ISBN 2-235-02271-5) 
  9. Chanson Le Salpêtre républicain, récemment interprétée par Gérard CHOUQUER, en 1988, sur une musique de Luigi Cherubini, diffusée sur France-Culture lors d'une émission "Concordance des temps", de Jean-Noël Jeanneney ; intitulée La nature au péril de l'industrie : deux siècles de pollution et diffusée le 26.11.2011 - 10:00 (58 min), écoutable sur You tube (Partition
  10. Henry, Lalaisse, Michel fils aîné et Bailly, Lebrun, Beffroy de Reigny, Boucher de La Richarderie, Pittaud de Forges, La Harpe, Plancher de Valcour, Philipon de La Madelaine, Saint-Ange, Le Salpêtre républicain sur Google Livres Poésies Nationales de la Révolution Française, ou Recueil complet de Chants, Hymnes, Couplets, Odes, Chansons patriotiques ; Chez Michel fils aîné et Bailly, 1836 - 376 pages (voir p 211)
  11. explosion de la poudrière de Lagoubran ; et après
  12. Source : La Presse, 17 juillet 1901, p.1.
  13. (en) Richard Nakka, Richard Nakka's Experimental Rocketry, 01/05/2007

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