Le nitrate de potassium est un composé chimique, ionique, anhydre, composé d'anions nitrate et de cations potassium, de formule brute . Ce composé minéral salin de densité entre 2,1 et 2,2 suivant sa pureté, soluble dans l'eau, est le nitre des minéralogistes, caractéristique des zones désertiques, ou le salpêtre, bien connu probablement avant le Moyen Âge, des anciens chimistes ou collecteurs-fabricants de poudre noire. Il était aussi nommé dans l'ancienne nomenclature chimique française « nitrate de potasse », voire nitre de potasse.
« Salpêtre » signifie littéralement en latin médiéval « sel de pierre » (.). L'appellation « salpêtre » ne s'applique pas qu'au corps chimique anhydre, mais aussi aux corps hydratés constituant une couche pulvérulente blanchâtre qui se forme sur les vieux murs humides par évaporation de l'eau. Le salpêtre était récolté en grattant des pierres ou des briques situées dans des lieux sombres autrefois marqués par un environnement ammoniaqué, comme les caves d'affinages, les étables, les écuries, ou à défaut, par des eaux riches en ions ammonium ou nitrates.
Les ions ammonium sont facilement oxydés en nitrates par les bactéries dites nitrifiantes présentes dans ces environnements. Le sel anhydre est obtenu par simple séchage, opération naturelle voisine de l'efflorescence conduisant à la perte de l'eau de cristallisation des sels hydratés.
Un mélange proportionné de poudres de soufre, de charbon de bois pulvérulent et de salpêtre permet de fabriquer de la poudre à canon ou poudre noire. Cette poudre allumée disparaît en un nuage de gaz vite dissipé. Simplement mélangé à du charbon de bois en poudre, le salpêtre explose à la chaleur. Son usage comme explosif fut de fait un des principaux emplois historiques du nitre ou du salpêtre.
Propriétés chimiques et physiques Il s'agit le plus souvent d'une poudre cristalline incolore transparente à blanchâtre, masse saline informe et pulvérulente, parfois mise en pastille commerciale, friable et légère de densité avoisinant 2,11.
Le nitrate de potassium est moins soluble dans l'eau à température ambiante que le nitrate de sodium. L'eau pure ne peut en contenir que à (contre pour le nitrate de sodium). centré|vignette|Solubilité aqueuse du salpêtre. Sa solubilité pour d'eau pure croît rapidement avec la température ; elle passe de à , à à , à à , puis à à plus haute température. À titre de comparaison, quand la température varie, la solubilité du chlorure de sodium reste pratiquement constante aux alentours de .. Le nitrate de potassium est insoluble dans l'éthanol pur, mais il est légèrement soluble dans l'alcool à 95 %, soit à Données de solubilité associées au tableau des corps chimique minéraux du Perry's Chemical Engineer's Handbook, . Il s'agit d'un effet dû à la plus grande polarisabilité des cations potassium ayant un rayon ionique plus grand que celui des cations sodium.
Cette propriété est utilisée pour préparer le nitrate de potassium en solution aqueuse, à partir de nitrate de sodium (nitronatrite) et de chlorure de potassium (sylvine) :
NaNO aqueux + KCl aqueux → NaCl déposé à chaud + KNO plus soluble à chaud, se dépose ensuite à froid
Le nitrate de potassium est soluble dans la glycérine et a comme propriété d'être une matière comburante (un oxydant), qui active toute combustion. L'effet de la chaleur tend à libérer l'équivalent d'une molécule d'oxygène sous forme d'oxygène actif qui contribue à l'oxydation du milieu ou aggrave l'incendie. En métallurgie, son usage permet de brûler les résidus carbonés ou sulfurés, voire de bronzer ou d'oxyder les métaux. Le nitrate de potassium seul n'est pas explosif et n'est pas toxique. Son mélange avec des combustibles peut donner des préparations explosives ou fumigènes. Le processus de dégradation comme engrais épandu est similaire. Dans un milieu chaud, le salpêtre libère l'oxygène et laisse à faible dose de l'azote assimilable par les plantes. Toutefois, à forte dose, les plantes accumulent les nitrates, .
Le salage des viandes au nitrate de potassium, dénommé conservateur E252 dans l'industrie agro-alimentaire, confère une couleur rouge par effet d'oxydation et de dessèchement superficiel.
Formation sur les murs ou cavités Origine gauche|vignette|Formation de salpêtre sur un mur après de fortes pluies. La formation de salpêtre et des sels minéraux qui lui sont associés est une conséquence des remontées d'humidité par capillarité dans les murs des vieilles constructions, que ce soit sur les murs de pierre, de briques, sur les plaques de plâtre collées à ces murs, derrière les enduits, les peintures ou dans les caves..
Les bâtiments récents disposent en revanche d'une arase étanche : cette barrière isole la base des murs et permet de faire face à la remontée d'humidité du sol.
Comme les anciens bâtiments ne sont pas équipés de cette barrière, l'eau contenue dans le sol va remonter et entraîner avec elle les sels hygroscopiques, le plus souvent des nitrates, sulfates ou chlorures.
À la surface du mur, l'eau s’évapore, tandis que les sels redeviennent stables et se recristallisent. Des apports épisodiques en humidité font se répéter plusieurs fois le processus de recristallisation ce qui a pour effet la formation de cristaux de plus en plus purs. Le dépôt qui se forme, le salpêtre, ressemble à un amas de fibres blanches.
Ces dépôts de nitre sont très fréquents dans les environnements ammoniaqués, comme les caves d'affinages, les étables, les écuries, à proximité d'une fosse septique ; l'ammoniac s'y forme à partir de l'urine. On les trouve aussi dans les régions où l'eau est riche en ions ammonium ou encore naturellement riche ou bien polluée par les nitrates. Les matières organiques progressent dans les murs par capillarité, où elles rencontreront l'air et les bactéries nitrifiantes qui vont produire le salpêtre.
Autrefois, celui-ci était récolté dans les caves ou certaines grottes (notamment à Mammoth Cave au Kentucky) par les collecteurs de poudre.
Le salpêtrage est la formation du salpêtre sur les mursLe verbe salpêtrer signifie « couvrir de salpêtre ». La salpêtrisation désigne l'opération., soit naturel, sur les murs salpêtreux ou encore artificiel. Dans ce cas, les chimistes opéraient en cuve.
Le salpêtre pouvait être recueilli par brossage, c'est le salpêtre de houssage.
Dégâts causés vignette|Filaments de salpêtre (détails) à la surface d'un mur. En cas de reprise d'humidité, les sels cristallisés se dissolvent et peuvent à nouveau recristalliser lorsque les murs sèchent. La répétition de ces cycles (dissolution/recristallisation) engendre une pression de cristallisation importante dans les matériaux poreux. A chaque cristallisation, les cristaux exercent une pression importante sur les parois internes des pores où ils croissent, ce qui soumet le matériau à une contrainte interne de traction. Ce phénomène provoque de nombreux dégâts aux murs car en croissant les cristaux détruisent les enduits hydrauliques (extérieurs) et les enduits en plâtre (intérieurs) ainsi que les finitions : le salpêtre décolle les enduits, le papier peint et les finitions ; derrière des lambris, le salpêtre accélère la pourriture du bois ; il peut aussi directement réduire les briques en poudre. Ces détériorations requièrent des travaux réguliers d'entretien si les murs ne sont pas protégés correctement contre l'humidité. En outre, les murs sont détériorés en profondeur et les fondations sont fragilisées, car les sels minéraux sont présents dans toute leur épaisseur et finissent par se concentrer à la surface des matériaux.
Dans la plupart des murs en briques, les cristaux blancs se formant à leur surface ne sont pas composés de nitrate de sodium () comme on le pense souvent à tort, mais de gypse () ou de mirabilite () / thénardite ( anhydre) dont les sulfates proviennent de l'oxydation de la pyrite () contenue dans l'argile ayant servi à la fabrication des briques. Dans ce cas, le mot salpêtre doit être considéré au sens premier du terme : le "sel de la pierre" et ne pas être pris erronément comme synonyme d'une source de nitrates. En effet, la plupart des argiles ayant été déposées en conditions marines réductrices, elles ont été sujettes à la réaction de dénitrification et ne contiennent pas de nitrates.
Action des bactéries nitrifiantes Les bactéries nitrifiantes ont besoin de l'ammoniac de l'eau du sol ou de l'environnement du lieu et du carbonate de potassium contenu dans les murs ; le résidu de la fermentation est la production du salpêtre. La transformation dénommée nitrification comporte en elle-même deux étapes : la nitrosation et la nitrification proprement dite qui se termine au contact du dioxygène de l'air pour former le nitrate de potassium ou salpêtre.
Utilisations Comburant Le nitrate de potassium est également connu comme propergol de fusée en association avec un glucide tel que le saccharose (sucre en poudre) ou le glucose ou bien un polyol tel que le sorbitol (65 % de nitrate de potassium et 35 % de sorbitol). Mélangés puis fondus, ils se lient très bien pour former un propergol solide en refroidissant (Rocket candy) Richard Nakka, Richard Nakka's Experimental Rocketry, ..
Salaisons de charcuterie Depuis le Moyen Âge au moins, sans doute depuis même l'Antiquité, du salpêtre est ajouté au sel lors de la salaison des aliments saumurés ; ses propriétés bactériostatiques l'ont fait classer parmi les conservateurs, son code européen étant E252 et sa DJA de masse corporelle. À l'emploi, il forme des ions nitrite puis du monoxyde d'azote qui transforme la myoglobine de la viande en nitrosomyoglobine, rose, qui donne leur coloration typique à certaines charcuteries : jambon, salamis…, c'est pourquoi il
Dans son étude sur l'histoire des charcuteries et des additifs., le journaliste Guillaume Coudray raconte comment la filière chimique a révolutionné le processus de fabrication des viandes,
Remèdes et pharmacie Depuis l'Antiquité, une vertu aphrodisiaque lui a même été attribuée. 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 Yannick Romieux, De la hune au mortier, Éditions ACL, Nantes, 1986.. On retrouve le salpêtre en pharmacie comme diurétique.
Jardins Les jardiniers avertis l'utilisent parfois pour se débarrasser des souches d'arbres par combustion. Il suffit de percer des trous de 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.
Autres utilisations Certains aquariophiles l'utilisent aussi comme source peu onéreuse et précise de nitrate et de potassium pour les plantes d'aquarium.
Les chimistes utilisent les dérivés du nitrate de potassium dans des applications aussi variées que la production d'engrais, de solvants, de teintures minérales et végétales, ou de l'antirouille.
Il constitue la composante active dans le pont salin de diverses piles électriques.
Il est utilisé dans certains dentifrices contre l'hypersensibilité dentaire (il désensibilise le nerf)..
Histoire de sa production