Nitre
Le nitre, autrefois nommé salpêtre ou sel de pierre, est une espèce minérale anhydre composée du cation potassium et de l'anion nitrate correspondant au nitrate de potassium de formule chimique KNO3, appartenant au système cristallin orthorhombique. Ce minéral incolore pur ou blanchâtre de densité 2,2, fragile et tendre de dureté souvent inférieure à 2 sur l'échelle Mohs, transparente à éclat vitreux, se trouve le plus souvent dans les contrées désertiques, mais aussi en neige blanche incrustées ou en efflorescence sur les murs nitrifiés et abrités des intempéries lavantes de certaines constructions, sur les parois les caves ou autres parois nitrifiées de cavernes souvent asséchées, mais autrefois humides[3].
| Nitre Catégorie V : carbonates et nitrates[1] | |
 Salpêtre transparent et filamenteux sur mur | |
| Général | |
|---|---|
| Nom IUPAC | Nitrate de potassium |
| Numéro CAS | |
| Classe de Strunz | 05.NA.10
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| Classe de Dana | 18.01.02.01
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| Formule chimique | KNO3 |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 101,1032 ± 0,0012 uma K 38,67 %, N 13,85 %, O 47,47 %, |
| Couleur | incolore, blanc, blanc neige, blanchâtre, gris... parfois teinté en jaune, brun ou rouge par des impuretés |
| Système cristallin | Orthorhombique |
| Réseau de Bravais | a = 5,414, Å, b = 9,164 Å, c = 6,431 Å Z = 4 Volume de maille = 319,07 ų |
| Classe cristalline et groupe d'espace | Dipyramidale (mmm) 2/m 2/m 2/m groupe d'espace Pnma |
| Clivage | excellent sur {001}, bon sur {010}, imparfait sur {110} |
| Cassure | inégale, cassure irrégulière ou sub-conchoïdale très fragile |
| Habitus | cristaux aciculaires et prismatiques souvent délicat, mais rarement de taille appréciable, druses, masses granulaires, terreuses, efflorescences avec des cristaux aciculaires assemblés en fibres ou poils blancs, encroûtement, incrustations fines. |
| Jumelage | commun (cluster de forme hexagonale) |
| Échelle de Mohs | 1,5 à 2, souvent analogue au gypse |
| Trait | blanc, incolore |
| Éclat | vitreux |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | nα = 1,332 nβ = 1,504 nγ = 1,504 |
| Biréfringence | Biaxial (-) ; δ = 0,1720 |
| Pléochroïsme | non |
| Transparence | transparente à translucide |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 2,109 à 2,11 |
| Température de fusion | 333 °C |
| Solubilité | soluble dans l'eau |
| Comportement chimique | transition allotropique à 129 °C, décomposition vers 400 °C |
| Propriétés physiques | |
| Radioactivité | parfois non négligeable |
| Précautions | |
| SIMDUT | |
| Matière comburante, source d'oxygène lors de sa décomposition, ce qui favorise la combustion des matières réductrices présentes ou déjà en combustion | |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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Il s'agit d'un des dix minéraux classifiés nitrates les plus connus, avec par exemple la nitronatrite, la nitrammite, la gwihabaïte, la nitromagnésite, la nitrocalcite, la nitrobarite... Mélangé à un corps chimique réducteur, comme la poudre de charbon de bois, il explose à la chaleur.
Historique de la description et de l'appellation
modifierLe terme provient de l'égyptien ancien neter (nṯr(ĵ). L'origine égyptienne ancienne du terme grec nitron à l'origine du mot latin nitrum est commune à celle du natron, apparemment comme si les anions carbonates et nitrates étaient interchangeables si les cations sont formés par des ions chimiques alcalins tels que sodium ou potassium ou par l'ion ammonium.
Le mot ancien français nytre attesté au XIIe siècle est un dérivé du mot latin nitrum, lui-même signifiant comme le grec un rassemblement d'alcalis incluant la soude et la potasse, la matière carbonatée étant assimilée à de la matière nitratée. Les savants de l'Antiquité savaient fixer ou transformer le salpêtre ou nitre en alcali minéral ou soude par le moyen du charbon[4]. L'étape de mutation comportait une détonation ou explosion. Les alchimistes du monde arabo-persan, puis du monde méditerranéen du Moyen Âge semblent avoir délaissé cette catégorie vague de rattachement pour caractériser uniquement un salpêtre ou sel de pierre spécifique, qui, précocement purifié, correspond à l'aphronitre ou nitrate de sodium.
Les minéralogistes considèrent les gisements très anciens de nitre ou salpêtre amassé d'abord en efflorescence puis en encroûtements épais sur les parois des cavités abrités ou des cavernes préhistoriques comme caractéristiques.
En minéralogie francophone, salpêtre et nitre sont précocement synonymes[5].
Cristallochimie
modifierLes cristaux aciculaires dévoilent une structure aragonite, où l'anion nitroxyle remplace l'anion carbonate, et le cation potassium l'anion calcium. Le groupe de l'aragonite, qui partage de nombreuses caractéristiques de symétrie cristalline et d'habitus cristallochimiques, comprend aussi la witherite, la strontianite et la cérussite.
L'atome d'azote est entouré par trois atomes d'oxygène : la structure ionique formée est un étroit triangle plat NO3− très similaire au groupe ionique carbonate CO32− ou borate simple BO33−. Néanmoins la structure nitrate est plus dense du fait de la taille plus petite de N et bien mieux stabilisé à cause de la plus forte liaison chimique NO. Il est bien plus facile de décomposer l'anion carbonate que l'anion nitrate.
Les cristaux peuvent être prismatiques ou rhomboédriques.
Propriétés physico-chimiques, toxicologie
modifierLa densité mesurée à 10,6 °C équivaut à 2,11. Le nitre est fusible, le test de flamme est caractéristique, donnant une couleur violette caractéristique des ions potassium[6].
Le nitre, qui n'est pas deliquescent comme la nitronatrite, est soluble dans l'eau. Ce dernier solvant pur peut contenir jusqu'à 357 g l−1 à 25 °C. Sa solubilité pour 100 g d'eau pure croît avec le facteur température, elle passe de 13,3 g à 0 °C, à 246 g à 100 °C. Si le nitre reste insoluble dans l'éthanol pur, il demeure très légèrement soluble dans l'alcool à 95 %, soit 0,1 g à 0 °C[7].
Il est soluble dans la glycérine.
Il s'agit d'une matière comburante, activant toute combustion. La matière poudreuse reconnue de tous temps toxique est irritante pour les muqueuses et surtout les yeux. L'inhalation irrite les voies respiratoires, à forte doses elle provoque de façon aiguë convulsions, tachycardie, dyspnée... elle peut entraîner de manière chronique des problèmes respiratoires et cardiaques. L'ingestion accidentelle provoque une puissante réaction du système digestif global avec nausée, vomissement et diarrhée... Les doses létales médianes par kilogramme de chair de mammifères sont typiquement de quelques grammes. L'action toxique est causée évidemment par l'anion nitrate[8].
Le nitromètre est un appareil qui permet d'estimer le taux de nitre.
Gîtes et gisements
modifierLe nitre, de couleur la plus souvent blanche décolorée par les impuretés, est habituellement en croûtes, en efflorescences soyeuses parfois grise, recelant parfois des éléments pseudo-hexagonaux, mais aussi en masses grenues ou terreuses.
Gîtologie et minéraux associés
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Il est associé à d'autres nitrates dans les régions désertiques. Il imprègne les sols chargés en matières organiques. Il peut former également des croûtes ou des efflorescences sur les sols arides. Il s'agit d'un des composants minoritaires des nitrates de Chili, à base de nitronatrite, qui était autrefois dénommés salpêtre du Chili. Les gisements épars des réseaux de grottes calcaires du Kentucky et du Tennessee sont considérés comme un topotype potentiel aux États-Unis.
Minéraux associés sur les parois : calcite, dolomie Minéraux associés dans les régions arides : nitronatrite, autres minéraux d'évaporites
Gisements abondants ou caractéristiques
modifier- Bolivie
- Chili
- Égypte
- États-Unis
- Buffalo River Valley, comté de Searcy, Arkansas
- Kentucky
- Nouveau-Mexique
- Tennessee
- Espagne
- Inde
- Iran
- Italie
- Russie
- Sri Lanka
...
- région du golfe persique
Usages
modifierLes principaux usages du nitre (ou salpêtre) sont :
- dans les fertilisants et engrais anciens ;
- les armements anciens : poudre noire des poudreries ou des poudrières, et autres salpêtrières ;
- la chimie ancienne des dérivés nitrés.
Notes et références
modifier- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Une paroi, un mur, une cavité sont dits nitrifiés s'ils sont couverts de nitre. Sur le verbe nitrifier et le nitre dans le Trésor de la Langue Française. Une terre nitreuse contient du nitre, mais l'expression est vieillie.
- Consultez la notice du TLF ou Trésor de la langue française.
- Reuss F.A., Lehrbuch der Mineralogie. Leipzig. part 2, volumes 3: 21 (1803)
- La nitronatrite donne une flamme jaune au chalumeau, caractéristique de l'ion sodium.
- Données de solubilité associées au tableau des corps chimique minéraux du Perry's Chemical Engineer's Handbook, 6e éd.
- Cet anion nitrate peut être très concentré dans les eaux rares de certaines contrées désertiques, au point de les rendre mortelles à la vie animale ou humaine. De plus, depuis des millénaires, le nitrate de potassium est considéré pour freiner la production d'hormones mâles et l'attractivité sexuelle.
Voir aussi
modifierArticles connexes
modifierBibliographie
modifier- Henri-Jean Schubnel, avec Jean-François Pollin, Jacques Skrok, Larousse des minéraux, sous la coordination de Gérard Germain, Éditions Larousse, Paris, 1981, 364 p. (ISBN 2-03-518201-8). entrée Nitre ou salpêtre' p. 243.
Liens externes
modifier- (de) Le nitre dans le Mineralienatlas Lexikon
- (en) Le nitre en données minéralogiques
- (en) Le nitre sur le webmineral
- (en) Spectres caractéristiques du nitre sur RRUFF
- (en) Le salpêtre ou nitre dans la chimie ancienne et l'alchimie
- CSST
- Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :
