KALSIUMNITRAATTI (CA (NO3) 2): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2025

Kalsiumnitraatti on tertiäärinen epäorgaaninen suola, jolla kemiallinen kaava Ca (NO ₃) ₂. Sen kaavasta tiedetään, että sen kiinteä aine koostuu Ca ^{2+ -} ja NO ₃ ^- ioneista suhteessa 1: 2. Siksi se on puhtaasti ionista yhdistettä.

Yksi sen ominaisuuksista on sen hapettava luonne, joka johtuu nitraatti-anionista. Se ei ole palavaa, ts. Se ei pala korkeissa lämpötiloissa. Koska se on palamaton, se edustaa turvallista kiinteää ainetta, jota voidaan käsitellä ilman suurta hoitoa. se voi kuitenkin kiihdyttää palavien materiaalien syttymistä.

Kiinteä kalsiumnitraatti. Lähde: Ondřej Mangl, Wikimedia Commonsista

Sen ulkonäkö koostuu rakeisesta kiinteästä aineesta, jonka väri on valkoinen tai vaaleanharmaa (ylempi kuva). Se voi olla vedetön tai tetrahydraatti, Ca (NO ₃) ₂ · 4H ₂ O. Se liukenee hyvin veteen, metanoliin ja asetoniin.

Kalsiumnitraattia on käytetty laajalti lannoitteena, koska se liikkuu helposti kosteassa maaperässä ja imeytyy nopeasti kasvien juuriin. Se toimittaa kaksi tärkeää elementtiä kasvien ravitsemuksessa ja kasvussa: typpi ja kalsium.

Typpi on yksi kolmesta kasvien (N, P ja K) kehityksen välttämättömästä elementistä, se on välttämätön proteiinien synteesissä. Samaan aikaan kalsium on välttämätön kasvien soluseinämän rakenteen ylläpitämiseksi. Tästä syystä Ca (NO ₃) _2: ta käytetään paljon puutarhoissa.

Toisaalta tällä suolalla on myrkyllisiä vaikutuksia, etenkin suorassa kosketuksessa ihon ja silmien kanssa, ja myös sen pölyn hengittämisellä. Lisäksi se voidaan hajottaa lämmittämällä.

Kalsiumnitraatin rakenne

Kalsiumnitraatin ionit. Lähde: Я.HarDNox ru.wikipediassa, Wikimedia Commonsista

Yläkuva näyttää pallo- ja pylväsmallin Ca (NO ₃) ₂: n rakenteen. Tässä on kuitenkin virhe: Ca-O-kovalenttisidosten olemassaolo oletetaan olevan ristiriidassa niiden ionisen luonteen kanssa. Tämän selventämiseksi todellakin, vuorovaikutukset ovat sähköstaattista tyyppiä.

Ca ²⁺ kationi ympäröi kaksi NO ₃ anionit ^- niiden mittasuhteet kiteen. Siksi typpi on kiteisessä rakenteessa vallitseva nitraatin muodossa.

Ionit on ryhmitelty siten, että ne muodostavat konfiguraation, jonka minimilmaisu on yksikkösolu; joka vedetöntä suolaa varten on kuutiometriä. Toisin sanoen, koko kide toistetaan kuutioista, jotka sisältävät suhteessa 1: 2 nämä ionit.

Toisaalta tetrahydratoidussa suolassa, Ca (NO ₃) ₂ · 4H ₂ O: ssa, on neljä vesimolekyyliä jokaiselle ryhmälle NO ₃ ^- Ca ²⁺ NO ₃ ^-. Tämä muuttaa kiderakennetta muuttamalla sen monokliinisestä yksikkösoluksi.

Siksi sekä vedettömien että tetrahydraattisuolojen kiteiden odotetaan olevan erilaisia; erot, jotka voidaan määrittää niiden fysikaalisissa ominaisuuksissa, esim. sulamispisteet.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kemialliset nimet

-Kalsiumnitraatti

-Kalsiumdinitraatti

-Nitrocalcite

-Norjalainen suolakeitto ja limesaltpetro.

Molekyylikaava

Ca (NO ₃) ₂ tai CaN ₂ O ₆

Molekyylipaino

Vedetön 164,088 g / mol ja tetrahydraatti 236,15 g / mol. Huomaa veden vaikutus molekyylipainoon, eikä sitä voida sivuuttaa punnittaessa.

Fyysinen ulkonäkö

Valkoinen tai vaaleanharmaa kiinteä aine tai rakeet. Kuutiokuidut valkoiset kiteet tai rakeista rakeet; ts. ne imevät kosteutta siihen pisteeseen, että ne liukenevat korkean liukoisuutensa seurauksena.

Kiehumispiste

Vedetön muoto hajoaa kuumentuessa lämpötilaan, joka estää sen kiehumispisteen määrittämisen; kun taas suolan tetrahydraattimuodon kiehumispiste on 132 ° C (270 ° F, 405 K).

Sulamispiste

- Vedetön muoto: 561 - 760 mmHg (1042 ° F, 834 K).

-Tetrahydraattimuoto: 42,7 ° C (109 ° F, 316 K).

Tämä osoittaa, kuinka vesimolekyylit häiritä elektrostaattisten vuorovaikutusten välillä Ca ²⁺ ja NO ₃ ^- sisällä kiteitä; ja näin ollen kiinteä aine sulaa paljon alhaisemmassa lämpötilassa.

Vesiliukoisuus

-Vedetön muoto: 1212 g / l 20 ° C: ssa.

-Tetrahydraattimuoto: 1290 g / l 20 ºC: ssa.

Kiteissä oleva vesi tuskin lisää suolan liukoisuutta.

Liukoisuus orgaanisiin liuottimiin

-Etanolissa, 51,42 g / 100 g 20 ° C: ssa.

-Metanolissa, 134 g / 100 g 10 ° C: ssa.

- asetonissa, 168 g / 100 g 20 ° C: ssa.

Happamuus (pKa)

6.0

Tiheys

2,5 g / cm ³ 25 ° C: ssa (tetrahydraatti).

hajoaminen

Kuumennettaessa kalsiumnitraattia hehkuvaksi, se hajoaa kalsiumoksidiksi, typenoksidiksi ja hapeksi.

Reaktiivinen profiili

Se on voimakkaasti hapettava aine, mutta se ei ole palava. Nopeuttaa palavien materiaalien syttymistä. Kalsiumnitraatin jakautuminen hienoiksi hiukkasiksi helpottaa sen räjähdystä, kun yhdiste altistuu pitkäaikaiselle tulesta.

Seokset alkyyliestereiden kanssa muuttuvat räjähtäviksi alkuperäalkyylinitraattiestereiden avulla. Kalsiumnitraatin yhdistelmä fosforin, tina (II) kloridin tai muun pelkistimen kanssa voi reagoida räjähtävästi.

Sovellukset

viljely

Sitä käytetään viljelykasveissa typen ja kalsiumin lähteenä. Kalsiumnitraatti liukenee hyvin veteen ja imeytyy helposti kasvien juuriin. Lisäksi se ei hapota maaperää, koska sen ioneja ei voida hydrolysoida merkittävästi.

Sekoittamista fosforia tai sulfaattia sisältäviin lannoitteisiin tulisi välttää liukenemattomien suolojen muodostumisen välttämiseksi. Hygroskooppisuutensa vuoksi sitä on säilytettävä kuivassa ja viileässä ympäristössä.

Sen käytöllä on etuna ammoniumnitraatin käyttö lannoitteena. Vaikka jälkimmäinen yhdiste myöntää typpeä kasveille, se häiritsee kalsiumin imeytymistä, mikä voi johtaa kalsiumvajeeseen kasveissa.

Kalsium auttaa ylläpitämään kasvien soluseinämän rakennetta. Kalsiumvajeen esiintyessä kasvien kasvavissa kudoksissa, kuten juurikärjissä, nuorten lehtien ja ampumakärjissä, on usein vääristynyt kasvu.

Vähentynyt ammoniakki

Kalsiumnitraatti vähentää haihtuvien rasvahappojen ja fenoliyhdisteiden kertymistä, fytotoksisia, jotka kerääntyvät soijapavun jäännösten hajoamisesta.

Lisäksi kalsiumnitraatilla on taipumus vähentää ammoniumpitoisuutta maaperässä, mikä lisää vedyn puskurointikapasiteettia.

betoni

Kalsiumnitraattia käytetään vähentämään betonin kovettumisaikaa. Tämä tuotetaan tuottamalla kalsiumhydroksidia, ehkä kaksinkertaisen syrjäytysreaktion avulla.

Lisäksi kalsiumnitraatti indusoi rautahydroksidiyhdisteen muodostumista, jonka suojavaikutus betoniin vähentää sen korroosiota. Toisin sanoen läsnä oleva rauta voi reagoida betonin emäksisten komponenttien, kuten itse kalsiumhydroksidin, kanssa.

Kalsiumnitraatti lyhentää kovettumisaikaa sekä betonin kestävyyttä, johon on lisätty vulkaanista tuhkaa. Kalsiumnitraatin betoniin lisäämisen vaikutuksen tutkimiseksi on käytetty kasvavia kalsiumnitraattipitoisuuksia, välillä 2-10%.

Kovettumisajan vähenemistä on havaittu lisääntyneen, samoin kuin betonin lujuuden lisääntymistä, kun kalsiumnitraattipitoisuus nousi 10%: iin.

Jäteveden tai jäteveden käsittely

Kalsiumnitraattia käytetään vähentämään jätevesien huonoja hajuja vähentämällä rikkivedyn muodostumista. Lisäksi kulutetaan orgaanista ainetta, joka luo anaerobisia olosuhteita, mikä vaikeuttaa monien biologisten lajien selviämistä.

Kylmäkompressien valmistus

Kalsiumnitraattitetrahydraatti on endoterminen yhdiste, ts. Sillä on kyky imeä lämpöä ympäröivästä ympäristöstä. Tämä tuottaa kappaleiden jäähdytyksen, jotka ovat kosketuksissa sitä sisältävien astioiden kanssa.

Kompressit nostavat niiden lämpötilaa, ja niiden uudistamiseksi riittää, että asetat ne pakastimeen

Lateksin hyytyminen

Kalsiumnitraattia käytetään lateksikoagulaatiovaiheessa. Se on osa upotusliuosta ja joutuessaan kosketukseen lateksia sisältävän liuoksen kanssa se rikkoa stabiloitumisensa ja aiheuttaa sen hyytymisen.

Lämmönsiirto ja varastointi

Sulan nitraattisuolojen binaariseosta, mukaan lukien kalsium muiden nitraattien kanssa, käytetään lämpööljyn sijasta aurinkovoimalaitoksissa lämmönsiirtoa ja varastointia varten.

Soveltamismuodot

-Kalsiumnitraattia levitetään sekoitettuna maaperään pitoisuutena 1,59 kg / 30,48 m ², ja riittävää kastelua. Kalsiumnitraatti liukenee veteen, mikä mahdollistaa sen imeytymisen kasvin juuriin. Vesiviljelykasveissa se liukenee kasvavaan veteen.

-Kalsiumnitraattia käytetään myös sumun muodossa lehtien ja kukkasuihkuttamiseen, sillä se on tehokas hoitomuoto tomaattikukan, korkkitahran ja omenan katkeran kuohun estämisessä.

-Betonin muodostavaan seokseen (sementti, hiekka, kivet ja vesi) lisätään tietty määrä kalsiumnitraattia ja määritetään sen lisäyksen vaikutus betonin erityisominaisuuksiin; kuten nopeuden ja voiman asettaminen.

-Kalsiumnitraattia lisätään riittävänä pitoisuutena viemäri- tai jäteveden haitojen vähentämiseksi tasolle, jonka hajut ovat ihmisten sietämiä.

Viitteet

1. Bonnie L. Grant. (2019). Kalsiumnitraattilannoite - mitä kalsiumnitraatti tekee kasveista. Palautettu osoitteesta gardeningknowhow.com
2. Farquharson, BF, Vroney, RP, Beauchamp, EG ja Vyn, TJ (1990). Kalsiumnitraatin käyttö fytotoksiinien kertymisen vähentämiseksi korpijäämien hajoamisen aikana. Canadian Journal of Soil Science 70 (4): 723-726.
3. Ogunbode, EB ja Hassan, IO (2011). Kalsiumnitraatin lisäyksen vaikutus vulkaanista tuhkaa sisältävän betonin valikoiviin ominaisuuksiin. Leonardo Electronic Journal of Practices Technologies 19: 29-38.
4. Wikipedia. (2019). Kalsiumnitraatti. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Shiqi Dong & col. (2018). Kalsiumnitraatin aiheuttama teräksen korroosionesto halidilla rikastettujen täyteaineiden ympäristöissä. npj Materiaalien hajoamistilavuus 2, tuotenumero: 32.
6. Emaginationz Technologies. (2019). Kalsiumnitraatin tekniset tiedot. Palautettu osoitteesta: direct2farmer.com
7. Pubchem. (2019). Kalsiumnitraatti. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov