Нитрат кальция – это неорганическое соединение, кальциевая селитра. Это порошкообразное вещество применяется преимущественно в садоводстве, крупной промышленности. Из-за высокой реакционной способности нитрата его используют в качестве реагента, вносят как пластификатор состав стройматериалов. Нитрат кальция – качественный коагулянт и флокулянт, с помощью которого производят очистку сточных вод и загущение латексных масс. В комбинации с другими компонентами калиевый нитрат служит термомаслом в альтернативной энергетике.
Содержание
Что такое нитрат кальция, формула
Нитрат кальция представляет собой соль, состоящую из двух остатков азотной кислоты и атома кальция. Химическая формула – Ca(NO3)2. Пространственное строение молекулы такого: с двух сторон к катиону кальция крепятся нитрат-анионы посредством ионной связи. Степени окисления (условный заряд атомов) распределены следующим образом:
Данную селитру также называют норвежской, это связано с тем, что впервые её получили в городе Нутодден в Норвегии в 1905 году.
Кальциевую селитру можно найти в природе – минерал нитрокальцит. Он образуется в пещерах, сероватый либо молочно-белый, прозрачный, со стеклянным блеском, твёрдость по шкале Мооса низкая. Нитрокальцит представлен игольчатыми кристаллами, иногда белым чешуйчатым налётом (высолом) покрывает камни, может образовывать цветы или пучки. Его состав – Ca(NO3)2 ∙ 4H2O. Наибольшее число месторождений расположено в Северной Америке.
Физические свойства, внешний вид
Нитрат кальция — это бесцветный мелкодисперсный порошок, не имеющий запаха и вкуса. Иногда может наблюдаться беловатый оттенок. Соединение очень гигроскопично и быстро поглощает влагу, давая начало гидратам – объединениям воды с исходным веществом.
Нитрат кальция – сферические серые или не имеющие окраски гранулы. Безводная селитра устойчива к температурным воздействиям, разлагается при 500 °С, плавится при нагреве до 561 °С, плотность невысока – 2,504 г/см3. Тетрагидрат – Ca(NO3)2 ∙ 3H2O, нестабилен и разлагается при 40 °С, закипает при 42,7 °С. Обводнённый нитрат значительно менее плотный – 1,896 г/см3.
Селитра хорошо растворяется в воде. Раствор кальция азотнокислого имеет нейтральную среду, т.е. значение водородного показателя pH приближено к 7. Смешивается с полярными растворителями, в том числе органическими: ацетоном, этанолом, метанолом, фенолом, бензолом.
Химические свойства, реакции
Вещество проявляет сходными с другими средними солями свойства. Нитрат кальция реагирует с другими солями, в реакции обмена с сульфатом натрия образуется сернокислый кальций и нитронатрит:
Ca(NO3)2 + 2Na2SO4 → NaNO3 + CaSO4
По схожему механизму протекает реакция с кальцинированной содой:
Ca(NO3)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + NaNO3
Нитрат кальция реагирует с углекислым натрием, при этом выпадает белёсый рыхлый осадок кальцита.
Термолиз происходит при достижении температурного режима порогового значения в 500 °С:
Ca(NO3)2 → CaO + NO2↑ + O2↑
Нитрат кальция реагирует с кислотами: продукты реакции с серной кислотой: ангидрид, азотная кислота:
Ca(NO3)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HNO3
Индикаторная реакция на нахождение в растворе кальция нитрата заключается в обработке его медью с выделением бурого газа:
2Ca(NO3)2 + Cu +2H2SO4 → Ca(NO3)2 + 2CaSO4 + 2NO2↑ + 2H2O
Кальциевая селитра при кипячении с динатрийфосфатом даёт ортофосфат кальция:
Ca(NO3)2 +2Na2HPO4 → Ca3(PO4)2↓ + 4NaNO3 + 2HNO3
Нитрат кальция реагирует с цинком. Для протекания взаимодействия необходима среда, подкисленная хлороводородом:
Ca(NO3)2 + Zn + HCl → Ca(NO)2)2 + 2ZnCl2 + 2H2O
Производство и получение
Структурная формула нитрата кальция
В лабораторных условиях кальциевая селитра выделяется в ходе порядка четырнадцати реакций. Некоторые из них иногда применяются для целенаправленного синтеза:
- Обработка кальция кислотами: 4Ca + HNO3 → Ca(NO3)2 + N2O +5H2O.
- Пропускание через гашёную известь двуокиси азота: Ca(OH)2 +NO2↑ → Ca(NO3)2 + Ca(NO)2)2 + 2H2O.
- Смешивание аммиачной селитры с едкой известью: 2NH4NO3 + Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 + 2H2O + 2NH3↑.
- Получение из сульфида кальция: CaS + 4HNO3 → Ca(NO3)2 + S↓ + 2NO2↑ + 2H2O.
- Сырьём может служить фторид-фосфат кальция: Ca5(PO4)3F + 14HNO3 → Ca(NO3)2 + 3Ca(H2PO4)2 + 7Ca(NO3)2 + HF.
Многие из этих путей синтеза неудобны, поскольку характеризуются небольшим выходом необходимо продукта, применением дорогостоящих реактивов. Они не могут обеспечить потребности промышленности в нитрате кальция. Поэтому массовое производство ведётся посредством поглощения окисла азота известковым молоком:
Ca(OH)2 + HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
Процесс идёт в несколько этапов. Сначала готовятся реактивы, затем их смешивают в специализированных абсорбционных башнях, в результате чего образуется нитрит кальция Ca(NO)2)2. Он впоследствии должен окислиться, для этого его переводят в инверторную установку. Получаемый раствор кальция нитрата подвергается тщательный очистке, он фильтруется, после чего подаётся в выпарный аппарат, где избавляется от излишков жидкости. Будущее удобрение кальция нитрата кристаллизуется, высушивается.
Селитра способна образовываться в естественных условиях под действием грозовых разрядов. Для этого необходимо успешное завершение каждой реакции цепочки:
N2 + O2 → 2NO2↑ → 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 → 2HNO3 + Ca2+ → Ca(NO3)2 + H+
Нередко для производства нитрата кальция используют прокаливание нитрокальцита:
Ca(NO3)2 ∙ 4H2O → Ca(NO3)2 + 4H2O
Эта методика целесообразна в тех случаях, когда выпуск ведётся вблизи минеральных месторождений.
Применение кальциевой селитры
Нитрат кальция применяется во многих сферах. Основное количество всей производимой селитры идёт на нужды сельского хозяйства. Удобрение кальция нитрата очень ценно для поддержания плодородия почв и увеличения урожайности. Вещество незаменимо для производства холодильной техники, работающей по системе рассольного охлаждения. Оно также применяется для устранения неприятного запаха стоков при предварительной обработке, а также в органическом и неорганическом синтезе.
Применение кальция нитрата в пищевой и химической промышленности, строительстве
Поддержание стабильной низкой температуры необходимо для сохранения вкусовых качеств и свежести продуктов. Раствор кальция нитрата входит в состав рассола, который в охлаждающих установках подаётся по трубам для охлаждения помещения или ёмкости. Это обусловлено высокой эндотермичностью (показателем поглощения тепла) при растворении. Селитра обеспечивает продуктивную холодопроизводительность и охлаждение большой высоты.
Добавление нитрата кальция в бетон улучшает его прочность и увеличивает скорость застывания. Ускоренное схватывание позволяет быстрее заканчивать ремонт. Пластифицирующие свойства также проявляются в более широком диапазоне температуры эксплуатации: его можно замешивать и класть в холодную погоду. Добавка предотвращает коррозию арматуры, формирует на поверхности защитную плёнку.
Нитрат кальция необходим для сгущения полимеров. Так, он является компонентом иммерсионного раствора при коагуляции латекса. Разрушая коллоидную структуру взвеси, он провоцирует сгущение дисперсионной системы в более крупные агрегаты.
Кальциевая селитра нашла применение для очищения воды. Некоторые стоки предприятий богаты органикой и при усиленном размножении микроорганизмов формируются токсичные неприятно пахнущие отходы. Нитрат ингибирует развитие патогенных бактерий, обеззараживая среду.
Применение кальция нитрата как удобрения в садоводстве и огородничестве
Удобрение кальция нитрата — это натуральное средство, необходимое для поддержания нормального состояния почв. Кальциевая селитра хорошо подходит для закисленной земли, в которой не могут развиваться растения. Подкормка обладает следующими полезными свойствами:
- повышает ph почвы;
- улучшает усвоение азота растительностью;
- формирует устойчивость к болезнетворной микрофлоре: грибкам, вирусам, а также к насекомым-вредителям (паутинный клещ, совка);
- повышает сопротивляемость к негативному воздействию факторов среды: засуха, морозы, ветры, избыток влаги;
- подходит для культур, не переносящих хлор, т.к. не содержит его;
- ускоряет зацветание и удлиняет его;
- плоды становятся крупнее и вкуснее за счёт накопления сахаров, белков и жиров;
- возрастает всхожесть семян, укоренение черенков.
Удобрение кальция нитрата подходит практически для всех культурных растений. Исключения составляют те виды, которые предпочитают кислые почвы: хвойные (туя, можжевельник), брусника, клюква, рододендрон, вереск (для них применения лучше избегать).
Вносить удобрение с кальциевой селитрой в почву нужно весной, преимущественно в мае в виде раствора кальция нитрата, гранул. В течение всего лета можно производить внекорневую (опрыскивание) и прикорневую подкормку. Возможна предпосевная обработка луковиц и клубней.
Как удобрять кальциевой селитрой (нормы внесения, таблица)
| Растения | Норма внесения | Период |
| Капуста, картофель, перец, лук, чеснок | 10 г на 10 л | Однократно весной или летом |
| Для томатов и огурцов | 20 г на 10 л, 1 л на 1 м2 | Двукратно: в весенний период и в июне, с интервалом 15-20 дней |
| Клубника и земляника | 10 г на 10 л, 1 л на 1 м2 | До начала цветения |
| Кустарники (смородина, крыжовник, малина, ежевика) | 10-20 г на 10 л, 2 л на 1 м2 | В период вегетации, интервал 15-20 суток |
| Плодовые деревья (яблони, груши, сливы) | 20 г на 10 л, 2-8 л на 1 м2 | Однократно |
| Декоративные цветы | 20 г на 10 л, 1 л на 1 м2 | До и после цветения |
Где купить и сколько стоит
Удобрение продаётся в специальных садовых магазинах. Стоимость 1 кг кальциевой селитры от 161 рубля. Оптом селитру продают заводы-производители, цена 91-95 рублей за 1 кг.
Перевозка, хранение, класс опасности
Нитрат кальция относится к 3 классу (умеренно опасные вещества). При работе с ним необходимо надевать защитные перчатки и респиратор. Хранить кальциевую селитру нужно в закрытой упаковке при относительной влажности не более 50% и температуре воздуха, не превышающей 30 °С. Перевозка осуществляется всеми видами транспорта в оригинальной упаковке.
Заключение
Нитрат кальция – это кальциевая селитра, применяемая для нормализации физиологических показателей почв и усиления вегетации и плодоношения растений. Кальциевая селитра востребована в химии, производстве стройматериалов и каучуков.
Читайте также:
Загрузка...
Оставить комментарий