AZOTAN WAPNIA (CA (NO3) 2): STRUKTURA, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Azotan wapnia jest trzeciorzędowym nieorganiczną sól o o chemiczny wzór Ca (NO ₃ ) ₂ . Z jego wzoru wiadomo, że ciało stałe składa się z jonów Ca ²⁺ i NO ₃ ^- w stosunku 1: 2. Dlatego jest to związek o charakterze czysto jonowym.

Jedną z jego właściwości jest utleniający charakter dzięki zawartości anionu azotanowego. Nie jest palny, to znaczy nie pali się w wysokich temperaturach. Będąc niepalnym, stanowi bezpieczne ciało stałe w obsłudze bez większej uwagi; jednakże może przyspieszyć zapłon materiałów palnych.

Stały azotan wapnia. Źródło: Ondřej Mangl, źródło Wikimedia Commons

Jego wygląd składa się z ziarnistej bryły, która ma biały lub jasnoszary kolor (górne zdjęcie). Może być bezwodny lub czterowodny, Ca (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O. Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, metanolu i acetonie.

Azotan wapnia jest szeroko stosowany jako nawóz, ponieważ łatwo porusza się w wilgotnej glebie i jest szybko wchłaniany przez korzenie roślin. Dostarcza dwóch ważnych dla odżywiania i wzrostu roślin pierwiastków: azotu i wapnia.

Azot jest jednym z trzech niezbędnych do rozwoju roślin pierwiastków (N, P i K), jest niezbędny w syntezie białek. Tymczasem wapń jest niezbędny do utrzymania struktury ściany komórkowej roślin. Z tego powodu Ca (NO ₃ ) ₂ jest często używany w ogrodach.

Z drugiej strony sól ta ma działanie toksyczne, zwłaszcza przy bezpośrednim kontakcie ze skórą i oczami, a także poprzez wdychanie jej pyłu. Ponadto można go rozłożyć przez ogrzewanie.

Struktura azotanu wapnia

Jony azotanu wapnia. Źródło: Я.HarDNox at ru.wikipedia, źródło Wikimedia Commons

Górny obraz przedstawia strukturę Ca (NO ₃ ) ₂ w modelu kul i prętów. Tutaj jednak występuje wada: zakłada się istnienie wiązań kowalencyjnych Ca-O, co zaprzecza ich jonowemu charakterowi. Wyjaśniając to, w rzeczywistości interakcje są typu elektrostatycznego.

Kation Ca ²⁺ otoczony jest dwoma anionami NO ₃ ^- zgodnie z ich proporcjami w krysztale. Dlatego w strukturze krystalicznej dominuje azot w postaci azotanu.

Jony są pogrupowane w taki sposób, że tworzą konfigurację, której minimalnym wyrazem jest komórka elementarna; który w przypadku soli bezwodnej jest sześcienny. Innymi słowy, z kostek zawierających te jony w stosunku 1: 2, odtwarzany jest cały kryształ.

Z drugiej strony, sól tetrahydratowana, Ca (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O, zawiera cztery cząsteczki wody na każdy zestaw NO ₃ ^- Ca ²⁺ NO ₃ ^- . To modyfikuje strukturę kryształu, deformując go w jednoskośną komórkę elementarną.

Dlatego też oczekuje się, że kryształy zarówno dla soli bezwodnej, jak i tetrahydratu będą różne; różnice, które można określić w ich właściwościach fizycznych, np. temperaturach topnienia.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Nazwy chemiczne

-Azotan wapnia

-Diazotan wapnia

-Nitrokalcyt

-Norweska saletra i limesaltpetro.

Formuła molekularna

Ca (NO ₃ ) ₂ lub CaN ₂ O ₆

Waga molekularna

Bezwodny 164,088 g / mol i tetrahydrat 236,15 g / mol. Zwróć uwagę na wpływ wody na masę cząsteczkową i nie można tego pominąć podczas ważenia.

Wygląd fizyczny

Białe lub jasnoszare ciało stałe lub granulki. Sześcienne białe kryształy lub rozpływające się granulki; to znaczy, absorbują wilgoć do tego stopnia, że ​​rozpuszczają się dzięki ich wysokiej rozpuszczalności.

Temperatura wrzenia

Forma bezwodna rozkłada się podczas ogrzewania do temperatury uniemożliwiającej określenie jej temperatury wrzenia; podczas gdy tetrahydrat soli ma temperaturę wrzenia 132ºC (270ºF, 405K).

Temperatura topnienia

-Postać bezwodna: 561 ° C do 760 mmHg (1042 ° F, 834 K).

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

To pokazuje, jak cząsteczki wody wpływają na interakcje elektrostatyczne między Ca ²⁺ i NO ₃ ^- wewnątrz kryształów; w konsekwencji ciało stałe topi się w znacznie niższej temperaturze.

Rozpuszczalność w wodzie

-Postać bezwodna: 1212 g / L przy 20 ºC.

-Postać czterowodzianowa: 1290 g / L przy 20 ºC.

Woda w kryształach prawie nie zwiększa rozpuszczalności soli.

Rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych

-W etanolu, 51,42 g / 100 g przy 20 ºC.

-W metanolu, 134 g / 100 g przy 10 ºC.

-W acetonie, 168 g / 100 gw temperaturze 20 ºC.

Kwasowość (pKa)

6.0

Gęstość

2,5 g / cm ³ w temperaturze 25 ° C (tetrahydrat).

Rozkład

Gdy azotan wapnia jest podgrzewany do żarzenia, rozkłada się na tlenek wapnia, tlenek azotu i tlen.

Profil reaktywny

Jest silnym utleniaczem, ale nie jest palny. Przyspiesza zapłon materiałów palnych. Podział saletry wapniowej na drobne cząstki ułatwia jego eksplozję, gdy związek jest narażony na długotrwałe działanie ognia.

Mieszaniny z estrami alkilowymi stają się wybuchowe poprzez powstanie estrów azotanów alkilu. Połączenie azotanu wapnia z fosforem, chlorkiem cyny (II) lub innym środkiem redukującym może reagować wybuchowo.

Aplikacje

rolnictwo

Jest stosowany w uprawach jako źródło azotu i wapnia. Azotan wapnia jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i łatwo przyswajalny przez korzenie roślin. Ponadto nie zakwasza gleb, ponieważ jego jony nie ulegają znacznej hydrolizie.

Należy unikać mieszania go z nawozami zawierającymi fosfor lub siarczan, aby uniknąć tworzenia się nierozpuszczalnych soli. Ze względu na swoją higroskopijność należy go przechowywać w suchym i chłodnym miejscu.

Jego zastosowanie ma przewagę nad stosowaniem saletry amonowej jako nawozu. Chociaż ten ostatni związek dostarcza roślinom azot, przeszkadza w przyswajaniu wapnia, co może prowadzić do niedoboru wapnia w roślinach.

Wapń przyczynia się do utrzymania struktury ściany komórkowej roślin. W przypadku niedoboru wapnia rosnące tkanki roślin, takie jak wierzchołki korzeni, młode liście i końcówki pędów, często wykazują zniekształcony wzrost.

Zmniejszona zawartość amoniaku

Azotan wapnia ogranicza gromadzenie się lotnych kwasów tłuszczowych i związków fenolowych, fitotoksycznych, które gromadzą się w wyniku rozkładu resztek pożniwnych soi.

Ponadto występuje tendencja azotanu wapnia do zmniejszania stężenia amonu w glebie, co zwiększa zdolność buforowania wodoru.

Beton

Azotan wapnia służy do skrócenia czasu wiązania betonu. Jest to wytwarzane przez wytwarzanie wodorotlenku wapnia, być może w wyniku podwójnej reakcji wypierania.

Dodatkowo azotan wapnia indukuje powstawanie związku wodorotlenku żelaza, którego działanie ochronne na beton zmniejsza jego korozję. Oznacza to, że obecne żelazo może reagować z podstawowymi składnikami betonu, takimi jak sam wodorotlenek wapnia.

Azotan wapnia skraca czas wiązania, a także odporność betonu, do którego został dodany popiół wulkaniczny. Aby zbadać wpływ dodawania azotanu wapnia do betonu, stosowano zwiększające się stężenia azotanu wapnia, od 2% do 10%.

Zaobserwowano większe skrócenie czasu wiązania, a także wzrost wytrzymałości betonu wraz ze wzrostem stężenia azotanu wapnia do 10%.

Oczyszczanie ścieków lub ścieków

Azotan wapnia jest stosowany w celu redukcji nieprzyjemnych zapachów ze ścieków poprzez ograniczenie wytwarzania siarkowodoru. Ponadto konsumowana jest materia organiczna, która generuje warunki beztlenowe, co utrudnia przetrwanie wielu gatunkom biologicznym.

Przygotowanie zimnych okładów

Tetrahydrat azotanu wapnia jest związkiem endotermicznym, to znaczy ma zdolność pochłaniania ciepła z otaczającego środowiska. Powoduje to chłodzenie ciał, które wchodzą w kontakt z pojemnikami, które go zawierają.

Kompresy podnoszą temperaturę, a żeby je zregenerować wystarczy umieścić je w zamrażarce

Koagulacja lateksowa

Azotan wapnia jest stosowany w fazie koagulacji lateksu. Wchodzi w skład roztworu immersyjnego i wchodzi w kontakt z roztworem zawierającym lateks, przerywa jego stabilizację i powoduje koagulację.

Przenoszenie i magazynowanie ciepła

Dwuskładnikowa mieszanina stopionych soli azotanowych, w tym wapnia z innymi azotanami, jest stosowana zamiast oleju termalnego w elektrowniach słonecznych do wymiany i magazynowania ciepła.

Formularze wniosków

- Azotan wapnia nanosi się po zmieszaniu z glebą w stężeniu 1,59 kg na 30,48 m ² , przy odpowiednim nawadnianiu. Azotan wapnia jest rozpuszczany w wodzie, umożliwiając jego wchłanianie przez korzenie rośliny. W uprawach hydroponicznych rozpuszcza się w rosnącej wodzie.

- Azotan wapnia jest również stosowany w postaci sprayu do opryskiwania liści i kwiatów, będąc skutecznym środkiem zapobiegającym gniciu kwiatu pomidora, plamieniu korka i gorzkiej pestce jabłka.

-Dodaje się pewną ilość azotanu wapnia do mieszanki betonotwórczej (cementu, piasku, kamieni i wody) i określa się wpływ jego dodatku na specyficzne właściwości betonu; takie jak ustawianie prędkości i siły.

- Azotan wapnia jest dodawany w odpowiednim stężeniu w celu zmniejszenia nieprzyjemnych zapachów ścieków lub ścieków do poziomu, który jest tolerowany przez ludzi.

Bibliografia

1. Bonnie L. Grant. (2019). Nawóz azotanowy wapnia - co robi azotan wapnia dla roślin. Odzyskany z: gardeningknowhow.com
2. Farquharson, BF, Vroney, RP, Beauchamp, EG i Vyn, TJ (1990). Zastosowanie azotanu wapnia w celu zmniejszenia akumulacji fitotoksyn podczas rozkładu pozostałości zwłok. Canadian Journal of Soil Science 70 (4): 723–726.
3. Ogunbode, EB i Hassan, IO (2011). Wpływ dodatku azotanu wapnia na wybiórcze właściwości betonu zawierającego popiół wulkaniczny. Leonardo Electronic Journal of Practices Technologies 19: 29–38.
4. Wikipedia. (2019). Azotan wapnia. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Shiqi Dong i kol. (2018). Hamowanie korozji stali przez azotan wapnia w środowisku płynnym wzbogaconym w halogenki. npj Materiały Degradacja objętość 2, Numer artykułu: 32.
6. Emaginationz Technologies. (2019). Specyfikacje azotanu wapnia. Odzyskany z: direct2farmer.com
7. PubChem. (2019). Azotan wapnia. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov