CALCIUMNITRAT (CA (NO3) 2): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Calciumnitrat ist ein tertiäres anorganisches Salz mit der chemischen Formel Ca (NO ₃ ) ₂ . Aus seiner Formel ist bekannt, dass sein Feststoff aus Ca ^{2+ -} und NO ₃ ^- -Ionen im Verhältnis 1: 2 besteht. Daher ist es eine Verbindung rein ionischer Natur.

Eine seiner Eigenschaften ist sein oxidierender Charakter aufgrund des Nitratanions. Es ist nicht brennbar, dh es brennt nicht bei hohen Temperaturen. Da es nicht brennbar ist, stellt es einen sicheren Feststoff dar, der ohne große Sorgfalt gehandhabt werden kann. es kann jedoch die Zündung brennbarer Materialien beschleunigen.

Festes Calciumnitrat. Quelle: Ondřej Mangl, aus Wikimedia Commons

Sein Aussehen besteht aus einem körnigen Feststoff, der eine weiße oder hellgraue Farbe hat (oberes Bild). Es kann wasserfrei oder Tetrahydrat sein, Ca (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O. Es ist sehr gut löslich in Wasser, Methanol und Aceton.

Calciumnitrat wird häufig als Dünger verwendet, da es sich in feuchten Böden leicht bewegt und schnell von Pflanzenwurzeln aufgenommen wird. Es liefert zwei wichtige Elemente für die Ernährung und das Wachstum der Pflanzen: Stickstoff und Kalzium.

Stickstoff ist eines der drei wesentlichen Elemente für die Entwicklung von Pflanzen (N, P und K), es ist wesentlich für die Synthese von Proteinen. In der Zwischenzeit ist Kalzium notwendig, um die Struktur der Zellwand von Pflanzen aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund wird Ca (NO ₃ ) ₂ häufig in Gärten verwendet.

Andererseits hat dieses Salz toxische Wirkungen, insbesondere durch direkten Kontakt mit Haut und Augen sowie durch Einatmen seines Staubes. Zusätzlich kann es durch Erhitzen zersetzt werden.

Struktur von Calciumnitrat

Ionen von Calciumnitrat. Quelle: Я.HarDNox bei ru.wikipedia, von Wikimedia Commons

Das obere Bild zeigt die Struktur von Ca (NO ₃ ) ₂ in einem Kugel- und Balkenmodell. Hier liegt jedoch ein Defekt vor: Es wird angenommen, dass kovalente Ca-O-Bindungen vorhanden sind, was ihrem ionischen Charakter widerspricht. Um dies zu verdeutlichen, sind die Wechselwirkungen tatsächlich vom elektrostatischen Typ.

Das Ca ²⁺ -Kation ist von zwei NO ₃ -Anionen umgeben ^- entsprechend ihren Anteilen im Kristall. Daher überwiegt Stickstoff in Form von Nitrat in der Kristallstruktur.

Die Ionen sind so gruppiert, dass sie eine Konfiguration bilden, deren minimale Expression die Einheitszelle ist; welches für das wasserfreie Salz kubisch ist. Mit anderen Worten, aus Würfeln, die das Verhältnis 1: 2 für diese Ionen enthalten, wird der gesamte Kristall reproduziert.

Andererseits hat das tetrahydratisierte Salz Ca (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O vier Wassermoleküle für jeden Satz von NO ₃ ^- Ca ²⁺ NO ₃ ^- . Dies modifiziert die Kristallstruktur und verformt sie in eine monokline Einheitszelle.

Daher wird erwartet, dass die Kristalle sowohl für das wasserfreie als auch für das Tetrahydratsalz unterschiedlich sind; Unterschiede, die in ihren physikalischen Eigenschaften bestimmt werden können, z. B. Schmelzpunkte.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Chemische Namen

-Calciumnitrat

-Calciumdinitrat

-Nitrocalcit

-Norwegischer Salpeter und Limettensalpetro.

Molekularformel

Ca (NO ₃ ) ₂ oder CaN ₂ O ₆

Molekulargewicht

Wasserfrei 164,088 g / mol und Tetrahydrat 236,15 g / mol. Beachten Sie die Wirkung von Wasser auf das Molekulargewicht und es kann beim Wiegen nicht vernachlässigt werden.

Aussehen

Weißer oder hellgrauer Feststoff oder Granulat. Kubische weiße Kristalle oder zerfließende Körnchen; Das heißt, sie absorbieren Feuchtigkeit bis zu dem Punkt, an dem sie sich aufgrund ihrer hohen Löslichkeit auflösen.

Siedepunkt

Die wasserfreie Form zersetzt sich beim Erhitzen auf eine Temperatur, die die Bestimmung ihres Siedepunktes verhindert; Die Tetrahydratform des Salzes hat einen Siedepunkt von 132ºC (270ºF, 405K).

Schmelzpunkt

- Wasserfreie Form: 561 ° C bis 760 mmHg (1042 ° F, 834 K).

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

Dies zeigt, wie Wassermoleküle elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Ca ²⁺ und NO ₃ ^- innerhalb von Kristallen stören ; und folglich schmilzt der Feststoff bei einer viel niedrigeren Temperatur.

Wasserlöslichkeit

- Wasserfreie Form: 1212 g / l bei 20 ºC.

-Tetrahydratform: 1290 g / l bei 20 ºC.

Das Wasser in den Kristallen erhöht die Löslichkeit des Salzes kaum.

Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln

-In Ethanol 51,42 g / 100 g bei 20 ° C.

-In Methanol 134 g / 100 g bei 10 ° C.

-In Aceton 168 g / 100 g bei 20 ° C.

Säure (pKa)

6.0

Dichte

2,5 g / cm ³ bei 25 ° C (Tetrahydrat).

Zersetzung

Wenn Calciumnitrat zur Glühbirne erhitzt wird, zersetzt es sich in Calciumoxid, Stickoxid und Sauerstoff.

Reaktives Profil

Es ist ein stark oxidierendes Mittel, aber es ist nicht brennbar. Beschleunigt die Zündung brennbarer Materialien. Die Aufteilung von Calciumnitrat in feine Partikel erleichtert die Explosion, wenn die Verbindung längerem Feuer ausgesetzt ist.

Gemische mit Alkylestern werden durch die Entstehung von Alkylnitratestern explosiv. Die Kombination von Calciumnitrat mit Phosphor, Zinn (II) -chlorid oder einem anderen Reduktionsmittel kann explosionsartig reagieren.

Anwendungen

Landwirtschaft

Es wird in Kulturpflanzen als Stickstoff- und Kalziumquelle verwendet. Calciumnitrat ist in Wasser sehr gut löslich und wird von den Wurzeln der Pflanzen leicht aufgenommen. Darüber hinaus säuert es Böden nicht an, da seine Ionen nicht signifikant hydrolysiert werden können.

Das Mischen mit Düngemitteln, die Phosphor oder Sulfat enthalten, sollte vermieden werden, um die Bildung unlöslicher Salze zu vermeiden. Aufgrund seiner Hygroskopizität muss es in einer trockenen und kühlen Umgebung gelagert werden.

Seine Verwendung hat einen Vorteil gegenüber der Verwendung von Ammoniumnitrat als Dünger. Obwohl die letztere Verbindung Stickstoff zu Pflanzen beiträgt, stört sie die Calciumabsorption, was zu einem Calciummangel in Pflanzen führen kann.

Calcium trägt zur Aufrechterhaltung der Zellwandstruktur von Pflanzen bei. Bei Vorhandensein eines Kalziummangels zeigen die wachsenden Gewebe von Pflanzen wie Wurzelspitzen, junge Blätter und Sprossspitzen häufig ein verzerrtes Wachstum.

Vermindertes Ammoniak

Calciumnitrat reduziert die Anreicherung von flüchtigen Fettsäuren und Phenolverbindungen, die phytotoxisch sind und sich aufgrund der Zersetzung von Sojabohnenresten ansammeln.

Darüber hinaus besteht die Tendenz, dass Calciumnitrat die Ammoniumkonzentration im Boden verringert, was die Wasserstoffpufferkapazität erhöht.

Beton

Calciumnitrat wird verwendet, um die Abbindezeit von Beton zu verkürzen. Dies wird durch die Erzeugung von Calciumhydroxid erzeugt, möglicherweise durch eine Doppelverdrängungsreaktion.

Darüber hinaus induziert Calciumnitrat die Bildung der Eisenhydroxidverbindung, deren Schutzwirkung auf Beton die Korrosion verringert. Das heißt, das vorhandene Eisen kann mit den Grundbestandteilen von Beton wie Calciumhydroxid selbst reagieren.

Calciumnitrat verringert die Abbindezeit sowie die Beständigkeit des Betons, dem Vulkanasche zugesetzt wurde. Um die Wirkung der Zugabe von Calciumnitrat zu Beton zu untersuchen, wurden steigende Konzentrationen von Calciumnitrat zwischen 2% und 10% verwendet.

Es wurde eine stärkere Verkürzung der Abbindezeit sowie eine Zunahme der Betonfestigkeit beobachtet, wenn die Calciumnitratkonzentration auf 10% anstieg.

Abwasser- oder Abwasserbehandlung

Calciumnitrat wird verwendet, um schlechte Gerüche aus dem Abwasser zu reduzieren, indem die Bildung von Schwefelwasserstoff reduziert wird. Darüber hinaus wird die organische Substanz verbraucht, die anaerobe Bedingungen erzeugt, was das Überleben vieler biologischer Arten erschwert.

Vorbereitung von kalten Kompressen

Calciumnitrat-Tetrahydrat ist eine endotherme Verbindung, dh es kann Wärme aus der Umgebung absorbieren. Dies führt zu einer Abkühlung der Körper, die mit den darin enthaltenen Behältern in Kontakt kommen.

Die Kompressen erhöhen ihre Temperatur und um sie zu regenerieren, reicht es aus, sie in einen Gefrierschrank zu stellen

Latexkoagulation

Calciumnitrat wird in der Latexkoagulationsphase verwendet. Es ist Teil der Immersionslösung, und wenn es mit der den Latex enthaltenden Lösung in Kontakt kommt, bricht es seine Stabilisierung und bewirkt, dass es koaguliert.

Wärmeübertragung und Speicherung

Das binäre Gemisch aus geschmolzenen Nitratsalzen, einschließlich Calcium mit anderen Nitraten, wird anstelle von Thermalöl in Solarkraftwerken zur Wärmeübertragung und -speicherung verwendet.

Antragsformen

-Calciumnitrat wird gemischt mit dem Boden in einer Konzentration von 1,59 kg pro 30,48 m ² bei ausreichender Bewässerung angewendet . Calciumnitrat wird in Wasser gelöst und kann von den Wurzeln der Pflanze aufgenommen werden. In Hydrokulturen löst es sich im wachsenden Wasser auf.

-Calciumnitrat wird auch in Form eines Sprays zum Sprühen der Blätter und Blüten verwendet. Es ist eine wirksame Behandlung zur Verhinderung der Verrottung der Tomatenblüte, des Korkflecks und der bitteren Grube des Apfels.

- Der betonbildenden Mischung (Zement, Sand, Steine ​​und Wasser) wird eine Menge Calciumnitrat zugesetzt, und die Auswirkung ihrer Zugabe auf die spezifischen Eigenschaften des Betons wird bestimmt. wie das Einstellen von Geschwindigkeit und Stärke.

-Calciumnitrat wird in einer angemessenen Konzentration zugesetzt, um die schlechten Gerüche von Abwasser oder Abwasser so weit zu reduzieren, dass die Gerüche für Menschen tolerierbar sind.

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