Поиск
Кальция нитрат представляет собой гранулы сферической формы белого, светло-серого, светло-бежевого цвета.
Свойства нитрата кальция безводного:
Применение нитрата кальция безводного:
Гранулированный, безводный нитрат кальция, применяется как добавка в бетон, в качестве удобрения, для приготовления рассола в холодильной технике, в производстве реактивов, стеклопластиков, а также как один из компонентов для производства взрывчатки.
В сельском хозяйстве
Нитрат кальция является физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и прежде всего для закисленных почв. В сельском хозяйстве применяют как азотное удобрение. Выпускают в гранулированном виде; товарный продукт должен содержать не менее 15,5 % азота, кроме того, к нему добавляют в процессе производства 4—7 % нитрата аммония для уменьшения гигроскопичности удобрения; содержание влаги не должно превышать 15 %. Нитрат кальция вносят под все культуры. Наиболее эффективен на кислых почвах, особенно для весенней подкормки озимых.
Несмотря на то, что нитрат кальция в смеси с горючими веществами способен давать недорогой источник кирпично-красного пламени, применение его в этом качестве крайне ограничено из-за сильной гигроскопичности.
- Продукция
- Реактивы
- Кальция нитрат
Свойства
При 500 °C начинает разлагаться с выделением О2 и образованием сначала СаО и NO2. Кальциевая селитра при нормальных условиях негорючая, пожаро- и взрывобезопасная, устойчивая в интервале температур от −60 °C до +155 °C.
Получение
Получают кальция нитрат действием HNO3 на известняк или поглощением нитрозных газов (в основном NO2) известковым молоком. Применяют кальция нитрат как азотное удобрение и для получения особо чистого СаО.
Для получения гранулированной кальциевой селитры используется способ низкотемпературной нейтрализации азотной кислоты природным известняком или продуктами переработки известняка.
Реакции с получением нитрата кальция
Нитрат кальция производится путем обработки известняка с азотной кислотой, после нейтрализации аммиака:
Он также является побочным продуктом процесса Оддо при добыче фосфата кальция:
Так же как нитраты других щелочноземельных металлов и LiNO3, кальциевая селитра при нагревании разлагается на выпуске двуокиси азота:
Также нитрат кальция можно получить проделав следующие реакции:
Также образование нитрата кальция возможно и за счет атмосферных явлений:
Применение
Гранулированный, безводный нитрат кальция, применяется, как добавка в бетон, в качестве удобрения, для приготовления рассола в холодильной технике, в производстве реактивов, стеклопластиков, а также как один из компонентов для производства взрывчатки.
В сельском хозяйстве
Кальциевая селитра является физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и прежде всего для закисленных почв. В сельском хозяйстве применяют как азотное удобрение. Выпускают в гранулированном виде; товарный продукт должен содержать не менее 15,5 % азота, кроме того, к нему добавляют в процессе производства 4—7 % нитрата аммония для уменьшения гигроскопичности удобрения; содержание влаги не должно превышать 15 %. Нитрат кальция вносят под все культуры. Наиболее эффективен на кислых почвах, особенно для весенней подкормки озимых.
Вещество представляет собой белый порошок без цвета, вкуса и запаха. Он хорошо растворим в воде.
Молярная масса тетрагидрата нитрата кальция — 236,15 г/моль, безводного — 164,088 г/моль.
При 500 °C начинает разлагаться с выделением О2 и образованием сначала Ca(NO2)2, а затем СаО и NO2.
Кальциевая селитра при нормальных условиях негорючая, пожаро- и взрывобезопасная, устойчивая в интервале температур от −60 °C до +155 °C.
Вещество представляет собой соль азотной кислоты и гидроксида кальция. Соответственно, оно имеет все свойства, характерные для солей кислот. Например,
Ионы кальция образуют устойчивые соединения с краун эфирами.
Получают нитрат кальция действием HNO3 на известняк или поглощением нитрозных газов (в основном NO2) известковым молоком. Применяют его как азотное удобрение и для получения особо чистого СаО.
Нитрат кальция производится путём обработки известняка с азотной кислотой, после нейтрализации аммиака:
Так же как нитраты других щелочноземельных металлов и LiNO3, кальциевая селитра при нагревании разлагается на выпуске диоксида азота:
Другие реакции получения нитрата кальция:
В атмосфере образование нитрата кальция возможно по следующей цепочке реакций:
Нитрат кальция является физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и прежде всего для закисленных почв.
В сельском хозяйстве применяют как азотное удобрение. Выпускают в гранулированном виде; товарный продукт должен содержать не менее 15,5 % азота, кроме того, к нему добавляют в процессе производства 4—7 % нитрата аммония для уменьшения гигроскопичности удобрения; содержание влаги не должно превышать 15 %. Нитрат кальция вносят под все культуры. Наиболее эффективен на кислых почвах, особенно для весенней подкормки озимых.
Свойства нитрата кальция
Цель работы и задачи
.1 Строение
и хим связь
.1 Приготовление растворов
.2 Определение
фазового состава растворов
Цель работы: исследовать свойства нитрата
кальция, выявить оптимальную концентрацию нитрата кальция в водном растворе,
для дальнейшего применения в составе охлаждающей жидкости.
Задачи: 1) изучить методы работы с точными
приборами(рефрактометр, аналитические весы, цифровой термометр)
) методом рефрактометрии определить зависимость
показателя преломления фаз системы вода-нитрат кальция при отрицательной
температуре от концентрации.
) выявить оптимальную концентрацию нитрата
кальция в водном растворе, чтоб при отрицательных температурах концентрация
соли в осадке была минимальна.
1. Теоретическая часть
1.1
Строение
и химическая связь
Условно нитраты
могут быть разделены на соединения с преимущественно ковалентным типом связи (соли
Be, Cr, Zn, Fe и др. переходных металлов)
и с преимущественно ионным типом связи (соли
щелочных и щелочно-земельных металлов).
Для ионных нитратов характерны более
высокая термическая устойчивость, преобладание кристаллических структур более
высокой симметрии
и отсутствие расщепления полос нитрат-иона в ИК спектрах. Ковалентные нитраты
имеют более высокую растворимость в орг. растворителях, более низкую
термическую устойчивость, их ИК спектры носят более сложный характер.
.2 Физико-химические свойства
вещества
Внешний вид Са(NO3)2
: бесцветные кубические кристаллы
Молекулярная масса: 164,09
а.е.м.
Температура плавления : 561°C
Температура разложения : 561°C
Таблица 1.Растворимость нитрата
кальция в некоторых растворителях
Вкуса, запаха не имеет,
гигроскопичен.
Плотность:2,36 (20°C, г/см3)
Стандартная энтальпия
образования ΔH :-937,2 кДж/моль
Стандартная энергия Гиббса образования ΔG:-742
кДж/моль
Стандартная энтропия образования S:193,3
Дж/моль·K
Стандартная мольная теплоемкость Cp
:149,33 Дж/моль·K
Энтальпия плавления ΔHпл
:21,3 кДж/моль
Вследствие сильной гигроскопичности, даже при
обычных температурных условиях, нитрат кальция, присоединяя воду, переходит в
гидратную форму. Из гидратов существуют моно-, ди-, три- и тетрагидрат, причем
последний Са(NO3)2×4H2O
является стабильным при обычной температуре. При температуре выше 40оС
образуется тригидрат.
Гидратированные нитраты
отличаются от безводных тем, что в их кристаллич. структурах ион
металла
в большинстве случаев связан с молекулами
воды,
а не с ионом
NO-3. Поэтому они лучше, чем безводные нитраты,
растворяются в воде, но хуже- в
органических растворителях.
Нитраты токсичны. Вызывают отек легких, кашель,
рвоту, острую сердечно- сосудистую недостаточность и др. Смертельная доза
нитратов
для человека 8-15 г, допустимое суточное потребление 5 мг/кг.
Физико-химические свойства Са(NO3)2×4H2O,используемого
в химической практике.
Внешний вид: бесцветные моноклинные кристаллы
Молекулярная масса : 236,15 а.е.м.
Температура плавления : 42,7°C
Температура разложения : 100°C
Продукты термического разложения: кальция
нитрат, вода
Растворимость (в г/100 г или характеристика):
вода: легко растворим
Вкуса, запаха нет, гигроскопичен
Плотность:1,82 (20°C, г/см3)
Стандартная энтальпия образования ΔH
:-2131,2
кДж/моль
Стандартная энергия Гиббса образования ΔG
:-1700,8
кДж/моль
Стандартная энтропия образования S:339 Дж/моль·K
При 151оС соль полностью теряет воду.
Таблица 2. Зависимость
температуры замерзания раствора нитрата кальция от концентрации.
.3 Получение нитрата кальция
А Получение нитрата кальция нейтрализацией мела
или известняка азотной кислотой.
Сырьем служат известняк (реже мел) и азотная
кислота. Содержание основного вещества CaCO3
в известняке (меле) колеблется от 90 до 98%. Содержание примесей, состоящих из MgCO3,
CaCO3,
Fe2O3,
Al2O3,
силикатов и др., в зависимости от месторождения известняка (мела) также
различно.
Азотная кислота для получения нитрата кальция
употребляется слабая в пределах 30-45%.
Нейтрализация углекислого кальция азотной
кислотой протекает по следующей реакции:
СaCO3 +
2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2.
Полученные растворы нитрата кальция
декантируются (иногда фильтруются) и выпариваются; после охлаждения и
застывания получается готовый продукт.
Часто нитрат кальция смешивается с другими
продуктами в целях улучшения его физических свойств.
Б Получение нитрата кальция поглощением
хвостовых нитрозных газов известковым молоком.
Сырьем служат известковое молоко с содержанием
окиси кальция 110-130г/л и хвостовые нитрозные газы с содержанием 1-2% NO.
Известковое молоко готовится из
доброкачественной извести (содержание активной CaO
не менее 75-85%).
Хвостовые нитрозные газы после кислой абсорбции
поглощаются известковым молоком. Вначале образуется смесь нитрата и нитрита
кальция по уравнению:
2N2O4
+ 2Ca(OH)2
= Ca(NO3)2
+ Ca(NO2)2
+ 2H2O.
При дальнейшей подаче нитрозных газов происходит
разложение нитрита с образованием нитрата. Механизм процесса может быть
представлен следующими реакциями:
2NO2
+ H2O
= HNO2
+ HNO3 ;
Ca(OH)2 + 2HNO3
= Ca(NO3)2 + 2H2O;(OH)2 + 2HNO2
= Ca(NO2)2 + 2H2O.
Образующийся нитрит кальция частично реагирует с
NO2 ,
переходя в нитрат:
(NO2)2 + 2NO2
= Ca(NO3)2 + 2NO.
Одновременно получается небольшое количество
элементарного азота по уравнению:
Ca(NO2)2 + 2NO2
= 2Ca(NO3)2 + N2
Соотношение получаемого нитрита к нитрату
зависит от степени окисления газа. По мере прохождения газов через систему
поглотительных скрубберов, отношение NO
к NO2
в нитрозных газах увеличивается, и поэтому в конце системы, где содержание NO2
невелико, образуется большее количество нитрита.
Получаемые щелока подвергаются инвертированию
азотной кислотой, после чего растворы нитрата кальция перерабатываются по
схемам, описанным выше.
1) В сельском хозяйстве.
Кальциевая
селитра является физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и
прежде всего для закисленных почв. В сельском хозяйстве применяют как азотное
удобрение. Выпускают в гранулированном виде; товарный продукт должен содержать
не менее 15,5 % азота, кроме того, к нему добавляют в процессе производства 4-7
% нитрата аммония для уменьшения гигроскопичности удобрения; содержание влаги
не должно превышать 15 %. Нитрат кальция вносят под все культуры. Наиболее
эффективен на кислых почвах, особенно для весенней подкормки озимых. Кальциевая
селитра — единственное полностью усваиваемое растениями удобрение, восполняющее
потери водорастворимого (усваиваемого растениями) кальция в почве. Потери кальция,
в основном, обусловлены выносом с урожаем сельскохозяйственных культур (от 20
до 350 кг/га). И если вынос фосфора, серы и азота восполняется такими широко
применяемыми удобрениями, как аммиачная селитра, сульфат аммония, суперфосфат и
др., то восполнение потерь водорастворимого кальция в почве при этом не
происходит. А между тем кальций регулирует поступление питательных веществ в
растение. Кальций играет ключевую роль в формировании клеточных стенок и
мембран, улучшает окраску и качество плодов, поэтому особенно важен для
быстрорастущих культур. Кальций не перераспределяется внутри растений, т.е. не
перемещается от старых листьев к молодым, поэтому почва всегда должна содержать
достаточное количество этого вещества в доступной для растений форме. А, кроме
того, кальций — это важнейший строительный материал в организмах животного мира
и в человеке, получающих его по пищевой цепочке от растений.
)В пиротехнике.
Несмотря
на то, что нитрат кальция в смеси с горючими веществами способен давать
недорогой источник кирпично-красного пламени, применение его в этом качестве
крайне ограничено из-за сильной гигроскопичности.
) Для изготовления бетона.
Нитрат кальция одна из немногих добавок прошедших проверку машиной
стройиндустрии и научно-исследовательских институтов бывшего СССР, тысячи
испытаний на различных цементах, инертных, в разных условиях и комплексах,
десятилетия наблюдений за свойствами бетонов модифицированных Нитратом Кальция,
а также комплексом Нитрат Кальция + Нитрит Кальция, практически не оставили белых
пятен в понимании свойств бетонов с введенным Нитратом Кальция. Благодаря
тотальной проверке, показывающей превосходные результаты, Нитрат Кальция
присутствует в большинстве тематических ГОСТов и рекомендаций. Немногие
вещества вводимые в бетонные и растворные системы с целью улучшения их свойств
могут похвастать такой детальностью изучения, как Нитрат Кальция.
Уникальность
Нитрата Кальция заключается в том, что он в своей структуре имеет активный ион
Кальция (Ca2+), а Кальций , кремний и вода, как известно, являются
основными материалами формирующими структуру цементного камня. Уникальный
симбиоз одних и тех же ионов добавки NITCAL и продуктов гидратации цемента
позволяет получить равномерную, полноценно сформированную (здоровую) структуру
цементного камня, а благодаря редкой особенности воздействия на гидратацию
двукальцивого силиката и реакции превращения эпоксида с аммонием в амин
позволяет значительно увеличивать динамику набора прочности бетонов в течение
долгих лет.
)В составе охладительной жидкости.
Рис.1 Диаграмма состояния Ca(NO3)2
— H2O
Одновременное присутствие кристаллов соли, льда
и раствора приводит к поддержанию постоянной (эвтектической) температуры до тех
пор, пока одна из фаз не исчезнет.
Следовательно, появляется возможность
использовать модифицированный раствор нитрата кальция дополнительно в качестве
охлаждающей жидкости в производстве теплоносителей для промышленных установок.
2. Экспериментальная часть
2.1 Приготовление растворов
различной концентрации
Формула расчета массы соли для
раствора необходимой концентрации, с учетом того, что соль гидратированная.
Для нахождения массы необходимо
значение количества вещества. Возьмем его за х. Для приготовления каждого
раствора было взято 50 г воды.
Аналогично рассчитано для всех
остальных концентраций.
2.2 Определение фазового
состава растворов при t=-5˚C
Показатель преломления n,
представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей
и твердых тел n обычно определяют относительно воздуха, а для газов —
относительно вакуума. Значения n зависят от длины волны l света и температуры,
которые указывают соответственно в подстрочном и надстрочном индексах. Влияние
температуры на показатель преломления определяется двумя факторами: изменением
количества частиц жидкости в единице объема и зависимостью поляризуемости
молекул от температуры. Второй фактор становится существенным лишь при очень
большом изменении температуры.
Температурный коэффициент
показателя преломления пропорционален температурному коэффициенту плотности.
Обычно n жидких и твердых тел рефрактометрией определяют с точностью до 0,0001
на рефрактометрах,
в которых измеряют предельные углы полного внутреннего отражения. Наиболее
распространены рефрактометры Аббе с призменными блоками и компенсаторами
дисперсии, позволяющие определять nD в «белом» свете по
шкале или цифровому индикатору. Максимальная точность абсолютных измерений (10
-10) достигается на гониометрах с помощью методов отклонения лучей
призмой из исследуемого материала.
Таблица 3. Зависимость
показателей преломления от концентрации растворов.
Рисунок 2. Зависимость
показатель преломления от количества растворов в системе Ca(NO3)2
— H2O
при температуре -5˚C
1) Исследована
зависимость показателя преломления растворов нитрата кальция от их
концентраций.
2) Нитрат
кальция может быть использован в составе охлаждающих жидкостей.
3) Найдена
оптимальная концентрация нитрата кальция в растворе, после замораживания
которого при -5˚С образуется минимальное количество кристаллов- 15%.
1) Рабинович В.А.,
Хавин З.Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 стр. 71
3) Addison С.
С.,
Logan N.. Anhydrous metal nitrates, «Advances Inorganic Chemistry and
Radiochemistry», 1964, v. 6, p. 72-142. П.М. Чукуров.
)М. А.
Миниович.
Соли азотной кислоты (нитраты). 1946. 78 с.
) Киргинцев А.Н. Растворимость
неорганических веществ в воде. /А.Н. Киргинцев, Л.Н. Трушникова, В.Г.
Лаврентьева. Справочник// Изд-во «Химия». Л., 1972. — 154с.
9) С.И. Нифталиев, И.В. Кузнецова,
О.А. Козадерова, Г.В. Клоков, В.В. Окшин, А.В.Мельник. Модифицирование и
применение нитрат-содержащего раствора — отхода производства минерального
удобрения.
нитрат кальций
рефрактометрия концентрация
Технические характеристики приборов,
используемых в эксперименте.
)Рефрактометр Аббе лабораторный ИРФ-454Б2М
предназначен для измерения показателя преломления nD и средней
дисперсии неагрессивных жидкостей и твердых тел. Имеет дополнительную шкалу
«Brix».
Рефрактометр может применяться:
В пищевой промышленности
для контроля качества пива, вин, коньяков, водок
и ликеров;
для определения массовой доли растворимых сухих
веществ (%, Brix,) в продуктах переработки
плодов и овощей, в напитках, сиропах, консервах,
рассолах;
для измерения процентного содержания жира в
твердых продуктах питания;
при определении влажности меда и т.д.
В медицинских учреждениях
для определения белка в сыворотке крови с
помощью таблицы Рейса;
для определения плотности мочи, субретинальной
жидкости глаза;
для определения концентрации лекарств.
В фармацевтической промышленности
для исследования концентрации растворов
различных лекарственных препаратов.
При обслуживании автомобилей, тракторов, судов
для определения сорта моторных топлив,
охлаждающих жидкостей.
При обслуживании авиационной техники
для определения с большей точностью объемной
концентрации противокристаллизационной жидкости «ИМ».
2) Цифровой термометр Testo
735-2 Прочный, надежный и компактный измерительный прибор с разъемом для
высокоточного зонда Pt100, 2 разъемами для быстродействующих термопарных зондов.
Результаты измерений не более 3-х доп. зондов температуры отображаются на
высокочетком дисплее. Погрешность измерений 0.05 °C с разрешением 0.001 °C
достигается с помощью сменного погружного/проникающего зонда Pt100. Аппарат
подходит для использования в качестве эталонного прибора.
Память прибора позволяет сохранить до 10,000
значений
Отображение, сохранение и печать данных
дифференциальной температуры, макс/мин/среднего значений
Акустический сигнал тревоги при превышении
предельных значений
Цикличность измерений от 1 раза в 0,5 секунд до
24 часов
±(0.2 °C + 0.3% от изм. знач.) (в ост.
диапазоне)
Разрешение: 0.1 °C
Тип зонда Тип S PT10RH РТ
Погрешность: ±1 °C
Разрешение: 1 °C
