Нитрат кальция

Нитрат кальция
Общие
Традиционные названия	кальциевая селитра, норвежская селитра, азотнокислый кальций
Физические свойства
Состояние	гранулы сферической формы белого, светло-серого, светло-бежевого цвета
Молярная масса	164,088 г/моль
Плотность	(безводная) 2,504 г/см³; (тетрагидрат) 1,896 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	(безводная) 561 °C; (тетрагидрат) 42,7 °C
• кипения	(безводная) разлагается; (тетрагидрат) 132 °C
• вспышки	негорючая °C
Мол. теплоёмк.	149,33 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-937,2 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	Безводной: 121,2 г/100 мл (20 °C); 271,0 г/100 мл (40 °C); 359 г/100 мл (51,6 °C). Тетрагидрата: 102 г/100 мл (0 °C); 129 г/100 мл (20 °C); (100 °C) 363 г/100 мл
• в	спирте и ацетоне
Структура
Кристаллическая структура	кубическая (безводная) моноклинная (тетрагидрат)
Классификация
Рег. номер CAS	10124-37-5 (безводная) 13477-34-4 (тетрагидрат)
SMILES	[Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O
RTECS	EW2985000
Номер ООН	1454
Безопасность
NFPA 704	0 1 3
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Кальция нитрат, кальциевая селитра, азотнокислый кальций — неорганическая соль азотной кислоты. Соединение сильно гигроскопично, поэтому его хранят без доступа влаги. Химическая формула Са(NО₃)₂.

Свойства

Физические свойства

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.

Химические свойства

При 500 °C начинает разлагаться с выделением О₂ и образованием сначала Ca(NO₂)₂, а затем СаО и NO₂.

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

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,

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

Ионы кальция образуют устойчивые соединения с краун эфирами.

Получение

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.

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 путём обработки известняка с азотной кислотой, после нейтрализации аммиака:

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O.

Он также является побочным продуктом процесса Оддо при добыче фосфата кальция:

Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ → 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂.

Так же как нитраты других щелочноземельных металлов и LiNO₃, кальциевая селитра при нагревании разлагается на выпуске диоксида азота:

2Ca(NO₃)₂ → 2CaO + 4NO₂ + O₂, ΔH°_обр.=369 кДж/моль

Другие реакции получения нитрата кальция:

• $4\text{Ca}+10{\text{HNO}}_3⟶4\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+{\text{N}}_2\text{O}+5{\text{H}}_2\text{O}$
• $\text{CaO}+2{\text{HNO}}_3⟶\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+{\text{H}}_2\text{O}$
• $\text{Ca}(\text{OH}{)}_2+2{\text{HNO}}_3⟶\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$
• ${\text{CaCl}}_2+2{\text{AgNO}}_3⟶{\text{Ca(NO}}_3{)}_2+2\text{AgCl}$
• $3\text{Ca}+8{\text{HNO}}_3⟶3{\text{Ca(NO}}_3{)}_2+2\text{NO}+4{\text{H}}_2\text{O}$
• $2{\text{Ca(OH)}}_2+4{\text{NO}}_2⟶\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+\text{Ca}({\text{NO}}_2{)}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$
• $3\text{Ca}({\text{NO}}_2{)}_2+4{\text{HNO}}_3⟶3\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+2{\text{H}}_2\text{O}+4\text{NO}$
• ${\text{Ca}}_5({\text{PO}}_4{)}_3\text{F}+10{\text{HNO}}_3⟶3{\text{H}}_3{\text{PO}}_4+5\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+\text{HF}$
• ${\text{CaF}}_2+2{\text{HNO}}_3⟶\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+2\text{HF}$
• $2{\text{Ca}}_5({\text{PO}}_4{)}_3\text{F}+14{\text{HNO}}_3⟶3\text{Ca}({\text{H}}_2{\text{PO}}_4{)}_2+7\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+2\text{HF}$
• ${\text{Ca}}_5({\text{PO}}_4{)}_3\text{F}+4{\text{HNO}}_3⟶3{\text{CaHPO}}_4+2\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+\text{HF}$
• $2{\text{NH}}_4{\text{NO}}_3+\text{Ca}(\text{OH}{)}_2⟶\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+2{\text{H}}_2\text{O}+2{\text{NH}}_3$
• $\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{P}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{⟶}\mathsf{4}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{(}\mathsf{P}\mathsf{H}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{)}\mathsf{+}\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$
• $\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$_(конц.)$\mathsf{⟶}\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{S}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$
• $\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{H}\mathsf{P}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$_(конц.)$\mathsf{⟶}\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{P}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}$
• $\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\cdot }\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{60-100^{o}C}{\to }\mathsf{C}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

В атмосфере образование нитрата кальция возможно по следующей цепочке реакций:

• ${\text{N}}_2+2{\text{O}}_2⟶2{\text{NO}}_2$(грозовой разряд)
  • $2{\text{NO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}⟶{\text{HNO}}_2+{\text{HNO}}_3$
    • $2{\text{HNO}}_3+{\text{Ca}}^{2+}⟶\text{Ca}({\text{NO}}_3{)}_2+2{\text{H}}^{+}$

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

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.

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.