แคลเซียมไนเตรต (แคลิฟอร์เนีย (หมายเลข 3) 2): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2025

แคลเซียมไนเตรตเป็นเกลือนินทรีย์ในระดับอุดมศึกษามี สูตรทางเคมี Ca (NO ₃ ) 2 จากสูตรเป็นที่ทราบกันดีว่าของแข็งประกอบด้วย Ca ²⁺และ NO ₃ ^-ไอออนในอัตราส่วน 1: 2 ดังนั้นจึงเป็นสารประกอบของไอออนิกธรรมชาติล้วนๆ

คุณสมบัติอย่างหนึ่งของมันคือลักษณะการออกซิไดซ์เนื่องจากไอออนไนเตรต ไม่ติดไฟนั่นคือไม่เผาที่อุณหภูมิสูง ไม่ติดไฟแสดงถึงของแข็งที่ปลอดภัยในการจัดการโดยไม่ต้องดูแลมากนัก อย่างไรก็ตามสามารถเร่งการจุดระเบิดของวัสดุที่ติดไฟได้

แคลเซียมไนเตรตที่เป็นของแข็ง ที่มา: Ondřej Mangl จาก Wikimedia Commons

ลักษณะของมันประกอบด้วยของแข็งที่เป็นเม็ดซึ่งมีสีขาวหรือสีเทาอ่อน (ภาพบน) อาจเป็นแอนไฮไดรด์หรือเตตระไฮเดรต Ca (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O. ละลายได้ดีในน้ำเมทานอลและอะซิโตน

แคลเซียมไนเตรตถูกนำมาใช้เป็นปุ๋ยอย่างแพร่หลายเนื่องจากเคลื่อนย้ายได้ง่ายในดินชื้นและรากพืชจะดูดซึมได้อย่างรวดเร็ว มีองค์ประกอบที่สำคัญสองประการสำหรับโภชนาการและการเจริญเติบโตของพืช ได้แก่ ไนโตรเจนและแคลเซียม

ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในสามองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาของพืช (N, P และ K) ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการสังเคราะห์โปรตีน ในขณะเดียวกันแคลเซียมเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาโครงสร้างของผนังเซลล์ของพืช ด้วยเหตุนี้จึงใช้ Ca (NO ₃ ) ₂มากในสวน

ในทางกลับกันเกลือนี้มีฤทธิ์เป็นพิษโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสัมผัสโดยตรงกับผิวหนังและดวงตาเช่นเดียวกับการสูดดมฝุ่น นอกจากนี้ยังสามารถย่อยสลายได้โดยการให้ความร้อน

โครงสร้างของแคลเซียมไนเตรต

ไอออนของแคลเซียมไนเตรต ที่มา: Я.HarDNoxที่ ru.wikipedia จาก Wikimedia Commons

ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างของ Ca (NO ₃ ) ₂ในแบบจำลองทรงกลมและแท่ง อย่างไรก็ตามที่นี่มีข้อบกพร่อง: มีการสันนิษฐานว่ามีพันธะโควาเลนต์ Ca-O ซึ่งขัดแย้งกับลักษณะไอออนิกของพวกมัน อธิบายสิ่งนี้ให้ชัดเจนปฏิสัมพันธ์เป็นประเภทไฟฟ้าสถิต

ไอออนบวก Ca ²⁺ล้อมรอบด้วยแอนไอออน NO ₃สองตัว^-ตามสัดส่วนของพวกมันในคริสตัล ดังนั้นไนโตรเจนจึงมีผลเหนือกว่าในรูปของไนเตรตในโครงสร้างผลึก

ไอออนถูกจัดกลุ่มในลักษณะที่สร้างการกำหนดค่าซึ่งนิพจน์ขั้นต่ำคือเซลล์หน่วย ซึ่งสำหรับเกลือปราศจากน้ำจะมีค่าเป็นลูกบาศก์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือจากก้อนที่มีอัตราส่วน 1: 2 สำหรับไอออนเหล่านี้คริสตัลทั้งหมดจะถูกสร้างขึ้นใหม่

บนมืออื่น ๆ , เกลือ tetrahydrated, Ca (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O มีสี่โมเลกุลของน้ำสำหรับชุดของแต่ละ NO ₃ ^- Ca ²⁺ NO ₃ - สิ่งนี้จะปรับเปลี่ยนโครงสร้างผลึกโดยเปลี่ยนรูปเป็นเซลล์หน่วยโมโนคลินิก

ดังนั้นจึงคาดว่าผลึกของทั้งเกลือแอนไฮไดรด์และเตตระไฮเดรตจะแตกต่างกัน ความแตกต่างที่สามารถกำหนดได้ในคุณสมบัติทางกายภาพเช่นจุดหลอมเหลว

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ชื่อทางเคมี

- แคลเซียมไนเตรต

- แคลเซียมไดไนเตรต

- ไนโตรแคลไซท์

- ดินประสิวนอร์เวย์และมะนาวเปโตร

สูตรโมเลกุล

Ca (NO ₃ ) ₂หรือ CaN ₂ O ₆

น้ำหนักโมเลกุล

ไฮไดรด์ 164.088 g / mol และ tetrahydrate 236.15 g / mol สังเกตผลกระทบของน้ำต่อน้ำหนักโมเลกุลและไม่สามารถละเลยได้เมื่อชั่งน้ำหนัก

ลักษณะทางกายภาพ

ของแข็งหรือเม็ดสีขาวหรือเทาอ่อน ลูกบาศก์คริสตัลสีขาวหรือเม็ดเล็ก ๆ นั่นคือพวกมันดูดซับความชื้นจนถึงจุดที่ละลายอันเป็นผลมาจากความสามารถในการละลายสูง

จุดเดือด

รูปแบบที่ปราศจากน้ำสลายตัวเมื่อให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ป้องกันการกำหนดจุดเดือด ในขณะที่เกลือในรูปเตตระไฮเดรตมีจุดเดือดที่132ºC (270ºF, 405K)

จุดหลอมเหลว

- รูปแบบที่ปราศจากน้ำ: 561 ° C ถึง 760 mmHg (1042 ° F, 834 K)

- รูปแบบ Tetrahydrate: 42.7 ° C (109 ° F, 316 K)

สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของน้ำรบกวนปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตระหว่าง Ca ²⁺และ NO _{3 อย่างไร}^-ภายในผลึก ดังนั้นของแข็งจะละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก

ความสามารถในการละลายน้ำ

- รูปแบบน้ำ: 1212 g / L ที่ 20 ºC

- รูปแบบ Tetrahydrate: 1290 g / L ที่ 20 ºC

น้ำในผลึกแทบจะไม่เพิ่มการละลายของเกลือ

การละลายในตัวทำละลายอินทรีย์

- ในเอทานอล 51.42 g / 100 g ที่ 20 ºC

- ในเมทานอล 134 g / 100 g ที่ 10 10C

- ในอะซิโตน 168 g / 100 g ที่ 20 20C

ความเป็นกรด (pKa)

6.0

ความหนาแน่น

2.5 g / cm ³ที่ 25 ° C (tetrahydrate)

การจำแนก

เมื่อแคลเซียมไนเตรตถูกให้ความร้อนจนเป็นไฟจะสลายตัวเป็นแคลเซียมออกไซด์ไนโตรเจนออกไซด์และออกซิเจน

โปรไฟล์ปฏิกิริยา

เป็นสารออกซิไดซ์อย่างรุนแรง แต่ไม่ติดไฟ เร่งการจุดระเบิดของวัสดุที่ติดไฟได้ การแบ่งแคลเซียมไนเตรตออกเป็นอนุภาคละเอียดช่วยให้เกิดการระเบิดได้ง่ายขึ้นเมื่อสารประกอบสัมผัสกับไฟเป็นเวลานาน

สารผสมที่มีอัลคิลเอสเทอร์จะระเบิดได้โดยการกำเนิดแอลคิลไนเตรตเอสเทอร์ การรวมกันของแคลเซียมไนเตรตกับฟอสฟอรัสดีบุก (II) คลอไรด์หรือสารรีดิวซ์อื่น ๆ สามารถทำปฏิกิริยาระเบิดได้

การประยุกต์ใช้งาน

เกษตรกรรม

ใช้ในพืชเป็นแหล่งไนโตรเจนและแคลเซียม แคลเซียมไนเตรตสามารถละลายได้ในน้ำและดูดซึมได้ง่ายโดยรากของพืช นอกจากนี้ยังไม่ทำให้ดินเป็นกรดเนื่องจากไอออนของมันไม่สามารถไฮโดรไลซ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

ควรหลีกเลี่ยงการผสมกับปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัสหรือซัลเฟตเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของเกลือที่ไม่ละลายน้ำ เนื่องจากการดูดความชื้นจึงต้องเก็บไว้ในที่แห้งและเย็น

การใช้ประโยชน์ได้เปรียบกว่าการใช้แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ย แม้ว่าสารประกอบหลังจะมีส่วนช่วยไนโตรเจนให้กับพืช แต่ก็ขัดขวางการดูดซึมแคลเซียมซึ่งอาจนำไปสู่การขาดแคลเซียมในพืช

แคลเซียมมีส่วนช่วยในการบำรุงโครงสร้างผนังเซลล์ของพืช ในกรณีที่มีการขาดแคลเซียมเนื้อเยื่อที่เจริญเติบโตของพืชเช่นปลายรากใบอ่อนและปลายยอดมักแสดงการเจริญเติบโตที่ผิดเพี้ยน

แอมโมเนียลดลง

แคลเซียมไนเตรตช่วยลดการสะสมของกรดไขมันระเหยและสารประกอบฟีนอลิกซึ่งเป็นพิษต่อพืชที่สะสมเนื่องจากการสลายตัวของกากถั่วเหลือง

นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่แคลเซียมไนเตรตจะลดความเข้มข้นของแอมโมเนียมในดินซึ่งจะเพิ่มความสามารถในการบัฟเฟอร์ของไฮโดรเจน

คอนกรีต

แคลเซียมไนเตรตใช้เพื่อลดเวลาในการตั้งค่าของคอนกรีต สิ่งนี้เกิดจากการสร้างแคลเซียมไฮดรอกไซด์บางทีอาจเกิดจากปฏิกิริยาการกระจัดสองครั้ง

นอกจากนี้แคลเซียมไนเตรตจะกระตุ้นการสร้างสารประกอบไฮดรอกไซด์ของเหล็กซึ่งการป้องกันบนคอนกรีตจะช่วยลดการกัดกร่อน นั่นคือเหล็กที่มีอยู่สามารถทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบพื้นฐานของคอนกรีตเช่นแคลเซียมไฮดรอกไซด์เอง

แคลเซียมไนเตรตช่วยลดเวลาในการตั้งค่ารวมทั้งความต้านทานของคอนกรีตที่เพิ่มเถ้าภูเขาไฟ เพื่อศึกษาผลของการเติมแคลเซียมไนเตรตลงในคอนกรีตได้ใช้แคลเซียมไนเตรตที่มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นระหว่าง 2% ถึง 10%

พบว่าเวลาในการตั้งค่าลดลงมากขึ้นรวมทั้งความแข็งแรงของคอนกรีตเพิ่มขึ้นเนื่องจากความเข้มข้นของแคลเซียมไนเตรตเพิ่มขึ้นถึง 10%

การบำบัดน้ำเสียหรือน้ำเสีย

แคลเซียมไนเตรตใช้เพื่อลดกลิ่นไม่พึงประสงค์จากสิ่งปฏิกูลโดยลดการสร้างก๊าซไข่เน่า นอกจากนี้ยังมีการใช้สารอินทรีย์ที่สร้างสภาวะไร้ออกซิเจนซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาหลายชนิดอยู่รอดได้ยาก

การเตรียมการประคบเย็น

แคลเซียมไนเตรตเตตระไฮเดรตเป็นสารประกอบดูดความร้อนกล่าวคือมีความสามารถในการดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบ สิ่งนี้ก่อให้เกิดความเย็นของร่างกายที่สัมผัสกับภาชนะบรรจุที่บรรจุอยู่

การบีบอัดจะเพิ่มอุณหภูมิและในการสร้างใหม่ก็เพียงพอที่จะวางไว้ในช่องแช่แข็ง

การแข็งตัวของน้ำยาง

แคลเซียมไนเตรตใช้ในระยะการแข็งตัวของน้ำยาง เป็นส่วนหนึ่งของสารละลายสำหรับแช่และเมื่อสัมผัสกับสารละลายที่มีน้ำยางจะทำให้ความคงตัวของน้ำยางแตกและทำให้แข็งตัว

การถ่ายเทความร้อนและการจัดเก็บ

ส่วนผสมไบนารีของเกลือไนเตรตหลอมรวมทั้งแคลเซียมกับไนเตรตอื่น ๆ ใช้แทนน้ำมันร้อนในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการถ่ายเทและเก็บความร้อน

รูปแบบการสมัคร

- ใช้แคลเซียมไนเตรตผสมกับดินที่ความเข้มข้น 1.59 กก. ต่อ 30.48 ม. ²โดยให้น้ำอย่างเพียงพอ แคลเซียมไนเตรตสามารถละลายได้ในน้ำทำให้รากของพืชดูดซึมได้ ในการปลูกพืชแบบไฮโดรโพนิกจะละลายในน้ำที่กำลังเติบโต

- แคลเซียมไนเตรตยังใช้ในรูปแบบของสเปรย์ฉีดพ่นตามใบและดอกไม้ซึ่งเป็นการรักษาที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการเน่าของดอกมะเขือเทศคราบจุกและรูขมของแอปเปิ้ล

- ปริมาณแคลเซียมไนเตรตจะถูกเพิ่มลงในส่วนผสมที่ขึ้นรูปคอนกรีต (ปูนซีเมนต์ทรายหินและน้ำ) และกำหนดผลกระทบที่มีต่อคุณสมบัติเฉพาะของคอนกรีต เช่นการตั้งค่าความเร็วและความแรง

- เติมแคลเซียมไนเตรตในความเข้มข้นที่เหมาะสมเพื่อลดกลิ่นเหม็นจากสิ่งปฏิกูลหรือน้ำเสียให้อยู่ในระดับที่กลิ่นทนได้สำหรับคน

อ้างอิง

1. Bonnie L. Grant (2019) ปุ๋ยแคลเซียมไนเตรต - แคลเซียมไนเตรตทำอะไรให้พืช สืบค้นจาก: gardenknowhow.com
2. Farquharson, BF, Vroney, RP, Beauchamp, EG และ Vyn, TJ (1990) การใช้แคลเซียมไนเตรตเพื่อลดการสะสมของไฟโตทอกซินในระหว่างการสลายตัวของสารพิษตกค้าง วารสารวิทยาศาสตร์ดินของแคนาดา 70 (4): 723-726.
3. Ogunbode, EB และ Hassan, IO (2011) ผลของการเติมแคลเซียมไนเตรตต่อคุณสมบัติเฉพาะของคอนกรีตที่มีเถ้าภูเขาไฟ Leonardo Electronic Journal of Practices Technologies 19: 29-38
4. วิกิพีเดีย (2019) แคลเซียมไนเตรต สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. Shiqi Dong & col. (2018) การยับยั้งการกัดกร่อนของเหล็กโดยแคลเซียมไนเตรตในสภาพแวดล้อมของเหลวที่เสริมด้วยเฮไลด์ npj Materials Degradation volume 2, Article number: 32.
6. เทคโนโลยี Emaginationz (2019) ข้อมูลจำเพาะของแคลเซียมไนเตรต ดึงมาจาก: direct2farmer.com
7. PubChem (2019) แคลเซียมไนเตรต สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov