Dusičnan vápenatý
Dusičnan vápenatý, zvaný též norský ledek (norsky Norgessalpeter) či vápenatý ledek, je anorganická sloučenina se vzorcem Ca(NO3)2. Tato bezbarvá sůl pohlcuje vlhkost ze vzduchu a běžně se vyskytuje jako tetrahydrát. Existuje též v podobě komplexních solí, například dusičnanu amonno-vápenatého (dekahydrát) nebo dusičnanu draselno-vápenatého (též dekahydrát). Používá se hlavně jako hnojivo, má ale i technické aplikace. V přírodě se vyskytuje jako minerál nitrokalcit, který tvoří výkvěty (eflorescence) v místech, kde je hnůj v kontaktu s betonem nebo vápencem v suchém prostředí, například v chlévech nebo v jeskyních.[2]
| Dusičnan vápenatý | |
|---|---|
 | |
| Obecné | |
| Systematický název | dusičnan vápenatý |
| Triviální název | vápenatý ledek norský ledek |
| Anglický název | calcium nitrate |
| Německý název | Calciumnitrat |
| Sumární vzorec | Ca(NO3)2 |
| Vzhled | bílé krystalky nebo prášek |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 10124-37-5 |
| 13477-34-4 (tetrahydrát) | |
| PubChem | 24963 |
| UN kód | 1454 |
| Číslo RTECS | EW2985000 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 164,09 g/mol 236,15 g/mol (tetrahydrát) |
| Teplota tání | 561 °C (rozklad) 42,7 °C (tetrahydrát) |
| Teplota dehydratace | 132 °C (-4 H2O) |
| Hustota | 2,504 g/cm3 (18 °C) 2,36 g/cm3 (25 °C) 1,860 g/cm3 (tetrahydrát) |
| Index lomu | tetrahydrát nDa=1,460 33 nDb=1,471 80 nDc=1,478 38 |
| Rozpustnost ve vodě | 102 g/100 ml (0 °C) 114,6 g/100 ml (10 °C) 128,8 g/100 ml (20 °C) 138,1 g/100 ml (25 °C) 149,4 g/100 ml (30 °C) 189 g/100 ml (40 °C) 359 g/100 ml (60 °C) 363 g/100 ml (100 °C) 376 g/100 ml (150 °C) 413 g/100 ml (200 °C) tetrahydrát 258,2 g/100 ml (0 °C) 444,3 g/100 ml (20 °C) |
| Rozpustnost v polárních rozpouštědlech |
methanol 134 g/100 ml (10 °C) 144 g/100 ml (40 °C) ethanol 51,4 g/100 ml (20 °C) 62,9 g/100 ml (40 °C) aceton 16,8 g/100 ml (20 °C) glycerol |
| Relativní permitivita εr | 6,5 |
| Měrná magnetická susceptibilita | −3,61·10−6 cm3g−1 |
| Struktura | |
| Krystalová struktura | krychlová jednoklonná (tetrahydrát) |
| Hrana krystalové mřížky | a= 759,8 pm tetrahydrát a : b : c = 1,583 9 : 1 : 0,687 6 β= 98°06´ |
| Termodynamické vlastnosti | |
| Standardní slučovací entalpie ΔHf° | −938,1 kJ/mol −2 132 kJ/mol (tetrahydrát) |
| Entalpie tání ΔHt | 130 J/g |
| Entalpie rozpouštění ΔHrozp | −104,2 J/g (18 °C) 207,2 J/g (18 °C, tetrahydrát) |
| Standardní molární entropie S° | 913,3 JK−1mol−1 339 JK−1mol−1 (tetrahydrát) |
| Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf° | −742,6 kJ/mol −1 700,8 kJ/mol (tetrahydrát) |
| Izochorické měrné teplo cV | 0,910 JK−1g−1 |
| Bezpečnost | |
 GHS03  GHS05  GHS07 Nebezpečí[1] | |
| R-věty | R8, R36 |
| S-věty | žádné nejsou |
| NFPA 704 |  0
1
3
OX
|
| Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). | |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Výroba a reaktivita
Dříve byl dusičnan vápenatý důležitý pro výrobu střelného prachu. Takzvaní sanytrníci ho získávali seškrabáváním výkvětů ze zdí v maštalích. Reakcí s uhličitanem draselným (potaší) z dřevěného popela se převáděl na dusičnan draselný, neboli sanytr:
- Ca(NO3)2 + K2CO3 → 2 KNO3 + CaCO3
Dusičnan draselný slouží v černém střelném prachu jako oxidovadlo. Používal se proto, že není na rozdíl od dusičnanu vápenatého hygroskopický.
Dusičnan vápenatý byl prvním syntetickým dusíkatým hnojivem, které bylo vyrobeno. Výroba započala v Notoddenu (Norsko) v roce 1905 Birkeland–Eydeho procesem. Většina dusičnanu vápenatého na světě se nyní vyrábí v Porsgrunnu.
Vyrábí se reakcí kyseliny dusičné s uhličitanem vápenatým (vápencem), s následnou neutralizací amoniakem:
- CaCO3 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
Je též vedlejším produktem nitrofosfátového procesu (Odda procesu) extrakce fosforečnanu vápenatého, což je právě případ výroby v Porsgrunnu:
- Ca3(PO4)2 + 6 HNO3 + 12 H2O → 2 H3PO4 + 3 Ca(NO3)2 ·4 H2O
Může být připraven také z vodného roztoku dusičnanu amonného a hydroxidu vápenatého:
- 2 NH4NO3 + Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 + 2 NH4OH
Podobně jako příbuzné dusičnany (např. LiNO3) se dusičnan vápenatý při zahřívání rozkládá za uvolňování oxidu dusičitého:[2]
- 2 Ca(NO3)2 → 2 CaO + 4 NO2 + O2; ΔH = 369 kJ/mol
Použití
Hnojivo
Hnojivo s dusičnanem vápenatým (15,5-0-0 + 19 % Ca) je populární pro použití ve sklenících a v hydroponii. Obsahuje také dusičnan amonný a vodu, a to v podobě „podvojné soli“ 5Ca(NO3)2.NH4NO3.10H2O. Existují také hnojivé přípravky bez obsahu amoniaku: Ca(NO3)2.4H2O (11.9-0-0 + 16.9%Ca) nebo tekuté hnojivo (9-0-0 + 11% Ca). Bezvodý, na vzduchu stabilní, je komplex s močovinou Ca(NO3)2.4[OC(NH2)2].
Technické aplikace
Dusičnan vápenatý se používá v různých technických aplikacích. Nejdůležitějšími z nich jsou přípravné ošetření odpadních vod (pro prevenci uvolňování zápachu) a urychlovače tvrdnutí betonu.
Ošetření odpadních vod je založeno na vytvoření vhodného biologického prostředí. Za přítomnosti dusičnanů se metabolismus síranů zastavuje. Výsledkem je, že se netvoří páchnoucí a toxický sulfan.[3]. Navíc se spotřebuje snadno odbouratelná organická hmota, která by jinak způsobovala v dalším toku anaerobní podmínky a uvolňování zápachu.[4][5][6] Koncept je aplikovatelný také pro ošetření kalu.[7]
Použití dusičnanu vápenatého do betonu nebo malty využívá dvou účinků. Vápenatý iont vede k rychlejší tvorbě hydroxidu vápenatého a proto tuhnutí a tvrdnutí probíhá rychleji.[8]. To se využívá také v činidlech používaných za chladného počasí a v některých kombinovaných plastifikátorech[9][10][11] Dusičnanový iont navíc vyvolává tvorbu hydroxidu železnatého. Tyto ochranné vrstvy snižují korozi ocelového armování v železobetonu.[12][13][14]
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Calcium nitrate na anglické Wikipedii.
- Calcium nitrate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
- Wolfgang Laue, Michael Thiemann, Erich Scheibler, Karl Wilhelm Wiegand “Nitrates and Nitrites” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim.DOI:10.1002/14356007.a17_265. Article Online Posting Date: June 15, 2000
- BENTZEN G, SMITH AT, BENNETT D, WEBSTER NJ, REINHOLD F, SLETHOLT E and HOBSON J (1995): Controlled dosing of nitrate for prevention of H2S in a sewer network and the effects on the subsequent treatment process. Wat. Sci. Tech. Vol 31, No 7, pp. 293-302, 1995.
- ATV-DVWK-M 154 (2003): Geruchsemissionen aus Entwässerungssystemen - Vermeidung oder Verminderung - Ausgabe: Oktober 2003. DWA. ISBN 978-3-924063-82-5.
- FRECHEN FB, FRANKE W (2009): Geruchsemissionen aus Entwässerungsnetzen. DWA Kurs Entwässerungskonzepte N/1, 4.-6.3.2009, Kassel. Proceedings, pp. 349-388, ISBN 978-3-941089-55-6.
- FREY M (2009): Untersuchungen zur Sulfidbildung und zur Effizienz der Geruchsminimierung durch Zugabe von Additiven in Abwasserkanalisationen, Schriftenreihe des Fachgebietes Siedlungswasserwirtschaft der Universitaet Kassel Band 28, Genehmigte Dissertation, ISBN 978-3-89958-453-0, 2009
- EINARSEN AM, ÆESØY A, RASMUSSEN AI, BUNGUM S, SVEBERG M (2000): Biological prevention and removal of hydrogen sulphide in sludge at Lillehammer Wastewater Treatment Plant. Wat. Sci. Tech. Vol 41, No 6, pp. 175-187, 2000.
- JUSTNES, H. and NYGAARD, E.C. (1993): Technical Nitrate as Set Accelerator for Cement. Nordic Concrete Research, Publication No. 13 (1993), pp. 70-87.
- JUSTNES, H. and NYGAARD, E.C. (1995): Technical Calcium Nitrate as Set Accelerator for Cement at Low Temperatures. Cement and Concrete Research, Vol. 25, No. 8, 1995, pp. 1766–1774.
- JUSTNES, H. and PETERSEN, B.G. (2000): Counteracting Retardation of Cement Setting by Plasticizers with Calcium Nitrate. Extended Abstracts of Cement and Concrete Science Conference, Institute of Materials, the University of Sheffield, UK; 11-12 September, 2000, pp. 103-106
- JUSTNES, H. (2010): Calcium Nitrate as a Multifunctional Concrete Admixture. Concrete Magazine, Vol 44, No1, p.34, The concrete Society, UK, 2010. ISSN 0010-5317
- JUSTNES, H. and NYGAARD, E.C. (1994): The Influence of Technical Calcium Nitrate Additions on the Chloride Binding Capacity of Cement and the Rate of Chloride Induced Corrosion of Steel Embedded in Mortars. Proceedings of the International Conference on Corrosion and Corrosion Protection of Steel in Concrete, Sheffield, UK, July 25-28, 1994, Vol. I, pp. 491-502
- Al-MEHTHEL, M.; Al-DULAIJAN, S.; Al-IDI, S.H., SHAMEM, M. and ALI, M.R. (2009): Performance of generic and Proprietary corrosion inhibitors in chloride-contaminated silica fume cement concrete. Construction and Building Materials 23 (2009), pp 1768–1774
- Al-AMOUDI, O.S.; MASLEHUDDIN, M.; LASHARI, A.N. and ALMUSSALEM, A.A. (2003): Effectiveness of corrosion inhibitors in contaminated concrete. Cement & Concrete Composites 25(2003), pp. 439-449
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Dusičnan vápenatý na Wikimedia Commons - Yara corporate history
- Calcium Nitrate - a Hydroculture Salt
Literatura
- VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.