Nitrato de cálcio (Ca (NO3) 2): estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

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o nitrato de cálcio é um sal inorgânico terciário cuja fórmula química é Ca (NO₃)₂. Por sua fórmula sabe-se que seu sólido é composto por íons de Ca²⁺ e não₃^– em uma proporção de 1: 2. Portanto, é um composto de natureza puramente iônica.

Uma de suas propriedades é o seu caráter oxidante, devido ao ânion nitrato. Não é combustível, ou seja, não queima em altas temperaturas. Por ser incombustível, representa um sólido seguro para manusear sem muitos cuidados; no entanto, pode acelerar a ignição de materiais combustíveis.

Sua aparência consiste em um sólido granular, de cor branca ou cinza claro (imagem superior). Pode ser anidro ou tetra-hidratado, Ca (NO₃)₂4h₂O. É muito solúvel em água, metanol e acetona.

O nitrato de cálcio tem sido amplamente utilizado como fertilizante, pois se move facilmente em solo úmido e é rapidamente absorvido pelas raízes das plantas. Fornece dois elementos importantes para a nutrição e crescimento das plantas: nitrogênio e cálcio.

O nitrogênio é um dos três elementos essenciais para o desenvolvimento das plantas (N, P e K), é essencial na síntese de proteínas. Enquanto isso, o cálcio é necessário para manter a estrutura da parede celular das plantas. Por esta razão Ca (NÃO₃)₂ muito vai para jardins.

Por outro lado, esse sal possui ações tóxicas, principalmente pelo contato direto com a pele e os olhos, bem como pela inalação de sua poeira. Além disso, pode decompor-se com o aquecimento.

Estrutura do nitrato de cálcio

A imagem superior mostra a estrutura do Ca (NO₃)₂ em um modelo de esferas e barras. Aqui, entretanto, há uma falha: presume-se a existência de ligações covalentes Ca-O, o que contradiz seu caráter iônico. Esclarecendo isso, realmente as interações são do tipo eletrostático.

O cátion Ca²⁺ envolve-se com dois ânions NO₃^– de acordo com suas proporções no vidro. Portanto, o nitrogênio predomina na forma de nitrato na estrutura cristalina.

Os íons são agrupados de maneira que estabelecem uma configuração cuja expressão mínima é a célula unitária; que, para o sal anidro, é cúbico. Ou seja, a partir de cubos contendo a proporção de 1: 2 para esses íons, todo o cristal é reproduzido.

Por outro lado, o sal tetra-hidratado, Ca (NO₃)₂4h₂Ou, tem quatro moléculas de água para cada conjunto NÃO₃^– AC²⁺ NÃO₃^–. Isso modifica a estrutura do cristal, deformando-a em uma célula unitária monoclínica.

Portanto, espera-se que os cristais para ambos os sais anidro e tetra-hidratado sejam diferentes; diferenças que podem ser determinadas em suas propriedades físicas, por exemplo, pontos de fusão.

Propriedades físicas e químicas

Nomes químicos

-Nitrato de cálcio

- Dinitrato de cálcio

-Nitrocalcite

- Salitre norueguês e limesaltpetro.

Fórmula molecular

Bico; esquichar₃)₂ ou CaN₂OU₆

Peso molecular

Anidro 164,088 g / mol e tetra-hidratado 236,15 g / mol. Observe o efeito da água no peso molecular e não pode ser negligenciado ao pesá-la.

Aspecto físico

Sólido ou granulado branco ou cinza claro. Cristais brancos cúbicos ou grânulos deliquescentes; isto é, eles absorvem umidade a ponto de se dissolverem como resultado de sua alta solubilidade.

Ponto de ebulição

A forma anidra se decompõe ao ser aquecida a uma temperatura que impede a determinação de seu ponto de ebulição; enquanto a forma tetra-hidratada do sal tem um ponto de ebulição de 132ºC (270ºF, 405K).

Ponto de fusão

-Forma anidra: 561 ° C a 760 mmHg (1042 ° F, 834 K).

Forma -tetra-hidrato: 42,7 ° C (109 ° F, 316 K).

Isso mostra como as moléculas de água interferem nas interações eletrostáticas entre Ca²⁺ e não₃^– dentro dos cristais; e conseqüentemente, o sólido derrete a uma temperatura muito mais baixa.

Solubilidade em água

-Forma anidra: 1212 g / L a 20 ºC.

-Forma tetra-hidratada: 1290 g / L a 20 ºC.

A água nos cristais dificilmente aumenta a solubilidade do sal.

Solubilidade em solventes orgânicos

-Em etanol, 51,42 g / 100 g a 20 ºC.

-Em metanol, 134 g / 100 g a 10 ºC.

-Em acetona, 168 g / 100 g a 20 ºC.

Acidez (pKa)

6,0

Densidade

2,5 g / cm³ a 25 ° C (tetra-hidrato).

Decomposição

Quando o nitrato de cálcio é aquecido até a incandescência, ele se decompõe em óxido de cálcio, óxido de nitrogênio e oxigênio.

Perfil reativo

É um agente fortemente oxidante, mas não é combustível. Acelera a ignição de materiais combustíveis. A divisão do nitrato de cálcio em partículas finas facilita sua explosão quando o composto é exposto a fogo prolongado.

As misturas com ésteres alquílicos tornam-se explosivas originando ésteres de nitrato alquílico. A combinação de nitrato de cálcio com fósforo, cloreto de estanho (II) ou outro agente redutor pode reagir de forma explosiva.

Formulários

agricultura

É usado nas lavouras como fonte de nitrogênio e cálcio. O nitrato de cálcio é muito solúvel em água e facilmente absorvido pelas raízes das plantas. Além disso, não acidifica os solos porque seus íons não podem ser hidrolisados significativamente.

Deve-se evitar misturá-lo com fertilizantes contendo fósforo ou sulfato para evitar a formação de sais insolúveis. Devido à sua higroscopicidade, deve ser armazenado em ambiente seco e fresco.

Seu uso tem uma vantagem sobre o uso de nitrato de amônio como fertilizante. Embora este último composto contribua com nitrogênio para as plantas, ele interfere na absorção de cálcio, o que pode levar à deficiência de cálcio nas plantas.

O cálcio contribui para a manutenção da estrutura da parede celular das plantas. Na presença de deficiência de cálcio, os tecidos de crescimento das plantas, como pontas de raízes, folhas jovens e pontas de rebentos, costumam apresentar crescimento distorcido.

Diminuição da amônia

O nitrato de cálcio reduz o acúmulo de ácidos graxos voláteis e compostos fenólicos fitotóxicos que se acumulam a partir da decomposição dos resíduos da cultura da soja.

Além disso, há uma tendência do nitrato de cálcio diminuir a concentração de amônio no solo, o que aumenta a capacidade tampão do hidrogênio.

Concreto

O nitrato de cálcio é usado para reduzir o tempo de pega do concreto. Isso é produzido pela geração de hidróxido de cálcio, talvez por meio de uma reação de duplo deslocamento.

Além disso, o nitrato de cálcio induz a geração do composto de hidróxido de ferro, cuja ação protetora sobre o concreto reduz sua corrosão. Ou seja, o ferro presente pode reagir com os componentes básicos do concreto, como o próprio hidróxido de cálcio.

O nitrato de cálcio diminui o tempo de pega, bem como a resistência do concreto, ao qual foram adicionadas cinzas vulcânicas. Para estudar o efeito da adição de nitrato de cálcio ao concreto, têm sido utilizadas concentrações crescentes de nitrato de cálcio, entre 2% e 10%.

Observou-se uma maior diminuição no tempo de pega, assim como um aumento na resistência do concreto à medida que a concentração de nitrato de cálcio aumentou até 10%.

Esgoto ou tratamento de águas residuais

O nitrato de cálcio é usado para reduzir os odores do esgoto, reduzindo a geração de sulfeto de hidrogênio. Além disso, a matéria orgânica que gera as condições anaeróbias é consumida, o que dificulta a sobrevivência de muitas espécies biológicas.

Preparação de compressas frias

O nitrato de cálcio tetrahidratado é um composto endotérmico, ou seja, tem a capacidade de absorver o calor do meio ambiente. Isso produz um resfriamento dos corpos que entram em contato com os recipientes que o contêm.

As compressas aumentam sua temperatura, e para regenerá-las basta colocá-las no freezer

Coagulação de látex

O nitrato de cálcio é usado na fase de coagulação do látex. Faz parte da solução de imersão e, ao entrar em contato com a solução que contém o látex, quebra sua estabilização e provoca sua coagulação.

Transferência e armazenamento de calor

A mistura binária de sais de nitrato fundido, incluindo cálcio com outros nitratos, é usada no lugar do óleo térmico em usinas de energia solar para transferência e armazenamento de calor.

Formas de candidatura

-Nitrato de cálcio misturado com o solo é aplicado na concentração de 1,59 kg por 30,48 m², com irrigação adequada. O nitrato de cálcio é solubilizado em água, permitindo sua absorção pelas raízes da planta. Em plantações hidropônicas, ele se dissolve na água crescente.

-Nitrato de cálcio também se utiliza na forma de spray para borrifar as folhas e flores, sendo um tratamento eficaz na prevenção do apodrecimento da flor do tomate, da nódoa de cortiça e do caroço amargo da maçã.

- Adiciona-se à mistura formadora do concreto uma quantidade de nitrato de cálcio (cimento, areia, pedras e água) e determina-se o efeito que sua adição tem nas propriedades específicas do concreto; como definir velocidade e força.

-O nitrato de cálcio é adicionado em uma concentração adequada para reduzir os odores ruins de esgoto ou água residual, a um nível que os odores são toleráveis para as pessoas.

Referências

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