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

O nitrato de cálcio é um sal inorgânico terciária tendo a fórmula química Ca (NO 3 ) 2 . Sabe-se, a partir de sua fórmula, que seu sólido é composto de íons Ca 2+ e NO 3 na proporção de 1: 2. Portanto, é um composto de natureza puramente iônica.

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

Nitrato de cálcio (Ca (NO3) 2): estrutura, propriedades e usos 1

Nitrato de cálcio sólido Fonte: Ondřej Mangl [domínio público], do Wikimedia Commons

Sua aparência consiste em um sólido granular, de cor branca ou cinza claro (imagem acima). Pode ser anidro ou tetra-hidratado, Ca (NO 3 ) 2 · 4H 2 O. É muito solúvel em água, metanol e acetona.

O nitrato de cálcio tem sido amplamente utilizado como fertilizante, pois viaja facilmente em solo úmido e é rapidamente absorvido pelas raízes das plantas. Ele 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 esse motivo, o Ca (NO 3 ) 2 é muito usado em jardins.

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

Estrutura de nitrato de cálcio

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Íons de nitrato de cálcio. Fonte: Я.HarDNox em ru.wikipedia [Domínio público], do Wikimedia Commons

A estrutura do Ca (NO 3 ) 2 em um modelo de esfera e barra é mostrada na imagem acima . Aqui, no entanto, existe um defeito: é assumida a existência de ligações covalentes de Ca-O, o que contradiz seu caráter iônico. Esclarecendo isso, as interações são realmente do tipo eletrostático.

O cátion Ca 2+ é cercado por dois ânions NO 3 – de acordo com suas proporções no cristal. Portanto, o nitrogênio na forma de nitrato predomina na estrutura cristalina.

Os íons são agrupados de forma a estabelecer uma configuração cuja expressão mínima seja 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, o cristal é reproduzido inteiramente.

Por outro lado, o sal tetra-hidratado, Ca (NO 3 ) 2 · 4H 2 O, possui quatro moléculas de água para cada conjunto NO 3 Ca 2+ NO 3 . Isso modifica a estrutura cristalina, deformando-a em uma célula unitária monoclínica.

Portanto, espera-se que os cristais de ambos os sais, o anidro e o 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

-Diitrato de cálcio

-Nitrocalcite

– Salitre norueguês e limesaltpetro.

Fórmula molecular

Ca (NO 3 ) 2 ou CaN 2 O 6

Peso molecular

164.088 g / mol anidro e tetra-hidrato 236,15 g / mol. Observe o efeito da água no peso molecular e não pode ser desprezado ao fazer sua respectiva pesagem.

Aspecto físico

Grânulos sólidos ou brancos ou cinza claro. Cristais cúbicos brancos ou grânulos deliquescentes; isto é, eles absorvem a umidade a ponto de se dissolverem devido à sua alta solubilidade.

Ponto de ebulição

A forma anidra é decomposta por aquecimento a uma temperatura que impede a determinação do seu ponto de ebulição; enquanto a forma tetra-hidratada do sal tem um ponto de ebulição de 132 ° C (270 ° F, 405 K).

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 demonstra como as moléculas de água interferem nas interações eletrostáticas entre Ca 2+ e NO 3 nos cristais; e consequentemente, o sólido derrete a uma temperatura muito mais baixa.

Solubilidade em água

Forma anidra: 1212 g / L a 20 ° C.

Forma de tetra-hidrato: 1290 g / L a 20 ° C.

A água nos cristais dificilmente aumenta a solubilidade do sal.

Solubilidade em solventes orgânicos

-Em etanol, 51,42 g / 100 g a 20 ° C.

-Em metanol, 134 g / 100 g a 10 ° C.

-Em acetona, 168 g / 100 g a 20 ° C.

Azia (pKa)

6.0

Densidade

2,5 g / cm 3 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 ao fogo prolongado.

As misturas com ésteres alquílicos tornam-se explosivas quando os ésteres de nitrato de alquila se originam . A combinação de nitrato de cálcio com fósforo, cloreto de estanho (II) ou outro agente redutor pode reagir explosivamente.

Usos

Agricultura

É utilizado nas culturas 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 hidrolisar significativamente.

A mistura com fertilizantes que contenham fósforo ou sulfato deve ser evitada, para evitar a formação de sais insolúveis. Após sua higroscopicidade, ele deve ser armazenado em um ambiente seco e fresco.

Seu uso tem uma vantagem sobre o uso de nitrato de amônio como fertilizante. Enquanto o último composto fornece nitrogênio às plantas, ele interfere na absorção de cálcio, o que poderia causar uma deficiência de cálcio nas plantas.

O cálcio contribui para a manutenção da estrutura da parede celular das plantas. Na presença de uma deficiência de cálcio, os tecidos em formação de plantas, como as pontas das raízes, as folhas jovens e as pontas dos brotos, geralmente mostram um crescimento distorcido.

Diminuição da amônia

O nitrato de cálcio reduz o acúmulo de ácidos graxos voláteis e compostos fenólicos e fitotóxicos que se acumulam pela decomposição dos resíduos das culturas de soja.

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

Betão

Nitrato de cálcio é usado para reduzir o tempo de endurecimento do concreto. Isso é produzido pela geração de hidróxido de cálcio , talvez por uma reação de duplo deslocamento.

Além disso, o nitrato de cálcio induz a geração de composto de hidróxido de ferro, cuja ação protetora do 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 endurecimento, bem como a resistência do concreto, ao qual foi adicionada cinza vulcânica. Para estudar o efeito da adição de nitrato de cálcio ao concreto, foram utilizadas concentrações crescentes de nitrato de cálcio, entre 2% e 10%.

Uma diminuição maior no tempo de endurecimento foi observada, bem como um aumento na resistência do concreto à medida que a concentração de nitrato de cálcio aumentou para 10%.

Águas residuais ou tratamento de águas residuais

O nitrato de cálcio é usado para reduzir os maus odores dos esgotos, diminuindo a geração de sulfeto de hidrogênio. Além disso, é gerada matéria orgânica que gera condições anaeróbicas que dificultam a sobrevivência de muitas espécies biológicas.

Preparação de compressas frias

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

As compressas aumentam a temperatura e, para regenerá-las, basta colocá-las no congelador

Coagulação do látex

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

Transferência e armazenamento de calor

A mistura binária de sais de nitrato derretido, incluindo cálcio com outros nitratos, é usada em vez de óleo térmico em usinas de energia solar para transferência e armazenamento de calor.

Formas de aplicação

-Nitrato de cálcio misturado com o solo é aplicado a uma concentração de 1,59 kg por 30,48 m 2 , com irrigação adequada. O nitrato de cálcio é solubilizado em água, permitindo sua absorção pelas raízes da planta. Em culturas hidropônicas, dissolve-se na água da cultura.

-O nitrato de cálcio também é utilizado na forma de spray para pulverizar as folhas e as flores, sendo um tratamento eficaz na prevenção do apodrecimento da flor de tomate, da mancha de cortiça e do caroço amargo da maçã.

-Uma quantidade de nitrato de cálcio é adicionada à mistura de formação de concreto (cimento, areia, pedras e água), e o efeito de adicioná-lo às propriedades específicas do concreto é determinado; como definir velocidade e resistência.

-Nitrato de cálcio é adicionado em uma concentração apropriada para reduzir maus odores de esgotos ou águas residuais, a um nível em que os odores são toleráveis ​​para as pessoas.

Referências

  1. Bonnie L. Grant. (2019). Fertilizante de nitrato de cálcio – O que o nitrato de cálcio faz pelas plantas. Recuperado de: gardeningknowhow.com
  2. Farquharson, BF, Vroney, RP, Beauchamp, EG e Vyn, TJ (1990). O uso de nitrato de cálcio para reduzir o acúmulo de fitotoxina durante a decomposição de resíduos corporais. Canadian Journal of Soil Science 70 (4): 723-726.
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