NITRATE DE CALCIUM (CA (NO3) 2): STRUCTURE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2024

Le nitrate de calcium est un sel inorganique tertiaire ayant la formule chimique Ca (NO ₃) ₂. De par sa formule, on sait que son solide est composé d' ^ions Ca ²⁺ et NO ₃ ^- dans un rapport 1: 2. C'est donc un composé de nature purement ionique.

L'une de ses propriétés est son caractère oxydant, dû à l'anion nitrate. Il n'est pas combustible, c'est-à-dire qu'il ne brûle pas à des températures élevées. Étant incombustible, il représente un solide sûr à manipuler sans trop de soin; cependant, il peut accélérer l'inflammation des matières combustibles.

Nitrate de calcium solide. Source: Ondřej Mangl, de Wikimedia Commons

Son aspect consiste en un solide granulaire, de couleur blanche ou gris clair (image du haut). Il peut être anhydre ou tétrahydraté, Ca (NO ₃) ₂ · 4H ₂ O. Il est très soluble dans l'eau, le méthanol et l'acétone.

Le nitrate de calcium a été largement utilisé comme engrais, car il se déplace facilement dans un sol humide et est rapidement absorbé par les racines des plantes. Il fournit deux éléments importants pour la nutrition et la croissance des plantes: l'azote et le calcium.

L'azote est l'un des trois éléments essentiels au développement des plantes (N, P et K), il est essentiel dans la synthèse des protéines. Pendant ce temps, le calcium est nécessaire pour maintenir la structure de la paroi cellulaire des plantes. Pour cette raison, le Ca (NO ₃) ₂ est beaucoup utilisé dans les jardins.

En revanche, ce sel a des actions toxiques, notamment par contact direct avec la peau et les yeux, ainsi que par inhalation de ses poussières. De plus, il peut être décomposé par chauffage.

Structure du nitrate de calcium

Ions de nitrate de calcium. Source: Я.HarDNox sur ru.wikipedia, de Wikimedia Commons

L'image du haut montre la structure du Ca (NO ₃) ₂ dans un modèle de sphères et barres. Ici, cependant, il y a un défaut: l'existence de liaisons covalentes Ca-O est supposée, ce qui contredit leur caractère ionique. Pour clarifier cela, vraiment les interactions sont de type électrostatique.

Le cation Ca ²⁺ est entouré de deux anions NO ₃ ^- selon leurs proportions dans le cristal. Par conséquent, l'azote prédomine sous forme de nitrate dans la structure cristalline.

Les ions sont regroupés de manière à établir une configuration dont l'expression minimale est la cellule unitaire; qui, pour le sel anhydre, est cubique. En d'autres termes, à partir de cubes contenant le rapport 1: 2 pour ces ions, le cristal entier est reproduit.

D'autre part, le sel tétrahydraté, Ca (NO ₃) ₂ · 4H ₂ O, a quatre molécules d'eau pour chaque ensemble de NO ₃ ^- Ca ²⁺ NO ₃ ^-. Cela modifie la structure cristalline, la déformant en une cellule unitaire monoclinique.

Par conséquent, les cristaux des sels anhydre et tétrahydraté devraient être différents; différences qui peuvent être déterminées dans leurs propriétés physiques, par exemple, les points de fusion.

Proprietes physiques et chimiques

Noms chimiques

-Nitrate de calcium

-Dinitrate de calcium

-Nitrocalcite

-Salpêtre et limesaltpetro norvégien.

Formule moléculaire

Ca (NO ₃) ₂ ou CaN ₂ O ₆

Poids moléculaire

Anhydre 164,088 g / mol et tétrahydraté 236,15 g / mol. Notez l'effet de l'eau sur le poids moléculaire, et il ne peut être négligé lors de la pesée.

Aspect physique

Solide ou granulés blancs ou gris clair. Cristaux blancs cubiques ou granules déliquescents; c'est-à-dire qu'ils absorbent l'humidité au point qu'ils se dissolvent en raison de leur solubilité élevée.

Point d'ébullition

La forme anhydre se décompose en chauffant à une température qui empêche la détermination de son point d'ébullition; tandis que la forme tétrahydratée du sel a un point d'ébullition de 132 ° C (270 ° F, 405 K).

Point de fusion

-Forme anhydre: 561 ° C à 760 mmHg (1042 ° F, 834 K).

-Forme tétrahydratée: 42,7 ° C (109 ° F, 316 K).

Cela montre comment les molécules d'eau interfèrent avec les interactions électrostatiques entre Ca ²⁺ et NO ₃ ^{- à l'} intérieur des cristaux; et par conséquent, le solide fond à une température beaucoup plus basse.

Solubilité dans l'eau

-Forme anhydre: 1212 g / L à 20 ºC.

-Forme tétrahydratée: 1290 g / L à 20 ºC.

L'eau contenue dans les cristaux augmente à peine la solubilité du sel.

Solubilité dans les solvants organiques

-Dans l'éthanol, 51,42 g / 100 g à 20 ºC.

-Dans le méthanol, 134 g / 100 g à 10 ºC.

-Dans l'acétone, 168 g / 100 g à 20 ºC.

Acidité (pKa)

6,0

Densité

2,5 g / cm ³ à 25 ° C (tétrahydrate).

Décomposition

Lorsque le nitrate de calcium est chauffé jusqu'à l'incandescence, il se décompose en oxyde de calcium, oxyde d'azote et oxygène.

Profil réactif

C'est un agent fortement oxydant, mais ce n'est pas combustible. Accélère l'inflammation des matières combustibles. La division du nitrate de calcium en fines particules facilite son explosion lorsque le composé est exposé à un feu prolongé.

Les mélanges avec des esters d'alkyle deviennent explosifs en générant des esters de nitrate d'alkyle. La combinaison de nitrate de calcium avec du phosphore, du chlorure d'étain (II) ou un autre agent réducteur peut réagir de manière explosive.

Applications

agriculture

Il est utilisé dans les cultures comme source d'azote et de calcium. Le nitrate de calcium est très soluble dans l'eau et facilement absorbé par les racines des plantes. De plus, il n'acidifie pas les sols car ses ions ne peuvent pas être hydrolysés de manière significative.

Il faut éviter de le mélanger avec des engrais contenant du phosphore ou du sulfate pour éviter la formation de sels insolubles. En raison de son hygroscopicité, il doit être stocké dans un environnement sec et frais.

Son utilisation présente un avantage par rapport à l'utilisation du nitrate d'ammonium comme engrais. Bien que ce dernier composé apporte de l'azote aux plantes, il interfère avec l'absorption du calcium, ce qui pourrait entraîner une carence en calcium chez les plantes.

Le calcium contribue au maintien de la structure de la paroi cellulaire des plantes. En présence d'une carence en calcium, les tissus en croissance des plantes, tels que les extrémités des racines, les jeunes feuilles et les extrémités des pousses, présentent souvent une croissance déformée.

Diminution de l'ammoniac

Le nitrate de calcium réduit l'accumulation d'acides gras volatils et de composés phénoliques, phytotoxiques qui s'accumulent à partir de la décomposition des résidus de culture de soja.

De plus, le nitrate de calcium a tendance à diminuer la concentration d'ammonium dans le sol, ce qui augmente la capacité de tampon d'hydrogène.

Béton

Le nitrate de calcium est utilisé pour réduire le temps de prise du béton. Ceci est produit par la génération d'hydroxyde de calcium, peut-être par une réaction de double déplacement.

De plus, le nitrate de calcium induit la génération du composé d'hydroxyde de fer, dont l'action protectrice sur le béton réduit sa corrosion. Autrement dit, le fer présent peut réagir avec les composants de base du béton, tels que l'hydroxyde de calcium lui-même.

Le nitrate de calcium diminue le temps de prise, ainsi que la résistance du béton auquel des cendres volcaniques ont été ajoutées. Pour étudier l'effet de l'ajout de nitrate de calcium au béton, des concentrations croissantes de nitrate de calcium ont été utilisées, entre 2% et 10%.

Une plus grande diminution du temps de prise a été observée, ainsi qu'une augmentation de la résistance du béton à mesure que la concentration en nitrate de calcium augmentait jusqu'à 10%.

Traitement des eaux usées ou des eaux usées

Le nitrate de calcium est utilisé pour réduire les mauvaises odeurs des eaux usées en réduisant la génération de sulfure d'hydrogène. De plus, la matière organique qui génère des conditions anaérobies est consommée, ce qui rend difficile la survie de nombreuses espèces biologiques.

Préparation de compresses froides

Le nitrate de calcium tétrahydraté est un composé endothermique, c'est-à-dire qu'il a la capacité d'absorber la chaleur du milieu environnant. Cela produit un refroidissement des corps qui entrent en contact avec les conteneurs qui le contiennent.

Les compresses augmentent leur température, et pour les régénérer il suffit de les placer dans un congélateur

Coagulation au latex

Le nitrate de calcium est utilisé dans la phase de coagulation du latex. Il fait partie de la solution d'immersion, et lorsqu'il entre en contact avec la solution contenant le latex, il rompt sa stabilisation et la fait coaguler.

Transfert et stockage de chaleur

Le mélange binaire de sels de nitrate fondus, y compris le calcium avec d'autres nitrates, est utilisé à la place de l'huile thermique dans les centrales solaires pour le transfert et le stockage de chaleur.

Formes de candidature

-Le nitrate de calcium est appliqué en mélange avec le sol à une concentration de 1,59 kg par 30,48 m ², avec une irrigation adéquate. Le nitrate de calcium est solubilisé dans l'eau, permettant son absorption par les racines de la plante. Dans les cultures hydroponiques, il se dissout dans l'eau de croissance.

-Le nitrate de calcium est également utilisé sous forme de spray pour pulvériser les feuilles et les fleurs, étant un traitement efficace dans la prévention de la pourriture de la fleur de tomate, de la tache de liège et du trou amer de la pomme.

-Une quantité de nitrate de calcium est ajoutée au mélange de béton (ciment, sable, pierres et eau), et l'effet de son ajout sur les propriétés spécifiques du béton est déterminé; comme la vitesse et la force de réglage.

-Le nitrate de calcium est ajouté à une concentration adéquate pour réduire les mauvaises odeurs des eaux usées ou des eaux usées, à un niveau que les odeurs sont tolérables pour les personnes.

Références

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