Цианамид кальция
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Цианамид кальция | |
| Другие имена Цианамидно-кальциевая соль, карбондиамид кальция, известковый азот, ООН 1403, нитролайм | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.005.330 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1403 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| CaCN 2 | |
| Молярная масса | 80.102 g/mol |
| Появление | Белое твердое вещество (часто серое или черное из-за примесей) |
| Запах | без запаха |
| Плотность | 2,29 г/см 3 |
| Температура плавления | 1340 ° C (2440 ° F; 1610 К) [1] |
| Точка кипения | От 1150 до 1200 ° C (от 2100 до 2190 ° F; от 1420 до 1470 К) (возвышенное вещество) |
| Реагирует | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
  | |
| Опасность | |
| Х302 , Х318 , Х335 | |
| П231+П232 , П261 , П280 , П305+П351+П338 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
ПЭЛ (допустимо) | никто [2] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 0,5 мг/м 3 |
IDLH (Непосредственная опасность) | без даты [2] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 1639 |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | Цианамид Карбид кальция |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Цианамид кальция , также известный как карбондиамид кальция , циан-2°-амид кальция или цианонитрид кальция , представляет собой неорганическое соединение с формулой CaCN 2 . Это кальциевая соль цианамида ( CN 2−
2 ) анион. Это химическое вещество используется в качестве удобрения. [3] и коммерчески известен как нитролайм . Он также обладает гербицидной активностью и в 1950-х годах продавался как цианамид . [4] [5] Впервые он был синтезирован в 1898 году Адольфом Франком и Никодемом Каро ( процесс Франка-Каро ). [6]
История
[ редактировать ]В поисках нового процесса получения цианидов для цианидного выщелачивания золота Франк и Каро обнаружили способность карбидов щелочноземельных металлов поглощать атмосферный азот при высоких температурах. [7] Фриц Роте, коллега Франка и Каро, сумел в 1898 году преодолеть проблемы с использованием карбида кальция и пояснил, что при температуре около 1100 °C в реакции образуется не цианид кальция, а цианамид кальция. Фактически исходный целевой продукт цианид натрия можно получить и из цианамида кальция плавлением его с хлоридом натрия в присутствии углерода: [8]
- CaCN 2 + 2 NaCl + C → 2 NaCN + CaCl 2
Фрэнк и Каро разработали эту реакцию для крупномасштабного непрерывного производственного процесса. Это было особенно сложно реализовать, поскольку требовалось точное управление высокими температурами на начальном этапе воспламенения; температура плавления цианамида кальция всего лишь примерно на 120°C ниже температуры кипения хлорида натрия.
В 1901 году Фердинанд Эдуард Пользениуш запатентовал процесс превращения карбида кальция в цианамид кальция в присутствии 10% хлорида кальция при температуре 700 °C. Однако преимущество такой температуры реакции (более низкой примерно на 400 °C) необходимо сопоставлять с необходимостью большого количества хлорида кальция и прерывистым контролем процесса. Тем не менее, оба процесса (процесс Роте-Франка-Каро и процесс Ползениуша-Краусса) сыграли свою роль в первой половине 20 века. В рекордном 1945 году с использованием обоих процессов во всем мире было произведено в общей сложности около 1,5 миллиона тонн. [9] Франк и Каро также отметили образование аммиака из цианамида кальция. [10]
- CaCN 2 + 3 H 2 O → 2 NH 3 + CaCO 3
Альберт Франк признал фундаментальную важность этой реакции как прорыва в получении аммиака из атмосферного азота и в 1901 году рекомендовал цианамид кальция в качестве азотного удобрения. В период с 1908 по 1919 год пять заводов по производству цианамида кальция общей мощностью 500 000 тонн в год были построены в Германии и один в Швейцарии. [11] В то время это было самое дешевое азотное удобрение с дополнительной эффективностью против сорняков и вредителей растений, имевшее большие преимущества перед обычными в то время азотными удобрениями. Однако крупномасштабное внедрение синтеза аммиака с помощью процесса Габера стало серьезным конкурентом очень энергоемкому процессу Франка-Каро. Поскольку мочевина (образующаяся в процессе Габера-Боша) была значительно более богата азотом (46% азота по сравнению с примерно 20%), дешевле и быстрее действовала, роль цианамида кальция постепенно сводилась к многофункциональному азотному удобрению для нишевых нужд. приложения. Другими причинами потери популярности были грязно-черный цвет, пыльный внешний вид и раздражающие свойства, а также ингибирование фермента, разлагающего алкоголь, который вызывает временное накопление ацетальдегида в организме, что приводит к головокружению, тошноте и реакции прилива алкоголя. когда алкоголь употребляется примерно во время воздействия на организм.
Производство
[ редактировать ]Цианамид кальция получают из карбида кальция . Порошок карбида нагревают при температуре около 1000 °C в электрической печи, в которую азот , в течение нескольких часов. пропускают [12] Продукт охлаждают до температуры окружающей среды и осторожно выщелачивают непрореагировавший карбид водой.
- CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C (Δ H
тот
f = –69,0 ккал/моль при 25 °C)
Он кристаллизуется в гексагональной кристаллической системе с пространственной группой R3m и постоянной решетки a = 3,67 Å, c = 14,85 Å. [13] [14]
Использование
[ редактировать ]
Основное применение цианамида кальция — в сельском хозяйстве в качестве удобрения. [3] При контакте с водой гидролизуется до цианамида водорода , который разлагается и выделяет аммиак : [5]
- CaCN 2 + 3 H 2 O → 2 NH 3 + CaCO 3
Его использовали для получения цианида натрия путем сплавления с карбонатом натрия :
- CaCN 2 + Na 2 CO 3 + 2 C → 2 NaCN + CaO + 2 CO
Цианид натрия используется в цианидном процессе при добыче золота. Его также можно использовать при получении цианида кальция и меламина .
В результате гидролиза в присутствии углекислого газа цианамид кальция образует цианамид: [ нужны разъяснения ]
- CaCN 2 + H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + H 2 NCN
Преобразование проводится в суспензиях. По этой причине большая часть коммерческого цианамида кальция продается в виде водного раствора.
Тиомочевину можно получить реакцией сероводорода с цианамидом кальция в присутствии углекислого газа. [15]
Цианамид кальция также используется в качестве сплава для подачи проволоки в сталелитейном производстве для введения азота в сталь.
Безопасность
[ редактировать ]Вещество может вызвать непереносимость алкоголя до или после употребления алкоголя. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN 0-07-049439-8
- ^ Jump up to: а б Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0091» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б Ошмуди, ЛР; Вендель, GW (1973). «Влияние цианамида кальция на рост и питание сеянцев желтого тополя, питаемых плановым питанием» . Рез. Пап. Не-265. Уппдр Дарби, Пенсильвания: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Северо-восточная лесная экспериментальная станция. 11 П . 265 . Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба . Проверено 18 июля 2008 г.
- ^ Карр, Чарльз В. (1953). Использование цианамида для борьбы с сорняками в овощных культурах (магистерская диссертация). Массачусетский университет в Амхерсте. дои : 10.7275/18863820 .
- ^ Jump up to: а б с Потенциальные риски для здоровья человека и окружающей среды от использования цианамида кальция в качестве удобрения , Научный комитет по рискам для здоровья и окружающей среды , 1534 КБ, март 2016 г., дата обращения 22 июля 2017 г.
- ^ «История Дегусса: Богатый урожай, здоровая окружающая среда: цианамид кальция» . Архивировано из оригинала 19 октября 2006 г. Проверено 18 июля 2008 г.
- ^ Императорский патент Германии DRP 88363, «Способ получения цианидных соединений из карбидов», изобретатели: А. Франк, Н. Каро, выдан 31 марта 1895 г.
- ^ HH Франк, В. Бург, Журнал электрохимии и прикладной физической химии, 40 (10), 686-692 (октябрь 1934 г.).
- ^ «Коммерциализация карбида кальция и ацетилена – ориентир» . Американское химическое общество . Проверено 31 января 2019 г.
- ^ Прикладная химия, том 29, выпуск 16, страница R97, 25 февраля 1916 г.
- ^ Эшенмозер, Уолтер (июнь 1997 г.). «100 лет прогресса с LONZA» . ХИМИЯ . 51 (6): 259–269. дои : 10.2533/chimia.1997.259 . S2CID 100485418 .
- ^ Томас Гетнер; Бернд Мерченк (2006). «Цианамиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH . дои : 10.1002/14356007.a08_139.pub2 . ISBN 3527306730 .
- ^ Ф. Брезина, Дж. Моллин, Р. Пасторек, З. Синделар. Химические таблицы соединений неорганических . СНТЛ, 1986.
- ^ Ваннерберг, Н.Г. «Кристаллическая структура цианамида кальция» Acta Chemica Scandinavica (1-27,1973-42,1988) (1962) 16, p2263-p2266
- ^ Мерченк, Бернд; Бек, Фердинанд; Бауэр, Вольфганг (2000). «Тиомочевина и производные тиомочевины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_803.pub3 . ISBN 978-3527306732 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0091» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- Биоанализ цианамида кальция на возможную канцерогенность (№ CAS 156-62-7)
- . Британская энциклопедия . Том. 7 (11-е изд.). 1911. с. 679.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|