Kyanamid vápenatý - Calcium cyanamide

Kyanamid vápenatý
Kyanamid vápenatý.png
Jména
Název IUPAC
Kyanamid vápenatý
Ostatní jména
Kyanamid vápenatá sůl, vápno dusík, UN 1403, nitrolime
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.005.330 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 205-861-8
Číslo RTECS
  • GS6000000
UNII
UN číslo1403
Vlastnosti
CaCN2
Molární hmotnost80,102 g / mol
VzhledBílá pevná látka (často šedá nebo černá od nečistot)
Zápachbez zápachu
Hustota2,29 g / cm3
Bod tání 1340 ° C (2440 ° F; 1610 K)[1]
Bod varu 1150 až 1200 ° C (2100 až 2190 ° F; 1420 až 1470 K) (sublimáty)
Reaguje
Nebezpečí
Bezpečnostní listICSC 1639
Piktogramy GHSGHS05: ŽíravýGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHSNebezpečí
H302, H318, H335
P231 + 232, P261, P280, P305 + 351 + 338
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
žádný[2]
REL (Doporučeno)
PEL 0,5 mg / m3
IDLH (Okamžité nebezpečí)
N.D.[2]
Související sloučeniny
Související sloučeniny
Kyanamid
Karbid vápníku
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Kyanamid vápenatý je anorganická sloučenina se vzorcem CaCN2. To je vápník sůl kyanamid (CN2−
2) anion. Tato chemická látka se používá jako hnojivo[3] a je komerčně známý jako nitrolime. Poprvé byl syntetizován v roce 1898 Adolph Frank a Nikodem Caro (Frank-Caro proces ).[4]

Dějiny

Při hledání nového procesu výroby kyanidy pro kyanidové loužení zlata Frank a Caro objevili schopnost karbidů kovů alkalických zemin adsorbovat atmosférický dusík při vysokých teplotách.[5] Fritz Rothe, kolega Franka a Cara, dokázal v roce 1898 překonat problémy s používáním karbidu vápníku a objasnil, že při teplotě kolem 1100 ° C se při reakci netvoří kyanid vápenatý, ale kyanamid vápenatý. Ve skutečnosti původní cílový produkt kyanid sodný lze také získat z kyanamidu vápenatého jeho roztavením s chloridem sodným v přítomnosti uhlíku:[6]

CaCN2 + 2 NaCl + C → 2 NaCN + CaCl2

Frank a Caro vyvinuli tuto reakci pro rozsáhlý kontinuální výrobní proces. Proces byl obzvláště náročný vzhledem k požadavkům na vybavení vyžadovaným vysokými teplotami během počátečního zapalovacího kroku. Tento proces vyžaduje pečlivou regulaci teploty, protože teplota tání kyanamidu vápenatého je pouze o 120 ° C nižší než teplota varu chloridu sodného.

V roce 1901 si Ferdinand Eduard Polzeniusz nechal patentovat proces, který v přítomnosti 10% převádí karbid vápníku na kyanamid vápenatý chlorid vápenatý při 700 ° C. Výhoda spočívající ve snížení reakční teploty přibližně o 400 ° C však musí být zvážena oproti vysokému požadovanému množství chloridu vápenatého a diskontinuálnímu řízení procesu. Oba procesy (proces Rothe-Frank-Caro a proces Polzeniusz-Krauss) nicméně hrály roli v první polovině 20. století. V rekordním roce 1945 bylo celkem cca. Pomocí obou procesů bylo celosvětově vyrobeno 1,5 milionu tun.[7] Frank a Caro také zaznamenali tvorbu amoniaku z kyanamidu vápenatého.[8]

CaCN2 + 3 H2O → 2 NH3 + CaCO3

Albert Frank uznal zásadní význam této reakce jako průlom v poskytování amoniaku z atmosférického dusíku a v roce 1901 doporučil jako dusíkaté hnojivo kyanamid vápenatý. V letech 1908 až 1919 bylo v Německu založeno pět závodů na výrobu kyanamidu vápenatého s celkovou kapacitou 500 000 tun ročně a jedno ve Švýcarsku.[9] Bylo to v té době nejlevnější dusíkaté hnojivo s další účinností proti plevelům a škůdcům rostlin a mělo oproti konvenčním dusíkatým hnojivům velké výhody. Avšak rozsáhlá implementace syntézy amoniaku prostřednictvím Proces Haber – Bosch se stal vážným konkurentem energeticky velmi náročného Franka Cara. Protože močovina (vytvořená procesem Haber – Bosch) byla významně bohatší na dusík (46% ve srovnání s obsahem dusíku asi 20%), levnější a rychlejší, role kyanamidu vápenatého byla ve specializovaných aplikacích postupně redukována na multifunkční dusíkaté hnojivo . Dalšími důvody ztráty popularity byla jeho špinavě černá barva, prašný vzhled a dráždivé vlastnosti, stejně jako inhibice enzymu degradujícího alkohol, který způsobuje dočasnou akumulaci acetaldehyd v těle vedoucí k závratím, nevolnosti a návaly horka když alkohol se spotřebovává kolem doby tělesné expozice.

Výroba

Kyanamid vápenatý se připravuje z karbid vápníku. Karbidový prášek se zahřívá na asi 1000 ° C v elektrické peci, do které dusík se předává několik hodin.[10] Produkt se ochladí na teplotu okolí a veškerý nezreagovaný karbid se opatrně vyluhuje vodou.

CaC2 + N2 → CaCN2 + C (ΔHÓ
F = –69,0 kcal / mol při 25 ° C)

Krystalizuje dovnitř hexagonální krystalový systém s vesmírná skupina R3m a mřížkové konstanty A = 3,67 Å, C = 14,85 Å.[11][12]

Použití

Transformace kyanamidu vápenatého.svg

Hlavní použití kyanamidu vápenatého je v zemědělství jako hnojivo.[3] Při kontaktu s vodou se rozkládá a uvolňuje amoniak:

CaCN2 + 3 H2O → 2 NH3 + CaCO3

Používal se k výrobě kyanidu sodného fixační s uhličitan sodný:

CaCN2 + Na2CO3 + 2 C → 2 NaCN + CaO + 2 CO

Kyanid sodný se používá při kyanidovém procesu při těžbě zlata. Může být také použit při přípravě kyanid vápenatý a melamin.

Hydrolýzou za přítomnosti oxid uhličitý kyanamid vápenatý produkuje kyanamid:[je zapotřebí objasnění ]

CaCN2 + H2O + CO2 → CaCO3 + H2NCN

Konverze se provádí v suspenzi, proto se většina komerčního kyanamidu vápenatého prodává jako vodný roztok.

Thiomočovina mohou být vyrobeny reakcí sirovodík s kyanamidem vápenatým v přítomnosti oxidu uhličitého.[13]

Kyanamid vápenatý se také používá jako drátěná slitina při výrobě oceli za účelem zavádění dusíku do oceli.

Bezpečnost

Látka může způsobit intolerance alkoholu, před nebo po požití alkoholu.[14]

Reference

  1. ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Anorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN  0-07-049439-8
  2. ^ A b NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0091". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  3. ^ A b Auchmoody, L.R .; Wendel, G.W. (1973). „Vliv kyanamidu vápenatého na růst a výživu semenáčků žlutě topolového krmení“. Americké ministerstvo zemědělství, lesní služba. Citováno 2008-07-18.
  4. ^ „Historie společnosti Degussa: bohatá sklizeň, zdravé životní prostředí“. Citováno 2008-07-18.
  5. ^ Deutsches Reichspatent DRP 88363, „Verfahren zur Darstellung von Cyanverbindungen aus Carbiden“, Erfinder: A. Frank, N. Caro, erteilt am 31. März 1895.
  6. ^ H. H. Franck, W. Burg, Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie, 40(10), 686-692 (říjen 1934).
  7. ^ „Komercializace karbidu vápníku a acetylenu - mezník“. Americká chemická společnost. Citováno 2019-01-31.
  8. ^ Angewandte Chemie, Band 29, Ausgabe 16, Seite R97, 25. února 1916
  9. ^ Eschenmooser, Walter (červen 1997). „100 let pokroku s LONZA“. Chimia. 51 (6): 259-269. Citováno 8. října 2020.
  10. ^ Thomas Güthner; Bernd Mertschenk (2006). „Kyanamidy“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a08_139.pub2.
  11. ^ F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar. Chemické tabulky anorganických slulcinu (Chemické tabulky anorganických sloučenin). SNTL, 1986.
  12. ^ Vannerberg, N.G. „Krystalová struktura kyanamidu vápenatého“ Acta Chemica Scandinavica (1-27, 1979-42, 1988) (1962) 16, p2263-p2266
  13. ^ Mertschenk, Bernd; Beck, Ferdinand; Bauer, Wolfgang (2000). "Thiomočovina a deriváty thiomočoviny". doi:10.1002 / 14356007.a26_803. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  14. ^ Potenciální rizika pro lidské zdraví a životní prostředí vyplývající z použití kyanamidu vápenatého jako hnojiva, Vědecký výbor pro zdravotní a environmentální rizika, PDF, 1534 kB, březen 2016, Citováno 22. července 2017

externí odkazy