Цианамид кальция - Calcium cyanamide

Цианамид кальция
Цианамид кальция.png
Имена
Название ИЮПАК
Цианамид кальция
Другие имена
Цианамидная кальциевая соль, Азот извести, UN 1403, Нитролим
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.005.330 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 205-861-8
Номер RTECS
  • GS6000000
UNII
Номер ООН1403
Характеристики
CaCN2
Молярная масса80,102 г / моль
ВнешностьБелое твердое вещество (часто серое или черное от примесей)
Запахбез запаха
Плотность2,29 г / см3
Температура плавления 1340 ° С (2440 ° F, 1610 К)[1]
Точка кипения От 1150 до 1200 ° C (от 2100 до 2190 ° F; от 1420 до 1470 K) (сублимированные)
Реагирует
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 1639
Пиктограммы GHSGHS05: КоррозийныйGHS07: Вредно
Сигнальное слово GHSОпасность
H302, H318, H335
P231 + 232, P261, P280, P305 + 351 + 338
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгоранияНе воспламеняется
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
никто[2]
REL (Рекомендуемые)
TWA 0,5 мг / м3
IDLH (Непосредственная опасность)
N.D.[2]
Родственные соединения
Родственные соединения
Цианамид
Карбид кальция
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Цианамид кальция это неорганическое соединение с формулой CaCN2. Это кальций соль цианамид (CN2−
2) анион. Это химическое вещество используется как удобрение[3] и коммерчески известна как нитролим. Впервые он был синтезирован в 1898 г. Адольф Франк и Никодем Каро (Франк-Каро процесс ).[4]

История

В поисках нового способа производства цианиды за цианидное выщелачивание золота, Франк и Каро открыли способность карбидов щелочноземельных металлов адсорбировать атмосферный азот при высоких температурах.[5] Фриц Роте, коллега Франка и Каро, в 1898 году преуспел в преодолении проблем 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 также может быть получен из цианамида кальция путем плавления его с хлоридом натрия в присутствии углерода:[6]

CaCN2 + 2 NaCl + C → 2 NaCN + CaCl2

Франк и Каро разработали эту реакцию для крупномасштабного непрерывного производственного процесса. Этот процесс был особенно сложным из-за требований к оборудованию из-за высоких температур на начальном этапе воспламенения. Этот процесс требует тщательного контроля температуры, так как температура плавления цианамида кальция лишь примерно на 120 ° C ниже, чем температура кипения хлорида натрия.

В 1901 году Фердинанд Эдуард Пользениуш запатентовал процесс, который превращает карбид кальция в цианамид кальция в присутствии 10% хлорид кальция при 700 ° С. Однако преимущество снижения температуры реакции примерно на 400 ° C должно быть сопоставлено с большим количеством необходимого хлорида кальция и прерывистым контролем процесса. Тем не менее оба процесса (процесс Роте-Франка-Каро и процесс Пользениуша-Краусса) сыграли свою роль в первой половине ХХ века. В рекордном 1945 году в общей сложности ок. С использованием обоих процессов во всем мире было произведено 1,5 миллиона тонн.[7] Франк и Каро также отметили образование аммиака из цианамида кальция.[8]

CaCN2 + 3 часа2O → 2 NH3 + CaCO3

Альберт Франк признал фундаментальную важность этой реакции как прорыв 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.[9] В то время это было самое дешевое азотное удобрение с дополнительной эффективностью против сорняков и вредителей растений и имело большие преимущества перед обычными азотными удобрениями. Однако широкомасштабное внедрение синтеза аммиака через Процесс Габера – Боша стал серьезным конкурентом очень энергоемкому Фрэнку Каро. Поскольку мочевина (полученная с помощью процесса Габера-Боша) была значительно более богата азотом (на 46% по сравнению с примерно 20% содержанием азота), дешевле и действовала быстрее, роль цианамида кальция постепенно снижалась до многофункционального азотного удобрения в нишевых применениях. . Другими причинами потери популярности стали грязно-черный цвет, пыльный вид и раздражающие свойства, а также ингибирование фермента, разлагающего алкоголь, который вызывает временное накопление ацетальдегид в теле, что приводит к головокружению, тошноте и приливы когда алкоголь потребляется примерно во время воздействия на организм.

Производство

Цианамид кальция получают из карбид кальция. Порошок карбида нагревают примерно до 1000 ° C в электропечи, в которую азот проходит за несколько часов.[10] Продукт охлаждают до температуры окружающей среды, и непрореагировавший карбид осторожно вымывается водой.

CaC2 + N2 → CaCN2 + C (ΔЧАСо
ж = –69,0 ккал / моль при 25 ° C)

Он кристаллизуется в гексагональная кристаллическая система с космическая группа R3m и постоянные решетки а = 3,67 Å, c = 14,85 Å.[11][12]

Использует

Трансформация цианамида кальция.svg

В основном цианамид кальция используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения.[3] При контакте с водой разлагается и высвобождает аммиак:

CaCN2 + 3 часа2O → 2 NH3 + CaCO3

Его использовали для производства цианида натрия. сплавление с карбонат натрия:

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

Цианид натрия используется в цианидном процессе при добыче золота. Его также можно использовать при приготовлении цианид кальция и меламин.

Путем гидролиза в присутствии углекислый газ, цианамид кальция производит цианамид:[требуется разъяснение ]

CaCN2 + H2O + CO2 → CaCO3 + H2NCN

Превращение проводится в суспензиях, поэтому большая часть коммерческого цианамида кальция продается в виде водного раствора.

Тиомочевина может быть произведено реакцией сероводород с цианамидом кальция в присутствии диоксида углерода.[13]

Цианамид кальция также используется в качестве сплава с подачей проволоки в сталеплавильном производстве, чтобы ввести в сталь азот.

Безопасность

Вещество может вызвать непереносимость алкоголя, до или после употребления алкоголя.[14]

использованная литература

  1. ^ Прадёт Патнаик. Справочник неорганических химикатов. Макгроу-Хилл, 2002 г., ISBN  0-07-049439-8
  2. ^ а б Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0091". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ а б Auchmoody, L.R .; Вендель, Г. (1973). «Влияние цианамида кальция на рост и питание сеянцев тополя желтого, выращенного на плантациях». Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. Получено 2008-07-18.
  4. ^ «История Degussa: богатый урожай, здоровая окружающая среда». Получено 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 (октябрь 1934 г.).
  7. ^ «Коммерциализация карбида кальция и ацетилена - ориентир». Американское химическое общество. Получено 2019-01-31.
  8. ^ Angewandte Chemie, Band 29, Ausgabe 16, Seite R97, 25. февраля 1916 г.
  9. ^ Эшенмоозер, Уолтер (июнь 1997 г.). «100 лет прогресса с LONZA». Chimia. 51 (6): 259-269. Получено 8 октября 2020.
  10. ^ Томас Гютнер; Бернд Мерченк (2006). «Цианамиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Вайли-ВЧ. Дои:10.1002 / 14356007.a08_139.pub2.
  11. ^ Ф. Брезина, Дж. Моллин, Р. Пасторек, З. Синделар. Chemicke tabulky anorganickych sloucenin (Химические таблицы неорганических соединений). СНТЛ, 1986.
  12. ^ Ваннерберг, Н. «Кристаллическая структура цианамида кальция» Acta Chemica Scandinavica (1-27,1973-42,1988) (1962) 16, p2263-p2266
  13. ^ Мерченк, Бернд; Бек, Фердинанд; Бауэр, Вольфганг (2000). «Тиомочевина и производные тиомочевины». Дои:10.1002 / 14356007.a26_803. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  14. ^ Потенциальные риски для здоровья человека и окружающей среды в результате использования цианамида кальция в качестве удобрения, Научный комитет по рискам для здоровья и окружающей среды, PDF, 1534 Кб, март 2016, дата обращения 22 июля 2017.

внешняя ссылка