Нитрат кальция как химическое соединение¶

Нитрат кальция (кальциевая селитра, кальций азотнокислый) — неорганическое соединение с химической формулой Ca(NO₃)₂, средняя соль кальция и азотной кислоты. Относится к классу нитратов, хорошо растворим в воде, применяется преимущественно как азотно-кальциевое удобрение, а также в строительстве, химической промышленности и пиротехнике.

¶Физические и химические свойства

Безводный нитрат кальция представляет собой бесцветные кристаллы кубической сингонии с плотностью около 2,5 г/см³. При обычных условиях вещество сильно гигроскопично: оно поглощает влагу из воздуха и расплывается, поэтому в чистом виде хранить его затруднительно. Температура плавления безводной соли составляет около 561 °C, при дальнейшем нагреве соединение разлагается с выделением кислорода и образованием нитрита или оксида кальция.

Растворимость в воде очень высокая — при 20 °C в 100 граммах воды растворяется более 120 граммов соли. Растворение сопровождается заметным охлаждением смеси, что используется в некоторых технических смесях. Водные растворы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию.

Нитрат кальция образует несколько кристаллогидратов. Наиболее распространён тетрагидрат Ca(NO₃)₂·4H₂O — так называемая кальциевая селитра, выпускаемая промышленностью. Он плавится при температуре около 42 °C, то есть легко переходит в жидкое состояние в тёплую погоду, что учитывают при хранении и транспортировке.

Как и другие нитраты, соединение является окислителем. При смешивании с горючими веществами может поддерживать горение; при сильном нагреве выделяет кислород.

¶Получение

В промышленности нитрат кальция получают несколькими способами:

Нейтрализацией известняка (карбоната кальция) или гашёной извести азотной кислотой:

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂.

Поглощением оксидов азота известковым молоком — этот метод применяется в производстве азотных удобрений и при очистке отходящих газов.
Обменными реакциями, например при взаимодействии нитрата аммония с гидроксидом или карбонатом кальция.
Как побочный продукт при переработке апатитов и фосфоритов азотной кислотой (в производстве комплексных удобрений).

Полученный раствор упаривают, а затем гранулируют или получают в виде чешуек. Товарный продукт часто содержит примеси других солей кальция и аммония.

¶Применение

¶Сельское хозяйство

Основное применение нитрата кальция — азотно-кальциевое удобрение. Оно обеспечивает растения двумя важными элементами питания: азотом в нитратной форме, которая усваивается быстро, и кальцием, укрепляющим клеточные стенки. Кальций улучшает качество плодов, повышает их лёжкость и устойчивость к болезням, снижает риск физиологических расстройств (например, вершинной гнили томатов, горькой ямчатости яблок).

Удобрение применяют на кислых почвах, поскольку оно, в отличие от многих азотных удобрений, не подкисляет почвенный раствор, а слегка подщелачивает его. Нитрат кальция используют для корневых и внекорневых подкормок, в теплицах и в системах капельного орошения. Он хорошо совместим с большинством других удобрений, хотя не рекомендуется смешивать его с сульфатами и фосфатами из-за возможного выпадения осадка.

¶Строительство

В строительной отрасли нитрат кальция применяют как ускоритель схватывания и твердения бетонных смесей, особенно при работах в холодное время года. Добавка ускоряет набор прочности и снижает температуру замерзания воды в растворе. Одновременно вещество выступает как противоморозная добавка. Однако его использование ограничено из-за способности вызывать коррозию арматуры, поэтому дозировки строго регламентируются.

¶Прочие области

В пиротехнике и производстве взрывчатых составов нитрат кальция иногда применяется как окислитель, хотя уступает по эффективности нитратам калия и аммония.
В химической промышленности служит источником кальция и нитрат-ионов, используется в лабораторной практике.
В пищевой промышленности зарегистрирован как добавка E263 (консервант и отвердитель), применяется ограниченно.
В теплотехнике водные растворы используют как хладагенты и в составе теплоаккумулирующих смесей.
В очистке сточных вод соединение помогает бороться с сероводородом и неприятными запахами.

¶Хранение и безопасность

Нитрат кальция относится к умеренно опасным веществам. При работе с ним следует избегать попадания пыли в дыхательные пути и глаза, использовать средства индивидуальной защиты. Вещество негорюче, но как окислитель способно усиливать горение органических материалов, поэтому его хранят отдельно от горючих веществ, масел и восстановителей.

Из-за высокой гигроскопичности продукт хранят в герметичной упаковке, в сухих помещениях. Слежавшийся или увлажнённый нитрат кальция перед применением обычно перерабатывают или растворяют.

С точки зрения экологии нитраты являются распространённым загрязнителем вод, поэтому при внесении удобрения важно соблюдать нормы, чтобы избежать вымывания соединения в грунтовые воды и эвтрофикации водоёмов.

¶Значение и рынок

Нитрат кальция — один из востребованных видов минеральных удобрений, особенно в регионах с кислыми почвами и интенсивным овощеводством. Мировое производство сосредоточено в странах с развитой химической промышленностью. Продукт выпускается в гранулированной, чешуйчатой и жидкой формах. В России кальциевую селитру производят предприятия азотной отрасли; значительная часть потребляется тепличными хозяйствами.

Соединение остаётся предметом агрохимических исследований, направленных на повышение эффективности кальциевого питания растений и снижение потерь азота.

Источники: справочники по неорганической химии, агрохимические руководства, технические регламенты по минеральным удобрениям, материалы по строительным добавкам.