La cianamida de calcio es el compuesto inorgánico con la fórmula CaCN 2 . Es la sal de calcio de la cianamida ( CN2−
2) anión. Esta sustancia química se utiliza como fertilizante [3] y se conoce comercialmente como nitrolima . Fue sintetizado por primera vez en 1898 por Adolph Frank y Nikodem Caro ( proceso de Frank-Caro ). [4]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Cianamida de calcio | |
Otros nombres Sal de calcio de cianamida, nitrógeno de cal, ONU 1403, nitrolima | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.005.330 |
Número CE |
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PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII | |
un numero | 1403 |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
CaCN 2 | |
Masa molar | 80,102 g / mol |
Apariencia | Sólido blanco (a menudo gris o negro debido a las impurezas) |
Olor | inodoro |
Densidad | 2,29 g / cm 3 |
Punto de fusion | 1.340 ° C (2.440 ° F; 1.610 K) [1] |
Punto de ebullición | 1,150 a 1,200 ° C (2,100 a 2,190 ° F; 1,420 a 1,470 K) (sublima) |
Reacciona | |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | ICSC 1639 |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
H302 , H318 , H335 | |
P231 + 232 , P261 , P280 , P305 + 351 + 338 | |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
punto de inflamabilidad | No es inflamable |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | ninguno [2] |
REL (recomendado) | TWA 0,5 mg / m 3 |
IDLH (peligro inmediato) | ND [2] |
Compuestos relacionados | |
Compuestos relacionados | Carburo de calcio de cianamida |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Historia
En su búsqueda de un nuevo proceso para producir cianuros para la lixiviación de oro con cianuro , Frank y Caro descubrieron la capacidad de los carburos alcalinotérreos para adsorber nitrógeno atmosférico a altas temperaturas. [5] Fritz Rothe, un colega de Frank y Caro, logró en 1898 superar los problemas con el uso de carburo de calcio y aclaró que alrededor de 1.100 ° C no se forma cianuro de calcio sino cianamida de calcio en la reacción. De hecho, el producto objetivo inicial cianuro de sodio también se puede obtener a partir de cianamida de calcio fundiéndolo con cloruro de sodio en presencia de carbono: [6]
- CaCN 2 + 2 NaCl + C → 2 NaCN + CaCl 2
Frank y Caro desarrollaron esta reacción para un proceso de producción continuo a gran escala. El proceso fue particularmente desafiante debido a los requisitos de equipo requeridos por las altas temperaturas durante el paso inicial del encendedor. Este proceso requiere un control meticuloso de la temperatura, ya que el punto de fusión de la cianamida de calcio es solo unos 120 ° C más bajo que el punto de ebullición del cloruro de sodio.
En 1901, Ferdinand Eduard Polzeniusz patentó un proceso que convierte el carburo de calcio en cianamida de calcio en presencia de cloruro de calcio al 10% a 700 ° C. Sin embargo, la ventaja de reducir la temperatura de reacción en aproximadamente 400 ° C debe sopesarse frente a la gran cantidad de cloruro cálcico requerida y el control del proceso discontinuo. Sin embargo, ambos procesos (el proceso Rothe-Frank-Caro y el proceso Polzeniusz-Krauss) jugaron un papel en la primera mitad del siglo XX. En el año récord de 1945, un total de aprox. Se produjeron 1,5 millones de toneladas en todo el mundo utilizando ambos procesos. [7] Frank y Caro también notaron la formación de amoníaco a partir de cianamida de calcio. [8]
- CaCN 2 + 3 H 2 O → 2 NH 3 + CaCO 3
Albert Frank reconoció la importancia fundamental de esta reacción como un gran avance en el suministro de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico y en 1901 recomendó la cianamida cálcica como fertilizante nitrogenado. Entre 1908 y 1919, se establecieron en Alemania cinco plantas de cianamida cálcica con una capacidad total de 500.000 toneladas anuales y una en Suiza. [9] En ese momento era el fertilizante nitrogenado más barato con una eficacia adicional contra las malas hierbas y las plagas de las plantas y tenía grandes ventajas sobre los fertilizantes nitrogenados convencionales. Sin embargo, la implementación a gran escala de la síntesis de amoníaco a través del proceso Haber se convirtió en un serio competidor del proceso Frank Caro, que consume mucha energía. Como la urea (formada a través del proceso Haber-Bosch) era significativamente más rica en nitrógeno (46% en comparación con aproximadamente 20% de contenido de nitrógeno) más barata y de acción más rápida, la función de la cianamida de calcio se redujo gradualmente a un fertilizante de nitrógeno multifuncional en aplicaciones específicas . Otras razones de su pérdida de popularidad fueron su color negro sucio, su apariencia polvorienta y sus propiedades irritantes, así como su inhibición de una enzima que degrada el alcohol que causa la acumulación temporal de acetaldehído en el cuerpo que provoca mareos, náuseas y una reacción de enrojecimiento del alcohol cuando se consume alcohol en el momento de la exposición corporal.
Producción
La cianamida de calcio se prepara a partir de carburo de calcio . El polvo de carburo se calienta a aproximadamente 1000 ° C en un horno eléctrico en el que se pasa nitrógeno durante varias horas. [10] El producto se enfría a temperatura ambiente y cualquier carburo que no haya reaccionado se lixivia cuidadosamente con agua.
- CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C (Δ H
o
f = –69,0 kcal / mol a 25 ° C)
Cristaliza en un sistema de cristal hexagonal con grupo espacial R3m y constantes de celosía a = 3.67 Å, c = 14.85 Å. [11] [12]
Usos
El uso principal de la cianamida de calcio es en la agricultura como fertilizante. [3] En contacto con el agua, se descompone y libera amoniaco :
- CaCN 2 + 3 H 2 O → 2 NH 3 + CaCO 3
Se utilizó para producir cianuro de sodio mediante la fusión con carbonato de sodio :
- CaCN 2 + Na 2 CO 3 + 2 C → 2 NaCN + CaO + 2 CO
El cianuro de sodio se utiliza en el proceso de cianuro en la extracción de oro. También se puede utilizar en la preparación de cianuro de calcio y melamina .
A través de la hidrólisis en presencia de dióxido de carbono , la cianamida de calcio produce cianamida: [ aclaración necesaria ]
- CaCN 2 + H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + H 2 NCN
La conversión se realiza en pastas, por lo que la mayor parte de la cianamida cálcica comercial se vende como solución acuosa.
La tiourea se puede producir mediante la reacción de sulfuro de hidrógeno con cianamida de calcio en presencia de dióxido de carbono. [13]
La cianamida de calcio también se utiliza como aleación alimentada con alambre en la fabricación de acero, con el fin de introducir nitrógeno en el acero.
Seguridad
La sustancia puede provocar intolerancia al alcohol , antes o después del consumo de alcohol. [14]
Referencias
- ^ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ a b Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0091" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ a b Auchmoody, LR; Wendel, GW (1973). "Efecto de la cianamida de calcio sobre el crecimiento y la nutrición de plántulas de álamo amarillo alimentadas por plan" . Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio Forestal . Consultado el 18 de julio de 2008 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ "Historia de Degussa: cosecha rica, ambiente saludable: cianamida de calcio" . Archivado desde el original el 19 de octubre de 2006 . Consultado el 18 de julio de 2008 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ Deutsches Reichspatent DRP 88363, "Verfahren zur Darstellung von Cyanverbindungen aus Carbiden", Erfinder: A. Frank, N. Caro, erteilt am 31. Marzo de 1895.
- ^ HH Franck, W. Burg, Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie, 40 (10), 686-692 (octubre de 1934).
- ^ "Comercialización de carburo de calcio y acetileno - Landmark" . Sociedad Química Estadounidense . Consultado el 31 de enero de 2019 .
- ↑ Angewandte Chemie, Band 29, Ausgabe 16, Seite R97, 25. Febrero de 1916
- ^ Eschenmooser, Walter (junio de 1997). "100 años de progreso con LONZA" . Chimia . 51 (6): 259-269 . Consultado el 8 de octubre de 2020 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ Thomas Güthner; Bernd Mertschenk (2006). "Cianamidas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH . doi : 10.1002 / 14356007.a08_139.pub2 .
- ↑ F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar. Chemicke tabulky anorganickych sloucenin ( Tablas químicas de compuestos inorgánicos ). SNTL, 1986.
- ^ Vannerberg, NG "La estructura cristalina de la cianamida de calcio" Acta Chemica Scandinavica (1-27,1973-42,1988) (1962) 16, p2263-p2266
- ^ Mertschenk, Bernd; Beck, Ferdinand; Bauer, Wolfgang (2000). "Tiourea y derivados de tiourea". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a26_803.pub3 .
- ^ Riesgos potenciales para la salud humana y el medio ambiente por el uso de cianamida de calcio como fertilizante , Comité Científico de Riesgos Ambientales y de Salud , 1,534 kB, marzo de 2016, obtenido el 22 de julio de 2017
enlaces externos
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0091" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- Bioensayo de cianamida de calcio para posible carcinogenicidad (CAS No. 156-62-7)
- . Encyclopædia Britannica . 7 (11ª ed.). 1911. p. 679.