Нитрат кальция

Изначально синтез кальциевой селитры не был связан с агрономией. Первооткрыватели стремились получить компонент для производства пороха. Существует гипотеза, что принцип создания вещества был подсмотрен человеком в природе: естественные соединения извести и органического азота обнаруживались на стенах пещер в виде минерала нитрокальцита^[5][3]. Позже было замечено, что добавление извести в так называемые «селитряные ямы» приводит к образованию нитрата кальция, который неожиданно проявил себя как эффективный стимулятор роста культурных растений^[6]. Кальциевая селитра была первым синтетическим азотным удобрение, производство которого наладили в Норвегии в 1905 году (отсюда название «норвежская селитра»^[1].

Кальциевая селитра представляет собой водорастворимое кристаллическое вещество белого цвета без запаха и вкуса, хорошо растворимого в воде^[3][7].

Молярная масса тетрагидрата нитрата кальция — 236,15 г/моль, безводного — 164,088 г/моль.

Вещество представляет собой соль азотной кислоты и гидроксида кальция. Соответственно, оно имеет все свойства, характерные для солей кислот.

Например,

${\displaystyle {{\ce {Ca(NO3)2 + Na2SO4 -> CaSO4 + 2NaNO3}}}}$

${\displaystyle {{\ce {Ca(NO3)2 + H2SO4 -> CaSO4 + 2HNO3}}}}$

Ионы кальция образуют устойчивые соединения с краун эфирами.

При 500 °C начинает разлагаться с выделением О₂ и образованием сначала Ca(NO₂)₂, а затем СаО и NO₂.

${\displaystyle {{\ce {Ca(NO3)2 -> CaO + NO2 ^ + O2 ^}}}}$

Кальциевая селитра при нормальных условиях негорючая, пожаро- и взрывобезопасная, устойчивая в интервале температур от −60 °C до +155 °C.

Выпускается в форме порошка или гранул^[3][7]. В промышленных масштабах кальциевую селитру получают методом низкотемпературной нейтрализации 40—48%-ной азотной кислоты мелом или известью^[7].

Гидрофобные добавки (парафинистый мазут) уменьшают гигроскопичность. Также в процессе производства для улучшения физических свойств кальциевой селитры добавляют 4–7% нитрата аммониям^[1][8].

Нитрат кальция производится путём обработки известняка с азотной кислотой, после нейтрализации аммиака:

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O.

Он также является побочным продуктом процесса Оддо при добыче фосфата кальция:

Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ → 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂.

Так же как нитраты других щелочноземельных металлов и LiNO₃, кальциевая селитра при нагревании разлагается на выпуске диоксида азота:

2Ca(NO₃)₂ → 2CaO + 4NO₂ + O₂, ΔH°_обр.=369 кДж/моль

Характерной особенностью вещества является высокая гигроскопичность: порошок активно впитывает влагу из воздуха, поэтому хранение требует использования герметичной тары в сухих помещениях. Вскрытую упаковку с порошкообразной селитрой необходимо сразу пересыпать в герметичную тару (стеклянную или пластиковую) и хранить в сухом, прохладном месте, защищённом от попадания влаги. Гранулированные формы менее подвержены слёживанию и сохраняют эффективность до 5 лет^[3][7].

Готовый водный раствор не подлежит хранению и должен быть использован в течение 1—2 часов после приготовления^[7].

В лабораторных условиях при хранении нитрата кальция необходимо соблюдать изоляцию от других реактивов^[9].

Нитрат кальция относится к веществам III класса опасности (умеренно опасные химические соединения)^[9].

При попадании на слизистые оболочки глаз или кожу вызывает термические повреждения тканей, поэтому при обращении с нитратом кальция требуется соблюдение установленных мер безопасности^[9].

Кристаллический нитрат кальция (его транспортировка на большие расстояния более экономически выгодна, чем раствор жидкой кальциевой селитры, на основе которой он произведён) находит применение в различных сферах: при приготовлении тампонажных цементов для цементирования нефтяных скважин и технологических растворов, предназначенных для ремонта нефтяных и газовых скважин; как добавка в бетон, замедляющая коррозию стальной арматуры, ускоряющая отвердение и повышающая прочность; для приготовления рассола в холодильной технике; в производстве реактивов и стеклопластиков^[9][10].

Кальциевая селитра — один из компонентов для производства эмульсионных составов на основе нитратов аммония, используемой при проведении буровзрывных работ на открытых горных выработках. Ведение кальциевой селитры позволяет увеличить энергию взрыва в скважине, что особенно важно для крепких и особо крепких взрываемых пород^[11][9].

Кальциевая селитра эффективна на всех типах почв, но особенно востребована на кислых и слабокислых грунтах. Являясь щелочным удобрением, в отличие от других азотсодержащих туков (например, сульфата аммония), кальциевая селитра не закисляет, а, наоборот, снижает кислотность почвенного субстрата, улучшая его структуру^[12][4], поэтому её не рекомендуется использовать для растений, предпочитающих кислые почвы: голубики, брусники, клюквы, рододендронов, вересков, гортензий и большинство хвойным пород^[7][4].

Кальций в удобрении содержится в водорастворимой форме, доступной для растений; укрепляет ткани растений и повышает их механическую прочность; препятствует развитию патогенной микрофлоры (корневых гнилей, вершинной гнили томатов, побурения краёв листьев); повышает сахаристость плодов, улучшает их лёжкость (сохранность) и товарный вид. В то же время избыток кальция блокирует усвоение калия, магния и железа^[13][4].

Азот, присутствующий в нитратной форме, усваивается корневой системой без предварительной переработки почвенными бактериями^[3][7] и способствует эффективному усвоению кальция.

Кальциевая селитра не содержит хлора, что делает её безопасной для культур, чувствительных к этому элементу (картофель, виноград, табак)^[7][4].

Внесение рекомендуется преимущественно весной и первую половину лета, осенью — только под озимые культуры (например, чеснок)^[3][12].

Способы внесения:

• под перекопку — вносится в сухом виде в почву перед посевом весной и в лунки при высадке рассады в грунт^[3][13];
• корневая подкормка (полив) — наиболее эффективный метод^[7][4];
• внекорневая подкормка (опрыскивание) — используется для быстрого устранения дефицита кальция (например, при вершинной гнили). Опрыскивание проводят утром и вечером, избегая попадания прямых солнечных лучей^[7][13].

Запрещено смешивать нитрат кальция с удобрениями, содержащими фосфор и серу (суперфосфат, сульфат калия), а также с органикой в одном растворе, так как это приводит к химическим реакциям с образованием нерастворимых осадков и потере эффективности. Допустимо совместное применение с мочевиной и древесной золой^[3][7].