Химические свойства, методы анализа нитрата и нитрита натрия и кальция

Размещено на http://www.allbest.ru/

Химические свойства, методы анализа нитрата и нитрита натрия и кальция

Рузиева Зулфия Тагматовна,

кандидат технических наук, доцент. Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан

Одним из главных направлений экономического развития страны является освоение природных ресурсов, их комплексное использование и создание конкурентоспособных, импортозаменяющих продуктов на базе местных сырьевых ресурсов.

К таким важным химическим продуктам относятся нитриты, нитраты натрия и кальция, потребность в которых неуклонно растёт в связи с развитием отраслей народного хозяйства, потребляющих нитрит-нитратные соли натрия и кальция.

Нитрит натрия (натрий азотистокислый) представляет собой бесцветные или слегка желтоватые кристаллы ромбической системы, обладает следующими основными физико-химическими характеристиками: плотность - 2,17 т/м³; температура плавления - 271⁰С (нитриты щелочных металлов разлагаются выше температуры их плавления, образуя оксиды или пероксиды металлов, NO и NO₂); температура кипения более 320⁰С (разлагается), легко растворяется в воде, образуя растворы, имеющие щелочную реакцию; температура кипения насыщенного раствора при 761,5 мм.рт.ст.-128⁰С, трудно растворяется в спирте [1].

Нитрит натрия применяется в производстве азокрасителей, в строительной индустрии как добавка к бетону для ускорения его твердения, в пищевой промышленности как вещество, консервирующее мясо и мясные изделия, при производстве иода как окислитель для выделения иода из солей, в станко - и машиностроительной промышленности для термической закалки деталей, а также в качестве защитного средства от атмосферной коррозии. Его применяют в фармацевтической, металлургической, бумажной, резиновой и текстильной промышленностях, в медицине и сельском хозяйстве для уничтожения повилики - цветного паразита на люцерне, а также в качестве реактива в лабораторной и научно-исследовательской практике [2].

Применение нитрита кальция как одного из компонентов сухих смесей в строительстве также актуально. Современные сухие смеси, применяемые в строительстве, являются многокомпонентными специализированными системами, в которых кроме минерального вяжущего и заполнителя содержится комплекс химических добавок (в частности, нитрит натрия или кальция от 4 до 10% от массы сухой смеси), обеспечивающих необходимые реологические свойства смеси, регулирующих скорость схватывания и твердения вяжущего и придающих необходимые физико-механические свойства раствору после затвердевания.

В странах Западной Европы производство и применение сухих смесей в строительстве носит массовый характер. В пересчёте на одного жителя производство сухих смесей составляет в Германии около 30 кг в год, а в Финляндии и Швеции около 20 кг; в Польше, где развилось лицензионное производство сухих смесей, эта цифра составляет около 23 кг [3].

В научной литературе приводится много данных об изучении физико-химических и структурных свойств нитрита натрия.

Экспериментально исследована кинетика процесса растворения цилиндрических частиц NaNO₂ в воде при их расположении в вертикальной трубке, по которой проходил поток. Частицы были получены отливкой в специальных формах и вводились в поток на длинной игле, ось которой совпадала с осью трубки. Коэффициент массоотдачи рассчитывался по изменению веса частиц. Указано, что результаты опытов удовлетворительно описываются уравнением Id (I/d)^-0,127= 0,4Re^-0,465.

В работе приведены результаты измерений плотности, вязкости и поверхностного натяжения растворов нитрита и нитрата натрия, а также их смешанных растворов, в диапазоне температур 20-80⁰С до концентрации солей 40 масс%. Приведены уравнения связи физических свойств растворов с концентрацией солей и температурой.

Изучение электропроводности расплавленного NaNO₂ при давлениях до 6 бар и теплоемкости приведены в работах. Теоретический интерес представляют исследования по влиянию этилового спирта на скорость роста кристаллов NaNO₂ в водных растворах. Исследовалась также направленная кристаллизация натрия с примесью магния в условиях действия центробежных сил.

Фазовые переходы в NaNO₂ изучены в работах. В исследованиях фазовые переходы изучались методом Монте-Карло, заключающийся в расчете модели Изинга с дипольным короткодействующим потенциалом на решетке NaNO₂. Ячейка состояла из 1024 диполей, дипольное взаимодействие с остальной частью макроскопического образца учитывалось на основе упрощенного варианта метода Эвальда. На температурных зависимостях теплоёмкости и спонтанной поляризации отмечены два максимума, соответствующие фазовым переходам параэлектрик. Установлены характерные конфигурации диполей (сечение ячейки) в трех фазах. Математический эксперимент воспроизведен на микроскопическом уровне.

Аналогичные исследования проведены с помощью модели двух подрешеток взаимодействующих диполей. В приближении молекулярного поля описан фазовый переход из пара в сегнетоэлектрическое состояние в NaNO₂ при 436⁰К. Рассчитанная поляризация находится в хорошем соответствии с опытными данными, однако в антисегнетоэлектрическом состоянии между температурами Т_C и Т_N поведение исследуемого вещества более сложно и не описывается с помощью приведенной модели.

Распределение электронной плотности в кристаллах NaNO₂ изучено рентгенодифракционным методом [4]. Уточнение в начале н-модели кристалла, а затем мультипольной модели по Хансену-Коппензу доведено до R = 0,013, R = 0,019, S = 0,9. В группе NO₂ расстояние N-O равно 1,2574 А⁰, а угол ONO - 114,65⁰, что позволило получить существенно более определенно выраженные особенности на картах электронной плотности. Авторы связывают это с более надежным определением фаз при отражении в нецентросимметричном кристалле NaNO₂ с помощью этой модели. В то же время аналогичные результаты получены при переуточнении ранних экспериментальных данных для центросимметричных LiNO₂•H₂O. Карты электронной плотности показали, что для атомов Na, характерно состояние гибридизации sp². Электронные заслонности - орбиталей, определенные с помощью модели ориентированных атомов, имели величины, превышающие единицу.

Влияние экситонной дисперсии на форму линии спектра флюресценции NaNO₂ приведено в работе.

Колебательная структура флюоресценции NaNO₂ состоит из ассиметричных линий, что обусловлено экситонной дисперсией возбужденного состояния и колебательной дисперсией основного состояния. Изучен спектр возбуждения и его зависимость от детектируемой энергии и температуры. Характер зависимости от детектируемой энергии редко изменяется при критической температуре около 15⁰ К. Это позволяет сделать вывод, что при низких температурах экситоны не термолизуются за время их жизни.

При разработке технологии производства нитрита натрия очень важным вопросом является правильный выбор методики анализа. В литературе описаны различные методики анализа нитрата и нитрита натрия в зависимости от объекта анализа. Ряд методик анализов касается определения нитрита натрия в мясе и мясных продуктах.

Применение метода Лунге для определения содержания нитрита натрия в солевых растворах такого состава: NaNO₃ - NaNO₂ - Na₂СО₃ - NaНСО₃ - NaС1 - Н₂О дает точные и хорошо воспроизводимые результаты.

Главный источник питания растений кальцием - кальций почвенного раствора, поглощенный и углекислый кальций.

Недостаток кальция может быть обусловлен потерями его из почвы вследствие выщелачивания и в результате выноса этого элемента с урожаями сельскохозяйственных культур.

Кальциевая селитра является широко распространенной в природе, во всех культурных почвах и в большей части почв, находящихся под дикой растительностью; образующаяся при процессе нитрификации азотная кислота связывается с кальцием, поэтому поступление азота в растения происходит главным образом из Ca(NO₃)₂.

Таким образом лучшая форма для внесения азота в почвы с недостаточным содержанием кальция, так как в этом случае, в отличие от натриевой селитры и аммиачных солей, даже при обильном и частом внесении не только не может наблюдаться ухудшающее влияние на структуру почвы, но наоборот, на почвах оподзоленных должно наступать постепенное улучшение физических свойств вследствие вхождения кальция в поглощающий комплекс взамен водорода.

нитрат нитрит плотность вязкость

Литература

1. Аналитический контроль производства азотной промышленности. Контроль производства натриевой селитры и нитрата натрия, М., ГНТИ хим. литературы, - 1968, - №9, - 80 с.

2. Абуталыбов М.Г. Повторное использование кальция в растительном организме // Доклады АН - 1955.-т.105, -N5. -1042-1044 с.

3. Атрошенко В.И. и др. Технология связанного азота. Киев. «Выш. школа».-1985.-327с.

4. Мазаева М.М. Кальциевое голодание подсолнечника, томата и огурца на дерново-подзолистой супесчаной почве // Химия в сельском хозяйстве.-1969.-N5. -2.-9 с.

Размещено на Allbest.ru