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Articulo de referencia

cianamida de calcio

2 \n| MolarMass = 80.102 g/mol\n| Appearance = White solid (Often gray or black from impurities)\n| Odor = odorless\n| Density = 2.29 g/cm 3 \n| MeltingPtC = 1340\n| MeltingPt_r...

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La cianamida de calcio , también conocida como carbondiamida de calcio , cianamida de calcio o cianonitruro de calcio, es un compuesto inorgánico con la fórmula CaCN₂ . Es la sal de calcio del anión cianamida ( CN₂⁻ ). Este compuesto químico se utiliza como fertilizante [ 3 ] y se conoce comercialmente como nitrolima . También posee actividad herbicida y en la década de 1950 se comercializó como cianamida . [ 4 ] [ 5 ] Fue sintetizada por primera vez en 1898 por Adolph Frank y Nikodem Caro ( proceso Frank-Caro ). [ 6 ]

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 de metales alcalinotérreos para absorber nitrógeno atmosférico a altas temperaturas. [ 7 ] Fritz Rothe, colega de Frank y Caro, logró en 1898 superar los problemas con el uso de carburo de calcio y aclaró que a alrededor de 1100  °C no se forma cianuro de calcio, sino cianamida de calcio en la reacción. De hecho, el producto objetivo inicial, el cianuro de sodio, también se puede obtener a partir de la cianamida de calcio fundiéndola con cloruro de sodio en presencia de carbono: [ 8 ]

CaCN 2 + 2  NaCl + C → 2  NaCN + CaCl 2

Frank y Caro desarrollaron esta reacción para un proceso de producción continuo a gran escala. Su implementación resultó particularmente compleja, ya que requiere un control preciso de las altas temperaturas durante la etapa inicial de ignición; el punto de fusión de la cianamida de calcio es solo unos 120 °C inferior al 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 un 10 % de cloruro de calcio a 700  °C. Sin embargo, la ventaja de esta temperatura de reacción (aproximadamente 400  °C más baja) debe sopesarse frente a la gran cantidad de cloruro de calcio requerida y el control discontinuo del proceso. No obstante, ambos procesos (el proceso Rothe-Frank-Caro y el proceso Polzeniusz-Krauss) desempeñaron un papel importante en la primera mitad del siglo XX. En el año récord de 1945, se produjo un total de aproximadamente 1,5 millones de toneladas en todo el mundo utilizando ambos procesos. [ 9 ] Frank y Caro también observaron la formación de amoníaco a partir de cianamida de calcio. [ 10 ]

CaCN 2 + 3  H 2 O → 2  NH 3 + CaCO 3

Albert Frank reconoció la importancia fundamental de esta reacción como un avance en la obtención de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico y, en 1901, recomendó la cianamida de calcio como fertilizante nitrogenado. Entre 1908 y 1919, se instalaron cinco plantas de cianamida de calcio con una capacidad total de 500 000 toneladas anuales en Alemania y una en Suiza. [ 11 ] En aquel entonces, era el fertilizante nitrogenado más económico con eficacia adicional contra malezas y plagas, y presentaba grandes ventajas sobre los fertilizantes nitrogenados convencionales de la época. Sin embargo, la implementación a gran escala de la síntesis de amoníaco mediante el proceso Haber se convirtió en un serio competidor para el proceso Frank-Caro, que requería mucha energía. Dado que la urea (formada mediante el proceso Haber-Bosch) era significativamente más rica en nitrógeno (46 % de nitrógeno en comparación con aproximadamente el 20 %), más barata y de acción más rápida, el papel de la cianamida de calcio se redujo gradualmente a un fertilizante nitrogenado multifuncional para aplicaciones específicas. Otras razones de su pérdida de popularidad fueron su color negro sucio, su aspecto polvoriento y sus propiedades irritantes, así como la inhibición de una enzima que degrada el alcohol, lo que provoca una acumulación temporal de acetaldehído en el cuerpo que produce mareos, náuseas y una reacción de enrojecimiento facial cuando se consume alcohol cerca del 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 unos 1000  °C en un horno eléctrico al que se le hace pasar nitrógeno durante varias horas. [ 12 ] El producto se enfría a temperatura ambiente y cualquier carburo que no haya reaccionado se elimina cuidadosamente con agua.

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C (Δ H o f = −69,0 kcal/mol a 25 °C)

La cianamida de calcio también se puede obtener calcinando cianato de calcio a 800 °C. Este proceso lo utilizan químicos aficionados, ya que se puede elaborar a partir de sustancias químicas más accesibles (el cianato de calcio se puede obtener a partir de urea y óxido de calcio mediante el ácido cianúrico como intermediario). [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

Cristaliza en el sistema cristalino hexagonal con grupo espacial R3m y constantes de red a = 3,67  Å, ​​c = 14,85  Å. [ 16 ] [ 17 ]

Usos

Transformación de la cianamida de calcio en formas de nitrógeno disponibles para las plantas, mediada por el suelo.

El principal uso de la cianamida de calcio es en la agricultura como fertilizante. [ 3 ] En contacto con el agua, se hidroliza en cianamida de hidrógeno que se descompone y libera amoníaco : [ 5 ]

CaCN 2 + 3  H 2 O → 2  NH 3 + CaCO 3

Se utilizaba para producir cianuro de sodio mediante 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 cianuración en la minería de oro. También se puede utilizar en la preparación de cianuro de calcio y melamina .

Mediante hidrólisis en presencia de dióxido de carbono , la cianamida de calcio produce cianamida:

CaCN 2 + H 2 O + CO 2 → CaCO 3 + H 2 NCN

La conversión se realiza en suspensiones. Por esta razón, la mayor parte de la cianamida de calcio comercial se vende como una solución acuosa.

La tiourea se puede producir mediante la reacción de sulfuro de hidrógeno con cianamida de calcio en presencia de dióxido de carbono. [ 18 ]

La cianamida de calcio también se utiliza como aditivo en la fabricación de acero para introducir nitrógeno en el acero. [ 19 ]

Seguridad

La sustancia puede causar intolerancia al alcohol , antes o después del consumo de alcohol. [ 5 ]

Referencias

  1. ↑ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
  2. 1 2 Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "#0091" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. 1 2 Auchmoody, LR; Wendel, GW (1973). "Efecto de la cianamida de calcio en el crecimiento y la nutrición de plántulas de álamo amarillo alimentadas con plantas" . Res. Pap. Ne-265. Uppdr Darby, Pa: Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio Forestal, Estación Experimental Forestal del Noreste. 11 P . 265 . Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio Forestal . Recuperado el 18 de julio de 2008 .
  4. ↑ Carr, Charles W. (1953). El uso de cianamida para el control de malezas en cultivos de hortalizas (tesis de maestría). Universidad de Massachusetts Amherst. doi : 10.7275/18863820 .
  5. 1 2 3 Riesgos potenciales para la salud humana y el medio ambiente derivados del uso de cianamida de calcio como fertilizante , Comité Científico sobre Riesgos para la Salud y el Medio Ambiente , 1.534 kB, marzo de 2016, consultado el 22 de julio de 2017.
  6. ↑ "Historia de Degussa: Cosecha abundante, entorno saludable: Cianamida de calcio" . Archivado del original el 19 de octubre de 2006. Consultado el 18 de julio de 2008 .
  7. ^ Deutsches Reichspatent DRP 88363, "Verfahren zur Darstellung von Cyanverbindungen aus Carbiden", Erfinder: A. Frank, N. Caro, erteilt am 31. März 1895.
  8. ↑ HH Franck, W. Burg, Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie, 40 (10), 686-692 (octubre de 1934).
  9. ↑ "Comercialización del carburo de calcio y el acetileno: un hito" . Sociedad Química Estadounidense . Consultado el 31 de enero de 2019 .
  10. ^ Angewandte Chemie, Band 29, Ausgabe 16, página R97, 25 de febrero de 1916
  11. ↑ Eschenmooser, Walter (junio de 1997). "100 años de progreso con LONZA" . CHIMIA . 51 (6): 259-269. doi : 10.2533/chimia.1997.259 . S2CID 100485418 . 
  12. ↑ Thomas Güthner; Bernd Mertschenk (2006). "Cianamidas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH . doi : 10.1002/14356007.a08_139.pub2 . ISBN 3527306730.
  13. ↑ WO1995024358A1 , Weber, Günter; GRAEFE, Jürgen & Klima, Hubertus et al., "Proceso para preparar cianamida cálcica a partir de urea", publicado el 14 de septiembre de 1995 
  14. ↑ AllChemystery (23/09/2017). Método de cianamida de calcio-urea/óxido de calcio . Consultado el 04/11/2025 a través de YouTube.
  15. ↑ "Cianamida de calcio - Wiki de Sciencemadness" . www.sciencemadness.org . Consultado el 4 de noviembre de 2025 .
  16. ^ F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar. Chemicke tabulky anorganickych sloucenin ( Tablas químicas de compuestos inorgánicos ). SNTL, 1986.
  17. ↑ Vannerberg, NG "La estructura cristalina de la cianamida de calcio" Acta Chemica Scandinavica (1-27,1973-42,1988) (1962) 16, p2263-p2266
  18. ↑ Mertschenk, Bernd; Beck, Fernando; Bauer, Wolfgang (2000). "Tiourea y derivados de tiourea". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a26_803.pub3 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  19. ↑ Patente estadounidense 4897114 , Neuer; Bernd, "Aditivo que contiene nitrógeno para fundiciones de acero", emitida el 14 de noviembre de 1988.