시아나미드 칼슘

Calcium cyanamide
시아나미드 칼슘
Calcium cyanamide.png
Calcium-cyanamide-3D-vdW.png
이름
IUPAC 이름
시아나미드 칼슘
기타 이름
Cyamanide 칼슘 소금, 라임 질소, UN 1403, 니트로라임
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.005.330 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 205-861-8
펍켐 CID
RTECS 번호
  • GS6000000
유니
UN 번호 1403
  • InChi=1S/CN2.Ca/c2-1-3;/q-2;+2 ☒N
    키: MYFXBAXBORJNB-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • InCHI=1/CN2.Ca/c2-1-3;/q-2;+2
    키: MYFXBAXORJNB-UHFFFAOYAU
  • [Ca+2][N-2]C#n
  • [Ca+2][N-]=C=[N-]
특성.
CaCN2
어금질량 80.1987 g/mb
외관 흰색 솔리드(흔히 불순물로 인해 회색 또는 검은색)
냄새 무취의
밀도 2.29 g/cm3
녹는점 1,340 °C(2,440 °F, 1,610 K)[1]
비등점 1,150 ~ 1,200 °C(2,100 ~ 2,190 °F, 1,420 ~ 1,470 K) (하위)
반응하다
위험
GHS 라벨 표시:
GHS05: CorrosiveGHS07: Exclamation mark
위험
H302, H318, H335
P231+P232, P261, P280, P305+P351+P338
NFPA 704(화재 다이아몬드)
3
0
1
플래시 포인트 불연성
NIOSH(미국 건강 노출 제한):
PEL(허용)
 없는[2]
REL(권장)
 TWA 0.5mg/m3
IDLH(즉시 위험)
 N.D.[2]
안전 데이터 시트(SDS) ICSC 1639
관련 화합물
관련 화합물
 가이나미드
탄화칼슘
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

시아나미드 칼슘은 CaCn이라는 공식을 가진 무기 화합물이다.2 그것은 시나미드 2−
2음이온의 칼슘 소금이다. 이 화학물질은 비료로[3] 사용되며 상업적으로 니트로라임으로 알려져 있다. 1898년 아돌프 프랭크와 니코뎀 카로(프랭크-카로 공정)에 의해 처음 합성되었다.[4]

역사

프랭크와 카로는 금의 시안화 침출을 위한 시안화물을 생산하기 위한 새로운 공정을 찾는 과정에서 알칼리성 흙 탄화물이 높은 온도에서 대기 질소를 흡착하는 능력을 발견했다.[5] 프랑크와 카로의 동료인 프리츠 로테는 1898년에 카바이드 칼슘의 사용 문제를 극복하는데 성공했고, 약 1,100 °C에서 시안화 칼슘이 아니라 시아나미드 칼슘이 반응에서 형성된다는 것을 명확히 했다. 실제로 시안화나트륨의 초기 표적 생산물은 시안나트륨을 탄소가 있는 곳에서 염화나트륨과 함께 녹여 시안나트륨을 얻을 수도 있다.[6]

CaCn + 2 NaCl + C → 2 NaCn + CaCl2

프랭크와 카로는 대규모의 연속적인 생산 공정을 위해 이러한 반응을 발전시켰다. 이 과정은 특히 초기 점화 스위치 단계 중 고온에서 요구되는 장비 요구 사항으로 인해 어려웠다. 이 공정은 염화나트륨의 끓는점보다 시아나미드 칼슘의 녹는점이 약 120℃ 낮기 때문에 세심한 온도관리가 필요하다.

1901년 페르디난드 에두아르 폴제니우스스는 700℃에서 10% 염화칼슘이 존재하는 가운데 카바이드 칼슘을 시아나미드 칼슘으로 전환하는 공정에 특허를 얻었다. 그러나 반응 온도를 약 400 °C 낮출 수 있는 이점은 높은 양의 염화칼슘과 불연속 공정 제어에 대해 평가해야 한다. 그럼에도 불구하고, 두 과정(로테-프랑크-카로 과정과 폴제니우스-크라우스 과정)은 20세기 전반기에 역할을 했다. 1945년 기록적인 해에는 두 공정을 모두 사용해 전 세계적으로 약 150만 톤이 생산되었다.[7] 프랭크와 카로는 또한 시나마이드 칼슘으로부터 암모니아를 형성하는 것에 주목했다.[8]

CaCn + 3 HO2 → 2 NH3 + CaCO3

앨버트 프랭크는 대기 질소로부터 암모니아를 공급받는 돌파구로 이러한 반응의 근본적인 중요성을 인식하고 1901년에 질소 비료로 시아나미드 칼슘을 추천했다. 1908년과 1919년 사이에 독일에는 총 50만 톤의 시아나미드 칼슘 공장이 5개, 스위스에 1개씩 설치되었다.[9] 당시 잡초와 식물 해충에 대한 추가 효능이 있는 가장 저렴한 질소 비료였고 기존 질소 비료보다 장점이 컸다. 그러나, 하버 과정을 통한 암모니아 합성의 대규모 이행은 매우 에너지 집약적인 프랭크 카로 공정의 심각한 경쟁자가 되었다. 요소(Haber-Bosch 공정을 통해 형성됨)가 현저하게 질소가 풍부하고(ca. 질소 함량 20% 대비 46%) 값이 싸고 빠르게 작용함에 따라, 사이나미드 칼슘의 역할은 틈새 애플리케이션에서 점차 다기능 질소 비료로 축소되었다. 인기 하락의 다른 이유로는 더러워진 검은 색, 먼지투성이의 외모, 자극적인 특성, 그리고 알코올 분해 효소의 억제, 체내 엑스포서스를 전후하여 알코올을 섭취할 때 일시적으로 아세트알데히드가 체내에 축적되어 어지러움, 메스꺼움, 알코올 플러시 반응을 일으킨다는 점 등이 있다.e

생산

시아나미드 칼슘은 카바이드 칼슘으로부터 준비된다. 카바이드 분말은 질소가 몇 시간 동안 전달되는 전기 용광로에서 약 1000 °C에서 가열된다.[10] 제품은 주변 온도로 냉각되며, 처리되지 않은 탄화물은 물로 조심스럽게 배출된다.

CaC2 + N2 → CaCn + C (ΔHo
f = –69.0kcal/mol 25°C)

우주군 R3m 및 격자 상수 a = 3.67 å, c = 14.85 å의 6각형 결정계통으로 결정된다.[11][12]

사용하다

Transformation of calcium cyanamide.svg

시나미드 칼슘의 주된 용도는 비료로서 농업에 있다.[3] 물과 접촉하면 암모니아를 분해하여 해방시킨다.

CaCn + 3 HO2 → 2 NH3 + CaCO3

그것은 탄산나트륨과 혼합하여 시안화나트륨을 생산하는데 사용되었다.

CaCn + NaCO23 + 2 C → 2 NaCN + CaO + 2 CO

시안화나트륨은 금광에서 시안화 과정에 사용된다. 시안화칼슘과 멜라민 조제에도 사용할 수 있다.

이산화탄소가 존재하는 곳에서 가수분해를 통해 가이나미드 칼슘은 다음과 같은 가이나미드를 생성한다.[clarification needed]

CaCN2 + H2O + CO2 → CaCO3 + H2NCN

변환은 슬러리로 이루어지며, 결과적으로 대부분의 상업용 가미나미드 칼슘은 수용액으로 판매된다.

티우레아는 이산화탄소가 존재하는 곳에서 황화수소와 시아나미드 칼슘의 반응에 의해 생성될 수 있다.[13]

시아나미드 칼슘은 또한 강철에 질소를 도입하기 위해 제강에서 철사로 만든 합금으로 사용된다.

안전

이 물질은 알코올 섭취 전후에 알코올 과민증을 일으킬 수 있다.[14]

참조

  1. ^ 프라디오트 파트나이크. 무기 화학 약품 안내서. 맥그로힐, 2002년 ISBN0-07-049439-8
  2. ^ a b NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0091". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  3. ^ a b Auchmoody, L.R.; Wendel, G.W. (1973). "Effect of calcium cyanamide on growth and nutrition of plan fed yellow-poplar seedlings". Res. Pap. Ne-265. Uppdr Darby, Pa: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Forest Experiment Station. 11 P. U.S. Department of Agriculture, Forest Service. 265. Retrieved 2008-07-18.
  4. ^ "History of Degussa: Rich harvest, healthy environment: Calcium cyanamide". Archived from the original on 2006-10-19. Retrieved 2008-07-18.
  5. ^ 독일제국의 제국주의 88363, "베르파흐렌 주르 다르스텔룽 폰 시안베르빈둥엔 아우스 카르비덴" 에르파인더: A 프랭크, N. 카로 31세 머즈 1895.
  6. ^ H.H. 프랑크, W. 버그, Zeitschrift für Elektrochemie und Angelwandte physikalische Chemie, 40(10), 686-692(Oktober 1934).
  7. ^ "Commercialization of Calcium Carbide and Acetylene - Landmark". American Chemical Society. Retrieved 2019-01-31.
  8. ^ 안젤완트 케미, 밴드 29, 아우스가베 16, 세이트 R97, 25 1916년 2월
  9. ^ Eschenmooser, Walter (June 1997). "100 Years of Progress with LONZA". Chimia. 51 (6): 259-269. Retrieved 8 October 2020.
  10. ^ Thomas Güthner; Bernd Mertschenk (2006). "Cyanamides". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a08_139.pub2. ISBN 3527306730.
  11. ^ F. Brezina, J. Mollin, R. Pastoreck, Z. 신델라르. Chemicke tabulky anorgicych sloucenin (무기 화합물의 화학 표) SNTL, 1986.
  12. ^ 바너버그, N.G. "시나미드 칼슘의 결정 구조" 액타 케미카 스칸디나비카(1-27,1973-42,1988) (1962) 16, p2263-p2266
  13. ^ Mertschenk, Bernd; Beck, Ferdinand; Bauer, Wolfgang (2000). "Thiourea and Thiourea Derivatives". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a26_803.pub3.
  14. ^ 가이나미드칼슘을 수정제로 사용함으로써 인간 건강과 환경에 미치는 잠재적 위험, 보건 및 환경 위험 과학 위원회, 2016년 3월 22일, 2017년 7월 22일 발견

외부 링크