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 ТC и ТN 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.
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.
Поступила в редакцию 11.05.2016 г.