La cianamida cálcica , también conocida como carbondiamida cálcica , cian-2°-amida cálcica o cianonitruro cálcico es un compuesto inorgánico con la fórmula CaCN 2 . Es la sal de calcio de la cianamida ( CN2−
2) anión. Este producto químico se utiliza como fertilizante [3] y se conoce comercialmente como nitrocal . También tiene actividad herbicida y en la década de 1950 se comercializó como cianamida . [4] [5] Fue sintetizado por primera vez en 1898 por Adolph Frank y Nikodem Caro ( proceso Frank-Caro ). [6]
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 alcalinotérreos para absorber el nitrógeno atmosférico a altas temperaturas. [7] Fritz Rothe, un colega de Frank y Caro, logró en 1898 superar los problemas con el uso de carburo de calcio y aclaró que alrededor de los 1100 °C no se forma cianuro de calcio sino cianamida de calcio en la reacción. De hecho, el producto objetivo inicial, cianuro de sodio , también se puede obtener a partir de cianamida de calcio fundiéndolo con cloruro de sodio en presencia de carbono: [8]
Frank y Caro desarrollaron esta reacción para un proceso de producción continuo a gran escala. Su implementación fue particularmente complicada porque requiere un control preciso de las altas temperaturas durante el paso inicial del encendedor; el punto de fusión de la cianamida cálcica es solo unos 120 °C más bajo que el punto de ebullición del cloruro de sodio.
En 1901, Ferdinand Eduard Polzeniusz patentó un proceso que convierte el carburo de calcio en cianamida cálcica 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 necesaria y el control discontinuo del proceso. No obstante, ambos procesos (el proceso de Rothe-Frank-Caro y el proceso de Polzeniusz-Krauss) desempeñaron un papel 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 cálcica. [10]
Albert Frank reconoció la importancia fundamental de esta reacción como un gran avance en el suministro de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico y en 1901 recomendó la cianamida cálcica como fertilizante nitrogenado. Entre 1908 y 1919, se instalaron cinco plantas de cianamida cálcica con una capacidad total de 500.000 toneladas por año en Alemania y una en Suiza. [11] En ese momento era el fertilizante nitrogenado más barato con eficacia adicional contra las malas hierbas y las plagas de las plantas, y tenía grandes ventajas sobre los fertilizantes nitrogenados que eran convencionales en ese momento. Sin embargo, la implementación a gran escala de la síntesis de amoníaco mediante el proceso Haber se convirtió en un serio competidor del proceso Frank-Caro, muy intensivo en energía. Como 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 cálcica se redujo gradualmente a un fertilizante nitrogenado multifuncional para aplicaciones de nicho. Otras razones para su pérdida de popularidad fueron su color negro sucio, su apariencia polvorienta y sus propiedades irritantes, así como su inhibición de una enzima que degrada el alcohol, lo que causa una acumulación temporal de acetaldehído en el cuerpo que produce mareos, náuseas y una reacción de enrojecimiento por alcohol cuando se consume alcohol cerca del momento de la exposición corporal.
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 en el que se hace pasar nitrógeno durante varias horas. [12] El producto se enfría a temperatura ambiente y cualquier carburo que no haya reaccionado se lixivia cuidadosamente con agua.
Cristaliza en un sistema cristalino hexagonal con grupo espacial R3m y constantes reticulares a = 3,67 Å, c = 14,85 Å. [13] [14]
El uso principal 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 amoniaco : [5]
Se utilizó para producir cianuro de sodio fusionándolo con carbonato de sodio :
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: [ aclaración necesaria ]
La conversión se lleva a cabo en lodos. Por este motivo, la mayor parte de la cianamida cálcica comercial se vende en solución acuosa.
La tiourea se puede producir mediante la reacción de sulfuro de hidrógeno con cianamida de calcio en presencia de dióxido de carbono. [15]
La cianamida de calcio también se utiliza como aleación alimentada por alambre en la fabricación de acero para introducir nitrógeno en el acero.
La sustancia puede causar intolerancia al alcohol , antes o después del consumo de alcohol. [5]