亚硝酸钙
[CAS 13780-06-8]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 无机盐 >> 金属硝酸盐及亚硝酸盐
• 产品名称: 亚硝酸钙
• 英文名: Calcium nitrite
• 别名: calcium dinitrite
• 分子式: Ca.(NO₂)₂
• 分子量: 132.09
• CAS 登录号: 13780-06-8
• EC 号码: 237-424-2
• 分子行输入简码SMILES: N(=O)[O-].N(=O)[O-].[Ca+2]

物理化学性质

• 密度: 1.674 g/mL (实验值)
• 溶解度: 水: 68% w/w (42 °C (实验值)

安全数据

• 危险品标志: GHS03;GHS05;GHS06;GHS07;GHS09 危险
• 危害标签: H272-H301-H302-H318-H319-H400-H410
• 防护标签: P210-P220-P264-P264+P265-P270-P273-P280-P301+P316-P301+P317-P305+P351+P338-P305+P354+P338-P317-P321-P330-P337+P317-P370+P378-P391-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
急性毒性	Acute Tox.	3	H301
对水生环境急性有害	Aquatic Acute	1	H400
严重眼损伤	Eye Dam.	1	H318
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	2	H371
对水生环境长期有害	Aquatic Chronic	1	H410
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
生殖细胞致突变性	Muta.	1B	H340
生殖毒性	Repr.	2	H361
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	1	H372
氧化性固体	Ox. Sol.	3	H272
急性毒性	Acute Tox.	2	H301
急性毒性	Acute Tox.	2	H311
氧化性液体	Ox. Liq.	2	H272
氧化性固体	Ox. Sol.	2	H272

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chemBlink 化学品故事

亚硝酸钙（CAS 13780-06-8）是一种无机盐，化学式为 Ca(NO₂)₂，分子量约为 132.09，易溶于水。它有多种工业用途，其中一个非常重要却几乎看不见的用途，是加入钢筋混凝土中，帮助保护埋在混凝土内部的钢筋免受腐蚀。

钢筋和混凝土能够组成优秀的建筑材料，不仅因为钢筋善于承受拉力、混凝土善于承受压力，两者之间还有一个重要的化学关系。新鲜混凝土内部具有很强的碱性，孔隙溶液的酸碱度通常可以达到 12 以上。在这样的环境中，钢筋表面会形成一层很薄的钝化膜，使铁进一步腐蚀的速度大幅降低。只要这种钝化状态能够保持，钢筋就可以在混凝土内部受到长期保护。

真正危险的因素之一是氯离子。海洋环境中的盐分、冬季道路使用的融雪盐以及其他含氯物质，都可能随着水分逐渐进入混凝土。混凝土看起来十分致密，实际上内部仍然存在孔隙，长期使用过程中还可能产生微小裂缝。当钢筋表面的氯离子积累到足够高的程度以后，它们能够破坏原有的钝化状态，使钢筋开始发生局部腐蚀。

钢筋生锈带来的问题不只是损失一些金属。铁转变成腐蚀产物以后，所占体积通常比原来的金属铁大。钢筋又被坚硬的混凝土包围，因此不断生成的腐蚀产物会从内部产生膨胀压力。最初发生在钢筋表面的微观电化学反应，最终可能使混凝土沿钢筋方向出现裂缝，随后发生分层，甚至使表层混凝土成块脱落。

亚硝酸钙就是为了干预这个过程而使用的一种腐蚀抑制剂。它溶解在混凝土孔隙水中以后释放亚硝酸根 NO₂⁻。亚硝酸根属于阳极型腐蚀抑制剂，可以帮助钢筋表面形成和维持以三价铁氧化物为特征的保护性钝化层。简单来说，当钢铁开始发生氧化并出现二价铁物种时，亚硝酸根能够促进这些物种进一步转变成与较稳定钝化膜有关的三价铁状态，从而抑制腐蚀继续发展。

描述这种作用时，有时使用下面的简化反应表示其中一部分化学过程：

2 Fe²⁺ + 2 OH⁻ + 2 NO₂⁻ → 2 NO + Fe₂O₃ + H₂O

真实钢筋表面的电化学过程比这个方程式复杂得多，钝化膜的组成也会受到周围环境影响。但是大量实验研究已经证明，在含氯的混凝土体系中，适量亚硝酸盐能够明显提高钢筋抵抗腐蚀的能力。

这里有一个很重要的特点：亚硝酸盐能不能提供足够保护，不仅取决于加入了多少，还取决于钢筋附近有多少氯离子。氯离子越多，对钝化膜的破坏作用越强，通常也就需要更多亚硝酸根与之抗衡。因此，研究亚硝酸钙时经常关注亚硝酸根与氯离子的摩尔比，而不是只看亚硝酸钙本身的绝对浓度。这种“促进腐蚀的氯离子”和“维持钝化的亚硝酸根”之间的竞争，是理解其防腐作用的关键。

选择钙盐也很适合水泥体系。钙本来就是水泥和混凝土中的主要元素之一，而亚硝酸钙易溶于水，可以作为外加剂方便地加入混凝土。以亚硝酸钙为基础的钢筋阻锈剂已经用于可能受到氯盐侵蚀的桥梁、停车设施、海洋工程以及冬季大量使用融雪盐的混凝土结构。

亚硝酸钙并不是只影响钢筋，它还可能影响水泥本身的水化过程。根据水泥组成、加入量、温度和其他外加剂的不同，它可能加快凝结或者影响早期强度发展。因此，实际使用时不能简单认为“阻锈剂越多越好”，而需要在腐蚀保护、凝结时间、施工性能、强度发展以及与其他外加剂的相容性之间进行整体设计。

钢筋混凝土防腐技术的发展，也反映了工程观念的一种变化。过去人们容易认为，只要把钢筋埋进混凝土，它就会永久受到保护。但是桥梁、停车楼、沿海建筑和道路设施的长期使用经验表明，水和盐分可以缓慢穿过混凝土，钢筋腐蚀可能在建筑完成许多年以后才开始显现。等到混凝土已经开裂和脱落再进行维修，费用往往非常高，因此延缓腐蚀开始的时间本身就具有很大的工程价值。

亚硝酸钙的特点正在于它工作得非常早，却是为了很久以后的问题。在建筑施工时，它就已经被加入混凝土；真正需要它发挥作用的氯盐侵蚀，却可能多年以后才逐渐到达钢筋表面。它代表的是一种预防性的材料设计思想：今天先改变钢筋周围微观的化学环境，使未来发生腐蚀变得更加困难。

这个例子也说明，钢铁腐蚀远远不只是“铁遇到水和氧就生锈”那么简单。埋在混凝土中的钢筋处于一个复杂的电化学环境，酸碱度、氯离子浓度、氧气供应、混凝土中的物质传输以及钢筋表面钝化膜的状态都会影响腐蚀。亚硝酸钙所做的事情，就是改变其中一部分化学条件，使钢筋更倾向于保持钝化状态，而不是进入持续腐蚀状态。

人们站在一座混凝土桥上时，当然看不到其中是否加入了亚硝酸钙，而这恰恰说明了它的用途。它不是为了改变建筑的颜色或者外观，而是在完全隐藏的地方工作：钢筋与碱性混凝土孔隙溶液之间只有微观尺度的界面上。

一种很小的无机离子，因此可能影响一座巨大建筑物能够使用多久。亚硝酸钙提醒我们，土木工程中有些非常重要的化学过程，从施工完成的第一天开始就隐藏在混凝土内部，并可能在几十年以后才显示出它们真正的价值。

References

1. Berke, N. S. (1989). "The effects of calcium nitrite and mix design on the corrosion resistance of steel in concrete." Corrosion, 45, 569-575.

2. Ann, K. Y.; Jung, H. S.; Kim, H. S.; Kim, S. S.; Moon, H. Y. (2006). "Effect of calcium nitrite-based corrosion inhibitor in preventing corrosion of embedded steel in concrete." Cement and Concrete Research, 36, 530-535.

3. Söylev, T. A.; Richardson, M. G. (2008). "Corrosion inhibitors for steel in concrete: State-of-the-art report." Construction and Building Materials, 22, 609-622.

4. 有关亚硝酸钙用于含氯环境钢筋混凝土阻锈外加剂的公开技术和工程研究资料。