Calciumhydroxid (Ca (OH) 2) struktur, egenskaber, produktion, anvendelser

2927
Charles McCarthy
Calciumhydroxid (Ca (OH) 2) struktur, egenskaber, produktion, anvendelser

Det calciumhydroxid er en uorganisk forbindelse, hvis kemiske formel er Ca (OH)to. Det er et hvidt pulver, der har været i brug i tusinder af år, i løbet af hvilken tid det har fået flere traditionelle navne eller kaldenavne; blandt dem kan vi nævne slækket, død, kemisk, hydreret eller fin kalk.

I naturen er den tilgængelig i et sjældent mineral kaldet portlandite, af samme farve. På grund af dette Ca (OH)to Det opnås ikke direkte fra dette mineral, men fra en varmebehandling efterfulgt af hydrering af kalkstenen. Fra dette opnås kalk, CaO, som senere quenches eller hydratiseres for at producere Ca (OH)to.

En fast prøve af calciumhydroxid. Kilde: Chemicalinterest [Public domain]

Ca (OH)to det er en relativt svag base i vand, da den næppe kan opløses i varmt vand; men dets opløselighed øges i koldt vand, fordi dens hydrering er eksoterm. Imidlertid er dens grundlæggende fortsat en grund til at være forsigtig med det under håndtering, da det kan forårsage forbrændinger på enhver del af kroppen..

Det er blevet brugt som en pH-regulator til forskellige materialer eller fødevarer, såvel som at være en god kilde til calcium med hensyn til dens masse. Det har anvendelser i papirindustrien, i desinfektion af spildevand, i hårfjerningsprodukter, i fødevarer fremstillet af majsmel.

Imidlertid har dets vigtigste anvendelse været som et byggemateriale, da kalk hydrerer, når det blandes med de andre ingredienser i gips eller mørtel. I disse hærdede blandinger er Ca (OH)to absorberer kuldioxid fra luften for at konsolidere sandkrystaller sammen med dem dannet af calciumcarbonat.

I øjeblikket udføres der stadig forskning med det formål at udvikle bedre byggematerialer, der har Ca (OH)to direkte i dets sammensætning som nanopartikler.

Artikelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Krystal og dets ioner
    • 1.2 Morfologi
  • 2 egenskaber
    • 2.1 Fysisk udseende
    • 2.2 Molær masse
    • 2.3 Smeltepunkt
    • 2.4 Tæthed
    • 2,5 pH
    • 2.6 Opløselighed i vand
    • 2,7 Kps
    • 2.8 Brydningsindeks
    • 2.9 Stabilitet
  • 3 Opnåelse
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Fødevarebehandling
    • 4.2 Spildevandsdesinfektionsmiddel
    • 4.3 Papirindustrien
    • 4.4 Gasabsorberende
    • 4.5 Personlig pleje
    • 4.6 Byggeri
  • 5 Risici og bivirkninger
  • 6 Referencer

Struktur

Krystal og dets ioner

Ioner af calciumhydroxid. Kilde: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

På det øverste billede har vi de ioner, der udgør calciumhydroxid. Dens samme formel Ca (OH)to påpeger, at for hver kation Cato+ der er to OH-anioner- der interagerer med det gennem elektrostatisk tiltrækning. Resultatet er, at begge ioner ender med at etablere en krystal med en sekskantet struktur.

I sådanne sekskantede krystaller af Ca (OH)to ionerne er meget tæt på hinanden, hvilket giver tilsyneladende en polymer struktur; selvom der ikke formelt er en Ca-O kovalent binding givet den bemærkelsesværdige forskel i elektronegativitet mellem de to elementer.

Struktur af calciumhydroxid

Strukturen genererer octahedra CaO6, det vil sige Cato+ interagerer med seks OH- (ACto+-Åh-).

En række af disse oktaeder udgør et lag af krystallen, som kan interagere med et andet gennem hydrogenbindinger, der holder dem intermolekylært sammenhængende; denne interaktion forsvinder dog ved en temperatur på 580 ºC, når Ca (OH) er dehydreretto til CaO.

På siden af ​​høje tryk er der ikke meget information i denne henseende, selvom undersøgelser har vist, at ved et tryk på 6 GPa gennemgår den sekskantede krystal en overgang fra den sekskantede til den monokliniske fase; og med det deformationen af ​​octahedra CaO6 og dens lag.

Morfologi

Krystallerne af Ca (OH)to De er sekskantede, men det er ikke en hindring for dem at vedtage nogen morfologi. Nogle af disse strukturer (som tråde, flager eller klipper) er mere porøse end andre, robuste eller flade, som direkte påvirker deres endelige anvendelser..

Således er det ikke det samme at bruge krystaller fra mineralet portlandit end at syntetisere dem, så de består af nanopartikler, hvor nogle få strenge parametre følges; såsom hydratiseringsgrad, den anvendte CaO-koncentration og den tid, krystallen får lov til at vokse.

Ejendomme

Fysisk fremtoning

Hvidt, lugtfrit, pulverformigt fast stof med en bitter smag.

Molar masse

74,093 g / mol

Smeltepunkt

580 ° C Ved denne temperatur nedbrydes det frigivende vand, så det når aldrig fordampning:

Ca (OH)to => CaO + HtoELLER

Massefylde

2.211 g / cm3

pH

En mættet vandig opløsning af den samme har en pH-værdi på 12,4 ved 25 ºC.

Vandopløselighed

Opløseligheden af ​​Ca (OH)to i vand falder det med en stigning i temperaturen. For eksempel er dets opløselighed ved 0 ºC 1,89 g / L; mens ved 20 ºC og 100 ºC er disse henholdsvis 1,73 g / L og 0,66 g / L.

Dette indikerer en termodynamisk kendsgerning: hydrering af Ca (OH)to er eksoterm, så adlyd af Le Chateliers princip vil ligningen være:

Ca (OH)to <=> ACto+ + 2OH- + Spørgsmål

Hvor Q er varmen frigivet. Jo varmere vandet er, jo mere ligevægt vil have tendens til venstre; det vil sige mindre Ca (OH) vil opløsesto. Det er af denne grund, at det i koldt vand opløses meget mere end i kogende vand..

På den anden side øges opløseligheden, hvis pH bliver sur på grund af neutraliseringen af ​​OH-ionerne.- og forskydningen af ​​den forreste ligevægt til højre. Endnu mere varme frigives under denne proces end i neutralt vand. Ud over sure vandige opløsninger er Ca (OH)to det er også opløseligt i glycerol.

Kps

5.5 10-6. Denne værdi betragtes som lille og er i overensstemmelse med den lave opløselighed af Ca (OH)to i vandet (samme balance som ovenfor).

Brydningsindeks

1.574

Stabilitet

Ca (OH)to forbliver stabil, så længe den ikke udsættes for COto fra luften, da den absorberer den og danner calciumcarbonat, CaCO3. Derfor begynder det at blive forurenet til en fast blanding af Ca (OH) krystallerto-Tyv3, hvor der er CO-anioner3to- konkurrerer med OH- at interagere med Cato+:

Ca (OH)to + COto => CaCO3 + HtoELLER

Faktisk er dette grunden til, at koncentrerede opløsninger af Ca (OH)to de bliver mælkeholdige, da der opstår en suspension af CaCO-partikler3.

Opnåelse

Ca (OH)to Det opnås kommercielt ved omsætning af kalk, CaO, med et to til tre gange overskud af vand:

CaO + HtoO => Ca (OH)to

Imidlertid kan karbonisering af Ca (OH) forekommeto, ligesom forklaret ovenfor.

Andre metoder til at opnå det er at bruge opløselige calciumsalte, såsom CaClto eller Ca (NO3)to, og gør dem basiske med NaOH, så Ca (OH) udfældesto. Ved at kontrollere parametre som vandmængder, temperatur, pH, opløsningsmiddel, grad af karbonisering, modningstid osv. Kan nanopartikler med forskellige morfologier syntetiseres.

Det kan også fremstilles ved at vælge naturlige og vedvarende råmaterialer eller affald fra en industri, der er rig på calcium, som når de opvarmes og forarbejdes, deres aske vil bestå af kalk; og herfra kan Ca (OH) igen fremstillesto ved at hydrere denne aske uden at skulle spilde kalksten, CaCO3.

F.eks. Er agave bagasse blevet brugt til dette formål og tildelt merværdi til affald fra tequila-industrier..

Ansøgninger

Fødevareforarbejdning

Pickles gennemblødes først i calciumhydroxid for at gøre dem sprødere. Kilde: Pixabay.

Calciumhydroxid er til stede i mange fødevarer i nogle af dets tilberedningstrin. For eksempel dyppes syltede agurker, såsom agurker, i en vandig opløsning af det for at gøre dem mere sprøde, når de pakkes i eddike. Dette skyldes, at proteinerne på overfladen absorberer calcium fra mediet..

Det samme sker med majskorn, før de omdannes til mel, da det hjælper med at frigive B-vitamin3 (niacin) og gør det let at male. Det calcium, det giver, bruges også til at tilføje næringsværdi til visse juice.

Ca (OH)to Det kan også erstatte bagepulver i nogle brødopskrifter og tydeliggøre de sukkerholdige opløsninger opnået fra sukkerrør og rødbeder..

Spildevandsdesinfektionsmiddel

Den afklarende virkning af Ca (OH)to Det er fordi det fungerer som et flokkuleringsmiddel; det vil sige, det øger størrelsen på de suspenderede partikler, indtil de danner flokker, som senere bundfældes eller kan filtreres.

Denne egenskab er blevet brugt til at desinficere spildevand ved at destabilisere dets kolloider, der er ubehagelige for tilskuere (og lugter) af tilskuere..

Papirindustrien

Ca (OH)to det bruges i Kraft-processen til at regenerere NaOH, der bruges til at behandle træ.

Gasabsorberende

Ca (OH)to bruges til at fjerne COto af lukkede rum eller i miljøer, hvor deres tilstedeværelse er kontraproduktiv.

Personlig pleje

I formuleringer til hårfjerningscremer Ca (OH)to Det findes stiltiende, da dets basalitet hjælper med at svække hårets keratin, og det er derfor lettere at fjerne dem.

Konstruktion

Calciumhydroxid er en del af strukturer på gamle byggepladser såsom pyramiderne i Egypten. Kilde: Pexels.

Ca (OH)to Det har været til stede siden umindelige tider og integreret masserne af gips og mørtel brugt til opførelse af egyptiske arkitektoniske værker såsom pyramiderne; også bygninger, mausoleer, vægge, trapper, gulve, understøtninger og endda til at genopbygge tandcement.

Dens befæstende handling skyldes det faktum, at når man ”ånder” COto, de resulterende krystaller af CaCO3 afslut integrationen af ​​sandet og de andre komponenter i sådanne blandinger i bedre grad.

Risici og bivirkninger

Ca (OH)to Det er ikke et stærkt basisk faststof sammenlignet med andre hydroxider, selvom det er mere end Mg (OH)to. På trods af at det ikke er reaktivt eller brandfarligt, er dets grundlæggende stadig aggressiv nok til at forårsage mindre forbrændinger..

Derfor skal det håndteres med respekt, da det er i stand til at irritere øjne, tunge og lunger samt udløse andre sygdomme som: synstab, alvorlig alkalisering af blodet, hududslæt, opkastning og ondt i halsen.

Referencer

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Calciumhydroxid. Gendannet fra: en.wikipedia.org
  3. Chávez Guerrero et al. (2016). Syntese og karakterisering af calciumhydroxid opnået fra agave bagasse og undersøgelse af dets antibakterielle aktivitet. Gendannet fra: scielo.org.mx
  4. Riko Iizuka, Takehiko Yagi, Kazuki Komatsu, Hirotada Gotou, Taku Tsuchiya, Keiji Kusaba, Hiroyuki Kagi. (2013). Krystalstruktur af højtryksfasen af ​​calciumhydroxid, portlandit: In situ pulver og enkeltkrystal røntgendiffraktionsundersøgelse. Amerikansk mineralog; 98 (8-9): 1421-1428. doi: doi.org/10.2138/am.2013.4386
  5. Hans Lohninger. (5. juni 2019). Calciumhydroxid. Kemi LibreTexts. Gendannet fra: chem.libretexts.org
  6. Aniruddha S. et al. (2015). Syntese af nanocalciumhydroxid i vandigt medium. The American Ceramic Society. doi.org/10.1111/jace.14023
  7. Carly Vandergriendt. (12. april 2018). Hvordan bruges calciumhydroxid i fødevarer, og er det sikkert? Gendannet fra: healthline.com
  8. Brian Clegg. (26. maj 2015). Calciumhydroxid. Gendannet fra: chemistryworld.com

Endnu ingen kommentarer