Оксид кальция (CaO), широко известный как негашеная известь или негашеная известь , является широко используемым химическим соединением . Это белая, каустическая сода , щелочная , кристаллическое твердое вещество при комнатной температуре. Широко используемый термин « известь » означает кальцийсодержащие неорганические материалы, в которыхпреобладаюткарбонаты, оксиды и гидроксиды кальция , кремния, магния, алюминия и железа. Напротив, негашеная известь относится к единственному химическому составу оксиду кальция. Оксид кальция, который выживает при переработке и не вступает в реакцию со строительными материалами, такими как цемент, называется свободной известью.. [5]
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Оксид кальция | |
Другие названия Негашеная известь, негашеная известь, негашеная известь, галечная известь, кальций | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЭМБЛ | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.013.763 |
Номер ЕС |
|
Номер E | E529 (регуляторы кислотности, ...) |
485425 | |
КЕГГ | |
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Номер ООН | 1910 г. |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Характеристики | |
CaO | |
Молярная масса | 56,0774 г / моль |
Появление | Порошок от белого до бледно-желтого / коричневого цвета |
Запах | Без запаха |
Плотность | 3,34 г / см 3 [1] |
Температура плавления | 2613 ° С (4735 ° F, 2886 К) [1] |
Точка кипения | 2850 ° C (5160 ° F; 3120 K) (100 гПа ) [2] |
Растворимость в воде | Реагирует с образованием гидроксида кальция. |
Растворимость в метаноле | Нерастворим (также в диэтиловом эфире , октаноле ) |
Кислотность (p K a ) | 12,8 |
Магнитная восприимчивость (χ) | −15,0 × 10 −6 см 3 / моль |
Состав | |
Кристальная структура | Кубическая , cF8 |
Термохимия | |
Стандартная мольная энтропия ( S | 40 Дж · моль −1 · K −1 [3] |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −635 кДж · моль −1 [3] |
Фармакология | |
Код ATCvet | QP53AX18 ( ВОЗ ) |
Опасности | |
Паспорт безопасности | Hazard.com |
Пиктограммы GHS | |
Сигнальное слово GHS | Опасность |
Положения об опасности GHS | H302 , H314 , H315 , H318 , H335 |
Меры предосторожности GHS | Р260 , Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р280 , Р301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P312 , P321 , P330 , Р332 + 313 , P362 , P363 , P403 + 233 , Р405 , Р501 |
NFPA 704 (огненный алмаз) | 3 0 2 W |
точка возгорания | Невоспламеняющийся [4] |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (Допустимо) | TWA 5 мг / м 3 [4] |
REL (рекомендуется) | TWA 2 мг / м 3 [4] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 25 мг / м 3 [4] |
Родственные соединения | |
Другие анионы | Сульфид кальция Гидроксид кальция Селенид кальция Теллурид кальция |
Другие катионы | Оксид бериллия Оксид магния Оксид стронция Оксид бария Оксид радия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
Ссылки на инфобоксы | |
Негашеная известь стоит относительно недорого. И он, и его химическое производное ( гидроксид кальция , основным ангидридом которого является негашеная известь ) являются важными товарными химическими веществами.
Подготовка
Оксид кальция обычно получают путем термического разложения материалов, таких как известняк или ракушки , которые содержат карбонат кальция (CaCO 3 ; минеральный кальцит ) в печи для обжига извести . Это достигается путем нагревания материала до температуры выше 825 ° C (1517 ° F) [6] в процессе, называемом кальцинированием или обжигом извести , чтобы высвободить молекулу диоксида углерода (CO 2 ), оставив негашеную известь.
- CaCO 3 (тв) → CaO (тв) + CO 2 (г)
Негашеная известь нестабильна и при охлаждении самопроизвольно реагирует с CO 2 из воздуха до тех пор, пока через достаточное время не превратится обратно в карбонат кальция, если ее не гашить водой до образования известковой штукатурки или известкового раствора .
Ежегодное мировое производство негашеной извести составляет около 283 миллионов тонн. Китай, безусловно, является крупнейшим производителем в мире с общим объемом производства около 170 миллионов тонн в год. Соединенные Штаты - следующие по величине, около 20 миллионов тонн в год. [7]
На 1,0 т негашеной извести требуется примерно 1,8 т известняка . Негашеная известь имеет высокое сродство к воде и является более эффективным осушителем, чем силикагель . Реакция негашеной извести с водой связана с увеличением объема не менее чем в 2,5 раза. [8]
Использует
- В основном негашеная известь используется в процессе производства стали в кислородном кислороде (BOS). Его использование варьируется от 30 до 50 кг (65–110 фунтов) на тонну стали. Негашеная известь нейтрализует кислые оксиды SiO 2 , Al 2 O 3 и Fe 2 O 3 с образованием основного расплавленного шлака. [8]
- Молотая негашеная известь используется в производстве газобетонных блоков плотностью ок. 0,6–1,0 г / см 3 (9,8–16,4 г / куб. Дюйм). [8]
- Негашеная и гашеная известь могут значительно увеличить несущую способность глинистых грунтов. Они делают это, реагируя с мелкодисперсным кремнеземом и глиноземом с образованием силикатов и алюминатов кальция, которые обладают вяжущими свойствами. [8]
- Небольшие количества негашеной извести используются в других процессах; например, производство стекла, цемента из алюмината кальция и органических химикатов. [8]
- Тепло: негашеная известь выделяет тепловую энергию за счет образования гидрата гидроксида кальция по следующему уравнению: [9]
- CaO (s) + H 2 O (l) ⇌ Ca (OH) 2 (водн.) (ΔH r = -63,7 кДж / моль CaO)
- По мере его гидратации возникает экзотермическая реакция, и твердое вещество вздувается. Гидрат можно снова превратить в негашеную известь, удалив воду, нагревая ее до покраснения, чтобы обратить вспять реакцию гидратации. Один литр воды смешивается с примерно 3,1 кг (6,8 фунта) негашеной извести, чтобы получить гидроксид кальция плюс 3,54 МДж энергии. Этот процесс можно использовать в качестве удобного переносного источника тепла, например, для разогрева пищи в самонагревающейся банке , приготовления пищи и нагрева воды без открытого огня. Несколько компаний продают наборы для приготовления пищи, использующие этот метод нагрева. [10]
- Он известен в ФАО как пищевая добавка, как регулятор кислотности, средство для обработки муки и как разрыхлитель. [11] Он имеет номер E E529 .
- Свет: когда негашеная известь нагревается до 2400 ° C (4350 ° F), она излучает интенсивное свечение. Эта форма освещения известна как центр внимания , и широко используется в театральных спектаклях до изобретения электрического освещения. [12]
- Цемент: оксид кальция - ключевой ингредиент в процессе производства цемента .
- Как дешевая и широко доступная щелочь. Около 50% всего производства негашеной извести перед использованием превращается в гидроксид кальция . Как негашеная, так и гашеная известь используются для очистки питьевой воды. [8]
- Нефтяная промышленность: пасты для обнаружения воды содержат смесь оксида кальция и фенолфталеина . Если эта паста вступит в контакт с водой в топливном баке, CaO вступит в реакцию с водой с образованием гидроксида кальция. Гидроксид кальция имеет достаточно высокий pH, чтобы придать фенолфталеину яркий пурпурно-розовый цвет, что указывает на присутствие воды.
- Бумага: Оксид кальция используется для регенерации гидроксида натрия из карбоната натрия при химической регенерации на целлюлозных заводах крафт-целлюлозы.
- Гипс: есть археологические свидетельства того, что люди докерамического неолита B использовали известняковую штукатурку для полов и других целей. [13] [14] [15] Такой пол из известняка и ясеня использовался до конца девятнадцатого века.
- Химическое или энергетическое производство: твердые спреи или суспензии оксида кальция могут использоваться для удаления диоксида серы из потоков выхлопных газов в процессе, называемом десульфуризацией дымовых газов .
- Горнодобывающая промышленность: патроны для прессованной извести используют экзотермические свойства негашеной извести для разрушения горных пород. В породе обычным способом просверливается отверстие для дроби, внутрь помещается запечатанный картридж негашеной извести и утрамбовывается . Затем в картридж нагнетается некоторое количество воды, и возникающий в результате выброс пара вместе с большим объемом остаточного гидратированного твердого вещества разрушает породу. Этот метод не работает, если камень особенно твердый. [16] [17] [18]
- Утилизация трупов: Исторически считалось, что негашеная известь эффективна для ускорения разложения трупов. Это было большой ошибкой, и нанесение негашеной извести может даже способствовать сохранению; хотя это может помочь искоренить запах разложения, который, возможно, заставил людей предположить, что это была настоящая плоть, которая была съедена. [19]
Оружие
В 80 г. до н.э. римский полководец Серторий применил удушающие облака едкого известкового порошка, чтобы победить харацитани из Испании , укрывшихся в недоступных пещерах. [20] Подобная пыль использовалась в Китае для подавления вооруженного крестьянского восстания в 178 году нашей эры, когда известняковые колесницы, оснащенные мехами, выдували известняковый порошок в толпу. [21]
Также считается, что негашеная известь была компонентом греческого огня . При контакте с водой негашеная известь повысит свою температуру выше 150 ° C (302 ° F) и воспламенит топливо. [22]
Дэвид Хьюм в своей « Истории Англии» рассказывает, что в начале правления Генриха III английский флот уничтожил вторгшийся французский флот, ослепив вражеский флот негашеной известью. [23] Негашеная известь, возможно, использовалась в средневековой морской войне - вплоть до использования "известковых мин", чтобы бросать ее во вражеские корабли. [24]
Запасные
Известняк заменяет известь во многих сферах применения, включая сельское хозяйство, флюсование и удаление серы. Известняк, который содержит меньше реактивного материала, медленнее реагирует и может иметь другие недостатки по сравнению с известью, в зависимости от области применения; однако известняк значительно дешевле, чем известь. Кальцинированный гипс - альтернативный материал в промышленных штукатурках и растворах. Цемент, цементная пыль, летучая зола и известковая пыль являются потенциальными заменителями некоторых строительных применений извести. Гидроксид магния является заменителем извести при контроле pH, а оксид магния - заменителем доломитовой извести в качестве флюса в сталеплавильном производстве. [25]
Безопасность
Из-за бурной реакции негашеной извести с водой негашеная известь вызывает сильное раздражение при вдыхании или попадании на влажную кожу или глаза. Вдыхание может вызвать кашель, чихание и затрудненное дыхание. Затем он может перерасти в ожоги с перфорацией носовой перегородки, болью в животе, тошнотой и рвотой. Хотя негашеная известь не считается пожароопасной, ее реакция с водой может выделять достаточно тепла для воспламенения горючих материалов. [26]
Естественное явление
Примечательно, что CaO также является отдельным минеральным видом, называемым известью. Пирометаморфический минерал, встречается редко, так как нестабилен во влажном воздухе, быстро превращаясь в портландит , Ca (OH) 2 . [27] [28]
Рекомендации
- ^ а б Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.55. ISBN 1439855110.
- ^ Calciumoxid Архивировано 30 декабря 2013 г. в Wayback Machine . База данных GESTIS
- ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Houghton Mifflin. п. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ а б в г Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0093» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ "Free Lime ". Архивировано 9 декабря 2017 г. в Wayback Machine . DictionaryOfConstruction.com.
- ^ Индекс Мерк химикатов и лекарств, 9-е издание монографии 1650 г.
- ^ Миллер, М. Майкл (2007). "Лайм". Ежегодник полезных ископаемых (PDF) . Геологическая служба США . п. 43.13.
- ^ а б в г д е Тони Оутс (2007), «Известь и известняк», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1–32, doi : 10.1002 / 14356007.a15_317 , ISBN 978-3527306732
- ^ Колли, Роберт Л. "Солнечная система отопления" Патент США 3,955,554, выданный 11 мая 1976 г.
- ^ Греттон, Лел. «Сила извести для приготовления пищи - от средневековых горшков до банок 21 века» . Старый и интересный . Проверено 13 февраля 2018 .
- ^ «Резюме соединения для CID 14778 - оксид кальция» . PubChem.
- ^ Грей, Теодор (сентябрь 2007 г.). "Limelight in the Limelight" . Популярная наука : 84.
- ^ Неолитический человек: первый лесоруб? . Phys.org (9 августа 2012 г.). Проверено 22 января 2013.
- ^ Карканас, П .; Стратули, Г. (2011). «Неолитические известковые оштукатуренные полы в пещере Дракаина, остров Кефалония, Западная Греция: свидетельство важности этого места». Ежегодник Британской школы в Афинах . 103 : 27–41. DOI : 10.1017 / S006824540000006X .
- ^ Коннелли, Эшли Николь (май 2012 г.) Анализ и интерпретация неолитических ближневосточных ритуалов погребения с точки зрения сообщества . Диссертация Бейлорского университета, Техас
- ^ Уокер, Томас A (1888). Севернский тоннель, его строительство и трудности . Лондон: Ричард Бентли и сын. п. 92 .
- ^ «Научно-производственные записки». Манчестер Таймс . Манчестер, Англия: 8. 13 мая 1882 г.
- ^ Патент США 255042, 14 марта 1882
- ^ Schotsmans, Eline MJ; Дентон, Джон; Декейрсшир, Джессика; Иванеану, Татьяна; Леентес, Сара; Janaway, Роб C .; Уилсон, Эндрю С. (апрель 2012 г.). «Влияние гашеной извести и негашеной извести на разложение захороненных человеческих останков с использованием трупов свиней в качестве аналогов человеческого тела» . Международная криминалистическая экспертиза . 217 (1–3): 50–59. DOI : 10.1016 / j.forsciint.2011.09.025 . PMID 22030481 .
- ^ Плутарх , "Серторий 17.1–7" , параллельные жизни.
- ^ Адриенн Майор (2005), «Древняя война и токсикология», в Филиппе Векслере (редактор), Энциклопедия токсикологии , 4 (2-е изд.), Elsevier, стр. 117–121, ISBN 0-12-745354-7
- ^ Кродди, Эрик (2002). Химическая и биологическая война: комплексное обследование для заинтересованного гражданина . Springer. п. 128. ISBN 0-387-95076-1.
- ^ Дэвид Хьюм (1756 г.). История Англии . Я .
- Перейти ↑ Sayers, W. (2006). «Использование негашеной извести в средневековой морской войне». Зеркало моряка . Том 92. Выпуск 3. С. 262–269.
- ^ https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-lime.pdf
- ^ Паспорт безопасности данных CaO, заархивированный 01.05.2012 на Wayback Machine . hazar.com
- ^ https://www.mindat.org/min-2401.html
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
Внешние ссылки
- Известь Статистика и информация от Геологической службы Соединенных Штатов
- Факторы, влияющие на качество негашеной извести
- Американский ученый (обсуждение 14 C датировки раствора)
- Химикат недели - лайм
- Паспорт безопасности материала
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям