Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Оксид кальция
Оксид кальция
Порошок оксида кальция.JPG
Имена
Название ИЮПАК
Оксид кальция
Другие имена
Негашеная известь, негашеная известь, негашеная известь, галька, кальций
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.763 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-138-9
Номер EE529 (регуляторы кислотности, ...)
485425
КЕГГ
Номер RTECS
  • EW3100000
UNII
Номер ООН1910 г.
Характеристики
CaO
Молярная масса56,0774  г / моль
ВнешностьОт белого до бледно-желтого / коричневого порошка
ЗапахБез запаха
Плотность3,34  г / см 3 [1]
Температура плавления2613 ° C (4735 ° F, 2886 K) [1]
Точка кипения2850 ° C (5160 ° F; 3120 K) (100 гПа ) [2] 
Реагирует с образованием гидроксида кальция.
Растворимость в метанолеНерастворим (также в диэтиловом эфире , октаноле )
Кислотность (p K a )12,8
Магнитная восприимчивость (χ)
−15,0 × 10 −6  см 3 / моль
Структура
Кристальная структура
Кубическая , cF8
Термохимия
Стандартная мольная энтропия ( S o 298 )
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 безопасностиHazard.com
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHSОпасность
Формулировки 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)
Flammability code 0: Will not burn. E.g. waterHealth code 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g. chlorine gasReactivity code 2: Undergoes violent chemical change at elevated temperatures and pressures, reacts violently with water, or may form explosive mixtures with water. E.g. white phosphorusSpecial hazard W: Reacts with water in an unusual or dangerous manner. E.g. sodium, sulfuric acidNFPA 704 четырехцветный алмаз
0
3
2
W
точка возгоранияНевоспламеняющийся [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

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 которых преобладают карбонаты, оксиды и гидроксиды кальция, кремния, магния, алюминия и железа. Напротив, негашеная известь относится к единственному химическому соединению оксиду кальция. Оксид кальция, который выживает при переработке и не вступает в реакцию со строительными материалами, такими как цемент, называется свободной известью.. [5]

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 [ править ]

Оксид кальция обычно получают в результате 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 ) и оставить 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 [ редактировать ]

Воспроизвести медиа
Демонстрация гашения негашеной извести как сильно экзотермической реакции. К кусочкам негашеной извести добавляют капли воды. Через некоторое время происходит выраженная экзотермическая реакция («гашение извести»). Температура может достигать примерно 300 ° C (572 ° F).
  • В основном негашеная известь используется в процессе кислородного производства стали (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 за счет реакции 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 приблизительно 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 подогрева 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 как пищевая добавка к ФАО в качестве регулятора кислотности, агент для обработки муки и в качестве leavener. [11] Он имеет номер E E529 .
  • Свет: при нагревании негашеной извести 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-бумаги.
  • 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 аэрозоли или суспензии оксида кальция могут использоваться для удаления диоксида серы из выхлопных потоков в процессе, называемом десульфуризацией дымовых газов .
  • Горнодобывающая промышленность: патроны для прессованной извести используют экзотермические свойства негашеной извести для дробления породы. В породе обычным способом просверливается отверстие, в которое помещается герметичный картридж негашеной извести и утрамбовывается . Затем в картридж вводится 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 применение негашеной извести может даже способствовать сохранению; хотя это может помочь устранить запах разложения, который, возможно, заставил людей предположить, что это была настоящая плоть, которая была съедена. [19]

Оружие [ править ]

В 80 г. до н.э. римский полководец Серторий применил удушающие облака едкого известкового порошка, чтобы победить харизитани из Испании , укрывшихся в недоступных пещерах. [20] Подобная пыль использовалась в Китае для подавления вооруженного крестьянского восстания в 178 году нашей эры, когда известковые колесницы, оснащенные мехами, взорвали 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 [ править ]

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 [ править ]

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 [ править ]

Примечательно, что CaO также является отдельным минеральным видом, называемым известью. Пирометаморфический минерал, он встречается редко, так как нестабилен во влажном воздухе, быстро превращаясь в портландит , Ca (OH) 2 . [27] [28]

Ссылки [ править ]

  1. ^ 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.
  2. ^ Calciumoxid Архивировано 30 декабря 2013 г. в Wayback Machine . База данных GESTIS
  3. ^ a b Zumdahl, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Houghton Mifflin. п. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0093» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ "Free Lime ". Архивировано 9 декабря 2017 г. в Wayback Machine . DictionaryOfConstruction.com.
  6. ^ Индекс Мерк химических веществ и лекарств, 9-е издание монографии 1650 г.
  7. ^ Миллер, М. Майкл (2007). "Лайм". Ежегодник полезных ископаемых (PDF) . Геологическая служба США . п. 43.13.
  8. ^ a b c d e f 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
  9. ^ Колли, Роберт Л. "Солнечная система отопления" Патент США 3,955,554, выданный 11 мая 1976 г.
  10. ^ Греттон, Лел. «Сила извести для приготовления пищи - от средневековых горшков до банок 21 века» . Старый и интересный . Проверено 13 февраля 2018 .
  11. ^ «Резюме соединения для CID 14778 - оксид кальция» . PubChem.
  12. ^ Грей, Теодор (сентябрь 2007 г.). "Limelight in the Limelight" . Популярная наука : 84.
  13. ^ Неолитический человек: первый лесоруб? . Phys.org (9 августа 2012 г.). Проверено 22 января 2013.
  14. ^ Карканас, P .; 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 .
  15. ^ Коннелли, Эшли Николь (май 2012 г.) Анализ и интерпретация неолитических ближневосточных ритуалов погребения с точки зрения сообщества . Диссертация Бейлорского университета, Техас
  16. ^ Уокер, Томас A (1888). Тоннель Северн, его строительство и трудности . Лондон: Ричард Бентли и сын. п. 92 .
  17. ^ "Научные и производственные заметки". Манчестер Таймс . Манчестер, Англия: 8. 13 мая 1882 года.
  18. ^ Патент США 255042, 14 марта 1882
  19. ^ Schotsmans, Элин MJ; Дентон, Джон; Декейрсшир, Джессика; Иванеану, Татьяна; Леентес, Сара; Janaway, Роб С .; 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 . 
  20. ^ Плутарх , «Серторий 17.1-7» , Параллельные жизни.
  21. ↑ 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
  22. ^ Croddy, Эрик (2002). Химическая и биологическая война: всестороннее обследование для заинтересованного гражданина . Springer. п. 128. ISBN 0-387-95076-1.
  23. ^ Дэвид Хьюм (1756). История Англии . Я .
  24. Перейти ↑ Sayers, W. (2006). «Использование негашеной извести в средневековой морской войне». Зеркало моряка . Том 92. Выпуск 3. С. 262–269.
  25. ^ https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-lime.pdf
  26. ^ Паспорт безопасности данных CaO, заархивированный 01.05.2012 в Wayback Machine . hazar.com
  27. ^ https://www.mindat.org/min-2401.html
  28. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm

Внешние ссылки [ править ]

  • 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