Оксид и гидроксид кальция

Процессы глобализации, захватывающие население Земли, вынуждают человеческое общество создавать новую искусственную среду обитания – мегаполисы, все больше напоминающие гигантские пчелиные соты, стремительно растущие ввысь. Строительная индустрия становится одной из самых перспективных и выгодных отраслей производства, требуя для своих нужд наиболее дешевое и легкодоступное строительное сырье. Поэтому ежегодно во всем мире увеличивается добыча известняка, мела и портландита. Многотонные грузы горнодобывающей промышленности перерабатываются химическими предприятиями. В результате получают оксид кальция, гидроксид кальция и их соли, которые затем используют в строительстве.

гидроксид кальция

Пригородные источники карбонатов

Оксид кальция – CaO - является исходным веществом в цепи получения важнейших строительных материалов, таких как гидроксид кальция, портландцемент, силикатный бетон. Для его производства используют широко распространенные на Земле осадочные породы, например, такие как известняк и мел, являющиеся природными разновидностями карбоната кальция.

Мудрая природа в течение миллионов лет трудилась, откладывая и сохраняя отмершие остатки водорослей, раковины двустворчатых и брюхоногих моллюсков, известковые скелеты колониальных морских животных – мшанок. Затем все это склеивалось частицами ила. Таким образом сформировались массивы осадочных пород в Крыму, Молдове, Казахстане, странах Средиземного моря, возраст которых датируется меловым периодом Мезозойской эры.

 раствор гидроксида кальция

Названий много, а вещество одно

Чем старше возраст используемого человеком химического соединения, тем больше у него появляется различных названий. Кипелка, негашёная известь, жженая известь – все эти слова относятся к одному соединению – CaO. Кипелкой его называют потому, что в реакции с водой оксид кальция кипит, выделяя водяной пар, и смесь сильно разогревается. Это химическое соединение можно погасить водой и получить гашеную известь – гидроксид кальция, также имеющий название «пушонка» или «известковое тесто». Если же вещество не взаимодействует с водой, то имеет название «негашёная известь». Раствор гидроксида кальция называют известковым молоком. Термин «жженая известь» указывает на способ получения: выжиганием известняка или мела.

Промышленное производство соединений кальция

Технология выжигания известняка практически не изменилась со времен постройки пирамид в Гизе и сооружения первых православных храмов из «белого камня» на Руси. Белым камнем наши прародители называли известняк и портландит – минерал, содержащий гидроксид кальция. В специальных шахтных печах сырье и топливо, например, антрацит или кокс, загружают слоями и поджигают снизу. Важную роль в технологическом процессе играет вентиляция, она должна быть непрерывной. Это способствует удалению ненужного диоксида углерода и снижению температуры реакции что немаловажно с точки зрения экономичности и безопасности работы шахтной печи.

оксид кальция гидроксид кальция

Продукт выжигания известняка CaO представляет собой белое, очень тугоплавкое кристаллическое вещество, температура плавления которого составляет 2627 °C. Он служит исходным материалом, из которого можно получить гидроксид кальция.

Ранее мы уже упоминали специфическую особенность CaO: если куски этого соединения залить водой, то происходит сильное разогревание и шипение. На глазах плотные куски превращаются в рыхлый порошок белого цвета – гидроксид кальция. Уравнение экзотермической реакции:

CaO+H2O =Ca(OH)2 ∆H= -64 кДж

Именно этой особенностью и объясняется название «пушонка», используемое в строительстве.

Осторожность не помешает

Прежде чем перейти к рассмотрению областей применения этих соединений кальция, самое время напомнить, что в классификационной таблице вредных химических веществ они находятся в 3 классе опасности. Это жидкости и суспензии (растворы твердых веществ с низкой растворимостью), выделяющие легковоспламеняющиеся пары, имеющие температуру вспышки 61°C и ниже. Поэтому в химических лабораториях гидроксид кальция хранят в специальных сейфах. Так как раствор обладает сильнощелочной реакцией и его рН>12, категорически запрещено попадание капель вещества на слизистую глаз, кожу лица и рук.

гидроксид кальция уравнение

Если все же это произошло, следует немедленно промыть пораженный участок под струей холодной воды в течение 5-10 минут. Затем обработать его физиологическим (изотоническим) 0,9% раствором хлорида натрия NaCl или 1% раствором аскорбиновой кислоты. Если использовать во время работы защитные очки и перчатки, это может повысить безопасность и сохранить здоровье.

Применение гидроксида кальция в строительстве

Известковый строительный раствор (или, проще говоря, известь) используется в строительстве очень давно. Еще в цивилизациях ацтеков и майя, в период расцвета Вавилонского царства, древние зодчие применяли смесь извести, песка и воды для строительной кладки, связывая ею кирпичи и целые блоки, вытесанные из гранита или мрамора. Очень пластичное, жирное на ощупь известковое тесто, представляющее собой смесь Ca(OH)2 и воды в пропорции 1:3, используется для санации архитектурных композиций Москвы, Санкт-Петербурга и городов Золотого Кольца России. Реставрационные работы, выполняемые при очень сильных повреждениях исторических памятников, также не обходятся без использования известкового теста.

реакции с гидроксидом кальция

Другие отрасли применения соединений кальция

Хотя приоритетной отраслью, использующей соединения кальция, можно считать строительство, тем не менее, интересно и необычно применение их в других областях человеческий жизни.

Так, (CaOH)2 используется как пищевая добавка E 526. Например, в каждом килограмме сливочного масла присутствует 2 г этого соединения, выполняющего роль эмульгатора и регулятора кислотности, то есть предохраняющего пищевой продукт от быстрой порчи вследствие окисления. E 526 добавляют с такой же целью в фруктовые соки, вино, замороженные овощи, вяленую рыбу.

Врачи-стоматологи используют Ca(OH)2 в составе временных или постоянных пломб, а бактерицидные свойства позволяют применять его в качестве внутриканального наполнителя, а также для профилактики и лечения кариозных полостей.

Незаменима гашеная известь для удаления карбонатной жесткости питьевой воды, обусловленной присутствием в ней растворимых гидрокарбонатов. Их реакции с гидроксидом кальция в молекулярной и ионной форме имеют такой вид:

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 = 2CaCO3↓+2H2O

Ca2++2HCO3- + Ca(OH)2 →CaCO3↓+2H2O

Научно-технический прогресс не стоит на месте. С каждым годом ученые изобретают все больше новых и современных материалов на основе соединений кальция, например, композитов, обладающих более ценными качествами и свойствами.