Оксид кальция
 | |
 Образец порошка белого оксида кальция | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид кальция | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.763 |
| Номер ЕС |
|
| номер Е | Е529 (регуляторы кислотности,...) |
| 485425 | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1910 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Высокий | |
| 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 ° C (4735 ° F; 2886 К) [1] |
| Точка кипения | 2850 ° C (5160 ° F; 3120 К) (100 гПа ) [2] |
| Реагирует с образованием гидроксида кальция | |
| Растворимость в метаноле | Нерастворим (также в диэтиловом эфире , октаноле ) |
| Кислотность ( pKa ) | 12.8 |
| −15.0×10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| Кубический , cF8 | |
| Термохимия | |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 40 Джмоль −1 ·К −1 [3] |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −635 кДж·моль −1 [3] |
| Фармакология | |
| QP53AX18 ( ВОЗ ) | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
  | |
| Опасность | |
| Х302 , Х314 , Х315 , Х335 | |
| P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P301+P312 , P301+P330+P331 , P302+P352 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , П312 , П321 , П330 , П332+П313 , П362 , П363 , П403+П233 , П405 , П501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся [4] |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 5 мг/м 3 [4] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 2 мг/м 3 [4] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 25 мг/м 3 [4] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0409 |
| 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 стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид кальция ( формула : Ca O ), широко известный как негашеная или негашеная известь , представляет собой широко используемое химическое соединение . Это белое, едкое , щелочное , кристаллическое твердое вещество при комнатной температуре . Широко используемый термин «известь» означает кальцийсодержащие неорганические соединения , в которых преобладают карбонаты , оксиды и гидроксиды кальция, кремния , магния , алюминия и железа . Напротив, негашеная известь конкретно относится к односоставному оксиду кальция. Оксид кальция, который выдерживает обработку, не вступая в реакцию со строительными материалами , такими как цемент , называется свободной известью . [5]
Негашеная известь относительно недорогая. И он, и химическое производное гидроксида кальция которого является негашеная известь ( основным ангидридом ) являются важными товарными химическими веществами.
Подготовка
[ редактировать ]Оксид кальция обычно получается путем термического разложения материалов, таких как известняк или морские ракушки , содержащих карбонат кальция (CaCO 3 ; минеральный кальцит ), в печи для обжига извести . Это достигается путем нагрева материала до температуры выше 825 ° C (1517 ° F). [6] [7] процесс, называемый кальцинированием или обжигом извести , в результате которого высвобождается молекула углекислого газа (CO 2 ), оставляя после себя негашеную известь. Это также одна из немногих химических реакций, известных в доисторические времена. [8]
- 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 по прошествии достаточного времени она полностью не превратится обратно в карбонат кальция, если ее не гашить водой для затвердевания известковой штукатурки или известкового раствора .
Ежегодное мировое производство негашеной извести составляет около 283 миллионов тонн. Китай на сегодняшний день является крупнейшим производителем в мире с общим объемом производства около 170 миллионов тонн в год. Следующими по величине являются Соединенные Штаты, производящие около 20 миллионов тонн в год. [9]
примерно 1,8 требуется На 1,0 т негашеной извести 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. [10]
Содержание свободного CaO в гидроксиапатите увеличивается с увеличением температуры и продолжительности обжига. Он также определяет конкретные температурные ограничения и продолжительность, которые влияют на производство CaO, предоставляя информацию о том, как параметры прокаливания влияют на состав материала.
Использование
[ редактировать ]- Основное применение негашеной извести приходится на процесс производства кислородно-конвертерной стали (BOS). Его использование варьируется от 30 до 50 кг (65–110 фунтов) на тонну стали. Негашеная известь нейтрализует кислотные оксиды SiO 2 , Al 2 O 3 и Fe 2 O 3 с образованием основного расплавленного шлака. [10]
- Молотую негашеную известь применяют при производстве пенобетона в виде блоков плотностью ок. 0,6–1,0 г/см 3 (9,8–16,4 г/куб. льна). [10]
- Негашеная и гашеная известь способны значительно повысить несущую способность глинистых грунтов. Они делают это путем реакции с мелкодисперсным кремнеземом и глиноземом с образованием силикатов и алюминатов кальция, обладающих цементирующими свойствами. [10]
- Небольшие количества негашеной извести используются в других процессах; например, производство стекла, цемента из алюмината кальция и органических химикатов. [10]
- Тепло: негашеная известь выделяет тепловую энергию за счет образования гидрата гидроксида кальция по следующему уравнению: [11]
- CaO(т) + H 2 O (ж) ⇌ Ca(OH) 2 (водн.) (ΔH r = -63,7 кДж/моль CaO)
- По мере гидратации происходит экзотермическая реакция, и твердое вещество набухает. Гидрат можно снова превратить в негашеную известь, удалив воду и нагрев ее до покраснения, чтобы обратить вспять реакцию гидратации. Один литр воды в сочетании с примерно 3,1 кг (6,8 фунта) негашеной извести дает гидроксид кальция плюс 3,54 МДж энергии. Этот процесс можно использовать для создания удобного портативного источника тепла, например, для подогрева пищи на месте в самонагревающейся банке , приготовления пищи и нагрева воды без открытого огня. Несколько компаний продают наборы для приготовления пищи, использующие этот метод нагрева. [12]
- Он известен как пищевая добавка ФАО как регулятор кислотности, средство для обработки муки и как закваска. [13] Он имеет номер E E529 .
- Свет: когда негашеная известь нагревается до 2400 °C (4350 °F), она излучает интенсивное свечение. Эта форма освещения известна как прожектор и широко использовалась в театральных постановках до изобретения электрического освещения. [14]
- Цемент: Оксид кальция является ключевым ингредиентом в процессе изготовления цемента .
- Как дешевая и широко доступная щелочь. Около 50% общего объема производства негашеной извести перед использованием преобразуется в гидроксид кальция . как негашеную, так и гашеную известь . При очистке питьевой воды используют [10]
- 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 уровень 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 целлюлозно-бумажных заводах.
- Штукатурка: существуют археологические свидетельства того, что люди докерамического неолита B на основе известняка использовали штукатурку для покрытия полов и других целей. [15] [16] [17] Такой пол из известкового ясеня использовался до конца девятнадцатого века.
- Химическое или энергетическое производство. Твердые распыления или суспензии оксида кальция можно использовать для удаления диоксида серы из потоков выхлопных газов в процессе, называемом десульфуризацией дымовых газов .
- Улавливание и хранение углерода . Оксид кальция можно использовать для улавливания углекислого газа из дымовых газов в процессе, называемом кальциевым циклированием .
- Горная промышленность: картриджи с прессованной известью используют экзотермические свойства негашеной извести для разрушения горных пород. известью и В породе обычным способом просверливается отверстие для выстрела, в него помещается запаянный патрон с негашеной утрамбовывается . Затем в картридж впрыскивается некоторое количество воды, и образующийся в результате выброс пара вместе с большим объемом остаточного гидратированного твердого вещества разрушает породу. Метод не работает, если порода особенно твердая. [18] [19] [20]
- Утилизация трупов. Исторически ошибочно считалось, что негашеная известь эффективно ускоряет разложение трупов. Фактически, применение негашеной извести может способствовать сохранению. Негашеная известь может помочь избавиться от зловония разложения, которое могло привести людей к ошибочным выводам. [21]
- Было установлено, что долговечность древнеримского бетона частично объясняется использованием в качестве ингредиента негашеной извести. В сочетании с горячим смешиванием негашеная известь образует крупноразмерные известковые обломки с характерной хрупкой архитектурой наночастиц. Трещины, образующиеся в бетоне, преимущественно проходят через структурно более слабые обломки извести, разрушая их. Когда вода попадает в эти трещины, она создает насыщенный кальцием раствор, который может перекристаллизоваться в карбонат кальция, быстро заполняя трещину. [22]
- На термохимический механизм аккумулирования тепла большое влияние оказывает спекание CaO и CaCO3. Это демонстрирует, что материалы для хранения становятся менее реакционноспособными и более плотными при повышении температуры. Он также определяет конкретные процессы спекания и переменные, влияющие на эффективность сохранения тепла этими материалами.
Оружие
[ редактировать ]В 80 г. до н. э. римский полководец Серторий использовал удушающие облака порошка едкой извести, чтобы победить харацитанов Испании , укрывшихся в недоступных пещерах. [23] Подобная пыль использовалась в Китае для подавления вооруженного крестьянского восстания в 178 году нашей эры, когда известковые колесницы , оснащенные мехами, вдували в толпу известняковый порошок. [24]
Считается также, что негашеная известь была компонентом греческого огня . При контакте с водой негашеная известь повысит свою температуру выше 150 ° C (302 ° F) и воспламенит топливо. [25]
Дэвид Юм в своей «Истории Англии » рассказывает, что в начале правления Генриха III английский флот уничтожил вторгшийся французский флот, ослепив вражеский флот негашеной известью. [26] Негашеная известь, возможно, использовалась в средневековой морской войне - вплоть до использования «известковых минометов» для метания ее во вражеские корабли. [27]
Заменители
[ редактировать ]Известняк является заменителем извести во многих областях применения, включая сельское хозяйство, флюсование и удаление серы. Известняк, который содержит меньше реакционноспособного материала, реагирует медленнее и может иметь другие недостатки по сравнению с известью, в зависимости от применения; однако известняк значительно дешевле извести. Кальцинированный гипс является альтернативным материалом для промышленных штукатурок и строительных растворов. Цемент, цементная пыль, летучая зола и известковая пыль являются потенциальными заменителями некоторых видов извести, используемых в строительстве. Гидроксид магния заменяет известь при контроле pH, а оксид магния заменяет доломитовую известь в качестве флюса при производстве стали. [28]
Безопасность
[ редактировать ]Из-за бурной реакции негашеной извести с водой негашеная известь вызывает сильное раздражение при вдыхании или попадании на влажную кожу или в глаза. Вдыхание может вызвать кашель, чихание и затрудненное дыхание. Затем это 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, чтобы воспламенить горючие материалы. [29] [ нужен лучший источник ]
Минерал
[ редактировать ]Оксид кальция также представляет собой отдельный минеральный вид (с единичной формулой CaO), называемый «Известь». [30] [31] Он имеет изометрическую кристаллическую систему и может образовывать серию твердых растворов с монтепонитом . Кристалл хрупкий, пирометаморфический, неустойчив во влажном воздухе, быстро превращается в портландит (Са(ОН) 2 ). [32]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.55. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Оксид кальция. Архивировано 30 декабря 2013 г. в Wayback Machine . база данных ГЕСТИС
- ^ Jump up to: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А21. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ Jump up to: а б с д Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0093» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ «бесплатная известь» . DictionaryOfConstruction.com. Архивировано из оригинала 9 декабря 2017 г.
- ^ Индекс химических веществ и лекарств Merck, монография 9-го издания, 1650 г.
- ^ Кумар, Гупта Судхир; Рамакришнан, Анушуя; Хунг, Юнг-Це (2007), Ван, Лоуренс К.; Хун, Юнг-Цзе; Шаммас, Назих К. (ред.), «Обжиг извести» , Передовые технологии физико-химической обработки , Справочник по экологической инженерии, том. 5, Тотова, Нью-Джерси: Humana Press, стр. 611–633, doi : 10.1007/978-1-59745-173-4_14 , ISBN. 978-1-58829-860-7 , получено 26 июля 2022 г.
- ^ «Известь на протяжении всей истории | Lhoist - Производитель минералов и извести» . Lhoist.com . Проверено 10 марта 2022 г.
- ^ Миллер, М. Майкл (2007). "Лайм". Ежегодник полезных ископаемых (PDF) . Геологическая служба США . п. 43.13.
- ^ Jump up to: а б с д и ж 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
- ^ «Солнечная система отопления» Колли, Роберт Л. Патент США № 3 955 554 , выдан 11 мая 1976 г.
- ^ Греттон, Лел. «Известковая сила для приготовления пищи — от средневековых кастрюль до банок 21 века» . Старый и интересный . Проверено 13 февраля 2018 г.
- ^ «Краткая информация о соединениях для CID 14778 — оксид кальция» . ПабХим.
- ^ Грей, Теодор (сентябрь 2007 г.). «В центре внимания в центре внимания» . Popular Science : 84. Архивировано из оригинала 13 октября 2008 г. Проверено 31 марта 2009 г.
- ^ Тель-Авивский университет (9 августа 2012 г.). «Человек эпохи неолита: первый лесоруб?» . физ.орг . Проверено 2 февраля 2023 г.
- ^ Карканас, П.; Стратули, Г. (2011). «Полы, оштукатуренные известью в эпоху неолита в пещере Дракаина, остров Кефалония, Западная Греция: свидетельства важности этого места». Ежегодник Британской школы в Афинах . 103 : 27–41. дои : 10.1017/S006824540000006X . S2CID 129562287 .
- ^ Коннелли, Эшли Николь (май 2012 г.) Анализ и интерпретация неолитических ближневосточных погребальных ритуалов с точки зрения сообщества. Архивировано 9 марта 2015 г. в Wayback Machine . Диссертация Университета Бэйлора, Техас
- ^ Уокер, Томас А. (1888). Севернский тоннель, его строительство и трудности . Лондон: Ричард Бентли и сын. п. 92 .
- ^ «Научно-промышленные записки». Манчестер Таймс . Манчестер, Англия: 8. 13 мая 1882 года.
- ^ Патент США 255042, 14 марта 1882 г.
- ^ Шотсманс, Элин М.Дж.; Дентон, Джон; Декейршитер, Джессика; Иваняну, Татьяна; Лентьес, Сара; Джанауэй, Роб С.; Уилсон, Эндрю С. (апрель 2012 г.). «Влияние гашеной и негашеной извести на гниение захороненных человеческих останков с использованием трупов свиней в качестве аналогов человеческого тела» . Международная судебно-медицинская экспертиза . 217 (1–3): 50–59. doi : 10.1016/j.forsciint.2011.09.025 . hdl : 2268/107339 . ПМИД 22030481 .
- ^ «Загадка решена: почему римский бетон был таким прочным?» , Новости Массачусетского технологического института , 6 января 2023 г.
- ^ Плутарх , «Серторий 17.1–7» , «Параллельные жизни ».
- ^ Адриенн Мэр (2005), «Древняя война и токсикология», в книге Филипа Векслера (редактор), Энциклопедия токсикологии , том. 4 (2-е изд.), Elsevier, стр. 117–121, ISBN. 0-12-745354-7
- ^ Кродди, Эрик (2002). Химическая и биологическая война: комплексное исследование для обеспокоенного гражданина . Спрингер. п. 128. ИСБН 0-387-95076-1 .
- ^ Дэвид Юм (1756 г.). История Англии . Том. Я.
- ^ Сэйерс, В. (2006). «Использование негашеной извести в средневековой морской войне». Зеркало моряка . Том 92. Выпуск 3. С. 262–269.
- ^ «Лайм» (PDF) . Prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com . п. 96. Архивировано из оригинала (PDF) 19 декабря 2021 г. Проверено 10 марта 2022 г.
- ^ Mallinckrodt Baker Inc. - Отдел стратегических услуг (8 декабря 1996 г.). «Опасности» . www25.hazard.com . Архивировано из оригинала 1 мая 2012 года . Проверено 2 февраля 2023 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «Список минералов» . Ima-mineralogy.org . 21 марта 2011 г.
- ^ Фике, Г.; Рише, П.; Монтаньяк, Г. (декабрь 1999 г.). «Высокотемпературное термическое расширение извести, периклаза, корунда и шпинели» . Физика и химия минералов . 27 (2): 103–111. Бибкод : 1999PCM....27..103F . дои : 10.1007/s002690050246 . S2CID 93706828 . Проверено 9 февраля 2023 г.
- ^ Тянь, Линь, Ян, XK, SC, J. и Чжао, CY (2022). "Лайм" . Mindat.org . дои : 10.1016/j.cej.2021.131229 . Проверено 10 марта 2022 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Статистика и информация по извести от Геологической службы США
- Факторы, влияющие на качество негашеной извести
- Американский учёный (обсуждение 14 Датировка раствора C)
- Химическое вещество недели – известь
- Паспорт безопасности материала
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|