- Struktura
- Kryształ i jego jony
- Morfologia
- Nieruchomości
- Wygląd fizyczny
- Masa cząsteczkowa
- Temperatura topnienia
- Gęstość
- pH
- Rozpuszczalność w wodzie
- K.
- Współczynnik załamania światła
- Stabilność
- Otrzymywanie
- Aplikacje
- Przetwórstwo spożywcze
- Środek do dezynfekcji ścieków
- Przemysł papierniczy
- Pochłaniacz gazu
- Higieny osobistej
- Budowa
- Zagrożenia i skutki uboczne
- Bibliografia
Wodorotlenek wapnia jest nieorganicznym związkiem, którego wzór chemiczny jest Ca (OH) 2 . Jest to biały proszek używany od tysięcy lat, w którym to czasie zyskał kilka tradycyjnych nazw lub pseudonimów; wśród nich można wymienić wapno gaszone, martwe, chemiczne, hydratyzowane lub miałkie.
W naturze występuje w rzadkim minerale zwanym portlandytem, w tym samym kolorze. Z tego powodu Ca (OH) 2 nie jest pozyskiwany bezpośrednio z tego minerału, ale z obróbki cieplnej, a następnie hydratacji wapienia. Uzyskuje się z tego wapno CaO, które jest następnie schładzane lub uwadniane w celu wytworzenia Ca (OH) 2 .
Stała próbka wodorotlenku wapnia. Źródło: Chemicalinterest
Ca (OH) 2 jest stosunkowo słabą zasadą w wodzie, ponieważ prawie nie rozpuszcza się w gorącej wodzie; ale jego rozpuszczalność wzrasta w zimnej wodzie, ponieważ jej uwodnienie jest egzotermiczne. Jednak jego zasadowość nadal jest powodem, aby zachować ostrożność podczas obchodzenia się z nim, ponieważ może spowodować oparzenia dowolnej części ciała.
Jest używany jako regulator pH różnych materiałów lub żywności, a także jest dobrym źródłem wapnia w odniesieniu do masy. Znajduje zastosowanie w przemyśle papierniczym, w dezynfekcji ścieków, w produktach do depilacji, w produktach spożywczych z mąki kukurydzianej.
Jednak jego najważniejszym zastosowaniem był materiał konstrukcyjny, ponieważ wapno ulega hydratacji po zmieszaniu z innymi składnikami tynku lub zaprawy. W tych utwardzonych mieszaninach Ca (OH) 2 pochłania dwutlenek węgla z powietrza w celu zestalenia kryształów piasku razem z kryształami utworzonymi z węglanu wapnia.
Obecnie nadal prowadzone są badania mające na celu opracowanie lepszych materiałów konstrukcyjnych, które zawierają Ca (OH) 2 bezpośrednio w swoim składzie w postaci nanocząstek.
Struktura
Kryształ i jego jony
Jony wodorotlenku wapnia. Źródło: Claudio Pistilli
Na górnym obrazku mamy jony tworzące wodorotlenek wapnia. Sam jego wzór Ca (OH) 2 wskazuje, że na każdy kation Ca 2+ składają się dwa aniony OH - które oddziałują z nim poprzez przyciąganie elektrostatyczne. W rezultacie oba jony tworzą kryształ o strukturze heksagonalnej.
W takich sześciokątnych kryształach Ca (OH) 2 jony są bardzo blisko siebie, co daje wrażenie struktury polimerowej; chociaż nie ma formalnego wiązania kowalencyjnego Ca-O, nadal biorąc pod uwagę zauważalną różnicę w elektroujemności między dwoma pierwiastkami.
Struktura wodorotlenku wapnia
Struktura generuje oktaedry CaO 6 , to znaczy Ca 2+ oddziałuje z sześcioma OH - (Ca 2+ -OH - ).
Szereg tych ośmiościanów tworzy warstwę kryształu, która może oddziaływać z innymi za pomocą wiązań wodorowych, które utrzymują ich międzycząsteczkową spójność; jednak ta interakcja zanika w temperaturze 580 ° C, gdy Ca (OH) 2 jest odwodniony do CaO.
Po stronie wysokich ciśnień niewiele jest informacji na ten temat, chociaż badania wykazały, że przy ciśnieniu 6 GPa sześciokątny kryształ przechodzi z fazy heksagonalnej w fazę jednoskośną; a wraz z nim deformacja oktaedrów CaO 6 i ich warstw.
Morfologia
Kryształy Ca (OH) 2 są heksagonalne, ale nie stanowi to dla nich przeszkody w przyjmowaniu jakiejkolwiek morfologii. Niektóre z tych struktur (takie jak pasma, płatki lub skały) są bardziej porowate niż inne, solidne lub płaskie, co bezpośrednio wpływa na ich ostateczne zastosowanie.
Zatem nie jest tym samym stosowanie kryształów z mineralnego portlandytu, co ich syntetyzowanie tak, aby składały się z nanocząstek, przy zachowaniu kilku rygorystycznych parametrów; takie jak stopień uwodnienia, stężenie użytego CaO i czas wzrostu kryształu.
Nieruchomości
Wygląd fizyczny
Białe, bezwonne, pudrowe ciało stałe o gorzkim smaku.
Masa cząsteczkowa
74,093 g / mol
Temperatura topnienia
580 ° C W tej temperaturze rozkłada się uwalniając wodę, dzięki czemu nigdy nie ulega odparowaniu:
Ca (OH) 2 => CaO + H 2 O
Gęstość
2,211 g / cm 3
pH
Jej nasycony wodny roztwór ma pH 12,4 w 25 ° C.
Rozpuszczalność w wodzie
Rozpuszczalność Ca (OH) 2 w wodzie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Na przykład w 0 ° C jego rozpuszczalność wynosi 1,89 g / l; podczas gdy w 20ºC i 100ºC wynoszą one odpowiednio 1,73 g / l i 0,66 g / l.
Wskazuje to na fakt termodynamiczny: uwodnienie Ca (OH) 2 jest egzotermiczne, więc zgodnie z zasadą Le Chateliera równanie byłoby następujące:
Ca (OH) 2 <=> Ca 2+ + 2OH - + Q
Gdzie Q to uwolnione ciepło. Im cieplejsza woda, tym większa równowaga będzie zmierzać w lewo; to znaczy, mniej Ca (OH) 2 się rozpuści . Z tego powodu w zimnej wodzie rozpuszcza się znacznie bardziej niż we wrzącej wodzie.
Z drugiej strony, wspomniana rozpuszczalność wzrasta, gdy pH staje się kwaśne, z powodu zobojętnienia jonów OH - i przesunięcia poprzedniego stanu równowagi w prawo. Podczas tego procesu uwalnia się jeszcze więcej ciepła niż w wodzie obojętnej. Oprócz kwaśnych roztworów wodnych, Ca (OH) 2 jest również rozpuszczalny w glicerolu.
K.
5,5 · 10 -6 . Ta wartość jest uważana za małą i jest zgodna z niską rozpuszczalnością Ca (OH) 2 w wodzie (taki sam bilans jak powyżej).
Współczynnik załamania światła
1,574
Stabilność
Ca (OH) 2 pozostaje stabilny, dopóki nie jest wystawiony na działanie CO 2 z powietrza, ponieważ pochłania go i tworzy węglan wapnia, CaCO 3 . Dlatego zaczyna się zanieczyszczać w stałej mieszaninie kryształów Ca (OH) 2 -CaCO 3 , w których występują aniony CO 3 2- konkurujące z OH - do interakcji z Ca 2+ :
Ca (OH) 2 + CO 2 => CaCO 3 + H 2 O
W rzeczywistości jest to powód, dla którego stężone roztwory Ca (OH) 2 stają się mleczne, gdy pojawia się zawiesina cząstek CaCO 3 .
Otrzymywanie
Ca (OH) 2 jest otrzymywany na rynku w wyniku reakcji wapna CaO z dwu- do trzykrotnym nadmiarem wody:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
Jednak w procesie może wystąpić karbonizacja Ca (OH) 2 , tak jak wyjaśniono powyżej.
Inne metody jego uzyskania polegają na wykorzystaniu rozpuszczalnych soli wapnia, takich jak CaCl 2 lub Ca (NO 3 ) 2 , i zalkalizowaniu ich NaOH, tak aby wytrącił się Ca (OH) 2 . Kontrolując parametry, takie jak objętość wody, temperatura, pH, rozpuszczalnik, stopień karbonizacji, czas dojrzewania itp., Można zsyntetyzować nanocząstki o różnej morfologii.
Można go również przygotować, wybierając naturalne i odnawialne surowce lub odpady z przemysłu, które są bogate w wapń, który po podgrzaniu i popiół będzie składał się z wapna; i stąd ponownie Ca (OH) 2 można przygotować przez uwodnienie tych popiołów bez konieczności marnowania wapienia, CaCO 3 .
Na przykład, do tego celu wykorzystano agawę, nadając wartość dodaną odpadom z przemysłu tequili.
Aplikacje
Przetwórstwo spożywcze
Pikle są najpierw moczone w wodorotlenku wapnia, aby były bardziej kruche. Źródło: Pixabay.
Wodorotlenek wapnia jest obecny w wielu produktach spożywczych na niektórych etapach ich przygotowania. Na przykład pikle, takie jak korniszony, zanurza się w tym roztworze wodnym, aby były bardziej chrupiące, gdy są pakowane w ocet. Dzieje się tak, ponieważ białka na jego powierzchni pochłaniają wapń ze środowiska.
To samo dzieje się z ziarnami kukurydzy przed przekształceniem ich w mąkę, ponieważ pomaga im uwolnić witaminę B 3 (niacynę) i ułatwia ich mielenie. Dostarczany przez nią wapń służy również do dodawania wartości odżywczych niektórym sokom.
Ca (OH) 2 może również zastąpić proszek do pieczenia w niektórych przepisach na chleb i klarować słodkie roztwory otrzymane z trzciny cukrowej i buraków.
Środek do dezynfekcji ścieków
Oczyszczające działanie Ca (OH) 2 wynika z faktu, że działa on jako flokulant; to znaczy zwiększa rozmiar zawieszonych cząstek, aż utworzą kłaczki, które później opadną lub można je przefiltrować.
Właściwość ta została wykorzystana do dezynfekcji ścieków, destabilizując ich nieprzyjemne koloidy na widok (i zapach) widzów.
Przemysł papierniczy
Ca (OH) 2 jest używany w procesie Kraft do regeneracji NaOH używanego do obróbki drewna.
Pochłaniacz gazu
Ca (OH) 2 jest używany do usuwania CO 2 z zamkniętych przestrzeni lub w środowiskach, w których jego obecność przynosi efekt przeciwny do zamierzonego.
Higieny osobistej
W preparatach do kremów do depilacji po cichu znajduje się Ca (OH) 2 , ponieważ jego zasadowość pomaga osłabić keratynę włosów, a przez to łatwiej je usunąć.
Budowa
Wodorotlenek wapnia jest częścią konstrukcji starych placów budowy, takich jak piramidy w Egipcie. Źródło: Pexels.
Ca (OH) 2 jest obecny od niepamiętnych czasów, integrując masy tynku i zaprawy używane do budowy egipskich dzieł architektonicznych, takich jak piramidy; także budynki, mauzolea, ściany, schody, posadzki, podpory, a nawet do odbudowy cementu dentystycznego.
Jego działanie wzmacniające wynika z faktu, że podczas „oddychania” CO 2 powstałe kryształy CaCO 3 w większym stopniu integrują piaski i inne składniki takich mieszanin.
Zagrożenia i skutki uboczne
Ca (OH) 2 nie jest silnie zasadowym ciałem stałym w porównaniu z innymi wodorotlenkami, chociaż jest bardziej niż Mg (OH) 2 . Mimo to, mimo że nie jest reaktywny ani łatwopalny, jego zasadowość jest nadal wystarczająco agresywna, aby spowodować drobne oparzenia.
Dlatego należy obchodzić się z nim z szacunkiem, ponieważ może podrażniać oczy, język i płuca, a także wywoływać inne dolegliwości, takie jak: utrata wzroku, silna alkalizacja krwi, wysypka skórna, wymioty i ból gardła .
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Wodorotlenek wapnia. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Chávez Guerrero i in. (2016). Synteza i charakterystyka wodorotlenku wapnia otrzymanego z agawy bagassy oraz badanie jego właściwości przeciwbakteryjnych. Odzyskany z: scielo.org.mx
- Riko Iizuka, Takehiko Yagi, Kazuki Komatsu, Hirotada Gotou, Taku Tsuchiya, Keiji Kusaba, Hiroyuki Kagi. (2013). Struktura krystaliczna wysokociśnieniowej fazy wodorotlenku wapnia, portlandytu: badanie dyfrakcji rentgenowskiej proszków in situ i monokryształów. Amerykański mineralog; 98 (8-9): 1421–1428. doi: doi.org/10.2138/am.2013.4386
- Hans Lohninger. (05 czerwca 2019). Wodorotlenek wapnia. Chemistry LibreTexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org
- Aniruddha S. i in. (2015). Synteza nanowodorotlenku wapnia w środowisku wodnym. Amerykańskie Towarzystwo Ceramiczne. doi.org/10.1111/jace.14023
- Carly Vandergriendt. (12 kwietnia 2018). Jak jest stosowany wodorotlenek wapnia w żywności i czy jest bezpieczny? Odzyskany z: healthline.com
- Brian Clegg. (26 maja 2015). Wodorotlenek wapnia. Źródło: chemistryworld.com