Calciumoxid (CaO) struktur, egenskaber og anvendelser

den calciumoxid (CaO) er en uorganisk forbindelse, der indeholder calcium og oxygen i ioniske former (ikke forveksles med calciumperoxid, CaO₂). Globalt er det kendt som kalk, ord for alle uorganisk forbindelse indeholdende carbonater, oxider og hydroxider af calcium og andre metaller, såsom silicium, aluminium og jern.

Dette oxid (eller kalk) henvises også i dagligdagen til hurtiglime eller slagtende kalk, alt efter hvorvidt det er hydreret. Kalk er calciumoxid, mens slagt kalk er dets hydroxid. Til gengæld er kalksten (kalksten eller hærdet kalk) faktisk en sedimentær rock, der hovedsagelig består af calciumcarbonat (CaCO₃). 

Det er en af ​​de største naturlige kilder til calcium og udgør råmaterialet til fremstilling af calciumoxid. Hvordan produceres dette oxid? Carbonater er modtagelige for termisk nedbrydning; opvarmning af calciumcarbonater ved temperaturer over 825 ° C, hvilket fører til dannelse af kalk og kuldioxid.

Ovenstående erklæring kan beskrives som følger: CaCO₃(er) → CaO (s) + CO₂(G). Fordi jordskorpen er rig på kalksten og calcit, og havene og strande er rigelige muslingeskaller (råvarer til fremstilling af calciumoxid), calciumoxid en relativt billig reagens.

indeks

• 1 formel
• 2 struktur
• 3 Egenskaber
  • 3.1 Opløselighed
• 4 anvendelser
  • 4.1 Som mørtel 
  • 4.2 Ved fremstilling af briller
  • 4.3 Ved minedrift
  • 4.4 Som silikatfjerner
• 5 nanopartikler af calciumoxid
• 6 referencer

formel

Den kemiske formel af calciumoxid er CaO, hvor calcium er som sur ion (elektronacceptor) Ca²⁺, og ilt som den grundlæggende ion (elektron donor) ELLER^2--.

Hvorfor calcium har +2 opladning? Fordi calcium tilhører gruppe 2 i det periodiske bord (Mr. Becambara), og kun har to valenselektroner til rådighed for dannelsen af ​​bindinger, som giver oxygenatomet.

struktur

I det øvre billede er den krystallinske struktur (perle-salt type) for calciumoxid repræsenteret. De voluminøse røde kugler svarer til Ca ionerne²⁺ og de hvide kugler til ionerne O^2-.

I dette kubiske krystalarrangement er hver ion Ca²⁺ er omgivet af seks ioner O^2-, okkluderet i de oktaedriske huller efterladt af store ioner mellem dem.

Denne struktur udtrykker det maksimale ionisk karakter af oxidet, selvom den signifikante forskel mellem radierne (røde kugle er større end den hvide) giver en svagere krystalgitterenergi hvis sammenlignet med MgO.

egenskaber

Fysisk, det er et hvidt krystallinsk faststof, lugtløse og stærke elektrostatiske interaktioner, som er ansvarlige for deres høje smeltepunkter (2572 ° C) og kogning (2850 ° C). Derudover har den en molekylvægt på 55,958 g / mol og den interessante egenskab ved at være termoluminescerende.

Det betyder, at et stykke calciumoxid udsat for en flamme kan skinne med et intenst hvidt lys, kendt på engelsk med navnet Limelight, eller på spansk, lys af calcium. Caionerne²⁺, i kontakt med ilden, forårsager de en rødlig flamme som vist i det følgende billede.

opløselighed

CaO er en basisk oxid, der har en stærk affinitet til vand, så at absorberer fugt (er et hygroskopisk fast stof) og reagerer omgående at frembringe læsket kalk eller calciumhydroxid:

CaO (s) + H₂O (1) => Ca (OH)₂(S)

Denne reaktion er eksoterm (frigiver varme) på grund af dannelsen af ​​et fast stof med stærkere interaktioner og et mere stabilt krystalgitter. Imidlertid er reaktionen reversibel, hvis Ca (OH) opvarmes₂, dehydrering det og belysning den slagtede kalk; så er kalken "genfødt".

Den resulterende opløsning er meget grundlæggende, og hvis den er mættet med calciumoxid, når den en pH på 12,8.

Ligeledes er det opløseligt i glycerol og i syre- og sukkeropløsninger. Da det er et basisk oxid, har det naturligvis effektive interaktioner med syreoxider (SiO₂, til₂O₃ og tro₂O₃, for eksempel) er opløselige i de flydende faser deraf. På den anden side er det uopløseligt i alkoholer og organiske opløsningsmidler.

applikationer

CaO har et stort utal af industrielle anvendelser samt ved syntesen af ​​acetylen (CH≡CH), ved fjernelse af fosfater fra spildevand og omsætning med svovldioxid fra gasformige affaldsmateriale.

Andre anvendelser af calciumoxid er beskrevet nedenfor:

Som mørtel

Hvis calciumoxidet blandes med sand (SiO₂) og vand, kager med sandet og reagerer langsomt med vandet for at danne slagtet kalk. Til gengæld er CO₂ af luften opløses i vandet og reagerer med saltet for at danne calciumcarbonat:

Ca (OH)₂(r) + CO₂(g) => CaCO₃(s) + H₂O (l)

CaCO₃ Det er en mere modstandsdygtig og hårdere forbindelse end CaO, hvilket gør, at mørtel (den tidligere blanding) hærder og reparerer mursten, blokke eller keramik mellem dem eller til den ønskede overflade.

Ved fremstilling af briller

Det væsentlige råmateriale til fremstilling af glas er siliciumoxider, der blandes med kalk, natriumcarbonat (Na₂CO₃) og andre additiver, og derefter underkastes opvarmning, hvilket resulterer i et glasagtigt faststof. Dette faste stof opvarmes efterfølgende og blæses i enhver figur.

I minedrift

Slaked lime indtager større volumen end quicklime på grund af hydrogenbinding (O-H-O) interaktioner. Denne ejendom er brugt til at bryde klipperne indefra.

Dette opnås ved at fylde dem med en kompakt blanding af kalk og vand, som er forseglet for at fokusere sin varme og ekspansiv kraft i klippen.

Som silikatfjerner

CaO'en smeltes sammen med silicaterne for at danne en koalescent væske, som derefter ekstraheres fra råmaterialet af et bestemt produkt.

For eksempel er jernmalm råmaterialet til fremstilling af metallisk jern og stål. Disse mineraler indeholder silicater, som er uønskede urenheder til processen og elimineres ved den netop beskrevne fremgangsmåde.

Nanopartikler af calciumoxid

Calciumoxid kan syntetiseres som nanopartikler, der varierer koncentrationerne af calciumnitrat (Ca (NO₃)₂) og natriumhydroxid (NaOH) i opløsning.

Disse partikler er sfæriske, grundlæggende (såvel som makroskalaen solid) og har meget overfladeareal. Følgelig nyder disse egenskaber de katalytiske processer. Hvad? Undersøgelserne svarer i øjeblikket på dette spørgsmål.

Vi bruges disse nanopartikler til at syntetisere organiske forbindelser, såsom substituerede derivater piridinas- at udvikle nye lægemidler til at udføre kemiske omdannelser såsom kunstig fotosyntese, til vandrensning fra tungmetaller og skadelige, og som fotokatalytiske midler.

Nanopartiklerne kan syntetiseres på en biologisk støtte, såsom bladene af papaya og grøn te, der skal anvendes som antibakterielt middel.

referencer

1. scifun.org. (2018). Kalk: calciumoxid. Hentet den 30. marts 2018, fra: scifun.org.
2. Wikipedia. (2018). Calciumoxid. Hentet den 30. marts 2018, fra: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman et al. (2016). Green Synthesis of Calcium Oxide Nanoparticles and Its Applications. Int. Journal of Engineering Research og Application. ISSN: 2248-9622, bind 6, udgave 10, (del -1), s. 27-31.
4. J. Safaei-Ghomi et al. (2013). Calciumoxid nanopartikler katalyseret ettrinssyntese af flerkomponent Substituerede pyridiner stærkt vandige medier i ethanol Scientia Iranica, Transaktioner C: Chemistry and Chemical Engineering 20 549-554.
5. Pubchem. (2018). Calciumoxid. Hentet den 30. marts 2018, fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi i Elementerne i gruppe 2. (fjerde udgave, side 280). Mc Graw Hill.