Kalciumhydroxid (Ca (OH) 2) struktur, egenskaper, produktion, användningsområden

2004
Philip Kelley
Kalciumhydroxid (Ca (OH) 2) struktur, egenskaper, produktion, användningsområden

De kalcium hydroxid är en oorganisk förening vars kemiska formel är Ca (OH)två. Det är ett vitt pulver som har använts i tusentals år, under vilken tid det har fått flera traditionella namn eller smeknamn; bland dem kan vi nämna släckt, dött, kemiskt, hydratiserat eller fint kalk.

I naturen finns det i ett sällsynt mineral som kallas portlandit, av samma färg. På grund av detta Ca (OH)två Det erhålls inte direkt från detta mineral utan från en värmebehandling, följt av hydrering, av kalkstenen. Från detta erhålls kalk, CaO, som senare släcks eller hydratiseras för att producera Ca (OH)två.

Ett fast prov av kalciumhydroxid. Källa: Chemicalinterest [Public domain]

Ca (OH)två den är en relativt svag bas i vatten, eftersom den knappast kan lösas upp i varmt vatten; men dess löslighet ökar i kallt vatten, eftersom dess hydratisering är exoterm. Emellertid är dess grundläggande egenskaper fortfarande en anledning att vara försiktig med den under hantering, eftersom det kan orsaka brännskador på någon del av kroppen..

Det har använts som en pH-regulator för olika material eller livsmedel, och är också en bra källa till kalcium när det gäller dess massa. Den har tillämpningar inom pappersindustrin, desinfektion av avloppsvatten, hårborttagningsprodukter, livsmedel av majsmjöl.

Den viktigaste användningen har dock varit som ett konstruktionsmaterial, eftersom kalk hydratiseras när det blandas med de andra ingredienserna i gips eller murbruk. I dessa härdade blandningar, Ca (OH)två absorberar koldioxid från luften för att konsolidera sandkristaller tillsammans med de som bildas av kalciumkarbonat.

För närvarande pågår fortfarande forskning i syfte att utveckla bättre byggmaterial som har Ca (OH)två direkt i sin sammansättning som nanopartiklar.

Artikelindex

  • 1 Struktur
    • 1.1 Kristall och dess joner
    • 1.2 Morfologi
  • 2 fastigheter
    • 2.1 Fysiskt utseende
    • 2.2 Molmassa
    • 2.3 Smältpunkt
    • 2.4 Densitet
    • 2,5 pH
    • 2.6 Löslighet i vatten
    • 2,7 Kps
    • 2.8 Brytningsindex
    • 2.9 Stabilitet
  • 3 Skaffa
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Livsmedelsbehandling
    • 4.2 Avloppsdesinfektionsmedel
    • 4.3 Pappersindustrin
    • 4.4 Gasabsorbent
    • 4.5 Personlig vård
    • 4.6 Byggnadsarbeten
  • 5 Risker och biverkningar
  • 6 Referenser

Strukturera

Crystal och dess joner

Joner av kalciumhydroxid. Källa: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

I den övre bilden har vi jonerna som utgör kalciumhydroxid. Samma formel Ca (OH)två påpekar att för varje katjon Catvå+ det finns två OH-anjoner- som interagerar med det genom elektrostatisk attraktion. Resultatet är att båda jonerna bildar en kristall med en sexkantig struktur.

I sådana sexkantiga kristaller av Ca (OH)två jonerna är mycket nära varandra, vilket ger utseendet som en polymer struktur; även om det inte formellt finns en Ca-O kovalent bindning med tanke på den anmärkningsvärda skillnaden i elektronegativitet mellan de två elementen.

Struktur av kalciumhydroxid

Strukturen genererar oktahedra CaO6, det vill säga Catvå+ interagerar med sex OH- (ACtvå+-Åh-).

En serie av dessa oktaedrar utgör ett lager av kristallen, som kan interagera med en annan genom vätebindningar som håller dem intermolekylärt sammanhängande; emellertid försvinner denna interaktion vid en temperatur av 580 ° C när Ca (OH) är uttorkadtvå till CaO.

På sidan av höga tryck finns det inte mycket information i detta avseende, även om studier har visat att den sexkantiga kristallen vid ett tryck av 6 GPa genomgår en övergång från den sexkantiga till den monokliniska fasen; och med det, deformationen av oktahedra CaO6 och dess lager.

Morfologi

Kristallerna av Ca (OH)två De är sexkantiga, men det är inte ett hinder för dem att anta någon morfologi. Vissa av dessa strukturer (som strängar, flingor eller stenar) är mer porösa än andra, robusta eller plana, vilket direkt påverkar deras slutliga tillämpningar..

Således är det inte detsamma att använda kristaller från mineralet portlandit, än att syntetisera dem så att de består av nanopartiklar där några stränga parametrar följs; såsom hydratiseringsgraden, den använda CaO-koncentrationen och den tid kristallen får växa.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Vit, luktfri, pulverformig fast substans med en bitter smak.

Molmassa

74,093 g / mol

Smältpunkt

580 ° C Vid denna temperatur sönderdelas det släppande vattnet, så det når aldrig förångning:

Ca (OH)två => CaO + HtvåELLER

Densitet

2 211 g / cm3

pH

En mättad vattenlösning av densamma har ett pH på 12,4 vid 25 ºC.

Vattenlöslighet

Lösligheten av Ca (OH)två i vatten minskar det med en temperaturökning. Till exempel är lösligheten vid 0 ° C 1,89 g / L; medan vid 20 ° C och 100 ° C är dessa 1,73 g / L respektive 0,66 g / L.

Detta indikerar ett termodynamiskt faktum: hydratiseringen av Ca (OH)två är exoterm, så att lyda Le Chateliers princip ekvationen skulle vara:

Ca (OH)två <=> ACtvå+ + 2OH- + F

Där Q är värmen som frigörs. Ju varmare vattnet desto mer jämvikt tenderar att vara åt vänster; det vill säga mindre Ca (OH) löses upptvå. Det är av den anledningen att det i kallt vatten löses upp mycket mer än i kokande vatten..

Å andra sidan ökar nämnda löslighet om pH blir surt på grund av neutraliseringen av OH-jonerna.- och förskjutningen av den främre jämvikten till höger. Ännu mer värme frigörs under denna process än i neutralt vatten. Förutom sura vattenlösningar, Ca (OH)två den är också löslig i glycerol.

Kps

5,5 10-6. Detta värde anses vara litet och överensstämmer med den låga lösligheten av Ca (OH)två i vattnet (samma balans som ovan).

Brytningsindex

1,574

Stabilitet

Ca (OH)två förblir stabil så länge den inte utsätts för COtvå från luften, eftersom den absorberar den och bildar kalciumkarbonat, CaCO3. Därför börjar det förorenas till en fast blandning av Ca (OH) -kristallertvå-Tjuv3, där det finns CO-anjoner3två- tävlar med OH- att interagera med Catvå+:

Ca (OH)två + COtvå => CaCO3 + HtvåELLER

Faktum är att detta är anledningen till att koncentrerade lösningar av Ca (OH)två de blir mjölkiga eftersom en suspension av CaCO-partiklar uppträder3.

Erhållande

Ca (OH)två Det erhålls kommersiellt genom att reagera kalk, CaO, med ett två till tre gånger överskott av vatten:

CaO + HtvåO => Ca (OH)två

I processen kan dock karbonisering av Ca (OH) inträffatvå, precis som förklarats ovan.

Andra metoder för att erhålla det är att använda lösliga kalciumsalter, såsom CaCltvå eller Ca (NO3)två, och gör dem basiska med NaOH så att Ca (OH) fälls uttvå. Genom att kontrollera parametrar såsom vattenvolymer, temperatur, pH, lösningsmedel, karboniseringsgrad, mognadstid etc. kan nanopartiklar med olika morfologier syntetiseras.

Det kan också beredas genom att välja naturliga och förnybara råvaror, eller avfall från en industri, som är rik på kalcium, som vid uppvärmning och bearbetning kommer askan att bestå av kalk; och härifrån kan Ca (OH) framställas igentvå genom att återfukta denna aska utan att behöva kasta bort kalksten, CaCO3.

Till exempel har agave bagasse använts för detta ändamål, vilket tillför mervärde till avfall från tequilaindustrin..

Applikationer

Livsmedelsbearbetning

Pickles blötläggs först i kalciumhydroxid för att göra dem krispigare. Källa: Pixabay.

Kalciumhydroxid finns i många livsmedel i några av dess beredningsstadier. Till exempel doppas pickles, såsom gurka, i en vattenlösning av den för att göra dem mer skarpa när de packas i ättika. Detta beror på att proteinerna på dess yta absorberar kalcium från mediet..

Detsamma inträffar med majskorn innan de förvandlas till mjöl, eftersom det hjälper till att frigöra vitamin B3 (niacin) och gör det lätt att slipa. Det kalcium det ger används också för att lägga näringsvärde till vissa juicer.

Ca (OH)två Det kan också ersätta bakpulver i vissa brödrecept och förtydliga de sockerarter som erhållits från sockerrör och rödbetor..

Avloppsdesinfektionsmedel

Förtydligande verkan av Ca (OH)två Det beror på att det fungerar som ett flockningsmedel; det vill säga det ökar storleken på de suspenderade partiklarna tills de bildar flockar, som senare sedimenterar eller kan filtreras.

Den här egenskapen har använts för att desinficera avloppsvatten och destabiliserar dess kolloider som är obehagliga för åskådarnas syn (och lukt)..

Pappersindustrin

Ca (OH)två den används i Kraft-processen för att regenerera NaOH som används för att behandla trä.

Gasabsorbent

Ca (OH)två används för att ta bort COtvå av stängda utrymmen eller i miljöer där deras närvaro är kontraproduktiv.

Personlig vård

I formuleringar för hårborttagande krämer Ca (OH)två Det finns tyst, eftersom dess grundläggande funktion hjälper till att försvaga hårets keratin, och det är således lättare att ta bort dem.

Konstruktion

Kalciumhydroxid ingår i strukturerna på gamla byggarbetsplatser som pyramiderna i Egypten. Källa: Pexels.

Ca (OH)två Det har funnits sedan urminnes tider och integrerat massorna av gips och murbruk som använts vid konstruktionen av egyptiska arkitektoniska verk som pyramiderna; också byggnader, mausoleer, väggar, trappor, golv, stöd och till och med för att bygga om tandcement.

Dess befästande verkan beror på det faktum att när man andas COtvå, de resulterande kristallerna av CaCO3 avsluta integreringen av sanden och de andra komponenterna i sådana blandningar i bättre grad.

Risker och biverkningar

Ca (OH)två Det är inte ett starkt basiskt fastämne jämfört med andra hydroxider, även om det är mer än Mg (OH)två. Trots att den inte är reaktiv eller brandfarlig är dess grundläggande ändå aggressiv nog att orsaka mindre brännskador..

Därför måste det hanteras med respekt, eftersom det kan irritera ögon, tunga och lungor samt utlösa andra sjukdomar som: synförlust, svår alkalisering av blodet, hudutslag, kräkningar och ont i halsen.

Referenser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Kalcium hydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
  3. Chávez Guerrero et al. (2016). Syntes och karakterisering av kalciumhydroxid erhållen från agave bagasse och undersökning av dess antibakteriella aktivitet. Återställd från: scielo.org.mx
  4. Riko Iizuka, Takehiko Yagi, Kazuki Komatsu, Hirotada Gotou, Taku Tsuchiya, Keiji Kusaba, Hiroyuki Kagi. (2013). Kristallstruktur i högtrycksfasen av kalciumhydroxid, portlandit: In situ pulver och enkristall röntgendiffraktionsstudie. Amerikansk mineralog; 98 (8-9): 1421-1428. doi: doi.org/10.2138/am.2013.4386
  5. Hans Lohninger. (05 juni 2019). Kalcium hydroxid. Kemi LibreTexts. Återställd från: chem.libretexts.org
  6. Aniruddha S. et al. (2015). Syntes av nanokalciumhydroxid i vattenhaltigt medium. American Ceramic Society. doi.org/10.1111/jace.14023
  7. Carly Vandergriendt. (12 april 2018). Hur används kalciumhydroxid i livsmedel och är det säkert? Återställd från: healthline.com
  8. Brian Clegg. (26 maj 2015). Kalcium hydroxid. Återställd från: chemistryworld.com

Ingen har kommenterat den här artikeln än.