- Képlet
- Szerkezet
- Tulajdonságok
- Oldhatóság
- Alkalmazások
- Mint habarcs
- Üveggyártásban
- A bányászatban
- Szilikát eltávolító szerként
- Kalcium-oxid nanorészecskék
- Irodalom
A kalcium-oxid (CaO) egy olyan szervetlen vegyület, amely kalcium-és oxigén ionos formában (nem kell összekeverni a kalcium-peroxid CaO 2). Világszerte mész néven ismert, amely olyan szervetlen vegyületeket jelöl, amelyek kalcium-karbonátokat, -oxidokat és -hidroxidokat tartalmaznak, más fémeken, például szilikonon, alumíniumon és vason kívül.
Ezt az oxidot (vagy mész) szintén köznyelven nevezzük nemenkénti vagy elhalványult mésznek, attól függően, hogy hidratált-e vagy sem. A cseppkő mész kalcium-oxid, míg a mész a hidroxid. A mész (mészkő vagy edzett mész) viszont valójában üledékes kőzet, amely főként kalcium-karbonátból (CaCO 3) áll.
Ez a kalcium egyik legnagyobb természetes forrása, és a kalcium-oxid előállításának alapanyaga. Hogyan termelődik ez a rozsda? A karbonátok hajlamosak termikus bomlásra; A kalcium-karbonátok melegítése 825 ºC-nál magasabb hőmérsékletre mész és szén-dioxid képződéséhez vezet.
A fenti állítás így írható le: CaCO 3 (k) → CaO (k) + CO 2 (g). Mivel a földkéreg gazdag mészkőben és kalcitban, és a tengeri kagylókban (kalcium-oxid előállításának alapanyaga) bőségesen vannak az óceánokban és a tengerparton, a kalcium-oxid viszonylag olcsó reagens.
Képlet
A kalcium-oxid kémiai képlete CaO, amelyben a kalcium-ion olyan, mint a sav (elektronakceptor) Ca 2+, és az oxigén mint bázikus ion (elektron-donor) O 2-.
Miért töltik a kalciumot +2? Mivel a kalcium a periódusos rendszer 2. csoportjába tartozik (Mr. Becambara), és csak két vegyérték-elektrontal rendelkezik kötések kialakításához, amelyek feladják az oxigénatomot.
Szerkezet
A felső képen a kalcium-oxid kristályszerkezete (gemsó típusa) látható. A terjedelmes piros gömb megfelel a Ca 2+ ionoknak, a fehér gömb az O 2 ionoknak.
Ebben a köbös kristályos elrendezésben mindegyik Ca 2+ -ionot hat O 2 -ion veszi körül, amelyek az oktaéderes lyukakban vannak elrendezve, amelyek a nagy ionokat köztük hagyják.
Ez a szerkezet a legnagyobb mértékben kifejezi ennek az oxidnak az ionos jellegét, bár a sugarak jelentős különbsége (a piros gömb nagyobb, mint a fehér) a MgO-hoz képest gyengébb kristályrács energiát ad.
Tulajdonságok
Fizikailag ez egy fehér kristályos, szagtalan szilárd anyag, erős elektrosztatikus kölcsönhatásokkal, amely felelős a magas olvadáspontért (2572 ºC) és forráspontjáért (2850 ºC). Ezenkívül molekulatömege 55,958 g / mol, és érdekes tulajdonsága, hogy termolumineszcens.
Ez azt jelenti, hogy egy lángnak kitett kalcium-oxid-darab intenzív fehér fénnyel világíthat, amelyet angolul reflektorfénynek, vagy spanyolul kalciumfénynek világítanak. A tűzzel érintkező Ca 2+ ionok vöröses lángot generálnak, amint az a következő képen látható.
Reflektorfény vagy reflektorfény
Oldhatóság
A CaO egy bázikus oxid, amelynek erős affinitása van a vízhez olyan mértékben, hogy felszívja a nedvességet (ez egy higroszkópos szilárd anyag), és azonnal reagálva előáll a mész vagy kalcium-hidroxid:
CaO (k) + H 2 O (l) => Ca (OH) 2 (k)
Ez a reakció exoterm (hőt bocsát ki), mivel szilárd anyag képződik erősebb kölcsönhatásokkal és stabilabb kristályráccsal. A reakció viszont megfordítható, ha Ca (OH) 2- t melegítik, dehidratálják és meggyújtják az ellazult mészt; akkor a mész „újjászületett”.
A kapott oldat nagyon bázikus, és ha kalcium-oxiddal telíti, akkor a pH-ja 12,8 lesz.
Hasonlóképpen oldódik glicerinben, valamint sav- és cukoroldatokban. Mivel ez egy bázikus oxid, természetesen hatékony kölcsönhatásba lép a savas oxidokkal (például SiO 2, Al 2 O 3 és Fe 2 O 3), oldódik folyékony fázisukban. Másrészt oldhatatlan alkoholokban és szerves oldószerekben.
Alkalmazások
A CaO hatalmas végtelenséggel rendelkezik ipari felhasználásokkal, valamint az acetilén szintézisében (CHhesisCH), a foszfátok szennyvízből történő extrahálásában és a gáznemű hulladékok kén-dioxiddal történő reakciójában.
A kalcium-oxid egyéb felhasználásait az alábbiakban ismertetjük:
Mint habarcs
Ha a kalcium-oxid homokkal (SiO 2) és vízzel keveredik, akkor homokkal süt, és lassan reagál a vízzel, hogy ellazult mész képződjön. A levegőben lévő CO 2 viszont feloldódik a vízben és reagál a lecsúszott sóval kalcium-karbonátot képezve:
Ca (OH) 2 (s) + CO 2 (g) => CaCO 3 (s) + H 2 O (l)
A CaCO 3 sokkal ellenállóbb és nehezebb vegyület, mint a CaO, ezért a habarcs (az előző keverék) megkeményedik és rögzíti a téglakat, blokkokat vagy kerámiákat közöttük vagy a kívánt felületre.
Üveggyártásban
Az alapvető nyersanyag előállítására üvegek a szilícium-oxidok, amelyek össze vannak keverve mész, nátrium-karbonát (Na 2 CO 3) és más adalékokat, hogy azután alávethetjük melegítés, ami üvegszerű szilárd anyag formájában. Ezt a szilárd anyagot ezután melegítik, és bármilyen alakba fújják.
A bányászatban
A megsemmisített mész nagyobb mennyiségű hidrogénkötési (OHO) kölcsönhatások következtében vesz igénybe a leépített mész mennyiségét. Ezt a tulajdonságot a sziklák kitörésére használják belülről.
Ezt úgy érik el, hogy kitöltik őket egy kompakt mész és víz keverékkel, amelyet lezártak, hogy hő- és expanziós ereje a kőzetbe koncentrálódjon.
Szilikát eltávolító szerként
A CaO szilikátokkal olvadva koaleszáló folyadékot képez, amelyet azután egy bizonyos termék alapanyagából kivonnak.
A vasércek például a fémvas és acél előállításának alapanyaga. Ezek az ásványok szilikátokat tartalmaznak, amelyek nemkívánatos szennyeződések az eljárás során, és amelyeket az előbb leírt módszerrel távolítanak el.
Kalcium-oxid nanorészecskék
A kalcium-oxid nanorészecskék formájában szintetizálható, változtatva a kalcium-nitrát (Ca (NO 3) 2) és a nátrium-hidroxid (NaOH) koncentrációját az oldatban.
Ezek a részecskék gömb alakúak, bázikusak (mint a makró-méretű szilárd anyag) és nagy felületük van. Következésképpen ezek a tulajdonságok előnyösek a katalitikus folyamatok számára. Melyik? A kutatás jelenleg válaszol erre a kérdésre.
Ezeket a nanorészecskéket szubsztituált szerves vegyületek - például piridinszármazékokként - szintetizálására használják új gyógyszerek előállításánál, kémiai átalakítások, például mesterséges fotoszintézis végrehajtására, a víz tisztítására nehéz és káros fémektől, valamint fotokatalitikus szerek.
A nanorészecskék szintetizálhatók biológiai hordozón, mint például a papaya és a zöld tealevél, annak antibakteriális szerként való felhasználása céljából.
Irodalom
- scifun.org. (2018). Mész: kalcium-oxid. Visszakeresve: 2018. március 30-án, a következő helyről: scifun.org.
- Wikipedia. (2018). Kalcium-oxid. Visszakeresve: 2018. március 30-án, az en.wikipedia.org webhelyről
- Ashwini Anantharaman et al. (2016). A kalcium-oxid nanorészecskék zöld szintézise és alkalmazásai. Int. Journal of Engineering Research and Application. ISSN: 2248-9622, 6. kötet, 10. kiadás, (1. rész), 27-31.
- J. Safaei-Ghomi et al. (2013). A kalcium-oxid nanorészecskék nagymértékben szubsztituált piridinek egylépéses többkomponensű szintézisét katalizálták vizes etanol közegben. Scientia Iranica, C tranzakciók: Kémia és vegyipar 20 549–554.
- Pubchem. (2018). Kalcium-oxid. Visszakeresve: 2018. március 30-án, a következő helyről: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. A 2. csoport elemeiben (negyedik kiadás, 280. o.). Mc Graw Hill.