Oxid vápenatý - Calcium oxide

Oxid vápenatý
Oxid vápenatý
Prášek oxidu vápenatého. JPG
Jména
Název IUPAC
Oxid vápenatý
Ostatní jména
Nehašené vápno, pálené vápno, nehasené vápno, oblázkové vápno, vápník
Identifikátory
3D model ( JSmol )
ČEBI
CHEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA 100,013,763 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
E číslo E529 (regulátory kyselosti, ...)
485425
KEGG
Číslo RTECS
UNII
UN číslo 1910
  • InChI = 1S/Ca.O
    Klíč: ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N
  • InChI = 1/Ca.O/rCaO/c1-2
    Klíč: ODINCKMPIJJUCX-BFMVISLHAU
  • O = [Ca]
Vlastnosti
CaO
Molární hmotnost 56,0774  g/mol
Vzhled Bílý až světle žlutý/hnědý prášek
Zápach Bez zápachu
Hustota 3,34  g / cm 3
Bod tání 2613 ° C (4735 ° F; 2886 K)
Bod varu 2850 ° C (5160 ° F; 3120 K) (100 hPa )  
Reaguje za vzniku hydroxidu vápenatého
Rozpustnost v methanolu Nerozpustný (také v diethyletheru , oktanolu )
Kyselost (p K a ) 12.8
−15,0 × 10 −6  cm 3 /mol
Struktura
Cubic , cF8
Termochemie
40 J · mol −1 · K −1
Standardní entalpie
tvorby
f H 298 )
−635 kJ · mol −1
Farmakologie
QP53AX18 ( WHO )
Nebezpečí
Bezpečnostní list Hazard.com
Piktogramy GHS GHS05: ŽíravýGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHS Nebezpečí
H302 , H314 , H315 , H318 , H335
P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P301+312 , P301+330+331 , P302+352 , P303+361+353 , P304+340 , P305+351+338 , P310 , P312 , P321 , P330 , P332+313 , P362 , P363 , P403+233 , P405 , P501
NFPA 704 (ohnivý diamant)
3
0
2
Bod vzplanutí Nehořlavé
NIOSH (limity expozice USA pro zdraví):
PEL (přípustné)
PEL 5  mg/m 3
REL (doporučeno)
PEL 2  mg/m 3
IDLH (bezprostřední nebezpečí)
25  mg/m 3
Související sloučeniny
Jiné anionty
Sulfid
vápenatý Hydroxid
vápenatý Selenid
vápenatý Telurid vápenatý
Jiné kationty
Oxid berylnatý Oxid
hořečnatý Oxid
strontnatý Oxid
barnatý Oxid
radia
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference na infobox

Oxid vápenatý (CaO), běžně známý jako pálené nebo pálené vápno , je široce používanou chemickou sloučeninou . Je to bílá, žíravá , zásaditá , krystalická pevná látka při pokojové teplotě. Široce používaný termín " vápno " znamená anorganické materiály obsahující vápník, ve kterých převládají uhličitany, oxidy a hydroxidy vápníku , křemíku, hořčíku, hliníku a železa. Naproti tomu pálené vápno se specificky vztahuje na jedinou chemickou sloučeninu oxidu vápenatého. Oxidu vápenatému, který přežívá zpracování bez reakce ve stavebních produktech, jako je cement, se říká volné vápno .

Nehašené vápno je relativně levné. Jak on, tak chemický derivát ( hydroxid vápenatý , jehož anhydridem je nehašené vápno ) jsou důležité komoditní chemikálie.

Příprava

Oxid vápenatý se obvykle vyrábí tepelným rozkladem materiálů, jako jsou vápence nebo mušle , které ve vápenné peci obsahují uhličitan vápenatý (CaCO 3 ; minerální kalcit ) . Toho je dosaženo zahřátím materiálu na teplotu vyšší než 825 ° C (1517 ° F), což je proces nazývaný kalcinace nebo pálení vápna , aby se uvolnila molekula oxidu uhličitého (CO 2 ) a zůstalo nehasené vápno. Jedná se také o jednu z mála chemických reakcí známých v prehistorických dobách.

CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g)

Nehašené vápno není stabilní a po ochlazení bude spontánně reagovat s CO 2 ze vzduchu, dokud nebude po delší době zcela přeměněno zpět na uhličitan vápenatý, pokud nebude haseno vodou, aby se nastavilo jako vápenná omítka nebo vápenná malta .

Celosvětová roční produkce páleného vápna se pohybuje kolem 283 milionů tun. Čína je zdaleka největším světovým producentem s celkovým objemem kolem 170 milionů tun ročně. Spojené státy jsou další největší s přibližně 20 miliony tun ročně.

Na  1,0  t páleného vápna je zapotřebí přibližně 1,8 t vápence . Pálené vápno má vysokou afinitu k vodě a je účinnějším vysoušedlem než silikagel . Reakce páleného vápna s vodou je spojena se zvýšením objemu nejméně 2,5krát.

Využití

Ukázka hašení páleného vápna jako silně exotermické reakce. Na kousky páleného vápna se přidávají kapky vody. Po chvíli dojde k výrazné exotermické reakci („hašení vápna“). Teplota může dosáhnout až kolem 300 ° C (572 ° F).
  • Hlavní použití páleného vápna je v procesu základní výroby kyslíkové oceli (BOS). Jeho použití se pohybuje od asi 30 do 50 kilogramů (65–110 liber) na tunu oceli. Nehašené vápno neutralizuje kyselé oxidy, SiO 2 , Al 2 O 3 a Fe 2 O 3 , za vzniku zásadité roztavené strusky.
  • Mleté pálené vápno se používá při výrobě pórobetonových tvárnic o hustotě ca. 0,6–1,0 g/cm 3 (9,8–16,4 g/cu in).
  • Pálené vápno a hydratované vápno mohou výrazně zvýšit nosnost zemin obsahujících jíl. Dělají to reakcí s jemně rozděleným oxidem křemičitým a oxidem hlinitým za vzniku křemičitanů vápenatých a hlinitanů, které mají cementační vlastnosti.
  • Malé množství páleného vápna se používá v jiných procesech; např. výroba skla, cementu hlinitanu vápenatého a organických chemikálií.
  • Teplo: Nehašené vápno uvolňuje tepelnou energii vytvořením hydrátu, hydroxidu vápenatého , podle následující rovnice:
CaO (s) + H 2 O (l) ⇌ Ca (OH) 2 (aq) (ΔH r = −63,7  kJ/mol CaO)
Při hydrataci dochází k exotermické reakci a pevná látka se nafoukne. Hydrát lze přeměnit na pálené vápno odstraněním vody zahřátím do červena, aby se zvrátila hydratační reakce. Jeden litr vody se spojí s přibližně 3,1 kilogramy páleného vápna a poskytne hydroxid vápenatý plus 3,54  MJ energie. Tento proces lze použít k zajištění pohodlného přenosného zdroje tepla, například pro ohřívání potravin na místě v samoohřívací plechovce , vaření a ohřev vody bez otevřeného ohně. Několik společností prodává kuchyňské soupravy pomocí této metody ohřevu.
  • Je známý jako potravinářská přísada do FAO jako regulátor kyselosti, činidlo pro úpravu mouky a jako kynuté těsto. Má číslo E E529 .
  • Světlo: Když se pálené vápno zahřeje na 2 400 ° C (4 350 ° F), vydává intenzivní záři. Tato forma osvětlení je známá jako záře reflektorů a byla široce používána v divadelních produkcích před vynálezem elektrického osvětlení.
  • Cement: Oxid vápenatý je klíčovou složkou procesu výroby cementu .
  • Jako levná a široce dostupná alkálie. Asi 50% celkové produkce páleného vápna se před použitím převede na hydroxid vápenatý . Rychle i hydratované vápno se používá k úpravě pitné vody.
  • Ropný průmysl: Pasty pro detekci vody obsahují směs oxidu vápenatého a fenolftaleinu . Pokud by tato pasta přišla do styku s vodou v palivové nádrži, reaguje CaO s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého. Hydroxid vápenatý má dostatečně vysoké pH, aby změnil fenolftalein na živou purpurově růžovou barvu, což naznačuje přítomnost vody.
  • Papír: Oxid vápenatý se používá k regeneraci hydroxidu sodného z uhličitanu sodného při chemické regeneraci v celulózkách Kraft.
  • Sádra: Existují archeologické důkazy o tom, že lidé z předhrnčířské neolitu B používali na podlahy a jiné účely sádru na bázi vápence . Taková vápenno-jasanová podlaha se používala až do konce devatenáctého století.
  • Chemická nebo energetická výroba: Tuhé spreje nebo kaše z oxidu vápenatého lze použít k odstranění oxidu siřičitého z výfukových proudů v procesu zvaném odsiřování spalin .
  • Těžba: Komprimované vápenné kartuše využívají exotermické vlastnosti páleného vápna k rozbití horniny. Do skály se obvyklým způsobem vyvrtá vystřelená díra a do ní se vloží utěsněná kazeta s páleným vápnem a podbíjí se . Do patrony se pak vstříkne množství vody a výsledné uvolnění páry spolu s větším objemem zbytkové hydratované pevné látky rozbije horninu. Tato metoda nefunguje, pokud je skála obzvláště tvrdá.
  • Likvidace mrtvol: Historicky se mylně věřilo, že pálené vápno bylo účinné při urychlování rozkladu mrtvol. Aplikace páleného vápna může ve skutečnosti podporovat zachování. Nehasené vápno může pomoci při odstraňování zápachu rozkladu, který mohl lidi přivést k mylnému závěru.

Zbraň

V roce 80 př. N. L. Nasadil římský generál Sertorius dusivé mraky žíravého vápenného prášku, aby porazil Characitani z Hispanie , kteří se uchýlili do nepřístupných jeskyní. Podobný prach byl použit v Číně k potlačení ozbrojené rolnické vzpoury v roce 178 n. L., Kdy vápenné vozy vybavené měchy foukaly do davů vápencový prášek.

Nehasené vápno je také považováno za součást řeckého ohně . Při kontaktu s vodou by pálené vápno zvýšilo svoji teplotu nad 150 ° C (302 ° F) a zapálilo palivo.

David Hume ve své historii Anglie vypráví, že na počátku vlády Jindřicha III . Zničilo anglické námořnictvo invazní francouzskou flotilu zaslepením nepřátelské flotily páleným vápnem. Nehašené vápno mohlo být použito ve středověké námořní válce-až do použití „vápenných minometů“ k jeho házení na nepřátelské lodě.

Náhradníci

Vápenec je náhradou vápna v mnoha aplikacích, které zahrnují zemědělství, tavidla a odstraňování síry. Vápenec, který obsahuje méně reaktivního materiálu, reaguje pomaleji a v závislosti na aplikaci může mít ve srovnání s vápnem další nevýhody; vápenec je však podstatně levnější než vápno. Kalcinovaná sádra je alternativním materiálem v průmyslových omítkách a maltách. Cement, prach z cementářské pece, popílek a prach z vápenných pecí jsou potenciální náhradou některých stavebních použití vápna. Hydroxid hořečnatý je náhradou vápna při regulaci pH a oxid hořečnatý je náhradou dolomitického vápna jako tavidla při výrobě oceli.

Bezpečnost

Vzhledem k prudké reakci páleného vápna s vodou způsobuje pálené vápno vážné podráždění při vdechnutí nebo při kontaktu s vlhkou kůží nebo očima. Vdechnutí může způsobit kašel, kýchání a namáhavé dýchání. Poté se může vyvinout do popálenin s perforací nosní přepážky, bolestmi břicha, nevolností a zvracením. Přestože pálené vápno není považováno za nebezpečí požáru, jeho reakce s vodou může uvolnit dostatek tepla k zapálení hořlavých materiálů.

Přirozený výskyt

Je pozoruhodné, že CaO je také samostatný minerální druh, pojmenovaný vápno. Pyrometamorfní minerál je vzácný, protože je nestabilní ve vlhkém vzduchu a rychle se mění v portlandit , Ca (OH) 2 .

Reference

externí odkazy