stringtranslate.com

Гидроксид кальция

Гидроксид кальция (традиционно называемый гашеной известью ) — неорганическое соединение с химической формулой Ca ( OH ) 2 . Это бесцветные кристаллы или белый порошок, получаемые при смешивании негашеной извести ( оксида кальция ) с водой . У него много названий, в том числе гашеная известь , каустическая известь , строительная известь , гашеная известь , кальций и травильная известь . Гидроксид кальция используется во многих областях, включая приготовление пищи, где ему присвоен номер E E526 . Известковая вода , также называемая известковым молоком , — это общее название насыщенного раствора гидроксида кальция.

Характеристики

Гидроксид кальция плохо растворим в воде, ретроградная растворимость увеличивается от 0,66 г/л при 100 °C до 1,89 г/л при 0 °C. При продукте растворимости K sp , равном 5,02 × 10 -6 при 25 ° C, [1] [ необходимы разъяснения ] его диссоциация в воде достаточно велика, поэтому его растворы являются основными в соответствии со следующей реакцией растворения:

Са(ОН) 2 → Са 2+ + 2 ОН -

При температуре окружающей среды гидроксид кальция ( портландит ) растворяется в воде с образованием щелочного раствора с pH около 12,5. Растворы гидроксида кальция могут вызвать химические ожоги. При высоких значениях pH из-за эффекта общего иона с гидроксид-анионом его растворимость резко снижается. Такое поведение характерно для цементных паст. Водные растворы гидроксида кальция называются известковой водой и представляют собой основания средней силы , которые реагируют с кислотами и могут атаковать некоторые металлы , такие как алюминий [ нужна цитация ] ( амфотерный гидроксид, растворяющийся при высоком pH), защищая при этом другие металлы, такие как железо и сталь. , от коррозии путем пассивации их поверхности. Известковая вода становится молочной в присутствии углекислого газа из-за образования нерастворимого карбоната кальция (процесс, называемый карбонизацией ):

Са(ОН) 2 + СО 2 → СаСО 3 + Н 2 О

При нагревании до 512 °С парциальное давление воды, находящейся в равновесии с гидроксидом кальция, достигает 101  кПа (нормальное атмосферное давление), что приводит к разложению гидроксида кальция на оксид кальция и воду: [8]

Са(ОН) 2 → СаО + Н 2 О

Гидроксид кальция реагирует с хлористым водородом , образуя сначала гидроксихлорид кальция , а затем хлорид кальция .

Состав, получение, возникновение

СЭМ -изображение трещиноватого затвердевшего цементного теста, показывающее пластины гидроксида кальция и иглы эттрингита ( микронный масштаб)

Гидроксид кальция имеет полимерную структуру, как и все гидроксиды металлов. Структура идентична структуре Mg(OH) 2 ( структура брусита ); т.е. мотив йодида кадмия . Между слоями существуют прочные водородные связи . [9]

Гидроксид кальция в промышленных масштабах получают путем обработки (гашения) извести водой:

СаО + Н 2 О → Са(ОН) 2

В лаборатории его можно приготовить путем смешивания водных растворов хлорида кальция и гидроксида натрия . Минеральная форма портландит встречается относительно редко, но ее можно найти в некоторых вулканических, плутонических и метаморфических породах . Также известно, что он возникает при сжигании угольных отвалов.

Положительно заряженная ионизированная разновидность CaOH + обнаружена в атмосферах звезд S-типа . [10]

Ретроградная растворимость

По мнению Хопкинса и Вульфа (1965), [11] уменьшение растворимости гидроксида кальция с температурой было известно со времен работ Марселлина Бертло (1875) [12] и Юлиуса Томсена (1883) [13] (см. Принцип Томсена-Бертло ). , когда присутствие ионов в водных растворах еще подвергалось сомнению. С тех пор она подробно изучалась многими авторами, в том числе Миллером и Виттом (1929) [14] или Джонстоном и Гроувом (1931) [15] и многократно уточнялась ( например , Гринберг и Коупленд (1960); [16] Хопкинс и Вульф (1965); [11] Зеевальд и Сейфрид (1991); [17] Дюшен и Рирдон (1995) [18] ).

Причина такого довольно необычного поведения заключается в том, что растворение гидроксида кальция в воде сопровождается уменьшением энтропии из-за упорядочения молекул воды вокруг двухзарядного иона кальция. Эта противоречивая температурная зависимость растворимости называется «ретроградной». или «обратная» растворимость. Вариативно гидратированные фазы сульфата кальция ( гипс , бассанит и ангидрит ) также проявляют небольшую ретроградную растворимость из-за присутствия иона кальция. Однако другие соли кальция, такие как хлорид кальция, демонстрируют увеличение растворимости, поскольку изменение энтальпии больше и доминирует над изменением свободной энергии во время растворения. Во всех случаях растворение является экзотермическим. [ нужна цитата ]

Использование

Гидроксид кальция обычно используется для приготовления известкового раствора .

Одним из важных применений гидроксида кальция является использование в качестве флокулянта при очистке воды и сточных вод . Он образует рыхлое заряженное твердое вещество, которое помогает удалять более мелкие частицы из воды, в результате чего продукт становится более прозрачным. Это применение возможно благодаря низкой стоимости и низкой токсичности гидроксида кальция. Он также используется при очистке пресной воды для повышения pH воды, чтобы трубы не подвергались коррозии там, где базовая вода кислая, поскольку он саморегулируется и не слишком сильно повышает pH. [ нужна цитата ]

Его также используют при получении газообразного аммиака (NH 3 ) по следующей реакции:

Ca(OH) 2 + 2 NH 4 Cl → 2 NH 3 + CaCl 2 + 2 H 2 O

Еще одно широкое применение - в бумажной промышленности, где он является промежуточным продуктом реакции при производстве гидроксида натрия. Это преобразование является частью стадии каустизации в крафт-процессе производства целлюлозы. [9] В процессе каустизации обожженная известь добавляется в зеленый щелок , который представляет собой раствор в основном карбоната и сульфата натрия , получаемый путем растворения корюшки , которая представляет собой расплавленную форму этих химикатов из восстановительной печи. [ нужна цитата ]

В садовых культурах гидроксид кальция используется в качестве фунгицида. Применение «известковой воды» предотвращает развитие язв, вызванных грибковым возбудителем Neonectria Galligena . Зимой деревья опрыскивают, когда они находятся в состоянии покоя, чтобы предотвратить токсичные ожоги от высокореактивного гидроксида кальция. Такое использование разрешено в Европейском Союзе и Великобритании в соответствии с правилами об основных веществах. [19]

Гидроксид кальция применяется в стоматологии, прежде всего в эндодонтии.

Пищевая промышленность

Из-за малой токсичности и мягкости основных свойств гашеная известь широко применяется в пищевой промышленности :

Индейцы используют

Сухая необработанная кукуруза (слева) и обработанная кукуруза (справа) после кипячения в воде с гидроксидом кальция (15  мл или 1  ст. л. извести на 500  г кукурузы) в течение 15 минут.

На науатле , языке ацтеков , слово, обозначающее гидроксид кальция, — nextli . В процессе, называемом никстамализация , кукурузу готовят с некстли, чтобы она стала никстамалом , также известным как мамалыга . Никстамализация значительно увеличивает биодоступность ниацина (витамина B3), а также считается вкуснее и легче усваивается. Никстамал часто перемалывают в муку, известную как маса , которую используют для приготовления лепешек и тамале. [ нужна цитата ]

При жевании листьев коки обычно вместе с ним жуют гидроксид кальция, чтобы алкалоидные стимуляторы были химически доступны для усвоения организмом. Точно так же коренные американцы традиционно жевали листья табака с гидроксидом кальция, полученным из сожженных раковин моллюсков, чтобы усилить эффект. Некоторые коренные американские племена также использовали его в качестве ингредиента в йопо , психоделическом нюхательном веществе, приготовленном из бобов некоторых видов Anadenanthera . [23]

Азиатское использование

Гидроксид кальция обычно добавляют в связку орехов арека и листьев бетеля , называемую « паан », чтобы сохранить химическую доступность алкалоидных стимуляторов для попадания в кровоток посредством подъязычной абсорбции.

Он используется при изготовлении насвара (также известного как насс или нисвар ), разновидности табака для макания, изготовленного из свежих табачных листьев, гидроксида кальция ( чуна или вскоре ) и древесной золы. Больше всего его потребляют в патанской диаспоре, Афганистане , Пакистане , Индии и Бангладеш . Жители деревень также используют гидроксид кальция для покраски своих глинобитных домов в Афганистане, Пакистане и Индии.

Риск для здоровья

Незащищенное воздействие Ca(OH) 2 , как и любого сильного основания , может вызвать сильное раздражение кожи, химические ожоги, слепоту, повреждение легких или сыпь. [6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ ab Джон Рамбл (18 июня 2018 г.). Справочник CRC по химии и физике (99 изд.). ЦРК Пресс. стр. 5–188. ISBN 978-1138561632.
  2. ^ "Список сортировок: pKb-Werte, nach Ordnungszahl sortiert. – Das Periodensystem онлайн" .
  3. ^ Константы диссоциации ChemBuddy pKa и pKb
  4. ^ Петч, HE (1961). «Положения водорода в портландите Ca(OH) 2 , на что указывает распределение электронов». Акта Кристаллографика . 14 (9): 950–957. дои : 10.1107/S0365110X61002771.
  5. ^ Аб Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  6. ^ ab «Паспорт безопасности кальция Гидроксид» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 марта 2012 года . Проверено 21 июня 2011 г.
  7. ^ abc Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0092». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  8. ^ Холстед, ЧП; Мур, А.Е. (1957). «Термическая диссоциация гидроксида кальция». Журнал Химического общества . 769 : 3873. дои : 10.1039/JR9570003873.
  9. ^ AB Гринвуд, Нью-Йорк; и Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 . 
  10. ^ Йоргенсен, Уффе Г. (1997), «Крутые модели звезд», Ван Дишок, Эвин Ф. (редактор), « Молекулы в астрофизике: зонды и процессы» , Симпозиумы Международного астрономического союза. Молекулы в астрофизике: зонды и процессы, том. 178, Springer Science & Business Media, с. 446, ISBN 079234538X.
  11. ^ Аб Хопкинс, Гарри П.; Вульф, Клаус А. (1965). «Растворная термохимия поливалентных электролитов. I. Гидроксид кальция». Журнал физической химии . 69 (1): 6–8. дои : 10.1021/j100885a002. ISSN  0022-3654.
  12. ^ Бертло, М. (1875). Растворение кислот и щелочей. [Растворение кислот и щелочей]. В: Annales de Chimie et de Physique. Том. 4, стр. 445–536.
  13. ^ Томсен Дж. (1883). Thermochemische untersuchungen [Термохимические исследования]. Том. III, Иоганн Амброзиус Барт Верлаг, Лейпциг.
  14. ^ Миллер, LB; Витт, Дж. К. (1929). «Растворимость гидроксида кальция». Журнал физической химии . 33 (2): 285–289. дои : 10.1021/j150296a010. ISSN  0092-7325.
  15. ^ Джонстон, Джон .; Гроув, Клинтон. (1931). «Растворимость гидроксида кальция в водных растворах солей». Журнал Американского химического общества . 53 (11): 3976–3991. дои : 10.1021/ja01362a009. ISSN  0002-7863.
  16. ^ Гринберг, SA; Коупленд, Ле (1960). «Термодинамические функции растворения гидроксида кальция в воде». Журнал физической химии . 64 (8): 1057–1059. дои : 10.1021/j100837a023. ISSN  0022-3654.
  17. ^ Зеевальд, Джеффри С.; Сейфрид, Уильям Э. (1991). «Экспериментальное определение растворимости портландита в растворах H 2 O и ацетата при 100–350 ° C и 500 бар: ограничения на стабильность гидроксида кальция и комплекса ацетата кальция». Geochimica et Cosmochimica Acta . 55 (3): 659–669. Бибкод : 1991GeCoA..55..659S. дои : 10.1016/0016-7037(91)90331-X. ISSN  0016-7037.
  18. ^ Дюшен, Дж.; Рирдон, Э.Дж. (1995). «Измерение и прогноз растворимости портландита в растворах щелочей». Исследования цемента и бетона . 25 (5): 1043–1053. дои : 10.1016/0008-8846(95)00099-X. ISSN  0008-8846.
  19. ^ Европейский Союз (13 мая 2015 г.). «РЕГЛАМЕНТ КОМИССИИ ПО ИСПОЛНЕНИЮ (ЕС) 2015/762 от 12 мая 2015 года, утверждающий основное вещество гидроксид кальция в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1107/2009 Европейского парламента и Совета о размещении средств защиты растений на рынке, и внесение изменений в Приложение к Регламенту Комиссии (ЕС) № 540/2011» . Проверено 12 мая 2022 г.
  20. ^ Институт исследований пестицидов Национальной органической программы Министерства сельского хозяйства США (23 марта 2015 г.). «Гашеная известь: отчет о технической оценке» (PDF) . Услуги сельскохозяйственного маркетинга . Проверено 17 июля 2019 г.
  21. ↑ Борсук, Алек (6 августа 2015 г.). «Готовим со щелочью». Северная пищевая лаборатория .
  22. ^ «Приготовление субстратов для выращивания грибов». Североамериканская микологическая ассоциация . Проверено 8 июля 2021 г.
  23. ^ де Смет, Питер AGM (1985). «Многодисциплинарный обзор опьяняющих нюхательных ритуалов в Западном полушарии». Журнал этнофармакологии . 3 (1): 3–49. дои : 10.1016/0378-8741(85)90060-1. ПМИД  3887041.

Внешние ссылки