stringtranslate.com

Гидроксид кальция

Гидроксид кальция (традиционно называемый гашеной известью ) — неорганическое соединение с химической формулой Ca ( OH ) 2 . Это бесцветный кристалл или белый порошок, который получается при смешивании негашеной извести ( оксида кальция ) с водой . Ежегодно в мире производится около 125 миллионов тонн гидроксида кальция. [8]

Гидроксид кальция имеет много названий, включая гашеную известь , едкую известь , строительную известь , гашеную известь , кальций и травильную известь . Гидроксид кальция используется во многих областях, включая приготовление пищи, где он был идентифицирован как E-номер E526 . Известковая вода , также называемая известковым молоком , является общим названием насыщенного раствора гидроксида кальция.

Растворимость

Гидроксид кальция умеренно растворим в воде, как это видно для многих дигидроксидов. Его растворимость увеличивается с 0,66 г/л при 100 °C до 1,89 г/л при 0 °C. [8] Его произведение растворимости K sp составляет 5,02 × 10 −6 при 25 °C, [1] его диссоциация в воде достаточно велика, чтобы его растворы были основными в соответствии со следующей реакцией растворения:

Ca(OH) 2 → Ca2 + + 2 OH−

Растворимость зависит от эффекта общего иона . Растворимость резко снижается при добавлении гидроксида или источников кальция.

Реакции

При нагревании до 512 °C 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: [9]

Ca( OH ) 2 → CaO + H2O

При пропускании углекислого газа через известковую воду раствор приобретает молочный вид из-за осаждения нерастворимого карбоната кальция :

Ca(OH) 2 ( водн . ) + CO2 ( г ) → CaCO3 ( т ) + H2O ( ж )

При добавлении избытка CO2 происходит следующая реакция :

CaCO 3 ( т ) + H 2 O ( ж ) + CO 2 ( г ) → Ca(HCO 3 ) 2 ( вод )

Молочный оттенок исчезает, поскольку гидрокарбонат кальция растворим в воде.

Гидроксид кальция реагирует с алюминием . Эта реакция лежит в основе ячеистого бетона . [8] Он не вызывает коррозии железа и стали , благодаря пассивации их поверхности.

Гидроксид кальция реагирует с соляной кислотой, образуя гидроксихлорид кальция , а затем хлорид кальция .

В процессе, называемом сульфатированием , диоксид серы реагирует с известковой водой:

Ca(OH) 2 ( водный раствор ) + SO 2 ( г ) → CaSO 3 ( т ) + H 2 O ( л )

Известковая вода используется в процессе, известном как умягчение извести, для снижения жесткости воды. Она также используется в качестве нейтрализующего агента при очистке городских сточных вод.

Структура и подготовка

Изображение, полученное с помощью СЭМ, разрушенного затвердевшего цементного теста, на котором видны пластины гидроксида кальция и игольчатые кристаллы эттрингита (микронный масштаб)

Гидроксид кальция принимает полимерную структуру, как и все гидроксиды металлов. Структура идентична структуре Mg(OH) 2 ( структура брусита ); т.е. мотив иодида кадмия . Между слоями существуют сильные водородные связи . [10]

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

CaO + H2O → Ca(OH) 2

Наряду с производством негашеной извести из известняка путем прокаливания , это одна из древнейших известных химических реакций; свидетельства доисторического производства датируются как минимум 7000 годом до н. э. [11]

Использует

Гидроксид кальция обычно используется для приготовления известкового раствора .

Одной из важных областей применения гидроксида кальция является его использование в качестве флокулянта в очистке воды и сточных вод . Он образует пушистое заряженное твердое вещество, которое способствует удалению более мелких частиц из воды, что приводит к более чистому продукту. Это применение стало возможным благодаря низкой стоимости и низкой токсичности гидроксида кальция. Он также используется в очистке пресной воды для повышения pH воды, чтобы трубы не подвергались коррозии, если базовая вода кислая, поскольку он является саморегулирующимся и не повышает pH слишком сильно. [ необходима цитата ]

Другое крупное применение — в бумажной промышленности, где он является промежуточным продуктом в реакции производства гидроксида натрия. Это преобразование является частью этапа каустификации в процессе крафт-варки для производства целлюлозы. В процессе каустификации обожженная известь добавляется в зеленый щелок , который представляет собой раствор в основном карбоната натрия и сульфата натрия , полученный путем растворения расплава , который является расплавленной формой этих химикатов из печи восстановления. [10]

В садовых культурах гидроксид кальция используется в качестве фунгицида. Применение «известковой воды» предотвращает развитие язв, вызванных грибковым патогеном Neonectria galligena . Деревья опрыскивают, когда они находятся в состоянии покоя зимой, чтобы предотвратить токсичные ожоги от высокореактивного гидроксида кальция. Такое использование разрешено в Европейском Союзе и Соединенном Королевстве в соответствии с правилами основных веществ. [12]

Гидроксид кальция применяется в стоматологии, в первую очередь в эндодонтии.

Пищевая промышленность

Благодаря своей низкой 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 языке ацтеков науатль гидроксид кальция обозначается словом nextli . В процессе, называемом никстамализацией , кукуруза варится с nextli, чтобы получить никстамал , также известный как мамалыга . Никстамализация значительно увеличивает биодоступность ниацина (витамина B3), а также считается более вкусным и легкоусвояемым. Никстамал часто измельчают в муку, известную как masa , которая используется для приготовления лепешек и тамале. [ требуется цитата ]

Известковая вода используется при приготовлении кукурузы для кукурузных лепешек и других кулинарных целей с использованием процесса, известного как никстамализация . Никстамализация делает ниацин питательно доступным и предотвращает пеллагру . [16] Традиционно известковая вода использовалась на Тайване и в Китае для консервирования хурмы и устранения терпкости. [17] : 623 

При жевании листьев коки гидроксид кальция обычно жуется вместе с ними, чтобы сохранить химически доступные для усвоения организмом алкалоидные стимуляторы . Аналогично, коренные американцы традиционно жевали листья табака с гидроксидом кальция, полученным из сожженных раковин моллюсков, для усиления эффекта. Он также использовался некоторыми коренными племенами Южной Америки в качестве ингредиента в yopo , психоделическом нюхательном порошке, приготовленном из бобов некоторых видов Anadenanthera . [18]

Азиатские использования

Гидроксид кальция обычно добавляют в связку орехов ареки и листьев бетеля, называемую « паан », чтобы сохранить алкалоидные стимуляторы в химически доступном состоянии для попадания в кровоток путем сублингвальной абсорбции.

Он используется в приготовлении насвара (также известного как насс или нисвар ), типа табака для макания, изготавливаемого из свежих табачных листьев, гидроксида кальция ( чуна / чуна или сун ) и древесной золы. Его потребляют в основном в диаспоре патанов , Афганистане , Пакистане , Индии и Бангладеш . Жители деревень также используют гидроксид кальция для покраски своих глиняных домов в Афганистане, Пакистане и Индии.

Хобби использует

В живописи буон фреско известковая вода используется в качестве растворителя цвета для нанесения на свежую штукатурку. Исторически она известна как побелка для краски .

Крупный план актеров фильма «Умирающий галл» , на которых видны характерные прически, предположительно полученные в результате мытья в известковой воде.

Известковая вода широко используется морскими аквариумистами в качестве основного источника кальция и щелочности для рифовых аквариумов. Кораллы отряда Scleractinia строят свои эндоскелеты из арагонита ( полиморф карбоната кальция). При использовании для этой цели известковая вода обычно называется Kalkwasser . Она также используется при дублении и изготовлении пергамента . Известь используется в качестве средства для удаления волос на основе ее щелочных свойств. [19]

Личная гигиена и украшения

Обработка волос известковой водой делает их жесткими и отбеливает, а также убивает всех вшей и клещей, живущих в них. Диодор Сицилийский описывал кельтов следующим образом: «Их вид ужасает... Они очень высокого роста, с рельефными мускулами под чистой белой кожей. Их волосы светлые, но не только от природы: они отбеливают их и по сей день искусственно, промывая их в извести и зачесывая назад со лба. Они похожи на лесных демонов, их волосы густые и косматые, как грива лошади. Некоторые из них чисто выбриты, но другие, особенно высокопоставленные, бреют щеки, но оставляют усы, которые покрывают весь рот...». [20] [21]

Гидроксид кальция также применяется в процессе обработки кожи, называемом золением .

Межзвездная среда

Ион CaOH + был обнаружен в атмосфере звезд S-типа . [22]

Известковая вода

Известковая вода представляет собой насыщенный водный раствор гидроксида кальция. Гидроксид кальция плохо растворяется в воде при комнатной температуре (1,5 г/л при 25 °C [23] ). «Чистая» (т. е. менее или полностью насыщенная) известковая вода прозрачна и бесцветна, с легким землистым запахом и вяжущим/горьким вкусом. Она имеет щелочную природу с pH 12,4. Известковая вода названа в честь известняка , а не плода лайма . Известковая вода может быть получена путем смешивания гидроксида кальция (Ca(OH) 2 ) с водой и удаления избытка нерастворенного растворенного вещества (например, путем фильтрации). При добавлении избытка гидроксида кальция (или при изменении условий окружающей среды, например, при достаточном повышении его температуры) получается молочный раствор из-за однородной суспензии избытка гидроксида кальция. Эта жидкость традиционно известна как известковое молоко .

Риски для здоровья

Незащищенное воздействие Ca(OH) 2 , как и любого сильного основания , может вызвать ожоги кожи, но оно не является остротоксичным. [8]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab John Rumble (18 июня 2018 г.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (99-е изд.). CRC Press. 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, Х. Э. (1961). «Позиции водорода в портландите, Ca(OH) 2 , как указано в распределении электронов». Acta Crystallographica . 14 (9): 950–957. Bibcode : 1961AcCry..14..950P. doi : 10.1107/S0365110X61002771.
  5. ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы 6-е изд . Houghton Mifflin Company. стр. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  6. ^ "MSDS Гидроксид кальция" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 марта 2012 г. . Получено 21 июня 2011 г. .
  7. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0092". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  8. ^ abcd Кенни, Мартин; Оутс, Тони (2007). «Известь и известняк». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a15_317.pub2. ISBN 978-3-527-30385-4.
  9. ^ Halstead, PE; Moore, AE (1957). «Термическая диссоциация гидроксида кальция». Журнал химического общества . 769 : 3873. doi : 10.1039/JR9570003873.
  10. ^ ab Гринвуд, NN; и Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 . 
  11. ^ "История использования известняка – хронология". Science Learning Hub – Pokapū Akoranga Pūtaiao . Curious Minds New Zealand. 1 октября 2012 г. Получено 7 июня 2024 г.
  12. ^ Европейский союз (13 мая 2015 г.). "РЕГЛАМЕНТ КОМИССИИ (ЕС) 2015/762 от 12 мая 2015 г. об утверждении основного вещества гидроксида кальция в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1107/2009 Европейского парламента и Совета относительно размещения на рынке средств защиты растений и о внесении изменений в Приложение к Регламенту Комиссии (ЕС) № 540/2011" . Получено 12 мая 2022 г.
  13. ^ Институт исследований пестицидов Национальной органической программы Министерства сельского хозяйства США (23 марта 2015 г.). "Гашеная известь: Технический отчет об оценке" (PDF) . Agriculture Marketing Services . Получено 17 июля 2019 г.
  14. ^ Борсук, Алек (6 августа 2015 г.). «Готовим с щелочью». Nordic Food Lab .
  15. ^ "Подготовка субстратов для выращивания грибов". Североамериканская микологическая ассоциация . Получено 8 июля 2021 г.
  16. ^ Wacher, Carmen (1 января 2003 г.). «Никстамализация — мезоамериканская технология обработки кукурузы в малых масштабах с большим потенциалом для улучшения качества пищевых продуктов на основе кукурузы». Food Based Approaches for a Healthy Nutrition in Africa . Архивировано из оригинала 5 марта 2018 г.
  17. ^ Ху, Шиу-ин (2005). Пищевые растения Китая. Гонконг: Издательство китайского университета. ISBN 962-201-860-2. OCLC  58840243.
  18. ^ де Смет, Питер АГМ (1985). «Мультидисциплинарный обзор ритуалов опьяняющего нюхательного табака в Западном полушарии». Журнал этнофармакологии . 3 (1): 3–49. doi :10.1016/0378-8741(85)90060-1. PMID  3887041.
  19. ^ Природа и изготовление пергамента Рональда Рида [ ISBN отсутствует ]
  20. ^ «Диодор Сицилийский, Библиотека истории | Изучение кельтских цивилизаций».
  21. ^ "Диодор Сицилийский – Книга V, Глава 28". penelope.uchicago.edu . Получено 12 ноября 2017 г. .
  22. ^ Jørgensen, Uffe G. (1997), "Cool Star Models", в van Dishoeck, Ewine F. (ред.), Molecules in Astrophysics: Probes and Processes , Симпозиумы Международного астрономического союза. Molecules in Astrophysics: Probes and Processes, т. 178, Springer Science & Business Media, стр. 446, ISBN 079234538X.
  23. ^ «Растворимость неорганических и металлоорганических соединений – Сборник данных о растворимости из периодической литературы», А. Зайделл, В. Ф. Линке, Ван Ностранд (издатель), 1953 [ ISBN отсутствует ]

Внешние ссылки