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.
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:
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 ):
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]
Гидроксид кальция реагирует с хлористым водородом , образуя сначала гидроксихлорид кальция , а затем хлорид кальция .
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:
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]
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 ]
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:
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.
Из-за малой токсичности и мягкости основных свойств гашеная известь широко применяется в пищевой промышленности :
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]
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.
Незащищенное воздействие Ca(OH) 2 , как и любого сильного основания , может вызвать сильное раздражение кожи, химические ожоги, слепоту, повреждение легких или сыпь. [6]
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь )