Oxid vápenatý - Calcium oxide - Wikipedia

Oxid vápenatý
Oxid vápenatý
Prášek oxidu vápenatého. JPG
Jména
Název IUPAC
Oxid vápenatý
Ostatní jména
Nehašené vápno, pálené vápno, nehašené vápno, oblázkové vápno, vápno
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.013.763 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 215-138-9
Číslo E.E529 (regulátory kyselosti, ...)
485425
KEGG
Číslo RTECS
  • EW3100000
UNII
UN číslo1910
Vlastnosti
CaO
Molární hmotnost56.0774 g / mol
VzhledBílý až světle žlutý / hnědý prášek
ZápachBez zápachu
Hustota3.34 g / cm3[1]
Bod tání 2613 ° C (4735 ° F; 2886 K)[1]
Bod varu 2850 ° C (5160 ° F; 3120 K) (100 hPa )[2]
Reaguje na formu hydroxid vápenatý
Rozpustnost v MetanolNerozpustný (také v diethylether, oktanol )
Kyselost (strK.A)12.8
−15.0×10−6 cm3/ mol
Struktura
Krychlový, cF8
Termochemie
40 J · mol−1· K.−1[3]
−635 kJ · mol−1[3]
Farmakologie
QP53AX18 (SZO)
Nebezpečí
Bezpečnostní listHazard.com
Piktogramy GHSGHS05: ŽíravýGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHSNebezpečí
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)
Bod vzplanutíNehořlavé [4]
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 5 mg / m3[4]
REL (Doporučeno)
TWA 2 mg / m3[4]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
25 mg / m3[4]
Související sloučeniny
jiný anionty
Sulfid vápenatý
Hydroxid vápenatý
Selenid vápenatý
Tellurid vápenatý
jiný kationty
Oxid berylnatý
Oxid hořečnatý
Oxid strontnatý
Oxid barnatý
Oxid radia
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Vápník kysličník (CaO), běžně známý jako nehasené vápno nebo pálené vápno, je široce používán chemická sloučenina. Je to bílá, žíravý, zásaditý, krystalický pevná látka při pokojové teplotě. Široce používaný výraz „Limetka „znamená anorganické materiály obsahující vápník, ve kterých převažují uhličitany, oxidy a hydroxidy vápníku, křemíku, hořčíku, hliníku a železa. Naproti tomu nehasené vápno konkrétně platí pro jedinou chemickou sloučeninu oxid vápenatý. Oxid vápenatý, který přežije zpracování, aniž by reagoval ve stavebních výrobcích, jako je cement, se nazývá vápno zdarma.[5]

Nehašené vápno je relativně levné. Jak on, tak chemický derivát (hydroxid vápenatý, z nichž je pálené vápno anhydrid báze ) jsou důležité komoditní chemikálie.

Příprava

Oxid vápenatý obvykle vyrábí tepelný rozklad materiálů, jako např vápenec nebo mušle, které obsahují uhličitan vápenatý (CaCO3; minerální kalcit ) v Vápenka. Toho je dosaženo zahřátím materiálu na více než 825 ° C (1517 ° F),[6] proces zvaný kalcinace nebo pálení vápna, osvobodit molekulu oxid uhličitý (CO.)2), takže nehasené vápno.

CaCO3(s) → CaO (s) + CO2(G)

Nehašené vápno není stabilní a po ochlazení ano spontánně reagovat s CO2 ze vzduchu, dokud nebude po dostatečně dlouhé době zcela převeden zpět na uhličitan vápenatý, pokud nebude hasen vodou, aby se nastavil jako vápenná omítka nebo vápenná malta.

Roční celosvětová produkce páleného vápna se pohybuje kolem 283 milionů tun. Čína je zdaleka největším světovým producentem s celkovým objemem přibližně 170 milionů tun ročně. Další největší jsou Spojené státy s přibližně 20 miliony tun ročně.[7]

Přibližně 1,8 t 1,0 vápence je vyžadováno za 1,0 t páleného vápna. Nehašené vápno má vysokou afinitu k vodě a je účinnější vysoušedlo než silikonový gel. Reakce páleného vápna s vodou je spojena se zvětšením objemu minimálně 2,5krát.[8]

Použití

Demonstrace hašení páleného vápna jako silně exotermické reakce. K kouskům páleného vápna se přidávají kapky vody. Po chvíli výrazné exotermické dojde k reakci („hašení vápna“). Teplota může dosáhnout až asi 300 ° C (572 ° F).
  • Hlavní použití nehaseného vápna je v základní výroba kyslíkové oceli (BOS) proces. Jeho použití se pohybuje od asi 30 do 50 kilogramů (65–110 lb) na tunu oceli. Nehašené vápno neutralizuje kyselé oxidy, SiO2, Al2Ó3, a Fe2Ó3, k výrobě základní roztavené strusky.[8]
  • Mleté pálené vápno se používá při výrobě pórobeton bloky s hustotou ca. 0,6–1,0 g / cm3 (9,8–16,4 g / cu in).[8]
  • Nehasené vápno a hydratované vápno může značně zvýšit nosnost zemin obsahujících jíl. Dělají to reakcí s jemně rozmělněným oxidem křemičitým a oxidem hlinitým za vzniku křemičitanů a hlinitanů vápenatých, které mají cementační vlastnosti.[8]
  • Malá množství páleného vápna se používají v jiných procesech; např. výroba skla, hlinitanu vápenatého a organických chemikálií.[8]
  • Teplo: Uvolněné pálené vápno tepelný energie tvorbou hydrátu, hydroxid vápenatý, následující rovnicí:[9]
CaO (s) + H2O (l) ⇌ Ca (OH)2 (aq) (ΔHr = −63.7 kJ / mol CaO)
Jak hydratuje, dochází k exotermické reakci a pevná látka se nafoukne. Hydrát lze převést na pálené vápno odstraněním vody zahřátím na zarudnutí, aby se zvrátila hydratační reakce. Jeden litr vody se spojí s přibližně 3,1 kilogramu páleného vápna a získá se hydroxid vápenatý plus 3,54MJ energie. Tento proces lze použít k zajištění pohodlného přenosného zdroje tepla, jako je tomu při ohřívání potravin na místě v samoohřívací plechovka, vaření a ohřev vody bez otevřeného ohně. Několik společností prodává soupravy na vaření pomocí této metody ohřevu.[10]
  • Je znám jako potravinářská přídatná látka do FAO jako regulátor kyselosti, prostředek na úpravu mouky a jako odkalovač.[11] Má to Číslo E. E529.
  • Světlo: Když se pálené vápno zahřeje na 2400 ° C (4350 ° F), vydává intenzivní záři. Tato forma osvětlení je známá jako a záře reflektorů, a byl široce používán v divadelních produkcích před vynálezem elektrického osvětlení.[12]
  • Cement: Oxid vápenatý je klíčovou složkou procesu výroby cement.
  • Jako levná a široce dostupná alkálie. Přibližně 50% z celkové produkce páleného vápna je převedeno na hydroxid vápenatý před použitím. Rychle i hydratované vápno se používají k úpravě pitné vody.[8]
  • Ropný průmysl: Pasty pro detekci vody obsahují směs oxidu vápenatého a fenolftalein. Pokud by tato pasta přišla do kontaktu s vodou v palivové nádrži, CaO reaguje s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého. Hydroxid vápenatý má dostatečně vysoké pH, aby změnil fenolftalein v živé purpurově růžové barvě, což naznačuje přítomnost vody.
  • Papír: Oxid vápenatý se používá k regeneraci hydroxidu sodného z uhličitanu sodného při chemickém využití v celulózkách Kraft.
  • Sádra: Existují archeologické důkazy, že Pre-Pottery Neolithic B lidé používali vápenec omítka pro podlahy a další použití.[13][14][15] Takový Podlaha z vápenného popela zůstal v provozu až do konce devatenáctého století.
  • Chemická výroba nebo výroba energie: K odstranění lze použít pevné postřiky nebo suspenze oxidu vápenatého oxid siřičitý z výfukových proudů v procesu zvaném odsiřování spalin.
  • Hornictví: Stlačené vápno kazety využívat exotermické vlastnosti páleného vápna k rozbíjení hornin. A výstřel díra se do skály vyvrtá obvyklým způsobem a uvnitř a se umístí zapečetěná patrona páleného vápna ucpaný. Potom se do kartuše vstřikuje určité množství vody a výsledné uvolňování páry spolu s větším objemem zbytkové hydratované pevné látky rozbíjí skálu. Metoda nefunguje, pokud je hornina zvlášť tvrdá.[16][17][18]
  • Likvidace mrtvol: Historicky se věřilo, že nehasené vápno je účinné při urychlování rozkladu mrtvol. To bylo docela mylné a použití páleného vápna může dokonce podpořit zachování; i když to může pomoci vymýtit zápach rozkladu, který mohl vést lidi k domněnce, že to bylo skutečné maso, které bylo spotřebováno.[19]

Zbraň

V roce 80 př. N. L. Římský generál Sertorius nasadil dusivé mraky louhu vápenného prášku, aby porazil Characitani z Hispania, kteří se uchýlili do nepřístupných jeskyní.[20] Podobný prach byl použit v Číně k potlačení ozbrojené rolnické vzpoury v roce 178 nl vápenné vozy vybavené měchy vhánělo do davů vápencový prášek.[21]

Nehašené vápno je také považováno za součást Řecký oheň. Při kontaktu s vodou by pálené vápno zvýšilo teplotu nad 150 ° C (302 ° F) a zapálilo by palivo.[22]

David Hume, v jeho Dějiny Anglie, líčí to na začátku vlády Jindřich III, anglické námořnictvo zničilo napadající francouzskou flotilu oslepením nepřátelské flotily páleným vápnem.[23] Nehasené vápno mohlo být použito ve středověké námořní válce - až do použití „vápenných minometů“ k jeho házení na nepřátelské lodě.[24]

Náhradníci

Vápenec je náhradou vápna v mnoha aplikacích, které zahrnují zemědělství, tavení a odstraňování síry. Vápenec, který obsahuje méně reaktivní materiál, reaguje pomaleji a může mít jiné nevýhody ve srovnání s vápnem, v závislosti na aplikaci; vápenec je však podstatně levnější než vápno. Kalcinovaná sádra je alternativní materiál v průmyslových omítkách a maltách. Cement, prach z cementářské pece, popílek a prach z vápenné pece jsou potenciální náhražkou některých stavebních použití vápna. Hydroxid hořečnatý je náhradou za vápno při kontrole pH a oxid hořečnatý je náhradou za dolomitické vápno jako tavidlo při výrobě oceli.[25]

Bezpečnost

Vzhledem k prudké reakci páleného vápna s vodou způsobuje pálené vápno silné podráždění při vdechování nebo kontaktu s vlhkou pokožkou nebo očima. Vdechnutí může způsobit kašel, kýchání a namáhavé dýchání. Poté se může vyvinout v popáleniny s perforací nosní přepážky, bolestmi břicha, nevolností a zvracením. Ačkoli nehasené vápno není považováno za nebezpečí požáru, jeho reakce s vodou může uvolnit dostatek tepla k zapálení hořlavých materiálů.[26]

Přirozený výskyt

Je pozoruhodné, že CaO je také samostatný minerální druh, pojmenovaný vápno. Pyrometamorfní minerál, to je vzácné, protože je nestabilní ve vlhkém vzduchu, který se rychle mění portlandit, Ca (OH)2.[27][28]

Reference

  1. ^ A b Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4.55. ISBN  1439855110.
  2. ^ Oxid vápenatý Archivováno 2013-12-30 na Wayback Machine. Databáze GESTIS
  3. ^ A b Zumdahl, Steven S. (2009). Chemické principy 6. vydání. Společnost Houghton Mifflin. str. A21. ISBN  978-0-618-94690-7.
  4. ^ A b C d NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0093". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  5. ^ "vápno zdarma" Archivováno 09.12.2017 na Wayback Machine. DictionaryOfConstruction.com.
  6. ^ Merck Index of Chemicals and Drugs, 9. vydání monografie 1650
  7. ^ Miller, M. Michael (2007). "Limetka". Ročenka minerálů (PDF). Americký geologický průzkum. str. 43,13.
  8. ^ A b C d E F Tony Oates (2007), „Vápno a vápenec“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (7. vydání), Wiley, str. 1–32, doi:10.1002 / 14356007.a15_317, ISBN  978-3527306732
  9. ^ Collie, Robert L. "Solární topný systém" US patent 3 955 554 vydáno 11. května 1976
  10. ^ Gretton, Lel. „Vápenná energie pro vaření - středověké hrnce až po plechovky 21. století“. Staré a zajímavé. Citováno 13. února 2018.
  11. ^ "Souhrn sloučenin pro CID 14778 - oxid vápenatý". PubChem.
  12. ^ Gray, Theodore (září 2007). „Limelight in the Limelight“. Populární věda: 84.
  13. ^ Neolitický muž: první dřevorubec?. Phys.org (9. srpna 2012). Citováno 2013-01-22.
  14. ^ Karkanas, P .; Stratouli, G. (2011). „Neolitické vápenné omítnuté podlahy v jeskyni Drakaina, ostrov Kefalonia, západní Řecko: Důkazy o významu lokality“. Výroční britská škola v Aténách. 103: 27–41. doi:10.1017 / S006824540000006X.
  15. ^ Connelly, Ashley Nicole (květen 2012) Analýza a interpretace neolitických pohřebních rituálů na Blízkém východě z pohledu komunity. Baylor University Thesis, Texas
  16. ^ Walker, Thomas A. (1888). Severnský tunel, jeho konstrukce a potíže. London: Richard Bentley and Son. str.92.
  17. ^ "Vědecké a průmyslové poznámky". Manchester Times. Manchester, Anglie: 8. 13. května 1882.
  18. ^ US Patent 255042, 14. března 1882
  19. ^ Schotsmans, Eline M.J .; Denton, John; Dekeirsschieter, Jessica; Ivaneanu, Tatiana; Leentjes, Sarah; Janaway, Rob C .; Wilson, Andrew S. (duben 2012). „Účinky hydratovaného vápna a páleného vápna na rozpad pohřbených lidských ostatků s využitím mrtvol prasat jako analogů lidského těla“. Forensic Science International. 217 (1–3): 50–59. doi:10.1016 / j.forsciint.2011.09.025. PMID  22030481.
  20. ^ Plútarchos, „Sertorius 17,1–7“, Paralelní životy.
  21. ^ Adrienne Mayor (2005), „Ancient Warfare and Toxicology“, Philip Wexler (ed.), Encyklopedie toxikologie, 4 (2. vyd.), Elsevier, str. 117–121, ISBN  0-12-745354-7
  22. ^ Croddy, Eric (2002). Chemická a biologická válka: komplexní průzkum pro dotyčného občana. Springer. str. 128. ISBN  0-387-95076-1.
  23. ^ David Hume (1756). Dějiny Anglie. Já.
  24. ^ Sayers, W. (2006). „Využití páleného vápna ve středověké námořní válce“. Námořníkovo zrcadlo. Svazek 92. Číslo 3. str. 262–269.
  25. ^ https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-lime.pdf
  26. ^ Bezpečnostní list CaO Archivováno 2012-05-01 na Wayback Machine. hazard.com
  27. ^ https://www.mindat.org/min-2401.html
  28. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm

externí odkazy