Формула оксида кальция (негашеной извести) и свойства соединения

Кальций — элемент второй группы периодической системы Менделеева. В нее входят щелочноземельные металлы (то есть те, чьи окислы при взаимодействии с водой дают щелочные растворы). Оксид кальция (формула соединения — CaO) — белое вещество, устойчивое к горению (плавится при температуре порядка 3000°C), имеет ярко выраженные основные свойства.

Оглавление:

• Получение и основные характеристики
• Химические свойства
• Практическое использование
• Меры предосторожности при работе

Кальций — элемент второй группы периодической системы Менделеева. В нее входят щелочноземельные металлы (то есть те, чьи окислы при взаимодействии с водой дают щелочные растворы). Оксид кальция (формула соединения — CaO) — белое вещество, устойчивое к горению (плавится при температуре порядка 3000°C), имеет ярко выраженные основные свойства.

Получение и основные характеристики

В лабораторных условиях жженую известь получают окислением металлического кальция. Второй вариант — термическое разложение его карбоната (известняка):

• CaCO3 → CaO + CO2;
• 2Ca + O2 → 2CaO.

Получить это соединение можно и разложением пероксида кальция (CaO2) при температуре 250°C:

CaO2 → 2CaO + O2.

В промышленности оксид кальция «добывают» путем обжига известняка (CaCO3). Температура, при которой протекает реакция, составляет 1000−1100°C. Сам технологический процесс проходит в шахтных или во вращающихся трубчатых печах. Другие способы:

1. Разложение гашеной извести. Процесс протекает при повышенных температурах (520−580°C): Ca (OH)2 → CaO + H2O.
2. Разложение кальциевых кислотосодержащих солей: 2Ca (NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2. Эта реакция возможна только при высоких температурах (600°C).

Примечание: именно благодаря высокотемпературным способам получения CaO стали называть жженой (негашеной) известью.

CaO (простое вещество) — порошок, не имеющий запаха, по внешнему виду напоминает обычную поваренную соль. Вид химической связи — ионная: металл плюс неметалл.

Справка: негашеная известь относится к веществам второго класса опасности. Пары, пыль и аэрозольные частички CaO, поражая дыхательные органы человека, вызывают раздражение и кашель, прободение носовой перегородки. Попадание в легкие может привести к пневмонии, а проглатывание соединения вызовет сильнейший ожог пищевода и желудка.

Химические свойства

Это химически активное соединение, которому присущи все свойства основных оксидов металлов. К ним относятся:

1. Взаимодействие с кислотами: CaO + 2HCl → CaCL2 + H2O; CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O.
2. С окислами неметаллов: CaO + SO2 → CaSO3; CaO + SO3 → CaSO4.
3. С кремнием (при нагревании до 1300°C): 2CaO + 5Si → 2CaSi2 + SiO2.
4. С углекислым газом (диоксидом углерода): CaO + CO2 → CaCO3.
5. С амфотерными оксидами, то есть теми, что обладают свойствами как кислот, так и оснований. Уравнения реакций будут выглядеть так: CaO + Al2O3 → Ca (AlO2)2; CaO + MnO2 → CaMnO3.

Взаимодействием с углеродом получают карбид и угарный (углекислый) газ — все будет зависеть от условий проведения реакции:

• CaO + 3C→ CaC2 + CO (t° = 1900 — 1950°C).
• 2CaO + 5C → 2CaC2 + CO2 (t° = 700°C).

А вот в воде жженая известь не растворяется, а реагирует с ней, образуя сильную щелочь:

CaO + H2O → Ca (OH)2 — процесс характеризуется выработкой существенного количества тепловой энергии.

Интересный факт: у жженой извести есть еще одно название — кипелка. Именно этот термин обычно используют строители. Наименование появилось благодаря процессу взаимодействия оксида кальция с водой, при котором из-за выделяющегося тепла смесь «кипит».

Практическое использование

Основное применение — пищевая промышленность. При добавлении «E529» (номенклатурное название оксида кальция) улучшаются качества муки и хлебобулочных изделий. Кроме того, эта добавка является питательной средой при дрожжевом брожении. А еще она поддерживает нужный уровень кислотности. Другие варианты:

1. Производство сахара — там эта добавка выполняет функции осветлителя, сорбента и фильтрующего материала.
2. Изготовление пищевых масел — катализатор процесса гидрогенизации (присоединение водорода к органическому веществу).
3. Обработка воды, используемой для изготовления алкогольсодержащих напитков.
4. Производство соли (пищевой, технической, фармакопейной) — в качестве реагента, необходимого для очистки рассола от солей кальция и магния.

Примечание: вещество безопасно для человека в продуктах питания, но только при соблюдении дозировок.

Свойства соединения позволяют использовать его и в качестве наполнителя, химического реагента: например, для нейтрализации кислоты (в кожевенной индустрии, а также при сбросе стоков любых химпроизводств), при получении стеарата кальция — вещества, необходимого для изготовления загустителя смазочных материалов, матирующих добавок в лакокрасочных материалах, эмульгаторов (косметические продукты), и прочего.

Негашеная известь нужна и в строительстве — из нее производят известковый цемент, который быстро застывает на воздухе. Однако из-за его «специфической» адсорбционной способности (слишком сильно поглощает влагу, из-за чего на стенах зданий, построенных с использованием этого материала иногда образовывался грибок) в последнее время от него стали отказываться. Но CaO по-прежнему остается незаменимым при изготовлении штукатурок, силикатных кирпичей, шлакобетона.

В агрохимической отрасли оксид кальция используют для обработки кислых почв, а также в качестве средства, применяющегося для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. А в нефтехимии жженая известь незаменима при изготовлении тормозных колодок, солидолов.

Меры предосторожности при работе

Так как известь — вещество ядовитое, при работе с ней на производстве и в быту необходимо соблюдать строгие меры безопасности. Самое основное — использовать перчатки, так как даже без попадания воды оксид кальция будет действовать на кожу и вызовет химический ожог. Обязательно использовать и защитную одежду, очки, респиратор.

Примечание: на предприятиях, где в техпроцессах задействована жженая известь, обязательно контролируют ПДК (максимально допустимую безопасную концентрацию) этого вещества в воздухе. Рабочие места всегда располагаются в помещениях с дополнительно принудительной вентиляцией. А если есть риск высокого пыления, еще и оснащаются локальными вытяжками. В лабораториях реакции с участием жженой извести проводятся исключительно в вытяжных шкафах.

Хранят известковые смеси в герметичных упаковках (специальных бумажных многослойных пакетах), куда нет доступа влаге. Все они должны быть оснащены специальной маркировкой, предупреждающей о возможной опасности. При этом важно, чтобы и само помещение, где лежат пачки с кипелкой, хорошо проветривалось.