Оксид кальцію

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Оксид кальцію
Calcium-oxide-3D-vdW.png
Кристалічна структура CaO
Назва за IUPAC Кальцій оксид
Інші назви негашене вапно
Ідентифікатори
Номер CAS 1305-78-8
Властивості
Молекулярна формула CaO
Молярна маса 56,077 г/моль
Зовнішній вигляд біло-сірі кристали
Густина 3,34 г/см3[1]
Тпл 2898 °C[1]
Розчинність (вода) реагує
Розчинність (кислоти) розчинний
Показник заломлення (nD) 1,8396
Структура
Кристалічна структура кубічна
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
-634,9 кДж/моль
Ст. ентропія So298 38,1 Дж/моль·К
Теплоємність, cop 42,0 Дж/моль·К
Пов'язані речовини
Інші катіони оксид магнію
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Окси́д ка́льцію, негашене вапно (рос. известь негашеная; англ. quicklime; нім. ungelöschter Kalk) — неорганічна бінарна сполука Кальцію та Оксигену складу CaO. В'яжуча мінеральна кристалічна тугоплавка речовина білого кольору. Температура плавлення 2585°С. Проявляє сильні осно́вні властивості.

У техніці оксид кальцію називають звичайно негашеним, або паленим вапном. Остання назва походить від способу його одержання: прожарювання, або «випалювання» вапняку. Одержують шляхом випалювання вапняку, крейди та інших карбонатних порід. Процес ведуть при низьких температурах розкладання карбонату кальцію.

Поширення у природі[ред.ред. код]

Оксид кальцію є однією з найбільш поширених сполук у природі. Він часто трапляється у складі природних карбонатів, паралельно із оксидом магнію. Основними сполуками, з яких добувають CaO є кальцит, мармур, вапняк, арагоніт, доломіт та багато інших.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

З водою оксид кальцію реагує дуже енергійно, з виділенням значної кількості тепла і утворенням гідроксиду кальцію:

\mathrm{ CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2}

Реакцію взаємодії оксиду кальцію з водою в техніці називають «гашенням» вапна, а продукт реакції — гідроксид кальцію — гашеним вапном.

CaO проявляє сильні осно́вні властивості: взаємодіє з кислотами та кислотними оксидами (зокрема, активно поглинає вуглекислий газ із повітря), з амфотерними оксидами:

\mathrm{ CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O }
\mathrm{ 3CaO + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2O}
\mathrm{ CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3}
\mathrm{ CaO + SiO_2 \xrightarrow{1100-1200^oC} \ CaSiO_3}

Кальцій піддається відновленню з оксиду алюмінієм та коксом:

\mathrm{ 3CaO + 2Al \ \xrightarrow{1200^oC} \ Ca + Al_2O_3}
\mathrm{ CaO + 3C \ \xrightarrow{1900-1950^oC} \ CaC_2 + CO}

Отримання[ред.ред. код]

Виробництво у промисловості[ред.ред. код]

Негашене вапно (оксид кальцію) одержують прожарюванням (випалюванням) вапняку або крейди. Карбонат кальцію починає розкладатися при 850°С. Чим вища температура, тим швидше йде розклад. Але вище 1200°С домішки, що є у вапняку, починають обплавлятися, і це утруднює процес розкладу. Тому «випалювання» вапняку проводять при 1000—1200°С.

Піч для випалювання вапняку

Процес «випалювання» здійснюють у вертикальних шахтних печах, облицьованих зсередини вогнетривкою цеглою. Шихту, тобто суміш вапняку і коксу, завантажують у піч через верхній отвір. Шматки вапняку і коксу роблять такими, щоб їх діаметр був приблизно 10 см. Тоді повітря і топочні гази легко проходять крізь шихту, і вапняк розкладається рівномірно по всій масі.

Гарячі гази, що виникають при горінні палива і розкладі вапняку, піднімаючись вгору, поступово охолоджуються, нагріваючи шихту. Палене вапно опускається в нижню частину печі, де охолоджується повітрям, що подається знизу.

Отримання в лабораторії[ред.ред. код]

Синтез оксиду кальцію можна провести спаленням металевого кальцію або його гідриду:

\mathrm{ 2Ca + O_2 \xrightarrow{200-300^oC} \ 2CaO}
\mathrm{ CaH_2 + O_2 \xrightarrow{300-400^oC} \ CaO + H_2O}

Іншим варіантом є термічне розкладання оксигенвмісних сполук кальцію:

\mathrm{ Ca(OH)_2 \xrightarrow{520-580^oC} \ CaO + H_2O }
\mathrm{ CaCO_3 \xrightarrow{900-1200^oC} \ CaO + CO_2\uparrow}
\mathrm{ 2Ca(NO_3)_2 \xrightarrow{>561^oC} \ 2CaO + 4NO_2 + O_2}

Застосування[ред.ред. код]

Вапно дуже широко застосовується у будівельній справі, а також у хімічній промисловості для одержання хлорного вапна. Щорічний світовий видобуток вапна становить сотні мільйонів тонн.

У будівництві використовують гашене вапно, тобто гідроксид кальцію. З цією метою негашене вапно обробляють водою. При цьому пористі шматки оксиду кальцію (негашеного вапна) жадібно поглинають воду і реагують з нею з виділенням значної кількості тепла. Внаслідок цього частина води випаровує, а оксид кальцію перетворюється у пухку масу гідроксиду кальцію (гашеного вапна), яку називають пушонкою. При надлишку води гашене вапно утворюється у вигляді тістоподібної маси.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б За тиску 101,3 кПа

Джерела[ред.ред. код]

  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL): CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  • Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Рипан Р., Чертяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. — М.: «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с. (рос.)
  • Деркач Ф. А. Хімія. — Львів: Львівський університет, 1968. — 312 с.