КАЛЦИЈУМ ОКСИД (ЦАО): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА И УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Калцијум оксида (ЦаО) је неорганско једињење садржи калцијум и кисеоник у јонских облицима (не треба мешати са калцијум пероксид ЦаО ₂ ). Широм света позната је и као вапна, реч која означава било које неорганско једињење које садржи калцијум карбонате, оксиде и хидроксиде, поред других метала попут силицијума, алуминијума и гвожђа.

Овај оксид (или креч) такође се колоквијално назива брзи креч или кречни креч, зависно од тога да ли је хидриран или не. Брзи креч је калцијум оксид, док је кречни креч његов хидроксид. Заузврат, кречњак (кречњак или очврсли креч) заправо је седиментна стена састављена углавном од калцијумовог карбоната (ЦаЦО ₃ ).

То је један од највећих природних извора калцијума и чини сировину за производњу калцијумовог оксида. Како се производи та рђа? Карбонати су подложни термичком разградњи; загревање калцијум карбоната на температурама вишим од 825 ° Ц, доводи до стварања креча и угљен диоксида.

Горња изјава може се описати овако: ЦаЦО ₃ (с) → ЦаО (с) + ЦО ₂ (г). Пошто је земаљска кора богата кречњаком и калцитом, а шкољке (сировине за производњу калцијумовог оксида) обилују у океанима и плажама, калцијум оксид је релативно јефтин реагенс.

Формула

Хемијска формула калцијумовог оксида је ЦаО, у којој је јон калцијума сличан киселини (акцептор електрона) Ца ²⁺ , а кисеоник као основни јон (донор електрона) О ^2- .

Зашто се калцијум наплаћује +2? Због тога што калцијум припада групи 2 периодичне табеле (господин Бецамбара), а има само два валентна електрона на располагању за формирање веза, које даје атому кисеоника.

Структура

На горњој слици представљена је кристална структура (врста драгуља соли) за калцијум оксид. Огромне црвене сфере одговарају ионима Ца ^2+, а беле сфере О ^2- јони .

У овом кубном кристалном распореду, сваки ион Ца ²⁺ је окружен са шест О ^2- јона , оклупираних у октаедровим празнинама које остављају велики јони између њих.

Ова структура изражава максимум јонског карактера овог оксида, мада примјетна разлика у радијусима (црвена сфера је већа од бијеле) даје му слабију кристалну решеткану енергију у поређењу с МгО.

Својства

Физички је бела кристална чврста супстанца без мириса са јаким електростатичким интеракцијама, која су одговорна за њене високе талиште (2572 ºЦ) и тачке кључања (2850 ºЦ). Даље, има молекулску масу од 55.958 г / мол и занимљиво својство термолуминесцентног.

То значи да комад калцијумовог оксида изложен пламену може блистати јаком белом светлошћу, која је на енглеском позната као рефлектора или на шпанском, светлошћу калцијума. Јони Ца ²⁺ , у контакту с ватром, потичу црвенкаст пламен, као што се може видети на следећој слици.

Лимелигхт или рефлектор

Растворљивост

ЦаО је основни оксид који има јак афинитет према води до те мере да апсорбује влагу (то је хигроскопска чврста супстанца), реагујући одмах да ствара насути креч или калцијум хидроксид:

ЦаО (с) + Х ₂ О (л) => Ца (ОХ) ₂ (с)

Ова реакција је егзотермна (одаје топлоту) услед стварања чврстог слоја са јачим интеракцијама и стабилнијом кристалном решетком. Међутим, реакција је реверзибилна ако се Ца (ОХ) ₂ загрева , дехидрира и запаљује загађени креч; тада се креч „препороди“.

Добијени раствор је врло базичан, а ако је засићен калцијум-оксидом, он достиже пХ од 12,8.

Исто тако, растворљив је у глицеролу и у отопинама киселине и шећера. Јер је основни оксид, природно има ефективне интеракције са киселим оксида (СиО ₂ , Ал ₂ О ₃ и Фе ₂ О ₃ , на пример), што растворљив у њиховим течне фазе. С друге стране, нерастворљив је у алкохолима и органским растварачима.

Апликације

ЦаО има огромну бесконачност у индустријској употреби, као и у синтези ацетилена (ЦХ≡ЦХ), у екстракцији фосфата из отпадних вода и у реакцији са сумпор-диоксидом из гасовитих отпадака.

Остале употребе калцијумовог оксида су описане у даљем тексту:

Као малтер

Ако се калцијум оксид помеша са песком (СиО ₂ ) и водом, он се пече са песком и споро реагује са водом да би формирао насути креч. Заузврат, ЦО _{2 у} ваздуху се раствара у води и реагује са загађеном соли и формира калцијум карбонат:

Ца (ОХ) ₂ (с) + ЦО ₂ (г) => ЦаЦО ₃ (с) + Х ₂ О (л)

ЦаЦО ₃ је отпорније и тврђе једињење од ЦаО, што узрокује да се малтер (претходна смеша) очврсне и причврсти цигле, блокове или керамику између њих или на жељену површину.

У производњи стакла

Основна сировина за производњу чаша су силицијум-оксиди, који се мешају са кречом, натријум-карбонатом (На ₂ ЦО ₃ ) и другим додацима, који се затим подвргавају загревању, што резултује стакласту чврсту супстанцу. Ова чврста супстанца се затим загрева и удувава у било које цифре.

У рударству

Газирани креч заузима већу запремину од вапна због интеракција везивањем водоника (ОХО). Ово својство се користи за ломљење стијена изнутра.

То се постиже пуњењем компактном мешавином креча и воде, која је запечаћена тако да фокусира своју топлоту и велику снагу у стени.

Као средство за уклањање силиката

ЦаО се фузује са силикатима да би се формирала коалесцентна течност, која се затим извлачи из сировина одређеног производа.

На пример, гвожђе руде су сировина за производњу металног гвожђа и челика. Ови минерали садрже силикате, који су непожељни нечистоће за поступак и уклањају се управо описаном методом.

Наночестице калцијум-оксида

Калцијум оксид се може синтетизовати као наночестице, варирајући концентрације калцијумовог нитрата (Ца (НО ₃ ) ₂ ) и натријум хидроксида (НаОХ) у раствору.

Ове честице су сферне, базичне (као што је и чврсто макро-скало) и имају велику површину. Сходно томе, ова својства погодују каталитичким процесима. Која? Истраживање тренутно одговара на то питање.

Ове наночестице се користе за синтезу супституисаних органских једињења - као што су деривати пиридина - у формулацији нових лекова за спровођење хемијских трансформација као што је вештачка фотосинтеза, за пречишћавање воде од тешких и штетних метала, и као фотокаталитичка средства.

Наночестице се могу синтетизовати на биолошком носачу, попут папаје и листова зеленог чаја, који ће се користити као антибактеријско средство.

Референце

1. сцифун.орг. (2018). Вапненац: калцијум оксид. Преузето 30. марта 2018. године са: сцифун.орг.
2. Википедиа. (2018). Калцијум оксид. Преузето 30. марта 2018. године са: ен.википедиа.орг
3. Асхвини Анантхараман ет ал. (2016). Зелена синтеза наночестица калцијум-оксида и његове примене. Инт. Часопис за инжењерска истраживања и примену. ИССН: 2248-9622, вол. 6, издање 10, (део -1), стр. 27-31.
4. Ј. Сафаеи-Гхоми и др. (2013). Наночестице калцијум-оксида катализирале су једностепену вишекомпонентну синтезу високо супституисаних пиридина у воденом етанолном медијуму Сциентиа Ираница, Трансакције Ц: Хемија и хемијско инжењерство 20 549–554.
5. ПубЦхем. (2018). Калцијум оксид. Преузето 30. марта 2018. из: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
6. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија. У елементима групе 2. (четврто издање, стр. 280). Мц Грав Хилл.