水酸化カルシウムは、その化学式のCa(OH)である無機化合物である2。それは何千年もの間使用されてきた白い粉末であり、その間にいくつかの伝統的な名前またはニックネームを獲得しました。それらの中で、私たちは消滅した、死んだ、化学的、水和した、または微細な石灰に言及することができます。
自然界では、同じ色のポートランダイトと呼ばれる珍しい鉱物で入手できます。このため、Ca(OH)2はこの鉱物から直接得られるのではなく、石灰岩の熱処理とそれに続く水和から得られます。石灰、CaOはこれから得られ、これは続いてクエンチまたは水和されてCa(OH)2を生成する。
水酸化カルシウムの固体サンプル。出典:Chemicalinterest
Ca(OH)2は熱湯に溶けにくいため、水中では比較的弱い塩基です。しかし、その水和は発熱性であるため、その溶解度は冷水で増加します。ただし、その塩基性は、体のあらゆる部分に火傷を引き起こす可能性があるため、取り扱いの際には注意が必要です。
さまざまな材料や食品のpH調整剤として使用されているほか、その質量に関してはカルシウムの優れた供給源でもあります。製紙業界、下水消毒、脱毛製品、トウモロコシ粉から作られた食品に用途があります。
ただし、石灰またはモルタルで他の成分と混合すると石灰が水和するため、その最も重要な用途は建設資材として使用されています。これらの硬化した混合物では、Ca(OH)2が空気から二酸化炭素を吸収して、砂の結晶を炭酸カルシウムから形成されたものと一緒に固めます。
現在、ナノ粒子として直接組成にCa(OH)2を含むより優れた建築材料を開発することを目的として、研究がまだ行われています。
構造
結晶とそのイオン
水酸化カルシウムのイオン。出典:Claudio Pistilli
上の画像には、水酸化カルシウムを構成するイオンがあります。その非常式のCa(OH)2の各CAのことを示している2+カチオン2つのOHアニオンが存在する-静電引力を介してそれと相互作用れます。その結果、両方のイオンが六角形構造の結晶を確立することになります。
このようなCa(OH)2の六方晶では、イオンは互いに非常に接近しており、高分子構造のように見えます。正式なCa-O共有結合はありませんが、2つの要素間の電気陰性度に顕著な違いがあることに変わりはありません。
水酸化カルシウムの構造
構造は、八面体のCaO生成6、カリフォルニア州、2+ 6 OHと相互作用-(CA 2+ -OH - )。
一連のこれらの八面体は、結晶の層を構成します。結晶の層は、分子間凝集性を維持する水素結合によって他と相互作用できます。ただし、Ca(OH)2がCaOに脱水されると、この相互作用は580°Cの温度で消失します。
高圧側では、この点に関してあまり情報がありませんが、6 GPaの圧力で六角形の結晶が六角形から単斜相への転移を起こすことが研究で示されています。それとともに、CaO 6八面体とその層の変形。
形態学
Ca(OH)2結晶は六角形ですが、それらが形態を採用することを妨げるものではありません。これらの構造のいくつか(ストランド、フレーク、ロックなど)は、他の構造よりも多孔性が高く、堅牢またはフラットであり、最終的な用途に直接影響します。
したがって、鉱物ポルトランダイトからの結晶を使用することは、いくつかの厳密なパラメータが従うナノ粒子で構成されるようにそれらを合成することと同じではありません。水和の程度、使用するCaOの濃度、結晶が成長する時間など。
プロパティ
外見
苦味のある白い無臭の粉末状の固体。
モル質量
74.093 g / mol
融点
580°C この温度では分解して水を放出するため、蒸発することはありません。
Ca(OH)2 => CaO + H 2 O
密度
2,211 g / cm 3
pH
その飽和水溶液は、25℃で12.4のpHを有する。
水溶性
Ca(OH)2の水への溶解度は、温度の上昇とともに低下します。たとえば、0°Cでの溶解度は1.89 g / Lです。一方、20ºCおよび100 atCでは、これらはそれぞれ1.73 g / Lおよび0.66 g / Lです。
これは熱力学的事実を示しています。Ca(OH)2の水和は発熱反応であるため、ルシャトリエの原理に従うと、方程式は次のようになります。
Ca(OH)2 <=>のCa 2+ + 2OH - + Q
Qは放出される熱です。水が熱くなればなるほど、平衡は左に向かう傾向があります。つまり、溶解するCa(OH)2が少なくなります。このため、冷水では沸騰水よりもはるかに多く溶解します。
一方、OHの中和に起因する溶解度増加のpHが酸性になった場合、前記-イオンと右側前平衡の変位が。このプロセスでは、中性水よりもさらに多くの熱が放出されます。酸性水溶液に加えて、Ca(OH)2もグリセロールに可溶です。
K
5.5・10 -6。この値は小さいと考えられ、Ca(OH)2の水への溶解度が低いことと一致します(上記と同じバランス)。
屈折率
1,574
安定
Ca(OH)2は、CO 2を吸収して炭酸カルシウムCaCO 3を形成するため、空気からのCO 2に曝されない限り安定しています。したがって、それは、Ca(OH)の固体混合物にimpurifiedなり始める2 -CaCO 3つの結晶COあり、3 2-アニオンOHと競合-カルシウムと相互作用するが2+:
Ca(OH)2 + CO 2 => CaCO 3 + H 2 O
実際、これが、CaCO 3粒子の懸濁液が現れるため、濃縮されたCa(OH)2溶液が乳白色になる理由です。
入手
Ca(OH)2は、石灰CaOを2〜3倍過剰の水と反応させることにより、商業的に入手できます。
CaO + H 2 O => Ca(OH)2
ただし、Ca(OH)2の炭化は、上記で説明したように、プロセスで発生する可能性があります。
それを得るための他の方法は、CaCl 2やCa(NO 3)2などの可溶性カルシウム塩を使用し、NaOHで塩基性化して、Ca(OH)2を沈殿させることからなる。水量、温度、pH、溶媒、炭化度、熟成時間などのパラメーターを制御することにより、異なる形態のナノ粒子を合成できます。
また、天然の再生可能な原材料、またはカルシウムが豊富な産業からの廃棄物を選択することによっても調製できます。これらは加熱すると灰が石灰で構成されます。ここからも、石灰石CaCO 3を無駄にすることなく、これらの灰を水和することでCa(OH)2を調製できます。
たとえば、リュウゼツランのバガスはこの目的のために使用され、テキーラ産業からの廃棄物に付加価値を割り当てています。
用途
食品加工
漬物はまずカリカリにするために水酸化カルシウムに浸されます。出典:Pixabay。
水酸化カルシウムは、いくつかの調理段階で多くの食品に含まれています。例えば、ガーキンなどの漬物は、酢の中に詰められると、それらをより鮮明にするために、同じものの水溶液に浸されます。これは、表面のタンパク質が環境からカルシウムを吸収するためです。
トウモロコシを小麦粉に変換する前に、ビタミンB 3(ナイアシン)を放出し、粉砕を容易にするため、同じことがトウモロコシ粒でも起こります。それが提供するカルシウムは、特定のジュースに栄養価を追加するためにも使用されます。
Ca(OH)2は、一部のパンのレシピでベーキングパウダーを置き換えることもでき、サトウキビやビートから得られる糖質の溶液を明確にします。
下水消毒剤
Ca(OH)2の清澄作用は、凝集剤として作用するという事実によるものです。つまり、浮遊粒子がフロックを形成するまでサイズが増加し、フロックが形成されるか、後で濾過できるようになります。
この特性は下水を消毒するために使用され、不快なコロイドを観客の視界(およびにおい)に対して不安定にします。
製紙業
Ca(OH)2は、木材の処理に使用されるNaOHを再生するためにクラフトプロセスで使用されます。
ガスアブソーバー
Ca(OH)2は、閉鎖空間から、またはその存在が逆効果である環境でCO 2を除去するために使用されます。
パーソナルケア
Ca(OH)2は、その塩基性が毛髪のケラチンを弱めるのに役立ち、したがって、それらを取り除くのが簡単であるため、脱毛クリーム用の製剤に暗黙的に見られます。
建設
水酸化カルシウムは、エジプトのピラミッドなどの古い建設現場の構造の一部として形成されています。出典:Pexels。
Ca(OH)2は太古の昔から存在しており、ピラミッドなどのエジプトの建築工事の建設に使用された石膏とモルタルの塊を統合しています。また、建物、霊廟、壁、階段、床、サポート、さらには歯科用セメントの再建にも。
その強化作用は、CO 2を「呼吸」すると、結果として生じるCaCO 3の結晶が、砂とそのような混合物の他の成分をより適切に統合することになるためです。
リスクと副作用
Ca(OH)2は、Mg(OH)2よりも強いものの、他の水酸化物に比べて強塩基性の固体ではありません。それでも、反応性や可燃性はありませんが、その塩基性は依然として軽度の火傷を引き起こすほど強力です。
したがって、目、舌、肺を刺激するだけでなく、失明、血液の重度のアルカリ性化、皮膚の発疹、嘔吐、喉の痛みなどの病気を引き起こす可能性があるため、注意深く取り扱う必要があります。 。
参考文献
- 震えとアトキンス。(2008)。無機化学。(第4版)。Mc Graw Hill。
- ウィキペディア。(2019)。水酸化カルシウム。から回復:en.wikipedia.org
- チャベスゲレロ他 (2016)。リュウゼツランのバガスから得られる水酸化カルシウムの合成と特性化およびその抗菌活性の調査。回収元:scielo.org.mx
- 飯塚理子、八木武彦、小松一樹、後藤博忠、土屋卓、草場啓二、鍵広之。(2013)。水酸化カルシウム、ポートランダイトの高圧相の結晶構造:その場粉末および単結晶X線回折研究。アメリカの鉱物学者; 98(8-9):1421–1428。doi:doi.org/10.2138/am.2013.4386
- ハンス・ローニンガー。(2019年6月5日)。水酸化カルシウム。化学LibreTexts。回収元:chem.libretexts.org
- Aniruddha S. et al。(2015)。水性媒体中でのナノ水酸化カルシウムの合成。アメリカ陶芸協会。doi.org/10.1111/jace.14023
- カーリー・ヴァンダーグリント。(2018年4月12日)。水酸化カルシウムはどのように食品に使用され、安全ですか?回復元:healthline.com
- ブライアンクレッグ (2015年5月26日)。水酸化カルシウム。回収元:chemistryworld.com