Δομή, ιδιότητες και χρήσεις οξειδίου του ασβεστίου (CaO)

Το οξείδιο ασβεστίου (CaO) είναι μια ανόργανη ένωση που περιέχει ασβέστιο και οξυγόνο σε ιονικές μορφές (δεν πρέπει να συγχέεται με υπεροξείδιο του ασβεστίου, CaO₂). Είναι γνωστό παγκοσμίως ως ασβέστης, μια λέξη που δηλώνει οποιαδήποτε ανόργανη ένωση που περιέχει ανθρακικά, οξείδια και υδροξείδια του ασβεστίου, καθώς και άλλα μέταλλα όπως πυρίτιο, αλουμίνιο και σίδηρο..

Αυτό το οξείδιο (ή άσβεστος) αναφέρεται επίσης επιλεκτικά ως ασβέστης ή ασβέστος που έχει υποστεί σάπια, ανάλογα με το αν ενυδατώνεται ή όχι. Το ασβέστιο είναι οξείδιο του ασβεστίου, ενώ το ασβέστιο είναι το υδροξείδιο του. Με τη σειρά του, ο ασβεστόλιθος (ασβέστης ή σκληρυμένος ασβέστης) είναι στην πραγματικότητα ένα ιζηματογενές πέτρωμα αποτελούμενο κυρίως από ανθρακικό ασβέστιο (CaCO₃). 

Είναι μια από τις μεγαλύτερες φυσικές πηγές ασβεστίου και αποτελεί την πρώτη ύλη για την παραγωγή οξειδίου του ασβεστίου. Πώς παράγεται αυτό το οξείδιο; Τα ανθρακικά είναι ευαίσθητα στη θερμική αποσύνθεση. θέρμανση ανθρακικών ασβεστίων σε θερμοκρασίες άνω των 825 ° C, που οδηγούν στον σχηματισμό ασβέστη και διοξειδίου του άνθρακα.

Η παραπάνω δήλωση μπορεί να περιγραφεί ως εξής: CaCO₃(ες) → CaO (s) + CO₂(ζ) Επειδή φλοιού της Γης είναι πλούσια σε ασβεστόλιθο και ασβεστίτη, και οι ωκεανοί και οι παραλίες είναι άφθονα κοχύλια (πρώτες ύλες για την παραγωγή οξειδίου του ασβεστίου), οξείδιο του ασβεστίου ένα σχετικά φθηνό αντιδραστήριο.

Ευρετήριο

• 1 Φόρμουλα
• 2 Δομή
• 3 Ιδιότητες
  • 3.1 Διαλυτότητα
• 4 Χρήσεις
  • 4.1 Ως κονίαμα 
  • 4.2 Στην παραγωγή γυαλιών
  • 4.3 Στην εξόρυξη
  • 4.4 Ως αφαίρεσης πυριτικού άλατος
• 5 Νανοσωματίδια οξειδίου του ασβεστίου
• 6 Αναφορές

Φόρμουλα

Ο χημικός τύπος του οξειδίου του ασβεστίου είναι το CaO, στο οποίο το ασβέστιο είναι όμοιο με το όξινο ιόν (δέκτης ηλεκτρονίων) Ca²⁺, και το οξυγόνο ως το βασικό ιόν (δότης ηλεκτρονίων) OR^2--.

Γιατί το ασβέστιο έχει χρέωση +2; Επειδή το ασβέστιο ανήκει στην ομάδα 2 του περιοδικού πίνακα (ο κ. Becambara) και διαθέτει μόνο δύο ηλεκτρόνια σθένους για τον σχηματισμό δεσμών, τα οποία δίδουν στο άτομο οξυγόνου.

Δομή

Στην άνω εικόνα, αναπαρίσταται η κρυσταλλική δομή (τύπος γεμάτου άλατος) για το οξείδιο του ασβεστίου. Οι ογκώδεις κόκκινες σφαίρες αντιστοιχούν στα ιόντα Ca²⁺ και τις λευκές σφαίρες στα ιόντα Ο^2-.

Σε αυτή την διάταξη κυβικού κρυστάλλου κάθε ιόν Ca²⁺ περιβάλλεται από έξι ιόντα Ο^2-, αποφράχθηκαν στις οκταεδρικές τρύπες που άφησαν τα μεγάλα ιόντα μεταξύ τους.

Αυτή η δομή εκφράζει το μέγιστο ιοντικό χαρακτήρα του οξειδίου, αν και η σημαντική διαφορά των ακτινών (κόκκινη σφαίρα είναι μεγαλύτερο από το λευκό) δίνει μια ασθενέστερη ενέργεια κρυσταλλικό πλέγμα, αν συγκριθεί με MgO.

Ιδιότητες

Φυσικά, είναι ένα κρυσταλλικό λευκό στερεό, άοσμο και με ισχυρές ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, οι οποίες ευθύνονται για τα υψηλά σημεία τήξης του (2572 ° C) και το βράσιμο (2850 ° C). Επιπλέον, έχει ένα μοριακό βάρος 55,958 g / mol και την ενδιαφέρουσα ιδιότητα να είναι θερμοφωταύγειας.

Αυτό σημαίνει ότι ένα κομμάτι οξείδιο του ασβεστίου που εκτίθεται σε φλόγα μπορεί να λάμψει με ένα έντονο λευκό φως, γνωστό στα αγγλικά με το όνομα φως του φωτός, ή στα ισπανικά, το φως του ασβεστίου. Τα ιόντα Ca²⁺, σε επαφή με τη φωτιά, προκαλούν μια κοκκινωπή φλόγα, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Διαλυτότητα

CaO είναι ένα βασικό οξείδιο το οποίο έχει ισχυρή συγγένεια για το νερό, insomuch ότι απορροφά την υγρασία (είναι ένα υγροσκοπικό στερεό) και αντιδρά αμέσως για να παραχθούν σβησμένη άσβεστος ή υδροξείδιο του ασβεστίου:

CaO (s) + Η₂O (1) => Ca (OH)₂(ες)

Αυτή η αντίδραση είναι εξωθερμική (απελευθερώνει θερμότητα) εξαιτίας του σχηματισμού ενός στερεού με ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις και ενός πιο σταθερού κρυσταλλικού πλέγματος. Ωστόσο, η αντίδραση είναι αναστρέψιμη αν θερμαίνεται το Ca (OH)₂, αφυδατώνοντας και φωτίζοντας τον σβησμένο ασβέστη. τότε, ο ασβέστης "ξαναγεννιέται".

Το προκύπτον διάλυμα είναι πολύ βασικό και αν είναι κορεσμένο με οξείδιο ασβεστίου φτάνει σε ρΗ 12,8.

Ομοίως, είναι διαλυτό σε γλυκερόλη και σε διαλύματα οξέων και σακχάρων. Επειδή είναι ένα βασικό οξείδιο, φυσικά έχει αποτελεσματικές αλληλεπιδράσεις με οξείδια οξέως (SiO₂, Αλ₂Ο₃ και την πίστη₂Ο₃, για παράδειγμα) είναι διαλυτές στις υγρές φάσεις αυτών. Από την άλλη πλευρά, είναι αδιάλυτη σε αλκοόλες και οργανικούς διαλύτες.

Χρησιμοποιεί

CaO έχει μια απέραντη μυριάδα των βιομηχανικών χρήσεων, καθώς και στη σύνθεση των ακετυλενίου (CH≡CH), στην απομάκρυνση φωσφορικών από τα λύματα και αντίδραση με διοξείδιο του θείου από την αέρια απόβλητα.

Άλλες χρήσεις του οξειδίου του ασβεστίου περιγράφονται παρακάτω:

Ως κονίαμα

Εάν το οξείδιο του ασβεστίου αναμειγνύεται με άμμο (SiO₂) και το νερό, κέικ με την άμμο και αντιδρά αργά με το νερό για να σχηματίσει ασβέστιο σβέσης. Με τη σειρά του, το CO₂ του αέρα διαλύεται στο νερό και αντιδρά με το αλάτι για να σχηματίσει ανθρακικό ασβέστιο:

Ca (ΟΗ)₂(ες) + CO₂(g) => CaCO₃(ων) + Η₂O (l)

Το CaCO₃ Είναι μια πιο ανθεκτική και σκληρότερη ένωση από το CaO, προκαλώντας το κονίαμα (το προηγούμενο μίγμα) να σκληρύνει και να στερεώσει τα τούβλα, τα τεμάχια ή τα κεραμικά μεταξύ τους ή στην επιθυμητή επιφάνεια.

Στην παραγωγή γυαλιών

Η βασική πρώτη ύλη για την παραγωγή γυαλιών είναι οξείδια του πυριτίου, τα οποία αναμιγνύονται με ασβέστη, ανθρακικό νάτριο (Na₂CO₃) και άλλα πρόσθετα, για να υποβληθούν στη συνέχεια σε θέρμανση, με αποτέλεσμα ένα υαλώδες στερεό. Αυτό το στερεό ακολούθως θερμαίνεται και διογκώνεται σε οποιαδήποτε μορφή.

Στην εξόρυξη

Ο ασβεστοποιημένος ασβέστης καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο από το ασβέστιο λόγω αλληλεπιδράσεων δεσμού υδρογόνου (Ο-Η-Ο). Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για να σπάσει τα βράχια από μέσα.

Αυτό επιτυγχάνεται με τη συμπλήρωσή τους με ένα συμπαγές μίγμα ασβέστη και νερό, το οποίο είναι σφραγισμένο για να εστιάσει τη θερμότητα και την επεκτατική δύναμή του στο βράχο.

Ως αφαίρεσης πυριτικού άλατος

Το CaO συντήκεται με τα πυριτικά άλατα για να σχηματίσει ένα συγχωνευτικό υγρό, το οποίο στη συνέχεια εξάγεται από την πρώτη ύλη ενός συγκεκριμένου προϊόντος.

Για παράδειγμα, τα σιδηρομερή είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή μεταλλικού σιδήρου και χάλυβα. Αυτά τα ορυκτά περιέχουν πυριτικά, τα οποία είναι ανεπιθύμητες ακαθαρσίες για τη διεργασία και εξαλείφονται με τη μέθοδο που μόλις περιγράφηκε.

Νανοσωματίδια οξειδίου του ασβεστίου

Το οξείδιο του ασβεστίου μπορεί να συντεθεί ως νανοσωματίδια, μεταβάλλοντας τις συγκεντρώσεις του νιτρικού ασβεστίου (Ca (NO₃)₂) και υδροξείδιο του νατρίου (Ν & ΟΗ) σε διάλυμα.

Αυτά τα σωματίδια είναι σφαιρικά, βασικά (καθώς και τα μακροσκοπικά στερεά) και έχουν πολύ επιφάνεια. Κατά συνέπεια, αυτές οι ιδιότητες ωφελούν τις καταλυτικές διεργασίες. Ποια; Οι έρευνες απαντούν αυτήν την ερώτηση.

Χρησιμοποιήσαμε αυτές τις νανοσωματίδια να συνθέσουν οργανικές ενώσεις όπως υποκατεστημένα παράγωγα piridinas- στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων για την εκτέλεση χημικούς μετασχηματισμούς όπως τεχνητή φωτοσύνθεση, για τον καθαρισμό του νερού από βαρέα μέταλλα και επιβλαβή, και ως φωτοκαταλυτικούς παράγοντες.

Τα νανοσωματίδια μπορούν να συντεθούν σε βιολογικό υπόστρωμα, όπως τα φύλλα παπάγιας και πράσινου τσαγιού, για να χρησιμοποιηθούν ως αντιβακτηριακοί παράγοντες.

Αναφορές

1. scifun.org (2018). Ασβέστιο: οξείδιο ασβεστίου. Ανακτήθηκε στις 30 Μαρτίου 2018, από: scifun.org.
2. Wikipedia. (2018). Οξείδιο του ασβεστίου. Ανακτήθηκε στις 30 Μαρτίου 2018, από: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman et αϊ. (2016). Πράσινη σύνθεση των νανοσωματιδίων οξειδίου του ασβεστίου και των εφαρμογών της. Int. Journal of Engineering Έρευνα και Εφαρμογή. ISSN: 2248-9622, Τόμος 6, Τεύχος 10, (Μέρος -1), σελ. 27-31.
4. J. Safaei-Ghomi et αϊ. (2013). Τα νανοσωματίδια του οξειδίου του ασβεστίου καταλύουν τη σύνθεση πολλαπλών συστατικών μιας βαθμίδας των υψηλά υποκατεστημένων πυριδινών σε υδατικό αιθανόλιθο Scientia Iranica, Συναλλαγές C: Χημεία και Χημική Μηχανική 20 549-554.
5. PubChem. (2018). Οξείδιο ασβεστίου. Ανακτήθηκε στις 30 Μαρτίου 2018, από: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία Στο Τα στοιχεία της ομάδας 2. (τέταρτη έκδοση, σελίδα 280). Mc Graw Hill.