KALCIO OKSIDAS (CAO): STRUKTŪRA, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Kalcio oksidas (CaO) yra neorganinis junginys, kuriame yra kalcio ir deguonies jonų formų (ne būti painiojama su kalcio peroksidas CaO ₂ ). Pasaulyje jis žinomas kaip kalkės, žodis, žymintis bet kurį neorganinį junginį, kuriame, be kitų metalų, tokių kaip silicis, aliuminis ir geležis, yra kalcio karbonatai, oksidai ir hidroksidai.

Šis oksidas (arba kalkės) taip pat šnekamojoje kalboje yra vadinamas negesintomis arba neskaldytomis kalkėmis, atsižvelgiant į tai, ar jis hidratuotas, ar ne. Negesintos kalkės yra kalcio oksidas, o kalkės - kalcio oksidas. Savo ruožtu, kalkakmenis (kalkakmenis arba sukietėjusios kalkės) iš tikrųjų yra nuosėdinė uoliena, sudaryta daugiausia iš kalcio karbonato (CaCO ₃ ).

Tai yra vienas didžiausių natūralių kalcio šaltinių ir yra žaliava kalcio oksidui gaminti. Kaip gaminama ši rūdija? Karbonatai yra jautrūs terminiam skilimui; kaitinant kalcio karbonatus iki aukštesnės nei 825 ºC temperatūros, susidaro kalkės ir anglies dioksidas.

Aukščiau pateiktą teiginį galima apibūdinti taip: CaCO ₃ (-ai) → CaO (-ai) + CO ₂ (g). Kadangi žemės plutoje gausu kalkakmenio ir kalcito, o vandenynuose ir paplūdimiuose gausu jūros kriauklių (žaliavos kalcio oksidui gaminti), kalcio oksidas yra palyginti nebrangus reagentas.

Formulė

Cheminė kalcio oksido formulė yra CaO, kurioje kalcio jonas yra kaip rūgštis (elektronų akceptorius) Ca ²⁺ , o deguonis - kaip bazinis jonas (elektronų donoras) O ^2- .

Kodėl kalcis įkraunamas +2? Kadangi kalcis priklauso periodinės lentelės 2 grupei (p. Becambara), ir jis turi tik du valentinius elektronus, galinčius sudaryti ryšius, kuriuos jis atiduoda deguonies atomui.

Struktūra

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduota kalcio oksido kristalinė struktūra (gemalo druskos rūšis). Stambiai raudonos sferos atitinka Ca ²⁺ jonus, o baltos sferos - O ² jonus .

Šiame kubinių kristalų susitarimą, kiekvienas Ca ²⁺ jonų yra apsuptas šešių O ^2- jonų , užkimšta į aštuonsienis tarpų, kad palieka didelius jonus tarp jų.

Ši struktūra maksimaliai išreiškia joninį šio oksido pobūdį, nors ryškus spindulių skirtumas (raudonoji sfera yra didesnė už baltąją) suteikia jam silpnesnę kristalinio gardelės energiją, palyginti su MgO.

Savybės

Fiziškai tai yra balta kristalinė bekvapė kieta medžiaga, turinti stiprią elektrostatinę sąveiką, kuri lemia jos aukštą lydymosi temperatūrą (2572 ºC) ir virimo temperatūrą (2850 ºC). Be to, jo molekulinė masė yra 55,958 g / mol, o įdomi savybė yra termoliuminescencinė.

Tai reiškia, kad liepsnos paveiktas kalcio oksido gabalas gali švytėti esant stipriai baltai šviesai, angliškai vadinamai limelight, arba ispaniškai, kalcio šviesai. Ca ²⁺ jonai , liečiami su ugnimi, sukelia rausvą liepsną, kaip galima matyti šiame paveikslėlyje.

Priemonės ar žibintai

Tirpumas

CaO yra bazinis oksidas, turintis stiprų afinitetą vandeniui iki tokio laipsnio, kad sugeria drėgmę (tai yra higroskopinė kieta medžiaga), nedelsdamas reaguodamas, kad susidarytų prasiskiedusios kalkės arba kalcio hidroksidas:

CaO (s) + H ₂ O (l) => Ca (OH) ₂ (s)

Ši reakcija yra egzoterminė (išskiria šilumą), nes susidaro kieta medžiaga, kurios sąveika yra stipresnė ir stabilesnė kristalinė gardelė. Tačiau reakcija yra grįžtama, jei Ca (OH) ₂ kaitinamas , dehidratuojant jį ir užsidegant kalkėms; tada kalkės „atgimsta“.

Gautas tirpalas yra labai bazinis, o jei jis yra prisotintas kalcio oksidu, jo pH pasiekia 12,8.

Taip pat jis tirpsta glicerolyje ir rūgščių bei cukraus tirpaluose. Kadangi tai yra bazinis oksidas, jis natūraliai veiksmingai sąveikauja su rūgščiaisiais oksidais (pavyzdžiui, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ ir Fe ₂ O ₃ ), tirpdamas jų skystose fazėse. Kita vertus, jis netirpsta alkoholiuose ir organiniuose tirpikliuose.

Programos

CaO yra plačiai naudojamas pramonėje, taip pat acetileno (CH≡CH) sintezėje, fosfatų ekstrakcijai iš nuotekų ir reakcijai su sieros dioksidu iš dujinių atliekų.

Kiti kalcio oksido naudojimo būdai aprašyti toliau:

Kaip skiedinys

Jei kalcio oksidas susimaišo su smėliu (SiO ₂ ) ir vandeniu, jis užvirsta smėliu ir lėtai reaguoja su vandeniu, kad susidarytų kalkės. Savo ruožtu ore esantis CO ₂ ištirpsta vandenyje ir reaguoja su praskiesta druska, sudarydamas kalcio karbonatą:

Ca (OH) ₂ (s) + CO ₂ (g) => CaCO ₃ (s) + H ₂ O (l)

CaCO ₃ yra atsparesnis ir kietesnis junginys nei CaO, todėl skiedinys (ankstesnis mišinys) sukietėja ir pritvirtina plytas, blokelius ar keramiką tarp jų arba prie norimo paviršiaus.

Stiklo gamyboje

Pagrindinė stiklo gamybos žaliava yra silicio oksidai, kurie sumaišomi su kalkėmis, natrio karbonatu (Na ₂ CO ₃ ) ir kitais priedais, kurie vėliau kaitinami ir gaunama stiklinė kieta medžiaga. Vėliau ši kieta medžiaga kaitinama ir pūtė į bet kokius skaičius.

Kasyboje

Dėl vandenilio jungimosi (OHO) sąveikos kalkės užima didesnį tūrį nei negesintos kalkės. Ši savybė naudojama uolienoms sulaužyti iš vidaus.

Tai pasiekiama užpildžius juos kompaktišku kalkių ir vandens mišiniu, kuris uždaromas taip, kad nukreiptų šilumą ir didelę galią į uolieną.

Kaip silikato pašalinimo priemonė

CaO susilieja su silikatais, sudarydamas koalescinį skystį, kuris vėliau išgaunamas iš tam tikro produkto žaliavos.

Pavyzdžiui, geležies rūda yra žaliava metalinei geležiui ir plienui gaminti. Šiuose mineraluose yra silikatų, kurie yra nepageidaujamos proceso priemaišos ir pašalinami ką tik aprašytu metodu.

Kalcio oksido nanodalelės

Kalcio oksidas gali būti sintetinamas kaip nanodalelės, keičiant kalcio nitrato (Ca (NO ₃ ) ₂ ) ir natrio hidroksido (NaOH) koncentraciją tirpale.

Šios dalelės yra sferinės, bazinės (kaip ir kietas makro masto) ir turi didelį paviršiaus plotą. Taigi šios savybės yra naudingos kataliziniams procesams. Kuris? Šiuo metu į šį klausimą atsakoma tyrimais.

Šios nanodalelės buvo naudojamos sintetinti pakeistus organinius junginius, tokius kaip piridinų dariniai, formuojant naujus vaistus, kad būtų galima atlikti cheminius virsmus, tokius kaip dirbtinė fotosintezė, valyti vandenį nuo sunkiųjų ir kenksmingų metalų, ir kaip fotokatalitiniai agentai.

Nanodalelės gali būti sintetinamos ant biologinio pagrindo, pavyzdžiui, papajų ir žaliosios arbatos lapų, kad būtų naudojamos kaip antibakterinis agentas.

Nuorodos

1. scifun.org. (2018 m.). Kalkės: kalcio oksidas. Gauta 2018 m. Kovo 30 d. Iš: scifun.org.
2. Vikipedija. (2018 m.). Kalcio oksidas. Gauta 2018 m. Kovo 30 d. Iš: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman ir kt. (2016). Žalioji kalcio oksido nanodalelių sintezė ir jos panaudojimas. Tarptautinis inžinerinių tyrimų ir taikymo žurnalas. ISSN: 2248-9622, 6 tomas, 10 leidimas, (-1 dalis), p. 27-31.
4. J. Safaei-Ghomi ir kt. (2013). Kalcio oksido nanodalelės katalizavo labai pakeistų piridinų vienpakopę daugiakomponentę sintezę vandeninėje etanolio terpėje. Scientia Iranica, C operacijos: Chemija ir chemijos inžinerija 20 549–554.
5. „PubChem“. (2018 m.). Kalcio oksidas. Gauta 2018 m. Kovo 30 d. Iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. 2 grupės elementuose (ketvirtas leidimas., 280 psl.). Mc Graw Hill.