Гидрид кальция (традиционно называемый гашеной известью) — неорганическое соединение с химической формулой Ca(OH)2. Это бесцветный кристалл или белый порошок, который получается при смешивании негашеной извести (оксида кальция) с водой. Во всем мире производится около 125 млн тонн/год.
Гидроксид кальция имеет много названий, включая гашеную известь, едкую известь, строительную известь, гашеную известь, кальций и травильную известь. Гидроксид кальция используется во многих областях, включая приготовление пищи, где он был идентифицирован как E-номер E526. Известковая вода, также называемая известковым молоком, является общим названием насыщенного раствора гидроксида кальция.
Растворимость
Гидроксид кальция умеренно растворим в воде, как и многие дигидроксиды. Его растворимость увеличивается с 0,66 г/л при 100 °C до 1,89 г/л при 0 °C. Его произведение растворимости Ksp составляет 5,02×10−6 при 25 °C, его диссоциация в воде достаточно велика, чтобы его растворы были основными в соответствии со следующей реакцией растворения:
- Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH−
Растворимость зависит от эффекта общего иона. Растворимость резко снижается при добавлении гидроксида или источников кальция.
Реакции
При нагревании до 512 °C парциальное давление воды, находящейся в равновесии с гидроксидом кальция, достигает 101 кПа (нормальное атмосферное давление), что приводит к разложению гидроксида кальция на оксид кальция и воду:
- Ca(OH)2 → CaO + H2O
При пропускании углекислого газа через известковую воду раствор приобретает молочный вид из-за осаждения нерастворимого карбоната кальция:
- Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l)
Если добавить избыток CO2: происходит следующая реакция:
- CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) → Ca(HCO3)2(aq)
Молочный оттенок исчезает, поскольку гидрокарбонат кальция растворим в воде.
Гидроксид кальция реагирует с алюминием. Эта реакция лежит в основе газобетона. Он не вызывает коррозии железа и стали, благодаря пассивации их поверхности.
Гидроксид кальция реагирует с соляной кислотой, образуя гидроксихлорид кальция, а затем хлорид кальция.
В процессе, называемом сульфатированием, диоксид серы реагирует с известковой водой:
- Ca(OH)2(aq) + SO2(g) → CaSO3(s) + H2O(l)
Известковая вода используется в процессе, известном как умягчение извести, для снижения жесткости воды. Он также используется в качестве нейтрализующего агента при очистке городских сточных вод.
Структура и подготовка
Гидроксид кальция принимает полимерную структуру, как и все гидроксиды металлов. Структура идентична структуре Mg(OH)2 (структура брусита); т. е. мотив иодида кадмия. Между слоями существуют сильные водородные связи.
Гидроксид кальция получают в промышленных масштабах путем обработки (гашения) негашеной извести водой:
-
CaO + H2O → Ca(OH)2
Наряду с производством негашеной извести из известняка путем обжига, это одна из старейших известных химических реакций; свидетельства доисторического производства датируются как минимум 7000 годом до нашей эры.
Использование
Гидроксид кальция обычно используется для приготовления известкового раствора.
Одной из важных областей применения гидроксида кальция является его использование в качестве флокулянта в очистке воды и сточных вод. Он образует пушистое заряженное твердое вещество, которое помогает удалять из воды более мелкие частицы, что приводит к более чистому продукту. Это применение возможно благодаря низкой стоимости и низкой токсичности гидроксида кальция. Он также используется в очистке пресной воды для повышения pH воды, чтобы трубы не подвергались коррозии, если базовая вода кислая, поскольку он является саморегулирующимся и не повышает pH слишком сильно.
Другое крупное применение — бумажная промышленность, где он является промежуточным продуктом в реакции производства гидроксида натрия. Это преобразование является частью этапа каустификации в процессе крафт-варки для производства целлюлозы. В процессе каустификации обожженная известь добавляется в зеленый щелок, который представляет собой раствор в основном карбоната натрия и сульфата натрия, полученный путем растворения плава, который является расплавленной формой этих химикатов из печи восстановления.
В садовых культурах гидроксид кальция используется в качестве фунгицида. Применение «известковой воды» предотвращает развитие язв, вызванных грибковым патогеном Neonectria galligena. Деревья опрыскивают, когда они находятся в состоянии покоя зимой, чтобы предотвратить токсичные ожоги от высокореактивного гидроксида кальция. Такое использование разрешено в Европейском Союзе и Соединенном Королевстве в соответствии с правилами основных веществ.
Гидроксид кальция применяется в стоматологии, в первую очередь в эндодонтии.
Пищевая промышленность
Из-за малой токсичности и мягкости основных свойств гашеная известь широко применяется в пищевой промышленности,
Индейцы используют
На языке ацтеков науатль гидроксид кальция обозначается словом nextli. В процессе, называемом nixtamalization, кукуруза готовится с nextli, чтобы получить nixtamal, также известный как мамалыга. Никстамализация значительно увеличивает биодоступность ниацина (витамина B3), а также считается более вкусным и легким для усвоения. Никстамаль часто перемалывают в муку, известную как masa, которая используется для приготовления лепешек и тамале.
Известковая вода используется при приготовлении кукурузы для кукурузных лепешек и других кулинарных целей с использованием процесса, известного как никстамализация. Никстамализация делает ниацин питательно доступным и предотвращает пеллагру. Традиционно известковая вода использовалась на Тайване и в Китае для консервирования хурмы и устранения терпкости.: 623
При жевании листьев коки обычно вместе с ним жуют гидроксид кальция, чтобы алкалоидные стимуляторы были химически доступны для усвоения организмом. Точно так же коренные американцы традиционно жевали листья табака с гидроксидом кальция, полученным из сожженных раковин моллюсков, чтобы усилить эффект. Некоторые коренные американские племена также использовали его в качестве ингредиента в йопо, психоделическом нюхательном табаке, приготовленном из бобов некоторых видов Anadenanthera.
Азиатские использования
Гидроксид кальция обычно добавляют в связку орехов ареки и листьев бетеля, называемую «паан», чтобы сохранить алкалоидные стимуляторы в химически доступном состоянии для попадания в кровоток путем сублингвальной абсорбции.
Он используется для приготовления насвара (также известного как насс или нисвар), типа табака для макания, изготавливаемого из свежих табачных листьев, гидроксида кальция (чуна/чуна или сун) и древесной золы. Его потребляют в основном в диаспоре патанов, Афганистане, Пакистане, Индии и Бангладеш. Жители деревень также используют гидроксид кальция для покраски своих глиняных домов в Афганистане, Пакистане и Индии.
Хобби использует
В живописи буон фреско известковая вода используется в качестве растворителя цвета для нанесения на свежую штукатурку. Исторически она известна как побелка для краски.
Известковая вода широко используется морскими аквариумистами в качестве основного источника кальция и щелочности для рифовых аквариумов. Кораллы отряда Scleractinia строят свои эндоскелеты из арагонита (полиморф карбоната кальция). При использовании для этой цели известковую воду обычно называют Kalkwasser. Она также используется при дублении и изготовлении пергамента. Известь используется в качестве средства для удаления волос на основе ее щелочных свойств.
Личная гигиена и украшения
Обработка волос известковой водой делает их жесткими и отбеливает, а также убивает всех вшей и клещей, живущих в них. Диодор Сицилийский описывал кельтов следующим образом:
«Их вид ужасает… Они очень высокого роста, с рельефными мускулами под чистой белой кожей. Их волосы светлые, но не только от природы: они обесцвечивают их и по сей день, искусственно, промывая их в извести и зачесывая назад со лба. Они похожи на лесных демонов, их волосы густые и косматые, как грива лошади. Некоторые из них чисто выбриты, но другие, особенно высокопоставленные, бреют щеки, но оставляют усы, которые покрывают весь рот…».
Гидроксид кальция также применяется в процессе обработки кожи, называемом золением.
Межзвездная среда
Ион CaOH+ был обнаружен в атмосфере звезд S-типа.
Лимонад
Известковая вода представляет собой насыщенный водный раствор гидроксида кальция. Гидроксид кальция плохо растворяется в воде при комнатной температуре (1,5 г/л при 25 °C). «Чистая» (т. е. менее или полностью насыщенная) известковая вода прозрачна и бесцветна, имеет легкий землистый запах и вяжущий/горький вкус. Она имеет щелочную природу с pH 12,4. Известковая вода названа в честь известняка, а не плода лайма. Известковая вода может быть получена путем смешивания гидроксида кальция (Ca(OH)2) с водой и удаления избытка нерастворенного растворенного вещества (например, фильтрацией). При добавлении избытка гидроксида кальция (или при изменении условий окружающей среды, например, при достаточном повышении его температуры) получается молочный раствор из-за однородной суспензии избытка гидроксида кальция. Эта жидкость традиционно известна как известковое молоко.
Риск для здоровья
Незащищенное воздействие Ca(OH)2, как и любого сильного основания, может вызвать ожоги кожи, но оно не является остротоксичным.