Struttura, proprietà e usi dell'ossido di calcio (CaO)

il ossido di calcio (CaO) è un composto inorganico che contiene calcio e ossigeno in forme ioniche (da non confondere con il perossido di calcio, CaO₂). Globalmente è conosciuto come lime, una parola che designa qualsiasi composto inorganico che contiene carbonati, ossidi di calcio e idrossidi, così come altri metalli come silicio, alluminio e ferro.

Questo ossido (o calce) viene anche definito colloquialmente come calce viva o calce spenta, a seconda che sia idratato o no. La calce è ossido di calcio, mentre la calce spenta è il suo idrossido. A sua volta, calcare (calce o calce indurita) è in realtà una roccia sedimentaria composta principalmente di carbonato di calcio (CaCO₃). 

È una delle più grandi fonti naturali di calcio e costituisce la materia prima per la produzione di ossido di calcio. Come viene prodotto questo ossido? I carbonati sono suscettibili alla decomposizione termica; riscaldare i carbonati di calcio a temperature superiori a 825 ° C, portare alla formazione di calce e anidride carbonica.

La dichiarazione di cui sopra può essere descritta come segue: CaCO₃(s) → CaO (s) + CO₂(G). Poiché la crosta terrestre è ricca di calcare e calcite, e negli oceani e nelle spiagge sono abbondanti conchiglie di mare (materie prime per la produzione di ossido di calcio), l'ossido di calcio è un reagente relativamente economico.

indice

• 1 formula
• 2 Struttura
• 3 proprietà
  • 3.1 Solubilità
• 4 usi
  • 4.1 Come un mortaio
  • 4.2 Nella produzione di occhiali
  • 4.3 Nel settore minerario
  • 4.4 Come dispositivo di rimozione del silicato
• 5 nanoparticelle di ossido di calcio
• 6 riferimenti

formula

La formula chimica dell'ossido di calcio è CaO, in cui il calcio è come lo ione acido (accettore di elettroni) Ca²⁺e ossigeno come ione base (donatore di elettroni) OR^2--.

Perché il calcio ha +2 di carica? Perché il calcio appartiene al gruppo 2 della tavola periodica (Mr. Becambara), e ha solo due elettroni di valenza disponibili per la formazione di legami, che cede all'atomo di ossigeno.

struttura

Nell'immagine superiore è rappresentata la struttura cristallina (tipo di pietra preziosa) per l'ossido di calcio. Le voluminose sfere rosse corrispondono agli ioni Ca²⁺ e le sfere bianche agli ioni O^2-.

In questa disposizione cubica di cristallo ogni ione Ca²⁺ è circondato da sei ioni O^2-, occluso nei fori ottaedrici lasciati da grandi ioni tra di loro.

Questa struttura esprime al massimo il carattere ionico di questo ossido, sebbene la notevole differenza dei raggi (la sfera rossa è più grande di quella bianca) gli conferisce un'energia di reticolo cristallino più debole rispetto al MgO.

proprietà

Fisicamente, è un solido bianco cristallino, inodore e con forti interazioni elettrostatiche, che sono responsabili dei suoi alti punti di fusione (2572 ° C) e di ebollizione (2850 ° C). Inoltre, ha un peso molecolare di 55.558 g / mol e l'interessante proprietà di essere termoluminescente.

Ciò significa che un pezzo di ossido di calcio esposto a una fiamma può brillare con un'intensa luce bianca, conosciuta in inglese con il nome ribaltao in spagnolo, calcio leggero. Gli ioni di Ca²⁺, a contatto con il fuoco, provocano una fiamma rossastra, come mostrato nell'immagine seguente.

solubilità

Il CaO è un ossido basico che ha una forte affinità per l'acqua, nella misura in cui assorbe l'umidità (è un solido igroscopico), reagendo immediatamente per produrre calce spenta o idrossido di calcio:

CaO (s) + H₂O (l) => Ca (OH)₂(S)

Questa reazione è esotermica (rilascia calore) a causa della formazione di un solido con interazioni più forti e un reticolo cristallino più stabile. Tuttavia, la reazione è reversibile se Ca (OH) è riscaldata₂disidratazione e accensione della calce spenta; poi, la calce "rinasce".

La soluzione risultante è molto semplice, e se è satura di ossido di calcio raggiunge un pH di 12,8.

Allo stesso modo, è solubile in glicerolo e in soluzioni acide e zuccherine. Essendo un ossido basico, ha naturalmente interazioni efficaci con gli ossidi acidi (SiO₂Al₂O₃ e fede₂O₃per esempio) essendo solubile nelle sue fasi liquide. D'altra parte, è insolubile in alcoli e solventi organici.

applicazioni

Il CaO ha un vasto numero di usi industriali, oltre che nella sintesi dell'acetilene (CH≡CH), nell'estrazione di fosfati dalle acque reflue e nella reazione con anidride solforosa da rifiuti gassosi.

Altri usi dell'ossido di calcio sono descritti di seguito:

Come mortaio 

Se l'ossido di calcio è mescolato con sabbia (SiO₂) e acqua, torte con la sabbia e reagisce lentamente con l'acqua per formare calce spenta. A sua volta, il CO₂ l'aria si dissolve nell'acqua e reagisce con il sale per formare il carbonato di calcio:

Ca (OH)₂(s) + CO₂(g) => CaCO₃(s) + H₂O (l)

Il CaCO₃ È un composto più resistente e più duro del CaO, che induce la malta (la miscela precedente) a indurire e fissare i mattoni, i blocchi o le ceramiche tra di loro o alla superficie desiderata.

Nella produzione di occhiali

La materia prima essenziale per la produzione di occhiali è l'ossido di silicio, che viene mescolato con calce, carbonato di sodio (Na₂CO₃) e altri additivi, per essere quindi sottoposti a riscaldamento, risultando in un solido vetroso. Questo solido viene successivamente riscaldato e soffiato in qualsiasi figura.

Nel settore minerario

La calce spenta occupa un volume maggiore di calce viva a causa delle interazioni di legame idrogeno (O-H-O). Questa proprietà è usata per rompere le rocce dall'interno.

Questo si ottiene riempendoli con una miscela compatta di acqua e calce, che viene sigillata per concentrare il calore e la potenza espansiva all'interno della roccia.

Come un dispositivo di rimozione del silicato

CaO fonde con silicati per formare un liquido coalescenza, che viene quindi estratta dalla materia prima di un dato prodotto.

Ad esempio, i minerali di ferro sono la materia prima per la produzione di ferro e acciaio metallici. Questi minerali contengono silicati, che sono impurezze indesiderabili per il processo e vengono eliminati con il metodo appena descritto.

Nanoparticelle di ossido di calcio

L'ossido di calcio può essere sintetizzato come nanoparticelle, variando le concentrazioni di nitrato di calcio (Ca (NO₃)₂) e idrossido di sodio (NaOH) in soluzione.

Queste particelle sono sferiche, di base (così come il solido su una scala macro) e hanno una grande area di superficie. Di conseguenza, queste proprietà avvantaggiano i processi catalitici. Cosa? Le indagini stanno attualmente rispondendo a questa domanda.

Abbiamo usato queste nanoparticelle per sintetizzare composti organici come derivati ​​sostituiti piridinas- nello sviluppo di nuovi farmaci per eseguire trasformazioni chimiche come fotosintesi artificiale, per la depurazione delle acque da metalli pesanti e nocivi, e come agenti fotocatalitici.

Le nanoparticelle possono essere sintetizzati su un supporto biologico, e le foglie di papaya e tè verde, in tal modo dando loro un impiego come agente antibatterico.

riferimenti

1. scifun.org. (2018). Calce: ossido di calcio. Estratto il 30 marzo 2018 da: scifun.org.
2. Wikipedia. (2018). Ossido di calcio Estratto il 30 marzo 2018 da: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman et al. (2016). Sintesi verde delle nanoparticelle di ossido di calcio e sue applicazioni. Int. Journal of Engineering Ricerca e applicazione. ISSN: 2248-9622, Vol. 6, Numero 10, (Parte -1), pp.27-31.
4. J. Safaei-Ghomi et al. (2013). Calcio nanoparticelle di ossido catalizzati sintesi di uno stadio di multicomponente piridine sostituite mezzi altamente acquosa in etanolo Scientia Iranica, Transactions C: Chimica e Ingegneria Chimica 20 549-554.
5. PubChem. (2018). Ossido di calcio Estratto il 30 marzo 2018 da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Shiver e Atkins. (2008). Chimica inorganica in Gli elementi del gruppo 2. (Quarta edizione, pagina 280). Mc Graw Hill.