- Struttura
- Cristallo e suoi ioni
- Morfologia
- Proprietà
- Aspetto fisico
- Massa molare
- Punto di fusione
- Densità
- pH
- Solubilità dell'acqua
- K
- Indice di rifrazione
- Stabilità
- Ottenere
- applicazioni
- Trasformazione dei prodotti alimentari
- Disinfettante per acque reflue
- Industria della carta
- Assorbitore di gas
- Cura personale
- Costruzione
- Rischi ed effetti collaterali
- Riferimenti
L' idrossido di calcio è un composto inorganico la cui formula chimica è Ca (OH) 2 . È una polvere bianca che è stata utilizzata per migliaia di anni, durante i quali si è guadagnata diversi nomi o soprannomi tradizionali; tra questi possiamo citare la calce spenta, morta, chimica, idrata o fine.
In natura è disponibile in un raro minerale chiamato portlandite, dello stesso colore. Per questo Ca (OH) 2 non si ottiene direttamente da questo minerale, ma da un trattamento termico, seguito dall'idratazione, del calcare. Da questo si ottiene la calce, CaO, che viene successivamente spenta o idratata per produrre Ca (OH) 2 .
Un campione solido di idrossido di calcio. Fonte: interesse chimico
Ca (OH) 2 è una base relativamente debole in acqua, poiché difficilmente può dissolversi in acqua calda; ma la sua solubilità aumenta in acqua fredda, perché la sua idratazione è esotermica. Tuttavia, la sua basicità continua ad essere un motivo per fare attenzione quando lo maneggi, poiché può causare ustioni a qualsiasi parte del corpo.
È stato utilizzato come regolatore del pH per diversi materiali o alimenti, oltre ad essere una buona fonte di calcio per quanto riguarda la sua massa. Trova applicazioni nell'industria della carta, nella disinfezione delle acque reflue, nei prodotti depilatori, negli alimenti a base di farina di mais.
Tuttavia, il suo utilizzo più importante è stato come materiale da costruzione, poiché la calce idrata se miscelata con gli altri ingredienti in gesso o malta. In queste miscele indurite, il Ca (OH) 2 assorbe l'anidride carbonica dall'aria per consolidare i cristalli di sabbia insieme a quelli formati dal carbonato di calcio.
Attualmente, la ricerca è ancora in corso con l'obiettivo di sviluppare materiali da costruzione migliori che abbiano Ca (OH) 2 direttamente nella loro composizione come nanoparticelle.
Struttura
Cristallo e suoi ioni
Ioni di idrossido di calcio. Fonte: Claudio Pistilli
Nell'immagine in alto abbiamo gli ioni che compongono l'idrossido di calcio. La sua stessa formula Ca (OH) 2 indica che per ogni catione Ca 2+ ci sono due anioni OH - che interagiscono con esso tramite attrazione elettrostatica. Il risultato è che entrambi gli ioni finiscono per formare un cristallo con una struttura esagonale.
In tali cristalli esagonali di Ca (OH) 2 gli ioni sono molto vicini tra loro, il che dà l'aspetto di una struttura polimerica; sebbene non vi sia alcun legame covalente Ca-O formale, data la notevole differenza di elettronegatività tra i due elementi.
Struttura dell'idrossido di calcio
La struttura genera ottaedri CaO 6 , ovvero Ca 2+ interagisce con sei OH - (Ca 2+ -OH - ).
Una serie di questi ottaedri costituisce uno strato del cristallo, che può interagire con un altro per mezzo di legami idrogeno che li mantengono coesivi intermolecolarmente; tuttavia, questa interazione scompare a una temperatura di 580 ° C, quando Ca (OH) 2 viene disidratato a CaO.
Sul lato dell'alta pressione, non ci sono molte informazioni al riguardo, sebbene studi abbiano dimostrato che ad una pressione di 6 GPa il cristallo esagonale subisce una transizione dalla fase esagonale a quella monoclina; e con esso, la deformazione degli ottaedri di CaO 6 e dei loro strati.
Morfologia
I cristalli di Ca (OH) 2 sono esagonali, ma questo non è un impedimento per loro di adottare una qualsiasi morfologia. Alcune di queste strutture (come trefoli, scaglie o rocce) sono più porose di altre, robuste o piatte, il che influenza direttamente le loro applicazioni finali.
Quindi, non è la stessa cosa usare cristalli del minerale portlandite piuttosto che sintetizzarli in modo che siano costituiti da nanoparticelle dove vengono seguiti alcuni parametri rigorosi; come il grado di idratazione, la concentrazione di CaO utilizzata e il tempo che il cristallo può crescere.
Proprietà
Aspetto fisico
Solido bianco, inodore, polverulento dal sapore amaro.
Massa molare
74,093 g / mol
Punto di fusione
580 ° C. A questa temperatura si decompone rilasciando acqua, quindi non raggiunge mai la vaporizzazione:
Ca (OH) 2 => CaO + H 2 O
Densità
2.211 g / cm 3
pH
Una sua soluzione acquosa satura ha un pH di 12,4 a 25 ° C.
Solubilità dell'acqua
La solubilità del Ca (OH) 2 in acqua diminuisce con l'aumentare della temperatura. Ad esempio, a 0 ° C la sua solubilità è 1,89 g / L; mentre a 20 ° C e 100 ° C, sono rispettivamente 1,73 g / L e 0,66 g / L.
Questo indica un fatto termodinamico: l'idratazione del Ca (OH) 2 è esotermica, quindi obbedendo al principio di Le Chatelier l'equazione sarebbe:
Ca (OH) 2 <=> Ca 2+ + 2OH - + Q
Dove Q è il calore rilasciato. Più l'acqua è calda, più l'equilibrio tenderà a sinistra; cioè, meno Ca (OH) 2 si dissolverà . È per questo motivo che in acqua fredda si dissolve molto di più che in acqua bollente.
D'altra parte, detta solubilità aumenta se il pH diventa acido, a causa della neutralizzazione degli ioni OH - e dello spostamento dall'equilibrio precedente verso destra. Durante questo processo viene rilasciato ancora più calore rispetto all'acqua neutra. Oltre alle soluzioni acquose acide, il Ca (OH) 2 è anche solubile in glicerolo.
K
5.5 · 10 -6 . Questo valore è considerato piccolo ed è coerente con la bassa solubilità di Ca (OH) 2 in acqua (stesso equilibrio di cui sopra).
Indice di rifrazione
1.574
Stabilità
Il Ca (OH) 2 rimane stabile fintanto che non è esposto alla CO 2 dell'aria, poiché lo assorbe e forma il carbonato di calcio, CaCO 3 . Pertanto, inizia a impurirsi in una miscela solida di cristalli di Ca (OH) 2 -CaCO 3 , dove ci sono anioni CO 3 2- in competizione con OH - per interagire con Ca 2+ :
Ca (OH) 2 + CO 2 => CaCO 3 + H 2 O
In effetti, questo è il motivo per cui le soluzioni concentrate di Ca (OH) 2 diventano lattiginose, quando appare una sospensione di particelle di CaCO 3 .
Ottenere
Ca (OH) 2 si ottiene commercialmente facendo reagire la calce, CaO, con un eccesso di acqua da due a tre volte:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
Tuttavia, durante il processo può verificarsi la carbonizzazione di Ca (OH) 2 , proprio come spiegato sopra.
Altri metodi per ottenerlo consistono nell'usare sali di calcio solubili, come CaCl 2 o Ca (NO 3 ) 2 , e basificarli con NaOH, in modo che Ca (OH) 2 precipiti . Controllando parametri come volumi d'acqua, temperatura, pH, solvente, grado di carbonizzazione, tempo di maturazione, ecc., È possibile sintetizzare nanoparticelle con morfologie diverse.
Può essere preparato anche selezionando materie prime naturali e rinnovabili, o scarti di un'industria, ricchi di calcio, che una volta riscaldati e le sue ceneri saranno costituiti da calce; e da qui, ancora, Ca (OH) 2 può essere preparato idratando queste ceneri senza la necessità di sprecare calcare, CaCO 3 .
Ad esempio, la bagassa di agave è stata utilizzata per questo scopo, assegnando un valore aggiunto ai rifiuti delle industrie della tequila.
applicazioni
Trasformazione dei prodotti alimentari
I sottaceti vengono prima immersi in idrossido di calcio per renderli più croccanti. Fonte: Pixabay.
L'idrossido di calcio è presente in molti alimenti in alcune delle sue fasi di preparazione. Ad esempio, i sottaceti, come i cetriolini, vengono immersi in una soluzione acquosa per renderli più croccanti quando vengono confezionati nell'aceto. Questo perché le proteine sulla sua superficie assorbono il calcio dall'ambiente.
Lo stesso avviene con i chicchi di mais prima di trasformarli in farina, in quanto li aiuta a rilasciare vitamina B 3 (niacina) e ne facilita la macinatura. Il calcio che fornisce viene utilizzato anche per aggiungere valore nutritivo a determinati succhi.
Il Ca (OH) 2 può anche sostituire il lievito in alcune ricette di pane e chiarificare le soluzioni zuccherine ottenute dalla canna da zucchero e dalle barbabietole.
Disinfettante per acque reflue
L'azione chiarificante del Ca (OH) 2 è dovuta al fatto che agisce come flocculante; cioè, aumenta la dimensione delle particelle sospese fino a formare dei fiocchi, che successivamente si depositano o possono essere filtrati.
Questa proprietà è stata utilizzata per disinfettare le acque reflue, destabilizzando i suoi sgradevoli colloidi alla vista (e all'odore) degli spettatori.
Industria della carta
Ca (OH) 2 viene utilizzato nel processo Kraft per rigenerare il NaOH utilizzato per trattare il legno.
Assorbitore di gas
Il Ca (OH) 2 è utilizzato per rimuovere la CO 2 da spazi chiusi o in ambienti dove la sua presenza è controproducente.
Cura personale
Nelle formulazioni per creme depilatorie, il Ca (OH) 2 si trova tacitamente, poiché la sua basicità aiuta ad indebolire la cheratina dei capelli, e quindi è più facile rimuoverli.
Costruzione
L'idrossido di calcio fa parte delle strutture dei vecchi cantieri come le piramidi d'Egitto. Fonte: Pexels.
Ca (OH) 2 è presente da tempo immemorabile, integrando le masse di intonaco e malta utilizzate nella costruzione di opere architettoniche egiziane come le piramidi; anche edifici, mausolei, muri, scale, pavimenti, sostegni e persino per ricostruire cemento dentale.
La sua azione fortificante è dovuta al fatto che, “respirando” la CO 2 , i cristalli di CaCO 3 risultanti finiscono per integrare meglio le sabbie e gli altri componenti di tali miscele.
Rischi ed effetti collaterali
Il Ca (OH) 2 non è un solido fortemente basico rispetto ad altri idrossidi, sebbene lo sia più di Mg (OH) 2 . Anche così, nonostante non sia reattivo o infiammabile, la sua basicità è ancora abbastanza aggressiva da causare ustioni minori.
Pertanto, deve essere maneggiato con rispetto, poiché è in grado di irritare gli occhi, la lingua e i polmoni, oltre a provocare altre malattie come: perdita della vista, grave alcalinizzazione del sangue, eruzioni cutanee, vomito e mal di gola .
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Idrossido di calcio. Estratto da: en.wikipedia.org
- Chávez Guerrero et al. (2016). Sintesi e caratterizzazione dell'idrossido di calcio ottenuto dall'agave bagassa e studio della sua attività antibatterica. Recupero da: scielo.org.mx
- Riko Iizuka, Takehiko Yagi, Kazuki Komatsu, Hirotada Gotou, Taku Tsuchiya, Keiji Kusaba, Hiroyuki Kagi. (2013). Struttura cristallina della fase ad alta pressione di idrossido di calcio, portlandite: studio di diffrazione di raggi X su polvere in situ e cristallo singolo. Mineralogista americano; 98 (8-9): 1421–1428. doi: doi.org/10.2138/am.2013.4386
- Hans Lohninger. (05 giugno 2019). Idrossido di calcio. Chemistry LibreTexts. Recupero da: chem.libretexts.org
- Aniruddha S. et al. (2015). Sintesi di idrossido di calcio nano in mezzo acquoso. L'American Ceramic Society. doi.org/10.1111/jace.14023
- Carly Vandergriendt. (12 aprile 2018). Come viene utilizzato l'idrossido di calcio negli alimenti ed è sicuro? Estratto da: healthline.com
- Brian Clegg. (26 maggio 2015). Idrossido di calcio. Estratto da: chemistryworld.com