- Formula
- Struttura
- Proprietà
- Solubilidad
- applicazioni
- Come mortaio
- Nella produzione del vetro
- Nel settore minerario
- Come agente di rimozione dei silicati
- Nanoparticelle di ossido di calcio
- Riferimenti
L' ossido di calcio (CaO) è un composto inorganico contenente calcio e ossigeno in forme ioniche (non deve essere confuso con il calcio perossido CaO 2 ). In tutto il mondo è conosciuta come calce, una parola che designa qualsiasi composto inorganico che contiene carbonati di calcio, ossidi e idrossidi, oltre ad altri metalli come silicio, alluminio e ferro.
Questo ossido (o calce) viene anche chiamato colloquialmente calce viva o calce spenta, a seconda che sia idratato o meno. La calce viva è l'ossido di calcio, mentre la calce spenta è il suo idrossido. A sua volta, il calcare (calcare o calce indurita) è in realtà una roccia sedimentaria composta principalmente da carbonato di calcio (CaCO 3 ).
È una delle maggiori fonti naturali di calcio e costituisce la materia prima per la produzione di ossido di calcio. Come viene prodotta questa ruggine? I carbonati sono suscettibili alla decomposizione termica; riscaldare i carbonati di calcio a temperature superiori a 825 ºC, porta alla formazione di calce e anidride carbonica.
L'affermazione di cui sopra può essere descritta in questo modo: CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g). Poiché la crosta terrestre è ricca di calcare e calcite e le conchiglie (materie prime per la produzione di ossido di calcio) sono abbondanti negli oceani e nelle spiagge, l'ossido di calcio è un reagente relativamente economico.
Formula
La formula chimica dell'ossido di calcio è CaO, in cui lo ione calcio è come l'acido (accettore di elettroni) Ca 2+ e l'ossigeno come ione basico (donatore di elettroni) O 2- .
Perché il calcio è caricato +2? 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 in alto è rappresentata la struttura cristallina (tipo di sale gemma) per l'ossido di calcio. Le voluminose sfere rosse corrispondono agli ioni Ca 2+ e le sfere bianche agli ioni O 2- .
In questa disposizione cristallina cubica, ogni ione Ca 2+ è circondato da sei ioni O 2- , occlusi negli spazi ottaedrici che lasciano i grandi ioni tra di loro.
Questa struttura esprime al massimo il carattere ionico di questo ossido, sebbene la notevole differenza nei raggi (la sfera rossa è più grande di quella bianca) gli conferisce un'energia reticolare cristallina più debole rispetto al MgO.
Proprietà
Fisicamente, è un solido bianco cristallino, inodore con forti interazioni elettrostatiche, responsabili dei suoi punti di fusione elevati (2572 ºC) e di ebollizione (2850 ºC). Inoltre ha un peso molecolare di 55,958 g / mol e l'interessante proprietà di essere termoluminescente.
Esto quiere decir que un trozo de óxido de calcio expuesto a una llama puede brillar con una intensa luz blanca, conocida en inglés con el nombre limelight , o en español, luz de calcio. Los iones Ca2+, en contacto con el fuego, originan una llama rojiza, tal como se aprecia en la siguiente imagen.
Luz de calcio o Limelight
Solubilidad
El CaO es un óxido básico que presenta una fuerte afinidad por el agua, a tal grado que absorbe humedad (es un sólido higroscópico), reaccionando inmediatamente para producir cal apagada o hidróxido de calcio:
CaO(s) + H2O(l) => Ca(OH)2(s)
Questa reazione è esotermica (emette calore) a causa della formazione di un solido con interazioni più forti e un reticolo cristallino più stabile. Tuttavia, la reazione è reversibile se il Ca (OH) 2 viene riscaldato , disidratandolo e accendendo la calce spenta; poi, la calce è “rinata”.
La soluzione risultante è molto basica 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 (SiO 2 , Al 2 O 3 e Fe 2 O 3 , ad esempio), essendo solubili nelle loro fasi liquide. D'altra parte, è insolubile in alcoli e solventi organici.
applicazioni
CaO ha una vasta infinità di usi industriali, così come nella sintesi dell'acetilene (CH≡CH), nell'estrazione dei fosfati dalle acque reflue e nella reazione con l'anidride solforosa dai rifiuti gassosi.
Altri usi per l'ossido di calcio sono descritti di seguito:
Come mortaio
Se l'ossido di calcio si mescola con sabbia (SiO 2 ) e acqua, si agglutina con la sabbia e reagisce lentamente con l'acqua per formare calce spenta. A sua volta, la CO 2 presente nell'aria si dissolve nell'acqua e reagisce con il sale frantumato formando carbonato di calcio:
Ca (OH) 2 (s) + CO 2 (g) => CaCO 3 (s) + H 2 O (l)
CaCO 3 è un composto più resistente e più duro del CaO, che fa indurire la malta (la miscela precedente) e fissa i mattoni, i blocchi o le ceramiche tra di loro o sulla superficie desiderata.
Nella produzione del vetro
La materia prima essenziale per la produzione dei vetri sono gli ossidi di silicio, che vengono miscelati con calce, carbonato di sodio (Na 2 CO 3 ) e altri additivi, per essere poi sottoposti a riscaldamento, ottenendo un solido vetroso. Questo solido viene successivamente riscaldato e soffiato in qualsiasi figura.
Nel settore minerario
La calce spenta occupa un volume maggiore della calce viva a causa delle interazioni dei legami idrogeno (OHO). Questa proprietà viene utilizzata per rompere le rocce dall'interno.
Ciò si ottiene riempiendoli con una miscela compatta di calce e acqua, che viene sigillata per concentrare il suo calore e il suo potere espansivo all'interno della roccia.
Come agente di rimozione dei silicati
CaO si fonde con i silicati per formare un liquido coalescente, che viene quindi estratto dalla materia prima di un determinato 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 impurità indesiderabili per il processo e vengono rimossi 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 (NO 3 ) 2 ) e idrossido di sodio (NaOH) in soluzione.
Queste particelle sono sferiche, di base (come il solido su scala macro) e hanno molta area superficiale. Di conseguenza, queste proprietà avvantaggiano i processi catalitici. Quale? La ricerca sta attualmente rispondendo a questa domanda.
Queste nanoparticelle sono state utilizzate per sintetizzare composti organici sostituiti -come i derivati della piridina- nella formulazione di nuovi farmaci per effettuare trasformazioni chimiche come la fotosintesi artificiale, per la purificazione dell'acqua da metalli pesanti e nocivi, e come agenti fotocatalitici.
Le nanoparticelle possono essere sintetizzate su un supporto biologico, come la papaya e le foglie di tè verde, da utilizzare come antibatterico.
Riferimenti
- scifun.org. (2018). Lime: ossido di calcio. Estratto il 30 marzo 2018 da: scifun.org.
- Wikipedia. (2018). Ossido di calcio. Estratto il 30 marzo 2018 da: en.wikipedia.org
- Ashwini Anantharaman et al. (2016). Sintesi verde delle nanoparticelle di ossido di calcio e sue applicazioni. Giornale internazionale di ricerca e applicazione ingegneristica. ISSN: 2248-9622, Vol.6, Numero 10, (Parte -1), pagg. 27-31.
- J. Safaei-Ghomi et al. (2013). Le nanoparticelle di ossido di calcio hanno catalizzato la sintesi multicomponente in una fase di piridine altamente sostituite in mezzi acquosi di etanolo Scientia Iranica, Transazioni C: Chimica e ingegneria chimica 20 549-554.
- PubChem. (2018). Ossido di calcio. Estratto il 30 marzo 2018 da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. In Gli elementi del gruppo 2. (quarta edizione., P. 280). Mc Graw Hill.