Oxid vápenatý (CaO) Štruktúra, vlastnosti a použitia

oxid vápenatý (CaO) je anorganická zlúčenina, ktorá obsahuje vápnik a kyslík v iónových formách (nesmie sa zamieňať s peroxidom vápnika, CaO₂). Je známa po celom svete ako vápno, slovo, ktoré označuje akúkoľvek anorganickú zlúčeninu, ktorá obsahuje uhličitany, oxidy a hydroxidy vápenaté, ako aj iné kovy, ako napríklad kremík, hliník a železo..

Tento oxid (alebo vápno) sa tiež označuje hovorovo ako pálené vápno alebo hasené vápno v závislosti od toho, či je alebo nie je hydratovaný. Vápno je oxid vápenatý, zatiaľ čo hasené vápno je jeho hydroxid. Na druhej strane vápenec (vápenec alebo kalené vápno) je vlastne sedimentárna hornina zložená hlavne z uhličitanu vápenatého (CaCO₃). 

Je to jeden z najväčších prírodných zdrojov vápnika a predstavuje surovinu na výrobu oxidu vápenatého. Ako sa tento oxid vyrába? Uhličitany sú citlivé na tepelný rozklad; zahrievanie uhličitanov vápenatých pri teplotách nad 825 ° C, čo vedie k tvorbe vápna a oxidu uhličitého.

Vyššie uvedené vyhlásenie možno opísať takto: CaCO₃(s) → CaO (s) + CO₂(G). Vzhľadom k tomu, zemská kôra je bohatá na vápenec a vápenec, a oceány a pláže sú hojné mušle (suroviny na výrobu oxidu vápenatého), oxidu vápenatého relatívne lacná činidlá.

index

• 1 Vzorec
• 2 Štruktúra
• 3 Vlastnosti
  • 3.1 Rozpustnosť
• 4 Použitie
  • 4.1 Ako malta 
  • 4.2 Pri výrobe okuliarov
  • 4.3 V baníctve
  • 4.4 Ako odstraňovač kremičitanov
• 5 Nanočastice oxidu vápenatého
• 6 Referencie

vzorec

Chemický vzorec oxidu vápenatého je CaO, v ktorom je vápnik podobný kyslému iónu (akceptor elektrónov) Ca²⁺, a kyslík ako bázický ión (donor elektrónov) OR^2--.

Prečo má vápnik +2 náboj? Pretože vápnik patrí do skupiny 2 periodickej tabuľky (pán Becambara), a má len dva valenčné elektróny, ktoré sú k dispozícii na tvorbu väzieb, ktoré poskytujú atóm kyslíka..

štruktúra

Na hornom obrázku je znázornená kryštalická štruktúra (typ gem-soli) pre oxid vápenatý. Objemné červené guľôčky zodpovedajú iónom Ca²⁺ a biele guľôčky k iónom O^2-.

V tomto usporiadaní kubických kryštálov je každý ión Ca²⁺ je obklopený šiestimi iónmi O^2-, uzavreté v oktaedrických dierkach, ktoré medzi nimi zostali veľké ióny.

Táto štruktúra vyjadruje maximálnu iónový charakter oxidu, hoci významný rozdiel polomerov (červená guľa je väčšia ako biela) poskytuje slabší kryštálovú mriežku energiu v porovnaní s MgO.

vlastnosti

Fyzicky je biela kryštalická pevná látka, bez zápachu a silné elektrostatické interakcie, ktoré sú zodpovedné za ich vysokými teplotami topenia (2572 ° C) a teplotou varu (2850 ° C). Okrem toho, s molekulovou hmotnosťou 55.958 g / mol a zaujímavú vlastnosť, že sú termoluminiscenčné.

To znamená, že kúsok oxidu vápenatého vystavený plameňu môže svietiť intenzívnym bielym svetlom, ktoré je známe v angličtine s názvom svetlo rampy, alebo v španielčine, svetlo vápnika. Ca ióny²⁺, pri kontakte s ohňom spôsobujú načervenalý plameň, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

rozpustnosť

CaO je základný oxid, ktorý má silnú afinitu k vode, do tej miery, že absorbuje vlhkosť (je hygroskopická pevná látka) a okamžite reaguje na produkciu hasené vápno alebo hydroxid vápenatý:

CaO (s) + H₂O (l) => Ca (OH)₂(S)

Táto reakcia je exotermická (uvoľňuje teplo) v dôsledku tvorby pevnej látky so silnejšími interakciami a stabilnejšou kryštálovou mriežkou. Reakcia je však reverzibilná, ak sa zahrieva Ca (OH)₂, dehydratácia a osvetlenie haseného vápna; potom, vápno "znovuzrodené".

Výsledný roztok je veľmi zásaditý a ak je nasýtený oxidom vápenatým, dosiahne pH 12,8.

Podobne je rozpustný v glycerole a v roztokoch kyselín a cukrov. Keďže ide o zásaditý oxid, má prirodzene účinné interakcie s oxidmi kyselín (SiO)₂, na₂O₃ a viera₂O₃, napríklad rozpustné v kvapalných fázach. Na druhej strane je nerozpustný v alkoholoch a organických rozpúšťadlách.

aplikácie

CaO má obrovské nespočetné množstvo priemyselné účely, ako aj pre syntézu acetylénu (CH≡CH), pri odstraňovaní fosfátov z odpadovej vody a reakciou s oxidom uhličitým z plynných odpadov.

Ďalšie použitia oxidu vápenatého sú opísané nižšie:

Ako malta

Ak sa oxid vápenatý zmieša s pieskom (SiO₂) a vody, koláče s pieskom a pomaly reaguje s vodou za vzniku haseného vápna. Na druhej strane CO₂ vzduchu sa rozpúšťa vo vode a reaguje so soľou za vzniku uhličitanu vápenatého:

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

CaCO₃ Je to odolnejšia a tvrdšia zmes ako CaO, čo spôsobuje, že malta (predchádzajúca zmes) vytvrdne a upevní tehly, bloky alebo keramiku medzi nimi alebo na požadovaný povrch..

Pri výrobe okuliarov

Základnou surovinou na výrobu skiel sú oxidy kremíka, ktoré sú zmiešané s vápnom, uhličitanom sodným (Na₂CO₃) a ďalších prísad, ktoré sa potom podrobia zahrievaniu, čo vedie k sklovitej pevnej látke. Táto tuhá látka sa potom zahrieva a vyfukuje v ľubovoľných obrázkoch.

V baníctve

Hasené vápno zaberá väčší objem ako pálené vápno kvôli interakciám s vodíkovými väzbami (O-H-O). Táto vlastnosť sa používa na rozbitie skál zvnútra.

Dosiahne sa to tak, že sa naplní kompaktnou zmesou vápna a vody, ktorá je utesnená, aby sa sústredila na svoje teplo a expanzívna sila v skale..

Ako odstraňovač kremičitanov

CaO sa taví so silikátmi za vzniku koalescenčnej kvapaliny, ktorá sa potom extrahuje zo suroviny určitého produktu..

Napríklad železné rudy sú surovinou na výrobu kovového železa a ocele. Tieto minerály obsahujú kremičitany, ktoré sú nežiadúcimi nečistotami pre spôsob a sú eliminované práve opísanou metódou.

Nanočastice oxidu vápenatého

Oxid vápenatý sa môže syntetizovať ako nanočastice, pričom sa menia koncentrácie dusičnanu vápenatého (Ca (NO))₃)₂) a hydroxid sodný (NaOH) v roztoku.

Tieto častice sú sférické, bázické (rovnako ako tuhé makro) a majú veľký povrch. V dôsledku toho tieto vlastnosti prospievajú katalytickým procesom. Čo? Vyšetrovania v súčasnosti odpovedajú na túto otázku.

Použili sme tieto nanočastice pre syntézu organických zlúčenín, ako sú substituované deriváty piridinas- vo vývoji nových liekov na vykonávanie chemických premien, ako sú umelé fotosyntézy pre čistenie vody od ťažkých kovov a škodlivé, a ako fotokatalytické činidlá.

Nanočastice sa môžu syntetizovať na biologickom nosiči, ako sú listy papáje a zeleného čaju, ktoré sa použijú ako antibakteriálne činidlá..

referencie

1. scifun.org. (2018). Vápno: oxid vápenatý. Získané 30. marca 2018, z: scifun.org.
2. Wikipedia. (2018). Oxid vápenatý. Získané 30. marca 2018, z: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman a kol. (2016). Zelená syntéza nanočastíc oxidu vápenatého a ich aplikácie. Int. Journal of Engineering Research and Application. ISSN: 2248-9622, zväzok 6, vydanie 10, (časť -1), str. 27-31.
4. J. Safaei-Ghomi a kol. (2013). Nanočastice oxidu vápenatého katalyzovali jednostupňovú viaczložkovú syntézu vysoko substituovaných pyridínov vo vodnom etanolovom médiu Scientia Iranica, Transakcie C: Chemické a chemické inžinierstvo 20 549-554.
5. PubChem. (2018). Oxid vápenatý. Získané 30. marca 2018, z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia v Prvky skupiny 2. (štvrté vydanie, strana 280). Mc Graw Hill.