Оксид кальцію

хімічна сполука

Окси́д ка́льцію, негашене вапно — неорганічна бінарна сполука кальцію та кисню складу CaO. В'язка мінеральна кристалічна тугоплавка речовина білого кольору. Температура плавлення 2585 °С. Проявляє сильні осно́вні властивості.

Оксид кальцію

Кристалічна структура CaO
Назва за IUPAC Кальцій оксид
Інші назви негашене вапно
Ідентифікатори
Номер CAS 1305-78-8
Номер EINECS 215-138-9
DrugBank 15648
KEGG C13140 і D01679
ChEBI 31344
RTECS EW3100000
SMILES O=[Ca][1]
InChI InChI=1S/Ca.O
Номер Бельштейна 8129996
Номер Гмеліна 485425
Властивості
Молекулярна формула CaO
Молярна маса 56,077 г/моль
Зовнішній вигляд біло-сірі кристали
Густина 3,34 г/см3[2]
Тпл 2898 °C[2]
Розчинність (вода) реагує
Розчинність (кислоти) розчинний
Показник заломлення (nD) 1,8396
Структура
Кристалічна структура кубічна
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo
298
-634,9 кДж/моль
Ст. ентропія So
298
38,1 Дж/моль·К
Теплоємність, co
p
42,0 Дж/моль·К
Пов'язані речовини
Інші катіони оксид магнію
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

У техніці оксид кальцію називають зазвичай негашеним, або паленим вапном. Остання назва походить від способу його одержання: прожарювання, або «випалювання» вапняку. Одержують шляхом випалювання вапняку, крейди та інших карбонатних порід. Процес ведуть при низьких температурах розкладання карбонату кальцію.

Поширення у природі

ред.
 
Арагоніт

Оксид кальцію є однією з найпоширеніших сполук у природі. Він часто трапляється у складі природних карбонатів, паралельно із оксидом магнію. Основними сполуками, з яких добувають CaO є кальцит, мармур, вапняк, арагоніт, доломіт та багато інших.

Хімічні властивості

ред.

З водою оксид кальцію реагує дуже енергійно, з виділенням значної кількості тепла і утворенням гідроксиду кальцію:

 

Реакцію взаємодії оксиду кальцію з водою в техніці називають «гашенням» вапна, а продукт реакції — гідроксид кальцію — гашеним вапном.

Гашення вапна як екзотермічний процес

CaO проявляє сильні осно́вні властивості: взаємодіє з кислотами та кислотними оксидами (зокрема, активно поглинає вуглекислий газ із повітря), з амфотерними оксидами:

 
 
 
 

Кальцій піддається відновленню з оксиду алюмінієм та коксом:

 
 

Отримання

ред.

Виробництво у промисловості

ред.

Негашене вапно (оксид кальцію) одержують прожарюванням (випалюванням) вапняку або крейди. Карбонат кальцію починає розкладатися при 850 °С. Чим вища температура, тим швидше йде розклад. Але вище 1200 °С домішки, що є у вапняку, починають обплавлятися, і це ускладнює процес розкладу. Тому «випалювання» вапняку проводять при 1000–1200 °С.

 
Піч для випалювання вапняку

Процес «випалювання» здійснюють у вертикальних шахтних печах, облицьованих зсередини вогнетривкою цеглою. Шихту, тобто суміш вапняку і коксу, завантажують у піч через верхній отвір. Шматки вапняку і коксу роблять такими, щоб їх діаметр був приблизно 10 см. Тоді повітря і топочні гази легко проходять крізь шихту, і вапняк розкладається рівномірно по всій масі.

Гарячі гази, що виникають при горінні палива і розкладі вапняку, піднімаючись вгору, поступово охолоджуються, нагріваючи шихту. Палене вапно опускається в нижню частину печі, де охолоджується повітрям, що подається знизу.

Отримання в лабораторії

ред.

Синтез оксиду кальцію можна провести спаленням металевого кальцію або його гідриду:

 
 

Іншим варіантом є термічне розкладання оксигенвмісних сполук кальцію:

 
 
 

Застосування

ред.

Будівництво

ред.

Вапно дуже широко застосовується у будівельній справі, а також у хімічній промисловості для одержання хлорного вапна. Щорічний світовий видобуток вапна становить сотні мільйонів тонн.

У будівництві використовують гашене вапно, тобто гідроксид кальцію. З цією метою негашене вапно обробляють водою. При цьому пористі шматки оксиду кальцію (негашеного вапна) жадібно поглинають воду і реагують з нею з виділенням значної кількості тепла. Внаслідок цього частина води випаровує, а оксид кальцію перетворюється у пухку масу гідроксиду кальцію (гашеного вапна), яку називають пушонкою[джерело?]. При надлишку води гашене вапно утворюється у вигляді тістоподібної маси.

Зброя

ред.

У 80 році до нашої ери римський воєначальник Серторій у боротьбі з харацитанами в Іспанії, які сховалися в недоступних печерах, використав задушливі хмари їдкого вапна. Подібна хімічна зброя застосовувалася в Китаї під час придушення збройного повстання селян 178 року н. е.: «вапняні колісниці», обладнані міхами, вдували порох вапняку в натовп.

Вважається, що негашене вапно також було складником грецького вогню. У разі контакту з водою негашене вапно може підвищити температуру понад 150 °C та запалити паливо.

Девід Юм, у власній історії Англії, розповідає, що на початку правління Генріха III англійський флот знищив вторгнення французького флоту, засліпивши флот противника негашеним вапном. Негашене вапно, можливо, було використано в середньовічній військово-морській війні — аж до використання «вапняних мінометів», для кидання його на ворожі кораблі.

Безпека

ред.

Внаслідок бурхливої реакції негашеного вапна з водою, негашене вапно викликає сильне подразнення під час вдихання або у разі доторку з вологою шкірою чи очима. Вдихання може викликати кашель, чхання, посилене дихання. Потім це може розвинутися в опіки з перфорацією носової перегородки, болем у животі, нудотою та блювотою. Хоча негашене вапно не вважається пожежонебезпечним, його взаємодія з водою, може вивільнити достатню кількість тепла, щоби запалити горючі матеріали.

Див. також

ред.

Примітки

ред.
  1. CALCIUM OXIDE
  2. а б За тиску 101,3 кПа

Джерела

ред.
  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
  • Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. — М. : "Мир", 1971. — Т. 1. — 561 с. (рос.)
  • Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.