- Structuur
- Kristal en zijn ionen
- Morfologie
- Eigendommen
- Fysiek uiterlijk
- Molaire massa
- Smeltpunt
- Dichtheid
- pH
- Oplosbaarheid in water
- K
- Brekingsindex
- Stabiliteit
- Het verkrijgen van
- Toepassingen
- Voedselverwerking
- Riolering ontsmettingsmiddel
- Papierindustrie
- Gasabsorbeerder
- Persoonlijke verzorging
- Bouw
- Risico's en bijwerkingen
- Referenties
Het calciumhydroxide is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule Ca (OH) 2 is . Het is een wit poeder dat al duizenden jaren in gebruik is en gedurende die tijd verschillende traditionele namen of bijnamen heeft verdiend; onder hen kunnen we gebluste, dode, chemische, gehydrateerde of fijne kalk noemen.
In de natuur is het verkrijgbaar in een zeldzaam mineraal genaamd portlandiet, van dezelfde kleur. Hierdoor wordt Ca (OH) 2 niet rechtstreeks uit dit mineraal gewonnen, maar uit een warmtebehandeling, gevolgd door hydratatie, van de kalksteen. Hieruit wordt kalk, CaO, verkregen, dat vervolgens wordt geblust of gehydrateerd om Ca (OH) 2 te produceren .
Een vast monster van calciumhydroxide. Bron: Chemicalinterest
Ca (OH) 2 is een relatief zwakke base in water, aangezien het nauwelijks kan oplossen in heet water; maar zijn oplosbaarheid neemt toe in koud water, omdat zijn hydratatie exotherm is. De basiciteit ervan blijft echter een reden om er voorzichtig mee om te gaan, aangezien het brandwonden kan veroorzaken aan elk deel van het lichaam.
Het is gebruikt als pH-regulator voor verschillende materialen of voedingsmiddelen, en is ook een goede bron van calcium met betrekking tot zijn massa. Het heeft toepassingen in de papierindustrie, bij de desinfectie van afvalwater, in ontharingsproducten, in voedingsmiddelen gemaakt van maïsmeel.
Het belangrijkste gebruik ervan is echter als constructiemateriaal geweest, aangezien kalk hydrateert wanneer het wordt gemengd met de andere ingrediënten in gips of mortel. In deze uitgeharde mengsels absorbeert het Ca (OH) 2 kooldioxide uit de lucht om de zandkristallen samen met die gevormd uit calciumcarbonaat te consolideren.
Momenteel wordt nog onderzoek gedaan met als doel betere bouwmaterialen te ontwikkelen die Ca (OH) 2 direct in hun samenstelling als nanodeeltjes hebben.
Structuur
Kristal en zijn ionen
Ionen van calciumhydroxide. Bron: Claudio Pistilli
In de bovenste afbeelding hebben we de ionen waaruit calciumhydroxide bestaat. De formule ervan Ca (OH) 2 geeft aan dat er voor elk Ca 2+ -kation twee OH-anionen zijn - die ermee in wisselwerking staan via elektrostatische aantrekking. Het resultaat is dat beide ionen uiteindelijk een kristal vormen met een hexagonale structuur.
In dergelijke hexagonale kristallen van Ca (OH) 2 bevinden de ionen zich zeer dicht bij elkaar, waardoor het lijkt alsof ze een polymere structuur zijn; hoewel er geen formele Ca-O covalente binding is, gezien het opmerkelijke verschil in elektronegativiteit tussen de twee elementen.
Structuur van calciumhydroxide
De structuur genereert octaëders CaO 6 , dat wil zeggen, Ca 2+ interageert met zes OH - (Ca 2+ -OH - ).
Een reeks van deze octaëders vormt een laag van het kristal, die met een andere kunnen interageren door middel van waterstofbruggen die ze intermoleculair samenhangend houden; deze interactie verdwijnt echter bij een temperatuur van 580 ° C, wanneer Ca (OH) 2 wordt gedehydrateerd tot CaO.
Aan de hogedrukzijde is hier niet veel informatie over, hoewel studies hebben aangetoond dat bij een druk van 6 GPa het hexagonale kristal een overgang ondergaat van de hexagonale naar de monokliene fase; en daarmee de vervorming van de CaO 6 octaëders en hun lagen.
Morfologie
Ca (OH) 2- kristallen zijn hexagonaal, maar dat is voor hen geen belemmering om enige morfologie aan te nemen. Sommige van deze structuren (zoals strengen, schilfers of rotsen) zijn poreuzer dan andere, robuust of vlak, wat een directe invloed heeft op hun uiteindelijke toepassing.
Het is dus niet hetzelfde om kristallen uit het mineraal portlandiet te gebruiken als om ze te synthetiseren zodat ze bestaan uit nanodeeltjes waarbij een paar rigoureuze parameters worden gevolgd; zoals de mate van hydratatie, de gebruikte concentratie CaO en de tijd dat het kristal mag groeien.
Eigendommen
Fysiek uiterlijk
Witte, reukloze, poederachtige vaste stof met een bittere smaak.
Molaire massa
74,093 g / mol
Smeltpunt
580 ° C. Bij deze temperatuur ontleedt het waarbij water vrijkomt, zodat het nooit verdampt:
Ca (OH) 2 => CaO + H 2 O
Dichtheid
2,211 g / cm 3
pH
Een verzadigde waterige oplossing daarvan heeft een pH van 12,4 bij 25 ° C.
Oplosbaarheid in water
De oplosbaarheid van Ca (OH) 2 in water neemt af naarmate de temperatuur stijgt. Bij 0 ° C is de oplosbaarheid bijvoorbeeld 1,89 g / l; terwijl deze bij 20 ° C en 100 ° C respectievelijk 1,73 g / l en 0,66 g / l zijn.
Dit duidt op een thermodynamisch feit: de hydratatie van Ca (OH) 2 is exotherm, dus in overeenstemming met het principe van Le Chatelier zou de vergelijking zijn:
Ca (OH) 2 <=> Ca 2+ + 2OH - + Q
Waar Q de warmte is die vrijkomt. Hoe warmer het water, hoe meer evenwicht naar links neigt; dat wil zeggen, minder Ca (OH) 2 zal oplossen . Het is om deze reden dat het in koud water veel meer oplost dan in kokend water.
Aan de andere kant neemt de oplosbaarheid toe als de pH zuur wordt, door de neutralisatie van de OH - ionen en de verschuiving van het vorige evenwicht naar rechts. Bij dit proces komt zelfs meer warmte vrij dan bij neutraal water. Naast zure waterige oplossingen is Ca (OH) 2 ook oplosbaar in glycerol.
K
5,5 · 10-6 . Deze waarde wordt als klein beschouwd en komt overeen met de lage oplosbaarheid van Ca (OH) 2 in water (dezelfde balans als hierboven).
Brekingsindex
1.574
Stabiliteit
Ca (OH) 2 blijft stabiel zolang het niet wordt blootgesteld aan CO 2 in de lucht, het absorbeert het en vormt calciumcarbonaat, CaCO 3 . Daarom begint het onzuiver te worden in een vast mengsel van Ca (OH) 2- CaCO 3- kristallen , waar CO 3 2- anionen concurreren met OH - om te interageren met Ca 2+ :
Ca (OH) 2 + CO 2 => CaCO 3 + H 2 O
Dit is in feite de reden waarom geconcentreerde Ca (OH) 2- oplossingen melkachtig worden, aangezien een suspensie van CaCO 3- deeltjes verschijnt .
Het verkrijgen van
Ca (OH) 2 wordt commercieel verkregen door kalk, CaO, te laten reageren met een twee- tot drievoudige overmaat water:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
In het proces kan echter carbonisatie van Ca (OH) 2 optreden , net zoals hierboven uitgelegd.
Andere methoden om het te verkrijgen bestaan uit het gebruik van oplosbare calciumzouten, zoals CaCl 2 of Ca (NO 3 ) 2 , en deze te baseren met NaOH, zodat Ca (OH) 2 neerslaat . Door parameters zoals watervolumes, temperatuur, pH, oplosmiddel, carbonisatiegraad, rijpingstijd enz. Te regelen, kunnen nanodeeltjes met verschillende morfologieën worden gesynthetiseerd.
Het kan ook worden bereid door natuurlijke en hernieuwbare grondstoffen te selecteren, of afval uit een industrie, dat rijk is aan calcium, dat bij verhitting en zijn as uit kalk zal bestaan; en van hieruit kan opnieuw Ca (OH) 2 worden bereid door deze as te hydrateren zonder de noodzaak om kalksteen, CaCO 3 , te verspillen .
Hiervoor is bijvoorbeeld agave bagasse gebruikt, waarmee een meerwaarde wordt toegekend aan afval uit de tequila-industrie.
Toepassingen
Voedselverwerking
Augurken worden eerst gedrenkt in calciumhydroxide om ze krokanter te maken. Bron: Pixabay.
Calciumhydroxide is aanwezig in veel voedingsmiddelen in sommige van de voorbereidingsfasen. Augurken, zoals augurken, worden bijvoorbeeld in een waterige oplossing van hetzelfde gedompeld om ze knapperiger te maken als ze in azijn worden verpakt. Dit komt doordat de eiwitten op het oppervlak calcium uit de omgeving opnemen.
Hetzelfde gebeurt met maïskorrels voordat ze in bloem worden omgezet, omdat het hen helpt vitamine B 3 (niacine) vrij te maken en het malen ervan vergemakkelijkt. Het calcium dat het levert, wordt ook gebruikt om voedingswaarde toe te voegen aan bepaalde sappen.
Ca (OH) 2 kan in sommige broodrecepten ook bakpoeder vervangen en de suikeroplossingen uit suikerriet en bieten verduidelijken.
Riolering ontsmettingsmiddel
De verhelderende werking van Ca (OH) 2 is te wijten aan het feit dat het werkt als een uitvlokmiddel; dat wil zeggen, het vergroot de grootte van de gesuspendeerde deeltjes totdat ze vlokken vormen, die later bezinken of kunnen worden gefilterd.
Deze eigenschap is gebruikt om rioolwater te desinfecteren, waardoor de onaangename colloïden worden gedestabiliseerd voor het uitzicht (en de geur) van de toeschouwers.
Papierindustrie
Ca (OH) 2 wordt gebruikt in het Kraft-proces om het NaOH te regenereren dat wordt gebruikt om hout te behandelen.
Gasabsorbeerder
Ca (OH) 2 wordt gebruikt om CO 2 te verwijderen uit gesloten ruimtes of in omgevingen waar de aanwezigheid ervan contraproductief is.
Persoonlijke verzorging
In formuleringen voor ontharingscrèmes wordt Ca (OH) 2 stilzwijgend aangetroffen, omdat de basiciteit ervan helpt de keratine van het haar te verzwakken en het dus gemakkelijker is om ze te verwijderen.
Bouw
Calciumhydroxide maakt deel uit van de structuren van oude bouwplaatsen zoals de piramides van Egypte. Bron: Pexels.
Ca (OH) 2 is aanwezig sinds onheuglijke tijden en integreert de massa gips en mortel die worden gebruikt bij de constructie van Egyptische architecturale werken zoals de piramides; ook gebouwen, mausolea, muren, trappen, vloeren, steunen en zelfs om tandcement te herbouwen.
De versterkende werking is te danken aan het feit dat wanneer de CO 2 wordt "ingeademd" , de resulterende kristallen van CaCO 3 uiteindelijk het zand en de andere componenten van dergelijke mengsels in een betere mate integreren.
Risico's en bijwerkingen
Ca (OH) 2 is geen sterk basische vaste stof in vergelijking met andere hydroxiden, hoewel het meer is dan Mg (OH) 2 . Ondanks dat het niet reactief of ontvlambaar is, is het basisme nog steeds agressief genoeg om kleine brandwonden te veroorzaken.
Daarom moet er met respect mee worden omgegaan, aangezien het de ogen, tong en longen kan irriteren en andere ziekten kan veroorzaken, zoals: verlies van het gezichtsvermogen, ernstige alkalisatie van het bloed, huiduitslag, braken en keelpijn .
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Calcium hydroxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Chávez Guerrero et al. (2016). Synthese en karakterisering van calciumhydroxide verkregen uit agave bagasse en onderzoek naar de antibacteriële werking ervan. Hersteld van: scielo.org.mx
- Riko Iizuka, Takehiko Yagi, Kazuki Komatsu, Hirotada Gotou, Taku Tsuchiya, Keiji Kusaba, Hiroyuki Kagi. (2013). Kristalstructuur van de hogedrukfase van calciumhydroxide, portlandiet: in situ poeder- en enkelkristal röntgendiffractieonderzoek. Amerikaanse mineraloog; 98 (8-9): 1421-1428. doi: doi.org/10.2138/am.2013.4386
- Hans Lohninger. (05 juni 2019). Calcium hydroxide. Chemie LibreTexts. Hersteld van: chem.libretexts.org
- Aniruddha S. et al. (2015). Synthese van nano-calciumhydroxide in waterig medium. De American Ceramic Society. doi.org/10.1111/jace.14023
- Carly Vandergriendt. (12 april 2018). Hoe wordt calciumhydroxide in voedsel gebruikt en is het veilig? Hersteld van: healthline.com
- Brian Clegg. (26 mei 2015). Calcium hydroxide. Hersteld van: chemistryworld.com