Википедија

Калциум оксид

хемиско соединение

Калциум оксид (CaO), попознат како изгорена вар — широко употребувано хемиско соединение. Тоа е бела, каустична, алкална, кристална цврста материја на собна температура. Широко користениот термин „вар“ конотира неоргански материјали што содржат калциум, во кои доминираат карбонати, оксиди и хидроксиди на калциум, силициум, магнезиум, алуминиум и железо. Спротивно на тоа, живата вар конкретно се однесува на едно хемиско соединение калциум оксид. Калциум оксидот кој ја преживува обработката без да реагира во градежни производи како што е цементот се нарекува слободна вар.[4]

Калциум оксид
Калциум оксид
Јонска кристална структура на калциум оксид
     Ca2+      O2-

Примерок во прав од бел калциум оксид
Назив според МСЧПХ
Калциум оксид
Други називи

Вар
Брза вар
Изгорена вар
Неизлеана вар
Камчеста вар
Калција
Оксид на калциум

Назнаки
1305-78-8
ChEBI CHEBI:31344
ChEMBL ChEMBL2104397
ChemSpider 14095
EC-број 215-138-9
485425
3Д-модел (Jmol) Слика
KEGG C13140
PubChem 14778
RTECS-бр. EW3100000
UNII C7X2M0VVNH
ОН-бр. 1910
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед Бел до бледо жолт/кафеав прав
Мирис Без мирис
Густина 3.34 g/cm3
Точка на топење
Точка на вриење
Реагира за да формира калциум хидроксид
Растворливост во Метанол Нерастворлив (исто така во диетил етер, октанол)
Киселост (pKa) 12.8
−15.0×10−6 cm3/mol
Структура
Кристална структура Кубен, cF8
Термохемија
Ст. енталпија на
образување ΔfHo298 		−635 kJ·mol−1[2]
Стандардна моларна
ентропија So298 		40 J·mol−1·K−1[2]
Pharmacology
ATCvet code QP53AX18
Опасност
GHS-ознаки:
Пиктограми
 GHS05: РазјадливоGHS07: Извичник
Сигнални зборови
 Опасен
Изјави за опасност
 H302, H314, H315, H335
Изјави за претпазливост
 P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+P312, P301+P330+P331, P302+P352, P303+P361+P353, P304+P340, P305+P351+P338, P310, P312, P321, P330, P332+P313, P362, P363, P403+P233, P405, P501
NFPA 704
3
0
2
Температура на запалување Незапалив[3]
NIOSH (здравствени граници во САД):
PEL (дозволива)
 TWA 5 mg/m3[3]
REL (препорачана)
 TWA 2 mg/m3[3]
IDLH (непосредна опасност)
 25 mg/m3[3]
Безбедносен лист Hazard.com
Слични супстанци
Други анјони Калциум сулфид
Калциум хидроксид
Калциум селенид
Калциум телурид
Други катјони Берилиум оксид
Магнезиум оксид
Стронциум оксид
Бариум оксид
Радиум оксид
Дополнителни податоци
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Брзата вар е релативно евтина. И тој и хемискиот дериват калциум хидроксид (од кој варниот вар е основен анхидрид) се важни хемикалии.

Подготовка

уреди

Калциум оксидот обично се добива со термичко распаѓање на материјали, како што се варовник или морски школки, кои содржат калциум карбонат (CaCO3; минерал калцит) во варовна печка. Ова се постигнува со загревање на материјалот до над 825 °C (1,517 °F),[5][6] процес наречен калцинирање или согорување на вар, за ослободување на молекула на јаглерод диоксид (CO2), оставајќи зад себе жив вар. Ова е исто така една од ретките хемиски реакции познати во праисторијата.[7]

CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO2 (g)

Живата вар не е стабилна и, кога ќе се олади, спонтано ќе реагира со CO2 од воздухот сè додека, по доволно време, целосно не се претвори во калциум карбонат, освен ако не е гасена со вода за да се стегне како варов малтер или варов малтер.

Годишното светско производство на вар е околу 283 милиони тони. Кина е убедливо најголемиот светски производител, со вкупно околу 170 милиони тони годишно. Соединетите Американски Држави се следните по големина, со околу 20 милиони тони годишно.[8]

Приближно 1,8 t варовник е потребен по 1,0 т жива вар. Брзата вар има висок афинитет за вода и е поефикасен десикант од силика гелот. Реакцијата на жива вар со вода е поврзана со зголемување на волуменот за фактор од најмалку 2,5.[9]

Употреба

уреди
Демонстрација на гаснење на вар како силно егзотермна реакција. Капките вода се додаваат на парчиња жива вар. По некое време се јавува изразена егзотермна реакција. Температурата може да достигне и до околу 300 °C (572 °F).
  • Главната употреба на живата вар е во процесот на производство на основен кислороден челик (БОС). Неговата употреба варира од околу 30-50 кг по тон челик. Живата вар ги неутрализира киселите оксиди, SiO2, Al2O3 и Fe<sub id="mwew">2</sub>O<sub id="mwfA">3</sub>, за да произведе основна стопена згура.[9]
  • Мелената жива вар се користи за производство на блокови од газобетон, со густина од околу. 0.6–1.0 g/cm.[9]
  • Брзата вар и хидрираната вар може значително да ја зголемат носивоста на почвите што содржат глина. Тие го прават тоа така што реагираат со ситно поделена силициум диоксид и алумина за да произведат калциум силикати и алуминати, кои поседуваат цементни својства.[9]
  • Мали количества жива вар се користат во други процеси; на пример, производство на стакло, калциум алуминат цемент и органски хемикалии.[9]
  • Топлина: Брзата вар ослободува топлинска енергија со формирање на хидрат, калциум хидроксид, со следнава равенка:[10]
CaO (s) + H2O (l) ⇌ Ca(OH) 2 (aq) (ΔH r = -63,7 kJ/mol на CaO)
Како што се хидрира, доаѓа до егзотермна реакција и цврстото се издува. Хидратот може повторно да се претвори во жива вар со отстранување на водата со загревање до црвенило за да се промени реакцијата на хидратација. Еден литар вода се комбинира со приближно 3,1 кг жива вар за да се добие калциум хидроксид плус 3,54 МЈ енергија. Овој процес може да се користи за да се обезбеди удобен пренослив извор на топлина, како за загревање на храната на самото место во самозагревачка конзерва, готвење и загревање на вода без отворен пламен. Неколку компании продаваат комплети за готвење користејќи го овој метод на загревање.[11]
  • Познат е како додаток на храна на ФАО како регулатор на киселоста, средство за третман на брашно и како квасец.[12] Има Е број E529 .
  • Светлина: кога живата вар се загрева до 2,400 °C (4,350 °F), емитува интензивен сјај. Овој облик на осветлување е познат како центар на вниманието и се користел нашироко во театарските продукции пред пронаоѓањето на електричното осветлување.[13]
  • Цемент: Калциум оксидот е клучна состојка за процесот на правење цемент.
  • Како евтин и широко достапен алкал. Околу 50% од вкупното производство на жива вар се претвора во калциум хидроксид пред употреба. И брзата и хидрираната вар се користат за третман на вода за пиење.[9]
  • Нафтена индустрија: Пастите за откривање вода содржат мешавина од калциум оксид и фенолфталеин. Доколку оваа паста дојде во контакт со вода во резервоар за складирање гориво, CaO реагира со водата и формира калциум хидроксид. Калциум хидроксид има доволно висока pH вредност за да го претвори фенолфталеинот во живописно-розова боја, што укажува на присуство на вода.
  • Хартија: Калциум оксидот се користи за регенерирање на натриум хидроксид од натриум карбонат во хемиското обновување во мелниците за пулпа Крафт.
  • Гипс: Постојат археолошки докази дека луѓето од пред-грнчарскиот неолитски Б период користеле малтер на база на варовник за подови и други намени.[14][15] Таквиот под од варовник останал во употреба до крајот на деветнаесеттиот век.
  • Хемиско производство или производство на електрична енергија: Цврсти спрејови или кашеста маса од калциум оксид може да се користат за отстранување на сулфур диоксид од издувните текови во процес наречен десулфуризација на димни гасови.
  • Рударство: Касетите со компримирана вар ги искористуваат егзотермните својства на живата вар за кршење на карпите. Во карпата на вообичаен начин се пробива дупка за шут и внатре се става затворена патрона од жив вар и се забива. Потоа се вбризгува количество вода во патронот и добиеното ослободување на пареа, заедно со поголемиот волумен на преостанатата хидрирана цврста материја, ја распаѓа карпата. Методот не функционира ако карпата е особено тврда.[16][17]
  • Отстранување на трупови: Историски, погрешно се верувало дека живиот вар е ефикасен во забрзувањето на распаѓањето на трупови. Примената на жива вар, всушност, може да промовира зачувување. Брзата вар може да помогне во искоренувањето на смрдеата на распаѓање, што можеби ги навело луѓето до погрешен заклучок.[18]
  • Утврдено е дека издржливоста на античкиот римски бетон делумно се припишува на употребата на жива вар како состојка. Во комбинација со врело мешање, живата вар создава макрозирани варови со карактеристична кршлива архитектура на нано честички. Како што се формираат пукнатини во бетонот, тие претпочитано минуваат низ структурно послабите варови класти, кршејќи ги. Кога водата влегува во овие пукнатини, создава раствор заситен со калциум кој може да се рекристализира како калциум карбонат, брзо пополнувајќи ја пукнатината.[19]

Оружје

уреди

Во 80 п.н.е., римскиот генерал Серториј распоредил задушувачки облаци од каустичен вар во прав за да ги порази Чарацитани од Хиспанија, кои се засолниле во недостапни пештери.[20] Слична прашина се користела во Кина за да се задуши вооружениот селански бунт во 178 н.е., кога варните коли опремени со мевови дувале варовнички прав во толпата.[21]

Се смета дека варот бил дел од грчкиот оган. При контакт со вода, живата вар би ја зголемила својата температура над 150 °C (302 °F).[22]

Дејвид Хјум, во својата Историја на Англија, раскажува дека на почетокот на владеењето на Хенри III, англиската морнарица уништила напаѓачка француска флота со заслепување на непријателската флота со жива вар.[23] Веројатно варењето се користело во средновековната поморска војна - до употребата на „варовни минофрлачи“ за фрлање на непријателските бродови.[24]

Замени

уреди

Варовникот е замена за вар во многу апликации, кои вклучуваат земјоделство, флуксирање и отстранување на сулфур. Варовникот, кој содржи помалку реактивен материјал, реагира побавно и може да има други недостатоци во споредба со вар, во зависност од примената; сепак, варовникот е значително поевтин од вар. Калцинираниот гипс е алтернативен материјал во индустриските малтери и малтери. Цемент, прашина од цементна печка, летечка пепел и прашина од вар печка се потенцијални замени за некои градежни употреби на вар. Магнезиум хидроксид е замена за вар во pH контролата, а магнезиум оксидот е замена за доломитската вар како флукс во производството на челик.[25]

Безбедност

уреди

Поради силната реакција на живата вар со вода, живата вар предизвикува силна иритација кога се вдишува или се става во контакт со влажна кожа или очи. Вдишувањето може да предизвика кашлање, кивање и отежнато дишење. Потоа може да еволуира во изгореници со перфорација на носната преграда, абдоминална болка, гадење и повраќање. Иако живиот вар не се смета за опасност од пожар, неговата реакција со вода може да ослободи доволно топлина за да ги запали запаливите материјали.[26]

Минерал

уреди

Калциум оксидот е исто така посебен минерален вид (со единечна формула CaO), наречен „Вар“.[27][28] Има изометриски кристален систем и може да формира серија на цврсти раствори со монтепонит. Кристалот е кршлив, пирометаморфен и е нестабилен на влажен воздух, брзо се претвора во портландит (Ca(OH)2).[29]

Наводи

уреди
  1. ↑ Calciumoxid Архивирано на 30 декември 2013 г.. GESTIS database
  2. ↑ 2,0 2,1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. стр. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 „Џебен водич за опасните хемиски материи #0093“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)
  4. ↑ "free lime" Архивирано на 9 декември 2017 г..
  5. ↑ Merck Index of Chemicals and Drugs, 9th edition monograph 1650
  6. ↑ Kumar, Gupta Sudhir; Ramakrishnan, Anushuya; Hung, Yung-Tse (2007), Wang, Lawrence K.; Hung, Yung-Tse; Shammas, Nazih K. (уред.), „Lime Calcination“, Advanced Physicochemical Treatment Technologies (англиски), Totowa, NJ: Humana Press, 5: 611–633, doi:10.1007/978-1-59745-173-4_14, ISBN 978-1-58829-860-7, Посетено на 2022-07-26
  7. ↑ „Lime throughout history | Lhoist - Minerals and lime producer“. Lhoist.com. Посетено на 10 March 2022.
  8. ↑ Miller, M. Michael (2007). „Lime“. Minerals Yearbook (PDF). U.S. Geological Survey. стр. 43.13.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 Tony Oates (2007), „Lime and Limestone“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (7. изд.), Wiley, стр. 1–32, doi:10.1002/14356007.a15_317, ISBN 978-3527306732
  10. ↑ Collie, Robert L. "Solar heating system" U.S. Patent 3.955.554 issued May 11, 1976
  11. ↑ Gretton, Lel. „Lime power for cooking - medieval pots to 21st century cans“. Old & Interesting. Посетено на 13 February 2018.
  12. ↑ „Compound Summary for CID 14778 - Calcium Oxide“. PubChem.
  13. ↑ Gray, Theodore (September 2007). „Limelight in the Limelight“. Popular Science: 84. Архивирано од изворникот на 2008-10-13. Посетено на 2009-03-31.
  14. ↑ University, Tel Aviv. „Neolithic man: The first lumberjack?“. phys.org (англиски). Посетено на 2023-02-02.
  15. ↑ Karkanas, P.; Stratouli, G. (2011). „Neolithic Lime Plastered Floors in Drakaina Cave, Kephalonia Island, Western Greece: Evidence of the Significance of the Site“. The Annual of the British School at Athens. 103: 27–41. doi:10.1017/S006824540000006X.
  16. ↑ Walker, Thomas A (1888). The Severn Tunnel Its Construction and Difficulties. London: Richard Bentley and Son. стр. 92.
  17. ↑ „Scientific and Industrial Notes“. Manchester Times. Manchester, England: 8. 13 May 1882.
  18. ↑ Schotsmans, Eline M.J.; Denton, John; Dekeirsschieter, Jessica; Ivaneanu, Tatiana; Leentjes, Sarah; Janaway, Rob C.; Wilson, Andrew S. (April 2012). „Effects of hydrated lime and quicklime on the decay of buried human remains using pig cadavers as human body analogues“. Forensic Science International. 217 (1–3): 50–59. doi:10.1016/j.forsciint.2011.09.025. PMID 22030481.
  19. ↑ „Riddle solved: Why was Roman concrete so durable?“, MIT News, January 6, 2023
  20. ↑ Plutarch, „Sertorius 17.1–7“, Parallel Lives
  21. ↑ Adrienne Mayor (2005), Philip Wexler (уред.), Encyclopedia of Toxicology, 4 (2. изд.), Elsevier, стр. 117–121, ISBN 0-12-745354-7
  22. ↑ Croddy, Eric (2002). Chemical and biological warfare: a comprehensive survey for the concerned citizen. Springer. стр. 128. ISBN 0-387-95076-1.
  23. ↑ David Hume (1756). History of England. I.
  24. ↑ Sayers, W. (2006).
  25. ↑ „Lime“ (PDF). Prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com. стр. 96. Архивирано од изворникот (PDF) на 2021-12-19. Посетено на 2022-03-10.
  26. ↑ ww25.hazard.com http://ww25.hazard.com/msds/mf/baker/baker/files/c0462.htm?subid1=20230203-0103-092e-9982-d576d3e248aa. Посетено на 2023-02-02. Отсутно или празно |title= (help)
  27. ↑ „List of Minerals“. Ima-mineralogy.org. 21 March 2011.
  28. ↑ Fiquet, G.; Richet, P.; Montagnac, G. (Dec 1999). „High-temperature thermal expansion of lime, periclase, corundum and spinel“. Physics and Chemistry of Materials. 27 (2): 103–111. doi:10.1007/s002690050246. Посетено на 9 February 2023.
  29. ↑ „Lime“. Mindat.org. Посетено на 10 March 2022.

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Калциум_оксид&oldid=5272672“