Óxido de cálcio - Calcium oxide

Óxido de cálcio
Óxido de cálcio
Pó de óxido de cálcio. JPG
Nomes
Nome IUPAC
Óxido de cálcio
Outros nomes
Cal viva, cal queimada, cal não queimada, cal seixo, calcia
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.013.763 Edite isso no Wikidata
Número EC
Número E E529 (reguladores de acidez, ...)
485425
KEGG
Número RTECS
UNII
Número ONU 1910
  • InChI = 1S / Ca.O
    Chave: ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N
  • InChI = 1 / Ca.O / rCaO / c1-2
    Chave: ODINCKMPIJJUCX-BFMVISLHAU
  • O = [Ca]
Propriedades
CaO
Massa molar 56,0774  g / mol
Aparência Pó branco a amarelo pálido / marrom
Odor Inodoro
Densidade 3,34  g / cm 3
Ponto de fusão 2.613 ° C (4.735 ° F; 2.886 K)
Ponto de ebulição 2.850 ° C (5.160 ° F; 3.120 K) (100 hPa )  
Reage para formar hidróxido de cálcio
Solubilidade em metanol Insolúvel (também em éter dietílico , octanol )
Acidez (p K a ) 12,8
−15,0 × 10 −6  cm 3 / mol
Estrutura
Cúbico , cF8
Termoquímica
40 J · mol −1 · K −1
Entalpia
padrão de formação f H 298 )
−635 kJ · mol −1
Farmacologia
QP53AX18 ( OMS )
Perigos
Ficha de dados de segurança Hazard.com
Pictogramas GHS GHS05: CorrosivoGHS07: Nocivo
Palavra-sinal GHS Perigo
H302 , H314 , H315 , H318 , H335
P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P312 , P321 , P330 , P332 + 313 , P362 , P363 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (diamante de fogo)
3
0
2
Ponto de inflamação Não inflamável
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
PEL (permitido)
TWA 5  mg / m 3
REL (recomendado)
TWA 2  mg / m 3
IDLH (perigo imediato)
25  mg / m 3
Compostos relacionados
Outros ânions
Sulfeto de
cálcio Hidróxido de
cálcio Seleneto de
cálcio Telureto de cálcio
Outros cátions
Óxido de berílio Óxido de
magnésio Óxido de
estrôncio Óxido de
bário Óxido de
rádio
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referências da Infobox

O óxido de cálcio (CaO), comumente conhecido como cal viva ou cal queimada , é um composto químico amplamente utilizado . É um sólido branco, cáustico , alcalino e cristalino à temperatura ambiente. O termo amplamente utilizado " cal " denota materiais inorgânicos contendo cálcio, nos quais predominam carbonatos, óxidos e hidróxidos de cálcio , silício, magnésio, alumínio e ferro. Em contraste, a cal viva se aplica especificamente ao único composto químico óxido de cálcio. O óxido de cálcio que sobrevive ao processamento sem reagir em produtos de construção como o cimento é chamado de cal livre .

A cal viva é relativamente barata. Tanto ele quanto um derivado químico ( hidróxido de cálcio , do qual a cal viva é o anidrido básico ) são produtos químicos importantes.

Preparação

O óxido de cálcio é geralmente feito pela decomposição térmica de materiais, como calcário ou conchas , que contêm carbonato de cálcio (CaCO 3 ; calcita mineral ) em um forno de cal . Isso é realizado aquecendo o material acima de 825 ° C (1.517 ° F), um processo denominado calcinação ou queima de cal , para liberar uma molécula de dióxido de carbono (CO 2 ), deixando cal viva. Esta é também uma das poucas reações químicas conhecidas nos tempos pré-históricos .

CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g)

A cal virgem não é estável e, quando resfriada, reagirá espontaneamente com o CO 2 do ar até que, depois de algum tempo, será completamente convertida em carbonato de cálcio, a menos que seja apagada com água para solidificar como gesso de cal ou argamassa de cal .

A produção mundial anual de cal viva é de cerca de 283 milhões de toneladas. A China é de longe o maior produtor mundial, com um total de cerca de 170 milhões de toneladas por ano. Os Estados Unidos são o segundo maior, com cerca de 20 milhões de toneladas por ano.

Aproximadamente 1,8  t de calcário é necessário por 1,0  t de cal virgem. A cal viva tem alta afinidade com a água e é um dessecante mais eficiente do que a sílica gel . A reação da cal viva com a água está associada a um aumento de volume por um fator de pelo menos 2,5.

Usos

Uma demonstração de extinção de cal viva como uma reação fortemente exotérmica. Gotas de água são adicionadas a pedaços de cal virgem. Depois de um tempo, ocorre uma reação exotérmica pronunciada ('apagamento da cal'). A temperatura pode atingir cerca de 300 ° C (572 ° F).
  • O principal uso da cal virgem é no processo básico de fabricação de aço com oxigênio (BOS). Seu uso varia de 30 a 50 kg (65-110 lb) por tonelada de aço. A cal virgem neutraliza os óxidos ácidos, SiO 2 , Al 2 O 3 e Fe 2 O 3 , para produzir uma escória fundida básica.
  • A cal virgem moída é usada na produção de blocos de concreto aerado , com densidades de ca. 0,6–1,0 g / cm 3 (9,8–16,4 g / pol. Cu).
  • A cal viva e a cal hidratada podem aumentar consideravelmente a capacidade de carga de solos contendo argila. Eles fazem isso reagindo com sílica e alumina finamente divididas para produzir silicatos e aluminatos de cálcio, que possuem propriedades de cimentação.
  • Pequenas quantidades de cal viva são usadas em outros processos; por exemplo, a produção de vidro, cimento de aluminato de cálcio e produtos químicos orgânicos.
  • Calor: A cal viva libera energia térmica pela formação do hidrato, hidróxido de cálcio , pela seguinte equação:
CaO (s) + H 2 O (l) ⇌ Ca (OH) 2 (aq) (ΔH r = −63,7  kJ / mol de CaO)
À medida que se hidrata, ocorre uma reação exotérmica e o sólido incha. O hidrato pode ser reconvertido em cal viva removendo a água e aquecendo-a até ficar vermelha para reverter a reação de hidratação. Um litro de água combina com aproximadamente 3,1 kg (6,8 lb) de cal virgem para dar hidróxido de cálcio mais 3,54  MJ de energia. Este processo pode ser usado para fornecer uma fonte portátil conveniente de calor, como para aquecimento de alimentos no local em uma lata de autoaquecimento , cozimento e aquecimento de água sem chamas abertas. Várias empresas vendem kits de cozinha usando esse método de aquecimento.
  • É conhecido como aditivo alimentar pela FAO como regulador de acidez, agente de tratamento de farinha e fermento. Possui o número E E529 .
  • Luz: quando a cal viva é aquecida a 2.400 ° C (4.350 ° F), ela emite um brilho intenso. Essa forma de iluminação é conhecida como holofote e era amplamente usada em produções teatrais antes da invenção da iluminação elétrica.
  • Cimento: o óxido de cálcio é um ingrediente chave para o processo de fabricação de cimento .
  • Como um álcali barato e amplamente disponível. Cerca de 50% da produção total de cal viva é convertida em hidróxido de cálcio antes do uso. Tanto a cal hidratada como a cal rápida são utilizadas no tratamento de água potável.
  • Indústria do petróleo: As pastas de detecção de água contêm uma mistura de óxido de cálcio e fenolftaleína . Caso esta pasta entre em contato com a água em um tanque de armazenamento de combustível, o CaO reage com a água para formar hidróxido de cálcio. O hidróxido de cálcio tem um pH alto o suficiente para tornar o fenolftaleína uma cor rosa púrpura vívida, indicando assim a presença de água.
  • Papel: O óxido de cálcio é usado para regenerar o hidróxido de sódio a partir do carbonato de sódio na recuperação química nas fábricas de celulose Kraft.
  • Gesso: há evidências arqueológicas de que os humanos do Neolítico B pré-olaria usavam gesso à base de calcário para pisos e outros usos. Esse piso de cinza-limão permaneceu em uso até o final do século XIX.
  • Produção química ou de energia: Sprays sólidos ou lamas de óxido de cálcio podem ser usados ​​para remover o dióxido de enxofre dos fluxos de exaustão em um processo chamado dessulfurização de gases de combustão .
  • Mineração: os cartuchos de cal comprimido exploram as propriedades exotérmicas da cal virgem para quebrar a rocha. Um buraco de tiro é perfurado na rocha da maneira usual e um cartucho selado de cal viva é colocado dentro e compactado . Uma quantidade de água é então injetada no cartucho e a liberação de vapor resultante, junto com o maior volume do sólido hidratado residual, quebra a rocha. O método não funciona se a rocha for particularmente dura.
  • Eliminação de cadáveres: Historicamente, acreditava-se erroneamente que a cal viva era eficaz em acelerar a decomposição de cadáveres. A aplicação de cal viva pode, de fato, promover a preservação. A cal viva pode ajudar a erradicar o fedor da decomposição, o que pode ter levado as pessoas a conclusões errôneas.

Arma

Em 80 aC, o general romano Sertório implantou nuvens sufocantes de pó de cal cáustica para derrotar os Characitani da Hispânia , que se refugiaram em cavernas inacessíveis. Uma poeira semelhante foi usada na China para reprimir uma revolta camponesa armada em 178 DC, quando carros de cal equipados com foles jogaram pó de calcário nas multidões.

Acredita-se que a cal viva também tenha sido um componente do fogo grego . Ao entrar em contato com a água, a cal virgem aumentaria sua temperatura acima de 150 ° C (302 ° F) e incendiaria o combustível.

David Hume , em sua História da Inglaterra , conta que no início do reinado de Henrique III , a Marinha inglesa destruiu uma frota invasora francesa cegando a frota inimiga com cal virgem. A cal viva pode ter sido usada na guerra naval medieval - até o uso de "morteiros de cal" para jogá-la nos navios inimigos.

Suplentes

O calcário é um substituto da cal em muitas aplicações, que incluem agricultura, fundição e remoção de enxofre. O calcário, que contém menos material reativo, tem uma reação mais lenta e pode ter outras desvantagens em comparação com o calcário, dependendo da aplicação; no entanto, o calcário é consideravelmente mais barato do que a cal. O gesso calcinado é um material alternativo em gesso industrial e argamassa. Cimento, pó de forno de cimento, cinza volante e pó de forno de cal são potenciais substitutos para alguns usos de cal na construção. O hidróxido de magnésio é um substituto para a cal no controle de pH e o óxido de magnésio é um substituto para a cal dolomítica como fundente na produção de aço.

Segurança

Por causa da reação vigorosa da cal virgem com água, ela causa irritação severa quando inalada ou colocada em contato com a pele ou olhos úmidos. A inalação pode causar tosse, espirros e dificuldade para respirar. Pode então evoluir para queimaduras com perfuração do septo nasal, dor abdominal, náuseas e vômitos. Embora a cal virgem não seja considerada um perigo de incêndio, sua reação com a água pode liberar calor suficiente para inflamar materiais combustíveis.

Ocorrência natural

É digno de nota que CaO também é uma espécie mineral separada, chamada cal. Um mineral pirometamórfico, é raro, pois é instável no ar úmido rapidamente se transformando em portlandita , Ca (OH) 2 .

Referências

links externos