Calciumoxid (CaO) Struktur, Eigenschaften und Verwendungen

Die Kalziumoxid (CaO) ist eine anorganische Verbindung, Kalzium und Sauerstoff in ionischen Formen enthält (nicht mit Calciumperoxid CaO zu verwechseln₂). Weltweit wird es als Kalk bezeichnet, ein Wort, das jede anorganische Verbindung bezeichnet, die Carbonate, Kalziumoxide und -hydroxide sowie andere Metalle wie Silizium, Aluminium und Eisen enthält.

Dieses Oxid (oder Kalk) wird auch bezeichnet als Branntkalk umgangssprachlich oder gelöschtem Kalk, je nachdem, ob oder nicht hydratisiert. Kalk ist Calciumoxid, während Löschkalk sein Hydroxid ist. Wiederum der Kalkstein (oder Kalkstein ausgehärteten Kalk) es ist tatsächlich ein Sedimentgestein hauptsächlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃). 

Es ist eine der größten natürlichen Calciumquellen und bildet den Rohstoff für die Produktion von Kalziumoxid. Wie wird dieses Oxid produziert? Carbonate sind anfällig für thermische Zersetzung; Erhitzen von Calciumcarbonaten bei Temperaturen über 825 ° C führt zur Bildung von Kalk und Kohlendioxid.

Die obige Aussage kann wie folgt beschrieben werden: CaCO₃(s) → CaO (s) + CO₂(g) Da die Erdkruste ist reich an Kalkstein und Calcit und Ozeane und Strände sind reichlich Muscheln (Rohstoffe für die Herstellung von Calciumoxid), Calciumoxid ein relativ billiges Reagens.

Index

• 1 Formel
• 2 Struktur
• 3 Eigenschaften
  • 3.1 Löslichkeit
• 4 Verwendet
  • 4.1 Als Mörser
  • 4.2 Bei der Herstellung von Gläsern
  • 4.3 Im Bergbau
  • 4.4 Als Silikatentferner
• 5 Nanopartikel aus Calciumoxid
• 6 Referenzen

Formel

Die chemische Formel von Calciumoxid ist CaO, in der Calcium wie das Säureion (Elektronenakzeptor) Ca ist²⁺und Sauerstoff als das basische Ion (Elektronendonor) OR^2--.

Warum hat Kalzium +2 Ladung? Da Calcium gehört zur Gruppe 2 des Periodensystems (Mr Becambara), und nur zwei Valenzelektronen für Bindungsbildung, die zu dem Sauerstoffatom ergibt.

Struktur

Im oberen Bild ist die kristalline Struktur (Edelsteinart) für Calciumoxid dargestellt. Die voluminösen roten Kugeln entsprechen den Ca-Ionen²⁺ und die weißen Kugeln zu den Ionen O^2-.

In dieser kubischen Kristallanordnung ist jedes Ion Ca²⁺ ist von sechs Ionen O umgeben^2-, in den oktaedrischen Löchern eingeschlossen, die von großen Ionen zwischen ihnen hinterlassen wurden.

Diese Struktur drückt den maximalen ionischen Charakter des Oxids, wobei der signifikante Unterschied der Radien (roten Kugel größer ist als die weiß) ergibt ein schwächeres Energiekristallgitter im Vergleich mit MgO.

Eigenschaften

Physikalisch ist es ein weißer kristalliner Feststoff, geruch- und starke elektrostatische Wechselwirkungen, die für ihre hohe Schmelzpunkte verantwortlich sind (2572 ° C) und Kochen (2850 ° C). Außerdem hat es ein Molekulargewicht von 55.958 g / mol und die interessante Eigenschaft, thermolumineszent zu sein.

Dies bedeutet, dass ein Stück von Calciumoxid zu einer Flamme ausgesetzt kann mit einem intensiven weißen Licht, auf Englisch bekannt unter dem Namen glüht Rampenlichtoder auf Spanisch leichtes Calcium. Die Ca-Ionen²⁺Im Kontakt mit dem Feuer verursachen sie eine rötliche Flamme, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Löslichkeit

CaO ist ein basisches Oxid, das eine starke Affinität zu Wasser hat, so sehr, dass Feuchtigkeit absorbiert (ein hygroskopischen Feststoff ist) und reagiert sofort Löschkalk oder Kalziumhydroxid zu erzeugen:

CaO (s) + H₂O (I) => Ca (OH)₂(s)

Diese Reaktion ist exotherm (off Wärme) durch die Bildung eines Feststoffs mit stärkeren Wechselwirkungen und einem stabileren Kristallgitter. Die Reaktion ist jedoch reversibel, wenn Ca (OH) erhitzt wird₂Dehydratisieren und Entzünden des Löschkalks; dann, die Limone "wiedergeboren".

Die resultierende Lösung ist sehr basisch und wenn sie mit Calciumoxid gesättigt ist, erreicht sie einen pH von 12,8.

Ebenso ist es in Glycerin und in Säure- und Zuckerlösungen löslich. Da es ein basisches Oxid ist, hat es natürlich wirksame Wechselwirkungen mit sauren Oxiden (SiO & sub2;)₂, Al₂O₃ und Glaube₂O₃zum Beispiel) in den flüssigen Phasen davon löslich sein. Auf der anderen Seite ist es in Alkoholen und organischen Lösungsmitteln unlöslich.

Verwendet

CaO hat eine große Vielzahl von industriellen Anwendungen sowie in der Synthese von Acetylen (CH≡CH), in Phosphate aus Abwasser und Reaktion mit Schwefeldioxid aus gasförmigen Abfällen zu entfernen.

Andere Verwendungen von Calciumoxid sind nachstehend beschrieben:

Als Mörser 

Wenn das Kalziumoxid mit Sand (SiO₂) und Wasser, Kuchen mit dem Sand und reagiert langsam mit dem Wasser zu Löschkalk. Der CO₂ der Luft löst sich im Wasser auf und reagiert mit dem Salz zu Calciumcarbonat:

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

Der CaCO₃ ist ein zäher und härter als die Verbindung CaO, den Mörtel (Das vorstehende Gemisch) verursacht zu härten und die Ziegelsteine, Keramikblöcke oder zwischen diesen oder auf die gewünschte Oberfläche zu fixieren.

In der Herstellung von Gläsern

Der wesentliche Rohstoff für die Herstellung von Gläsern sind Siliziumoxide, die mit Kalk, Natriumcarbonat (Na₂CO₃) und anderen Zusätzen, um dann erhitzt zu werden, was zu einem glasartigen Feststoff führt. Dieser Feststoff wird anschließend in beliebigen Figuren erhitzt und geblasen.

Im Bergbau

Löschkalk nimmt aufgrund von Wasserstoffbrücken (O-H-O) mehr Volumen ein als Branntkalk. Diese Eigenschaft wird verwendet, um die Felsen von innen zu brechen.

Dies wird erreicht, indem man sie mit einer kompakten Mischung aus Kalk und Wasser füllt, die versiegelt wird, um ihre Wärme und Expansionskraft im Gestein zu konzentrieren.

Als ein Silikatentferner

Das CaO wird mit den Silicaten verschmolzen, um eine koaleszierende Flüssigkeit zu bilden, die dann aus dem Rohmaterial eines gegebenen Produkts extrahiert wird.

Zum Beispiel sind Eisenerze der Rohstoff für die Herstellung von metallischem Eisen und Stahl. Diese Mineralien enthalten Silikate, die für das Verfahren unerwünschte Verunreinigungen sind und durch das gerade beschriebene Verfahren eliminiert werden.

Nanopartikel aus Kalziumoxid

Calciumoxid kann als Nanopartikel synthetisiert werden, wobei die Konzentrationen von Calciumnitrat (Ca (NO)) variiert werden₃)₂) und Natriumhydroxid (NaOH) in Lösung.

Diese Partikel sind kugelförmig, basisch (ebenso wie der Feststoff im Makrobereich) und haben eine große Oberfläche. Folglich profitieren diese Eigenschaften von den katalytischen Prozessen. Welche? Die Untersuchungen beantworten derzeit diese Frage.

Diese Nanopartikel wurden verwendet, um substituierte organische Verbindungen - wie sie von Pyridinen abgeleitet sind - in der Formulierung neuer Medikamente zu synthetisieren, um chemische Transformationen, wie künstliche Photosynthese, zur Reinigung von Wasser aus schweren und schädlichen Metallen, durchzuführen photokatalytische Mittel.

Die Nanopartikel können auf einem biologischen Träger, wie den Blättern von Papaya und grünem Tee, synthetisiert werden, um sie als antibakterielles Mittel zu verwenden.

Referenzen

1. scifun.org (2018). Kalk: Kalziumoxid. Abgerufen am 30. März 2018 von: scifun.org.
2. Wikipedia. (2018). Kalziumoxid. Abgerufen am 30. März 2018 von: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman et al. (2016). Grüne Synthese von Calciumoxid-Nanopartikeln und ihre Anwendungen. Int. Journal of Engineering Forschung und Anwendung. ISSN: 2248-9622, Bd. 6, Ausgabe 10, (Teil -1), Seiten 27-31.
4. J. Safaei-Ghomi et al. (2013). Calciumoxid-Nanopartikel katalysierten einstufige Mehrkomponenten-Synthese von hoch substituierten Pyridinen in wässrigem Ethanolmedium Scientia Iranica, Transactions C: Chemistry and Chemical Engineering 20 549-554.
5. PubChem. (2018). Kalziumoxid. Abgerufen am 30. März 2018, von: publem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie in Die Elemente der Gruppe 2. (Vierte Ausgabe, Seite 280). Mc Graw Hill.