Кальций — элемент второй группы периодической системы Менделеева. В нее входят щелочноземельные металлы (то есть те, чьи окислы при взаимодействии с водой дают щелочные растворы). Оксид кальция (формула соединения — CaO) — белое вещество, устойчивое к горению (плавится при температуре порядка 3000°C), имеет ярко выраженные основные свойства.
Получение и основные характеристики
В лабораторных условиях жженую известь получают окислением металлического кальция. Второй вариант — термическое разложение его карбоната (известняка):
- CaCO3 → CaO + CO2,
- 2Ca + O2 → 2CaO.
Получить это соединение можно и разложением пероксида кальция (CaO2) при температуре 250°C:
CaO2 → 2CaO + O2.
В промышленности оксид кальция «добывают» путем обжига известняка (CaCO3). Температура, при которой протекает реакция, составляет 1000−1100°C. Сам технологический процесс проходит в шахтных или во вращающихся трубчатых печах. Другие способы:
- Разложение гашеной извести. Процесс протекает при повышенных температурах (520−580°C): Ca (OH)2 → CaO + H2O.
- Разложение кальциевых кислотосодержащих солей: 2Ca (NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2. Эта реакция возможна только при высоких температурах (600°C).
Практическое использование
Основное применение — пищевая промышленность. При добавлении «E529» (номенклатурное название оксида кальция) улучшаются качества муки и хлебобулочных изделий. Кроме того, эта добавка является питательной средой при дрожжевом брожении. А еще она поддерживает нужный уровень кислотности. Другие варианты:
- Производство сахара — там эта добавка выполняет функции осветлителя, сорбента и фильтрующего материала.
- Изготовление пищевых масел — катализатор процесса гидрогенизации (присоединение водорода к органическому веществу).
- Обработка воды, используемой для изготовления алкогольсодержащих напитков.
- Производство соли (пищевой, технической, фармакопейной) — в качестве реагента, необходимого для очистки рассола от солей кальция и магния.
Примечание: вещество безопасно для человека в продуктах питания, но только при соблюдении дозировок.
Свойства соединения позволяют использовать его и в качестве наполнителя, химического реагента: например, для нейтрализации кислоты (в кожевенной индустрии, а также при сбросе стоков любых химпроизводств), при получении стеарата кальция — вещества, необходимого для изготовления загустителя смазочных материалов, матирующих добавок в лакокрасочных материалах, эмульгаторов (косметические продукты), и прочего.
Негашеная известь нужна и в строительстве — из нее производят известковый цемент, который быстро застывает на воздухе. Однако из-за его «специфической» адсорбционной способности (слишком сильно поглощает влагу, из-за чего на стенах зданий, построенных с использованием этого материала иногда образовывался грибок) в последнее время от него стали отказываться. Но CaO по-прежнему остается незаменимым при изготовлении штукатурок, силикатных кирпичей, шлакобетона.
В агрохимической отрасли оксид кальция используют для обработки кислых почв, а также в качестве средства, применяющегося для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. А в нефтехимии жженая известь незаменима при изготовлении тормозных колодок, солидолов.
Меры предосторожности при работе
Так как известь — вещество ядовитое, при работе с ней на производстве и в быту необходимо соблюдать строгие меры безопасности. Самое основное — использовать перчатки, так как даже без попадания воды оксид кальция будет действовать на кожу и вызовет химический ожог. Обязательно использовать и защитную одежду, очки, респиратор.
Примечание: на предприятиях, где в техпроцессах задействована жженая известь, обязательно контролируют ПДК (максимально допустимую безопасную концентрацию) этого вещества в воздухе. Рабочие места всегда располагаются в помещениях с дополнительно принудительной вентиляцией. А если есть риск высокого пыления, еще и оснащаются локальными вытяжками. В лабораториях реакции с участием жженой извести проводятся исключительно в вытяжных шкафах.
Хранят известковые смеси в герметичных упаковках (специальных бумажных многослойных пакетах), куда нет доступа влаге. Все они должны быть оснащены специальной маркировкой, предупреждающей о возможной опасности. При этом важно, чтобы и само помещение, где лежат пачки с кипелкой, хорошо проветривалось.