Получение гидроксида кальция

Свойства

Внешний вид — белый порошок, мало растворимый в воде:

Растворимость гидроксида кальция в воде

Температура, °C Растворимость, г Ca(OH)2/100 г H2O
0 0,173
20 0,166
50 0,13
100 0,08

Гидроксид кальция является довольно сильным основанием, из-за чего водный раствор имеет щелочную реакцию. Растворимость падает с ростом температуры.

Как и все основания, реагирует с кислотами; как щелочь — является компонентом реакции нейтрализации (см. реакция нейтрализации) с образованием соответствующих солей кальция:

C a ( O H ) 2 + H 2 S O 4 → C a S O 4 ↓ + 2 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow CaSO_{4}\downarrow +2H_{2}O}}}

по этой же причине раствор гидроксида кальция мутнеет на воздухе, так как гидроксид кальция, как и другие сильные основания, реагирует с растворённым в воде углекислым газом:

C a ( O H ) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}}}

Если продолжить обработку углекислым газом, выпавший осадок растворится, так как образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция, причём при нагревании раствора гидрокарбонат снова разрушается и выпадает осадок карбоната кальция:

C a C O 3 + H 2 O + C O 2 ⇄ C a ( H C O 3 ) 2 {\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\rightleftarrows Ca(HCO_{3})_{2}}}}

Гидроксид кальция реагирует с оксидом углерода при температуре около 400 °C:

C a ( O H ) 2 + C O → 400 o C C a C O 3 + H 2 {\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO{\xrightarrow{400^{o}C}}CaCO_{3}+H_{2}}}}

Как сильное основание реагирует с солями, но только если в результате реакции выпадает осадок:

C a ( O H ) 2 + N a 2 S O 3 → C a S O 3 ↓ + 2 N a O H {\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+Na_{2}SO_{3}\rightarrow CaSO_{3}\downarrow +2NaOH}}}

Применение

  • При побелке помещений.
  • Для приготовления известкового строительного раствора. Известь применялась для строительной кладки с древних времён. Смесь обычно приготавливают в такой пропорции: к одной части смеси гидроксида кальция (гашёной извести) с водой добавляют три-четыре части песка (по массе). В ходе реакции выделяется вода. Это является отрицательным фактором, так как в помещениях, построенных с помощью известкового строительного раствора, долгое время сохраняется повышенная влажность. В связи с этим, а также благодаря ряду других преимуществ перед гидроксидом кальция, цемент практически вытеснил его в качестве связующего строительных растворов.
  • Для приготовления силикатного бетона. Состав силикатного бетона аналогичен составу известкового строительного раствора, однако его твердение происходит на несколько порядков быстрее, так как смесь оксида кальция и кварцевого песка обрабатывается не водой, а перегретым (174,5—197,4 °C) водяным паром в автоклаве при давлении 9—15 атмосфер.
  • Для устранения карбонатной жёсткости воды (умягчение воды).
  • Для производства хлорной извести.
  • Для производства известковых удобрений и нейтрализации кислых почв.
  • Каустификация карбоната натрия и калия.
  • Дубление кож.
  • Получение других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот и проч.
  • В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E526.
  • Известковая вода — прозрачный раствор гидроксида кальция. Она используется для обнаружения углекислого газа. При взаимодействии с ним она мутнеет.
  • Известковое молоко — взвесь (суспензия) гидроксида кальция в воде, белая и непрозрачная. Она используется для производства сахара и приготовления смесей для борьбы с болезнями растений, побелки стволов.
  • В стоматологии — для дезинфекции корневых каналов зубов.
  • В электротехнике — при устройстве очагов заземления в грунтах с высоким сопротивлением, в качестве добавки, снижающей удельное сопротивление грунта.
  • Известковое молоко используется как основа при приготовлении классического фунгицида — бордоской жидкости.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ca → Ca(OH)2 → CaCO3→Ca(HCO3)2.

Ответ Растворив кальций в воде можно получить мутный раствор соединения известного под названием «известковое молоко» — гидроксида кальция:

Ca+ 2H2O→ Ca(OH)2 + H2.

Пропустив через раствор гидроксида кальция углекислый газ получаем карбонат кальция:

2Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O.

Добавив к карбонату кальция воды и продолжая пропускать через данную смесь углекислый газ получаем гидрокарбонат кальция:

CaCO3+ H2O + CO2→ Ca(HCO3)2.

ПРИМЕР 2

Задание Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ca → CaH2 → Ca(OH)2 → Ca(NO3)2.

Ответ При нагревании кальций вступает в реакцию взаимодействия с водородом с образованием гидрида кальция:

Ca+ H2 → CaH2.

При взаимодействии с водой гидрид кальция образует гидроксид кальция:

CaH2+ H2O → Ca(OH)2 + 2H2.

Добавив к раствору гидроксида кальция азотную кислоту можно получить нитрат кальция:

Ca(OH)2+ 2HNO3→ Ca(NO3)2 + 2H2O.

Гидроксид кальция, или как его традиционно называют гашеная известь или «пушонка», представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Ca(OH)2.

Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путем смешения оксида кальция с водой, этот процесс называется гашением.

В лабораторных условиях получение гидроксида кальция возможно путем смешивания водного раствора хлорида кальция и гидроксида натрия. В минеральной форме гидроксид кальция содержится в некоторых вулканических, глубинных и метаморфических породах. Также получение гидроксид кальция происходит при сжигании угля.

В избытке гидроксид кальция содержится в агрессивной воде, которая способна растворять горные породы.

Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных материалов, как белило, штукатурка и гипсовые растворы. Он используется в качестве недорогого заменителя щелочи в виде суспензий (известковое молоко), которые используются на дубильнях для удаления волос со шкур, а также в производстве сахара и для побелки стволов деревьев.

Известковая вода представляет собой насыщенный водный раствор гидроксида кальция белого цвета. Антацидные свойства гидроксида кальция используются в медицине для лечения кислотных ожогов.
Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц. Он также используется для повышения рН воды, так как в изначальном виде вода содержит кислоты, способные подвергать сантехнические трубы коррозии.

Также гидроксид кальция широко применяется в таких отраслях, как:

  • Дорожное строительство – для улучшения качества земляной почвы;
  • Производство металлов – гидроксид кальция вводят в поток отработанного газа, чтобы нейтрализовать кислоты, такие как фториды и хлориды до выпуска в атмосферу;
  • В нефтеперерабатывающей промышленности – для производства добавок к маслам;
  • В химической промышленности – для производства стеарата кальция;
  • В нефтехимической промышленности – для производства твердых масел различных типов;
  • Производство антигрибковых и антимикробных консервантов – для хранения овощей в ангарах.

Гидроксид кальция используют в качестве добавки в морскую воду для сокращения атмосферного CO2 и смягчения парникового эффекта.

Также гидроксид кальция используется как натуральная альтернатива инсектицидов, эффективная в борьбе с клещами, блохами, жуками и их личиками.

В строительстве гидроксид кальция используется для побелки деревянных заборов и обмазывании стропил, чтобы защитить материалы от гниения и возгорания, а также для приготовления силикатного бетона и известкового строительного раствора.

Гидроксид кальция также принимает участие в процессах изготовления эбонита, хлорной извести, баковых смесей, кремов для депиляций и тормозных накладок.

Свойство гидроксида кальция снижать удельное сопротивление грунта используется при устройстве очагов заземления для электротехники.

В стоматологии гидроксид кальция применяется в качестве дезинфектора для корневых зубных каналов.

В пищевой промышленности гидроксид кальция в избытке используется как пищевая добавка Е526, которую добавляют при производстве:

  • Сахарного тростника;
  • Алкогольных и безалкогольных напитков;
  • Энергетиков;
  • Фруктовых соков;
  • Детского питания;
  • Маринованных огурцов;
  • Пищевой соли;
  • Кондитерских изделий и сладостей;
  • Какао-продуктов;
  • Кукурузных лепешек;
  • Мучных изделий и выпечки.

В Испании гидроксид кальция используют для приготовления мамалыги, так как считают, что он способствует лучшему усвоению блюда.

Коренные племена американских индейцев используют гидроксид кальция в качестве ингредиента для психоделического табака Япу, получаемого из семян бобовых деревьев вида Анаденантера.

В Афганистане гидроксид кальция используется в производстве табака Нисвар, изготавливаемого из свежих листьев табака, индиго, кардамона, ментола, масла, гидроксида кальция и древесной золы. Жители Афганистана также используют гидроксид кальция в качестве краски для своих глинобетонных домов. Самыми крупными потребителями гидроксида кальция в мире считаются такие страны, как Афганистан, Пакистан, Индия, Швеция и Норвегия.

Вред гидроксида кальция

При попадании гидроксида кальция на кожу возникает сильное раздражение, зуд, химические ожоги и некроз кожи.

При случайном употреблении гидроксида кальция внутрь возникает сильная боль в горле, жжение во рту, боль в животе, рвота, кровавый стул и падение артериального давления. Также происходит повышение рН крови, она становится слишком щелочной, что может вызвать повреждение внутренних органов.

При вдыхании порошка гидроксида кальция через нос или рот происходит опухание горла, которое может ограничить дыхание или сделать его затруднительным. Если частицы гидроксида кальция попадают в легкие, необходима неотложная медицинская помощь.

При попадании гидроксида кальция в глаза происходит потеря зрения, сопровождаемая сильной болью.

Оказание первой медицинской помощи при отравлении гидроксидом кальция

Если гидроксид кальция был употреблен внутрь необходимо выпить стакан воды или молока.

При попадании гидроксида кальция на кожу или глаза необходимо тщательно промыть пораженные участки кожи и глаза большим количеством воды в течение не менее 15 минут.

При вдыхании гидроксида кальция необходимо немедленно переместиться на свежий воздух и вызвать скорую помощь.