Ossido di calcio: proprietà, sintesi, reazioni
L’ossido di calcio CaO o calce viva è il principale costituente del cemento Portland unitamente a ossidi di silicio, alluminio, magnesio, zolfo, ferro e potassio. Esso cristallizza secondo un reticolo cubico a facce centrate.
Già nel 184 a.C. Marco Porcio Catone descrisse un metodo per ottenere il composto. All’inizio del XV secolo in Europa era usato come materiale da costruzione.
Alla metà del XVIII secolo in chimico scozzese Joseph Black compì i primi studi scientifici sull’ossido di calcio. Scoprì che quando era esposto all’aria si combinava con il biossido di carbonio per dare carbonato di calcio
Proprietà
L’ossido di calcio si presenta come un solido inodore, bianco o grigio-bianco sotto forma di cristalli, grumi o polvere granulare altamente igroscopici.
È un ossido basico ed è un solido refrattario che diventa incandescente a temperature prossime al suo punto di fusione (2500°C).
È una sostanza altamente corrosiva e reagisce con l’acqua secondo una reazione altamente esotermica per dare idrossido di calcio detta calce spenta
CaO + H2O → Ca(OH)2
Nel corso dell’idratazione si verifica una reazione esotermica . Un litro di acqua si combina con circa 3,1 kg di calce viva per dare idrossido di calcio e 3,54 MJ di energia. Questo processo può essere utilizzato per fornire una comoda fonte di calore portatile, come per il riscaldamento di cibo sul posto in una lattina autoriscaldante.
Sintesi
La sua preparazione risale all’età della pietra in quanto può essere facilmente preparato dalle rocce calcaree.
Può essere prodotto attraverso il processo di decomposizione termica del carbonato di calcio a 825 °C
CaCO3 → CaO + CO2
Reazioni
Reagisce con:
Biossido di carbonio per dare carbonato di calcio:
CaO + CO2 → CaCO3
Carbon coke per dare carburo di calcio:
2 CaO + 5 C → 2 CaC2 + CO2
Dalla reazione tra carburo di calcio e acqua si ottiene acetilene:
CaC2 + 2 H2O → HC≡CH + Ca(OH)2
L’acetilene è utilizzato con l’ossigeno per la saldatura dei metalli e il taglio dell’acciaio. Combinato con l’ossigeno puro, la sua temperatura di fiamma può raggiungere più di 3000°C
Anidride solforosa per dare solfito di calcio:
CaO + SO2 → CaSO3
La reazione è utilizzata per ridurre le emissioni di anidride solforosa delle centrali elettriche.
Fosfato per dare fosfato di calcio:
3 CaO + 2 PO43- + 3 H2O → Ca3(PO4)2 + 6 OH–
La reazione è usata per rimuovere i fosfati dai liquami
Usi
È utilizzato nel pretrattamento delle riserve idriche per diminuire l’acidità, addolcire e chiarificare l’acqua. La calce è anche usata come flocculante nelle piscine per rimuovere fosfati e altre impurità. Nella fabbricazione della carta per sciogliere la lignina e nello sbiancamento della carta come coagulante ; in agricoltura per migliorare i terreni acidi; e negli scrubber di gas per desolforare i gas di scarico e per trattare molti effluenti liquidi .
È usato come opacizzante nelle materie plastiche. L’ossido di calcio è anche utilizzato nella produzione del vetro e la sua capacità di reagire con i silicati è utilizzata anche nelle moderne industrie di produzione di metalli e di leghe come l’acciaio per rimuovere le impurità come “scorie”.
L’industria della carta utilizza l’ossido di calcio per le sue proprietà basiche nello spappolamento del legno. Inoltre è usato nella produzione di porcellana, in malte e cementi e per diminuire il pH del terreno. Le nanoparticelle di ossido di calcio possono essere utilizzate come battericidi
Tra le proprietà quella più importante a livello commerciale è la sua capacità di formare soluzioni con i silicati. Quando la calce viene riscaldata con sabbia silicea e carbonato di sodio, si forma una soluzione che non cristallizza quando viene raffreddata. Invece, si indurisce in un solido amorfo , trasparente e quasi incolore, simile al vetro.
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il 24 Marzo 2022