- معادلة
- بناء
- الخصائص
- الذوبان
- التطبيقات
- كمدافع الهاون
- في صناعة الزجاج
- في التعدين
- كعامل إزالة السيليكات
- جزيئات أكسيد الكالسيوم النانوية
- المراجع
و أكسيد الكالسيوم (كاو) هو مركب غير العضوية تحتوي على الكالسيوم والأكسجين في أشكال الأيونية (وليس أن يكون الخلط بينه وبين الكالسيوم بيروكسيد تساو 2). يُعرف عالميًا باسم الجير ، وهي كلمة تشير إلى أي مركب غير عضوي يحتوي على كربونات الكالسيوم وأكاسيد وهيدروكسيدات ، بالإضافة إلى معادن أخرى مثل السيليكون والألمنيوم والحديد.
يُشار أيضًا إلى هذا الأكسيد (أو الجير) بالعامية باسم الجير الحي أو الجير المطفأ ، اعتمادًا على ما إذا كان رطبًا أم لا. الجير الحي هو أكسيد الكالسيوم ، بينما الجير المطفأ هو هيدروكسيده. بدوره ، الحجر الجيري (الحجر الجيري أو الجير المتصلب) هو في الواقع صخرة رسوبية تتكون أساسًا من كربونات الكالسيوم (CaCO 3).
يعتبر من أكبر المصادر الطبيعية للكالسيوم ويشكل المادة الخام لإنتاج أكسيد الكالسيوم. كيف ينتج هذا الصدأ؟ الكربونات عرضة للتحلل الحراري. يؤدي تسخين كربونات الكالسيوم إلى درجات حرارة أعلى من 825 درجة مئوية إلى تكوين الجير وثاني أكسيد الكربون.
يمكن وصف البيان أعلاه على النحو التالي: CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g). لأن قشرة الأرض غنية بالحجر الجيري والكالسيت ، والأصداف البحرية (المواد الخام لإنتاج أكسيد الكالسيوم) وفيرة في المحيطات والشواطئ ، فإن أكسيد الكالسيوم هو كاشف غير مكلف نسبيًا.
معادلة
الصيغة الكيميائية لأكسيد الكالسيوم هي CaO ، حيث يكون أيون الكالسيوم مثل الحمض (متقبل الإلكترون) Ca 2+ ، والأكسجين هو الأيون الأساسي (المتبرع بالإلكترون) O 2-.
لماذا الكالسيوم مشحون +2؟ لأن الكالسيوم ينتمي إلى المجموعة 2 من الجدول الدوري (السيد بيكامبارا) ، ولديه فقط إلكترونان تكافؤان متاحان لتكوين الروابط ، والتي تتخلى عنها ذرة الأكسجين.
بناء
في الصورة العلوية ، يتم تمثيل التركيب البلوري (نوع ملح الأحجار الكريمة) لأكسيد الكالسيوم. المجالات حمراء ضخمة تتوافق مع كا 2+ الأيونات والمجالات البيضاء إلى O 2- الأيونات.
في هذا الترتيب البلوري المكعب ، كل Ca 2+ أيون محاط بستة O2- أيونات ، مسدودة في الثقوب الاوكتاهدرا التي تترك الأيونات الكبيرة بينها.
تعبر هذه البنية عن الطابع الأيوني لهذا الأكسيد إلى أقصى حد ، على الرغم من أن الاختلاف الملحوظ في نصف القطر (الكرة الحمراء أكبر من الأبيض) يعطيها طاقة شعرية بلورية أضعف عند مقارنتها بـ MgO.
الخصائص
ماديًا ، هو مادة صلبة بلورية بيضاء عديمة الرائحة مع تفاعلات إلكتروستاتيكية قوية ، وهي مسؤولة عن نقاط انصهارها العالية (2572 درجة مئوية) ونقاط الغليان (2850 درجة مئوية). علاوة على ذلك ، فإن وزنه الجزيئي 55.958 جم / مول وخاصية مثيرة للاهتمام تتمثل في الإضاءة الحرارية.
هذا يعني أن قطعة من أكسيد الكالسيوم تتعرض للهب يمكن أن تتوهج بضوء أبيض شديد ، يُعرف بالإنجليزية باسم الضوء أو بالكالسيوم بالإسبانية. تنتج أيونات Ca 2+ ، عند ملامستها للنار ، لهبًا أحمر اللون ، كما يتضح في الصورة التالية.
الأضواء أو الأضواء
الذوبان
CaO هو أكسيد أساسي له تقارب قوي مع الماء ، لدرجة أنه يمتص الرطوبة (وهو مادة صلبة استرطابية) ، ويتفاعل على الفور لإنتاج الجير المطفأ أو هيدروكسيد الكالسيوم:
CaO (s) + H 2 O (l) => Ca (OH) 2 (s)
هذا التفاعل طارد للحرارة (ينبعث منه حرارة) بسبب تكوين مادة صلبة مع تفاعلات أقوى وشبكة بلورية أكثر استقرارًا. ومع ذلك ، يكون التفاعل قابلاً للعكس إذا تم تسخين Ca (OH) 2 ، مما يؤدي إلى تجفيفه وإشعال الجير المطفأ ؛ ثم الجير "يولد من جديد".
المحلول الناتج أساسي للغاية ، وإذا كان مشبعًا بأكسيد الكالسيوم ، يصل الرقم الهيدروجيني إلى 12.8.
وبالمثل ، فهو قابل للذوبان في الجلسرين وفي المحاليل الحمضية والسكرية. نظرًا لأنه أكسيد أساسي ، فإنه بطبيعة الحال له تفاعلات فعالة مع الأكاسيد الحمضية (SiO 2 ، Al 2 O 3 و Fe 2 O 3 ، على سبيل المثال) ، قابلة للذوبان في أطوارها السائلة. من ناحية أخرى ، فهو غير قابل للذوبان في الكحول والمذيبات العضوية.
التطبيقات
يحتوي CaO على عدد لا نهائي من الاستخدامات الصناعية ، وكذلك في تخليق الأسيتيلين (CH≡CH) ، واستخراج الفوسفات من مياه الصرف الصحي وفي التفاعل مع ثاني أكسيد الكبريت من النفايات الغازية.
الاستخدامات الأخرى لأكسيد الكالسيوم موصوفة أدناه:
كمدافع الهاون
إذا اختلط أكسيد الكالسيوم بالرمل (SiO 2) والماء ، فإنه يتراكم مع الرمل ويتفاعل ببطء مع الماء ليشكل الجير المطفأ. بدوره ، يذوب ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء في الماء ويتفاعل مع الملح المطحون لتكوين كربونات الكالسيوم:
Ca (OH) 2 (s) + CO 2 (g) => CaCO 3 (s) + H 2 O (l)
CaCO 3 هو مركب أكثر مقاومة وأصعب من CaO ، مما يجعل المونة (الخليط السابق) تصلب وتثبت الطوب أو الكتل أو السيراميك بينها أو على السطح المطلوب.
في صناعة الزجاج
المادة الخام الأساسية لإنتاج الزجاج هي أكاسيد السيليكون ، والتي يتم خلطها مع الجير وكربونات الصوديوم (Na 2 CO 3) والمواد المضافة الأخرى ، ثم يتم تعريضها للتسخين ، مما ينتج عنه مادة صلبة زجاجية. يتم تسخين هذه المادة الصلبة لاحقًا وتحويلها إلى أي أرقام.
في التعدين
يحتل الجير المطفأ حجمًا أكبر من الجير الحي بسبب تفاعلات الرابطة الهيدروجينية (OHO). هذه الخاصية تستخدم لكسر الصخور من الداخل.
يتم تحقيق ذلك عن طريق ملئها بمزيج مضغوط من الجير والماء ، والذي يتم غلقه لتركيز حرارته وقوته الممتدة داخل الصخر.
كعامل إزالة السيليكات
يندمج CaO مع السيليكات لتكوين سائل متحد ، يتم استخراجه بعد ذلك من المادة الخام لمنتج معين.
على سبيل المثال ، تعتبر خامات الحديد المادة الخام لإنتاج الحديد والصلب المعدني. تحتوي هذه المعادن على السيليكات ، وهي شوائب غير مرغوب فيها للعملية وتتم إزالتها بالطريقة الموضحة للتو.
جزيئات أكسيد الكالسيوم النانوية
يمكن تصنيع أكسيد الكالسيوم على هيئة جزيئات نانوية ، مع تغيير تركيزات نترات الكالسيوم (Ca (NO 3) 2) وهيدروكسيد الصوديوم (NaOH) في المحلول.
هذه الجسيمات كروية ، أساسية (كما هو الحال بالنسبة للمادة الصلبة ذات الحجم الكلي) ولها مساحة كبيرة من السطح. وبالتالي ، فإن هذه الخصائص تفيد العمليات التحفيزية. الذي؟ البحث يجيب حاليا على هذا السؤال.
تم استخدام هذه الجسيمات النانوية لتجميع المركبات العضوية البديلة - مثل مشتقات البيريدين - في صياغة الأدوية الجديدة لإجراء التحولات الكيميائية مثل التمثيل الضوئي الاصطناعي ، وتنقية المياه من المعادن الثقيلة والضارة ، وكذلك عوامل التحفيز الضوئي.
يمكن تصنيع الجسيمات النانوية على دعامة بيولوجية ، مثل البابايا وأوراق الشاي الأخضر ، لاستخدامها كعامل مضاد للبكتيريا.
المراجع
- scifun.org. (2018). الجير: أكسيد الكالسيوم. تم الاسترجاع في 30 مارس 2018 من: scifun.org.
- ويكيبيديا. (2018). أكسيد الكالسيوم. تم الاسترجاع في 30 مارس 2018 من: en.wikipedia.org
- أشويني أنانثارامان وآخرون. (2016). التوليف الأخضر لجسيمات أكسيد الكالسيوم النانوية وتطبيقاتها. المجلة الدولية للبحوث الهندسية والتطبيق. ISSN: 2248-9622 ، المجلد.6 ، الإصدار 10 ، (الجزء -1) ، الصفحات 27-31.
- J. Safaei-Ghomi et al. (2013). جسيمات أكسيد الكالسيوم النانوية حفزت خطوة واحدة تخليق متعدد المكونات من بيريدينات عالية الاستبدال في وسط إيثانول مائي ساينتيا إيرانيكا ، المعاملات ج: الكيمياء والهندسة الكيميائية 20 549-554.
- بوبكيم. (2018). أكسيد الكالسيوم. تم الاسترجاع في 30 مارس 2018 من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. في عناصر المجموعة 2. (الطبعة الرابعة ، ص 280). ماك جراو هيل.