Kalsiumhydroksidi
kemiallinen yhdiste From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Kalsiumhydroksidi, sammutettu kalkki, kalsiumdihydroksidi eli kalsiumhydraatti, kemialliselta kaavaltaan Ca(OH)2, on tärkeä raaka-aine muun muassa muurauslaastissa. Kalsiumhydroksidia valmistetaan sekoittamalla kalsiumoksidia (poltettu kalkki) ja vettä[1]. Reaktio tuottaa lämpöä.
Kalsiumhydroksidi on normaaliolosuhteissa olomuodoltaan väritöntä kiteistä ainetta tai valkoista jauhetta, joka liukenee vain hieman veteen[1]. Kalsiumhydroksidin moolimassa on 74,1 g/mol, sulamispiste 580 °C (hajoaa), tiheys 2,2 g/cm3 (vesi = 1,0 g/cm3) ja CAS-numero 1305-62-0.
Sammutettu kalkki on huomattavan emäksinen ja siksi ärsyttävä aine. Se voi aiheuttaa muun muassa ihon, silmien ja hengityselinten syöpymävammoja ilman asianmukaista suojausta. Ensiapuna tulee käyttää vettä paikallisesti.
Remove ads
Historia
Kalsiumhydroksidia (sammutettu kalkki, Ca(OH)₂) on käytetty rakennusmateriaalina ja maalauksessa jo antiikin ajoista[2]. Egyptiläiset ja roomalaiset hyödynsivät sitä kalkkikivestä poltettua kalsiumoksidia (poltettu kalkki, CaO), joka sammutettiin vedellä muodostaen kalsiumhydroksidia. Tätä käytettiin muurauksen sideaineena ja freskomaalauksissa.
1800-luvulla sen käyttö laajeni maataloudessa[2]. Nykyään sitä hyödynnetään mm. jätevedenkäsittelyssä ja paperiteollisuudessa[2]. Kemiallisena yhdisteenä sen merkitys tunnustettiin 1700–1800-luvuilla, kun sen rakenne ja reaktiot saatiin tarkemmin selville.
Remove ads
Rakenne ja reaktiot
Kalsiumhydroksidi koostuu yhdestä kalsiumionista (Ca2+) ja kahdesta hydroksidi–ionista (OH-).
Puhtaan kiinteän kalsiumhydroksidin rakenne on ionihila, jossa hydroksidianioni ja kalsiumkationi muodostavat vahvan sidoksen ja kiderakenteen, jota pitävät koossa ionien väliset vahvat sähköiset vuorovaikutukset. Ionihilan vuoksi puhdas kalsiumhydroksidi on kovaa, mutta halkeilee kovasta iskusta. Ionihilaa on havainnollistettu kuvassa.
Kalsiumhydroksidista käytetään myös nimeä sammutettu kalkki. Sammumattomalla eli poltetulla kalkilla tarkoitetaan kalsiumoksidia, joka muodostaa kalsiumhydroksidia reagoidessaan veden kanssa reaktioyhtälön mukaisesti[3]:
![{\displaystyle {\mathrm {Ca} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{\mathrm {O} }}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\mskip {2mu}}(\mathrm {l} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Ca} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} )}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/940735de8dd7de55912796621450e9b4951539fd)
Reaktion takia kalsiumoksidi turpoaa, ja muodostaa kalsiumhydroksidijauhetta, joka on aineena niukkaliukoinen suola ja siten liukenemisreaktio on tasapainoreaktio reaktioyhtälön mukaisesti:
![{\displaystyle {\mathrm {Ca} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {Ca} {\vphantom {A}}^{2+}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}+{}2\,\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} )}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/76051dc86293fc04c8ea829e84f6e3f6018a4dbf)
Kyseisen suolan liukoisuutta kuvaava liukoisuustulo on .[4]
Reagoidessaan hiilidioksidin kanssa kalsiumhydroksidi luovuttaa vettä ja kovettuu kalsiumkarbonaatiksi:
![{\displaystyle {\mathrm {Ca} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {g} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {CaCO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} )}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d70cb903a7a86ab89425c652a6047c2e2c3d44c7)
Kuivumisreaktionsa vuoksi kalsiumhydroksidia hyödynnetään muun muassa betoni–ja laastirakentamisessa.[3]
Remove ads
Valmistus
Kalsiumoksidin lähtöaineena käytetään kalkkikiveä (kalsiumkarbonaatti, CaCO₃), joka kuumennetaan yli 800 °C lämpötilassa kalkkiuunissa. Tässä lämpöprosessissa kalsiumkarbonaatti hajoaa kalsiumoksidiksi ja hiilidioksidiksi:
![{\displaystyle {\mathrm {CaCO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {CaO} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {g} )}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dd62b56c8c4d61423110e0de78fde345a062b7c8)
Kalsiumhydroksidin valmistus perustuu pääasiassa hienonnettuun kalsiumoksidiin (poltettu kalkki), joka saadaan lähtöaineesta[5]. Tarkasti mitattu määrä vettä lisätään hitaasti jauhettuun tai murskattuun kalsiumoksidiin, jolloin syntyy kuiva, valkoinen jauhe erittäin eksotermisessa reaktiossa.
![{\displaystyle {\mathrm {CaO} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\mskip {2mu}}(\mathrm {l} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Ca} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} )}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ffb140782c3deaa04f904229868319555d1c2499)
Käyttö
Aiemmin mainittujen käyttökohteiden lisäksi kalsiumhydroksidilla on käyttökohteita sovelluksissa esimerkiksi rakennusalalla, vedenkäsittelyssä, elintarviketeollisuudessa, maataloudessa tai kemianteollisuudessa. [6][7]
Rakennusalalla kalsiumhydroksidia käytetään muurauslaastin ja kipsin valmistuksessa yhdistämällä kalsiumhydroksidia, hiekkaa ja vettä sopivassa suhteessa. Muurauslaastin ja kipsin avulla voidaan tiivistää erilaisia välejä, ja saada esimerkiksi tiilipaloja yhdessä pitävä seos. [6]
Vedenkäsittelyssä kalsiumhydroksidin emäksisyys auttaa sitä neutralisoimaan happamia vesiä reaktioyhtälönmukaisesti:
![{\displaystyle {\mathrm {Ca} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Ca} {\vphantom {A}}^{2+}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\mskip {2mu}}(\mathrm {l} )}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c72f1c58f586ad78f008ff639a9209ef5585b130)
muodostaen neutraalia vettä ja suolaa. Vedenkäsittelyssä kalsiumhydroksidia käytetään hiutaloittamisaineena, missä se kerää vedestä pieniä partikkeleita itseensä, tehden lopullisesta tuotteesta puhtaampaa. Maataloudessa kalsiumhydroksidin neutralisoivat ominaisuudet auttavat maaperää kestämään happamia sateita. [7][8]
Kemianteollisuudessa kalsiumhydroksidia käytetään puuteollisuudessa puun käsittelyyn sen tehdessä sellun erottamisesta puusta helpompaa[7]. Kalsiumhydroksidia käytetään myös laajasti teollisuuden savukaasujen puhdistuksessa erilaisin menetelmin. [9]
Kalsiumhydroksidia käytetään myös hammaslääketieteessä syvän karieksen hoidossa, mutta tuoreet tutkimustulokset ovat tuoneet sen rinnalle käyttöön myös erilaiset kalsiumsilikaatit[10].
Remove ads
Käyttöturvallisuus
Kalsiumhydroksidi on tehoaine, jota käytetään esimerkiksi lehtipuunkoron torjuntaan. Sitä ei ole hyväksytty luonnonmukaiseen tuotantoon, mutta sen ei katsota aiheuttavan akuuttia tai viivästynyttä haittaa ihmisille, eläimille tai ympäristölle, kun sitä käytetään ohjeiden mukaisesti. Kalsiumhydroksidia käytetään veteen sekoitettuna kalkkivetenä, joka sivellään tai ruiskutetaan kasveihin kasvukauden ulkopuolella. Ylimääräinen seos tulee toimittaa vaarallisen jätteen keräyspisteeseen hävitystä varten. [11]
Aineen käsittelyssä tulee noudattaa erityistä varovaisuutta. Jauhemuotoinen kalsiumhydroksidi ärsyttää ihoa (H315), vaurioittaa vakavasti silmiä (H318) ja saattaa aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä (H335). Siksi käsittelyssä on käytettävä asianmukaisia suojavarusteita, kuten suojakäsineitä, suojalaseja ja hengityksensuojainta. Lisäksi työskentelytilassa on huolehdittava hyvästä ilmanvaihdosta ja vältettävä pölyn muodostumista. [12]
Kalsiumhydroksidi ei ole syttyvää eikä sillä ole aspiraatiovaaraa tai pitkäaikaisia elinkohtaisia myrkyllisiä vaikutuksia, mutta se voi reagoida voimakkaasti happojen kanssa, minkä vuoksi sen varastoinnissa on vältettävä yhteensopimattomia aineita. Ainetta on säilytettävä kuivassa tilassa, suosituslämpötilassa 15–25 °C, ja kaukana elintarvikkeista tai eläinravinnosta. [12]
Remove ads
Lähteet
Kuvia
Aiheesta muualla
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads