KALSIUM OKSIDA (CAO): STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAANNYA - KIMIA - 2025

El óxido de calcio (CaO) es un compuesto inorgánico que contiene calcio y oxígeno en formas iónicas (no confundir con el peróxido de calcio, CaO₂). Mundialmente se le conoce como cal, palabra que designa a todo compuesto inorgánico que contiene carbonatos, óxidos e hidróxidos de calcio, además de otros metales tales como silicio, aluminio y hierro.

A este óxido (o cal) también se refieren coloquialmente como cal viva o cal apagada, dependiendo de si está o no hidratado. La cal viva es el óxido de calcio, mientras que la cal apagada es su hidróxido. A su vez, la piedra caliza (piedra de cal o cal endurecida) es en realidad una roca sedimentaria compuesta principalmente de carbonato de calcio (CaCO₃).

Ia adalah salah satu sumber kalsium semula jadi terbesar dan merupakan bahan mentah untuk pengeluaran kalsium oksida. Bagaimana karat ini dihasilkan? Karbonat terdedah kepada penguraian terma; memanaskan kalsium karbonat hingga suhu lebih tinggi daripada 825 ºC, menyebabkan pembentukan kapur dan karbon dioksida.

Pernyataan di atas dapat dijelaskan seperti ini: CaCO ₃ (s) → CaO (s) + CO ₂ (g). Kerana kerak bumi kaya dengan batu kapur dan kalsit, dan kerang laut (bahan mentah untuk pengeluaran kalsium oksida) banyak terdapat di lautan dan pantai, kalsium oksida adalah reagen yang relatif murah.

Formula

Formula kimia kalsium oksida adalah CaO, di mana ion kalsium seperti asid (penerima elektron) Ca ²⁺ , dan oksigen sebagai ion asas (penderma elektron) O ^2- .

Mengapa kalsium dikenakan +2? Kerana kalsium termasuk dalam kumpulan 2 dari jadual berkala (Mr. Becambara), dan ia hanya mempunyai dua elektron valensi untuk pembentukan ikatan, yang mana ia menyerahkan kepada atom oksigen.

Struktur

Pada gambar atas struktur kristal (jenis garam permata) untuk kalsium oksida ditunjukkan. Sfera merah besar sesuai dengan ion Ca ²⁺ dan sfera putih ke ion O ^2- .

Dalam susunan kristal padu ini, setiap Ca ²⁺ ion dikelilingi oleh enam O ^2- ion , tersumbat dalam jurang oktahedron yang meninggalkan ion besar di antara mereka.

Struktur ini mengekspresikan sifat ionik oksida ini secara maksimum, walaupun perbezaan yang ketara dalam radius (sfera merah lebih besar daripada yang putih) memberikannya tenaga kisi kristal yang lebih lemah jika dibandingkan dengan MgO.

Hartanah

Secara fizikal, ia adalah kristal putih, pepejal tidak berbau dengan interaksi elektrostatik yang kuat, yang bertanggungjawab untuk titik lebur tinggi (2572 ºC) dan takat didih (2850 ºC). Tambahan pula, ia mempunyai berat molekul 55.958 g / mol dan sifat menarik termoluminesen.

Ini bermaksud bahawa sekeping kalsium oksida yang terkena api dapat menyala dengan cahaya putih yang kuat, yang dikenali dalam bahasa Inggeris sebagai lampu pusat, atau dalam bahasa Sepanyol, cahaya kalsium. Ion Ca ²⁺ , yang bersentuhan dengan api, menimbulkan api kemerahan, seperti yang dapat dilihat pada gambar berikut.

Sorotan atau perhatian

Keterlarutan

CaO adalah oksida asas yang mempunyai pertalian kuat dengan air, sehingga tahap yang menyerap kelembapan (ia adalah pepejal hygroscopic), bertindak balas dengan segera untuk menghasilkan kapur atau kalsium hidroksida berkapur:

CaO (s) + H ₂ O (l) => Ca (OH) ₂ (s)

Tindak balas ini bersifat eksotermik (mengeluarkan haba) kerana pembentukan pepejal dengan interaksi yang lebih kuat dan kisi kristal yang lebih stabil. Walau bagaimanapun, tindak balas boleh dibalikkan jika Ca (OH) ₂ dipanaskan , mengeringkannya dan menyalakan kapur yang telah dihiris; kemudian, kapur itu "dilahirkan semula".

Penyelesaian yang dihasilkan sangat asas, dan jika jenuh dengan kalsium oksida ia mencapai pH 12.8.

Begitu juga, larut dalam gliserol dan larutan asid dan gula. Oleh kerana ia adalah oksida asas, ia secara semula jadi mempunyai interaksi yang berkesan dengan oksida berasid ( misalnya, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ dan Fe ₂ O ₃ ), larut dalam fasa cairnya. Sebaliknya, ia tidak larut dalam alkohol dan pelarut organik.

Permohonan

CaO mempunyai banyak kegunaan industri, serta dalam sintesis asetilena (CH≡CH), dalam pengekstrakan fosfat dari air buangan dan dalam tindak balas dengan sulfur dioksida dari sisa gas.

Kegunaan lain untuk kalsium oksida dijelaskan di bawah:

Sebagai lesung

Sekiranya kalsium oksida bercampur dengan pasir (SiO ₂ ) dan air, ia akan dibakar dengan pasir dan bertindak balas perlahan-lahan dengan air untuk membentuk kapur. Sebaliknya, CO _{2 di} udara larut di dalam air dan bertindak balas dengan garam yang dihiris untuk membentuk kalsium karbonat:

Ca (OH) ₂ (s) + CO ₂ (g) => caco ₃ (s) + H ₂ O (l)

CaCO ₃ adalah sebatian yang lebih tahan dan lebih keras daripada CaO, menyebabkan mortar (campuran sebelumnya) mengeras dan memperbaiki bata, bongkah atau seramik di antara mereka atau ke permukaan yang dikehendaki.

Dalam pengeluaran kaca

Bahan mentah penting untuk pengeluaran gelas adalah silikon oksida, yang dicampurkan dengan kapur, natrium karbonat (Na ₂ CO ₃ ) dan bahan tambahan lain, untuk kemudiannya menjadi pemanasan, menghasilkan padatan berkaca. Pepejal ini kemudiannya dipanaskan dan ditiup ke dalam sebarang bentuk.

Dalam perlombongan

Limau nipis menempati isipadu yang lebih besar daripada lendir kerana interaksi ikatan hidrogen (OHO). Harta ini digunakan untuk memecahkan batu dari dalam.

Ini dicapai dengan mengisi mereka dengan campuran kapur dan air yang padat, yang ditutup untuk memfokuskan haba dan kekuatannya yang meluas di dalam batu.

Sebagai agen penyingkiran silikat

CaO menyatu dengan silikat untuk membentuk cecair bersama, yang kemudian diekstrak dari bahan mentah produk tertentu.

Sebagai contoh, bijih besi adalah bahan mentah untuk pengeluaran besi dan keluli logam. Mineral ini mengandungi silikat, yang merupakan kekotoran yang tidak diingini untuk proses tersebut dan dikeluarkan dengan kaedah yang baru dijelaskan.

Nanopartikel kalsium oksida

Kalsium oksida dapat disintesis sebagai nanopartikel, mengubah kepekatan kalsium nitrat (Ca (NO ₃ ) ₂ ) dan natrium hidroksida (NaOH) dalam larutan.

Zarah-zarah ini berbentuk sfera, asas (seperti pepejal skala makro) dan mempunyai luas permukaan. Akibatnya, sifat ini memberi manfaat kepada proses pemangkin. Yang mana? Penyelidikan sedang menjawab soalan itu.

Nanopartikel ini telah digunakan untuk mensintesis sebatian organik yang diganti -seperti turunan piridin- dalam perumusan ubat baru untuk melakukan transformasi kimia seperti fotosintesis buatan, untuk pemurnian air dari logam berat dan berbahaya, dan sebagai agen fotokatalitik.

Nanopartikel dapat disintesis pada sokongan biologi, seperti daun pepaya dan teh hijau, untuk digunakan sebagai agen antibakteria.

Rujukan

1. scifun.org. (2018). Kapur: kalsium oksida. Diakses pada 30 Mac 2018, dari: scifun.org.
2. Wikipedia. (2018). Kalsium oksida. Diakses pada 30 Mac 2018, dari: en.wikipedia.org
3. Ashwini Anantharaman et al. (2016). Sintesis Hijau Nanopartikel Kalsium Oksida dan Aplikasinya. Jurnal Penyelidikan dan Aplikasi Kejuruteraan Int. ISSN: 2248-9622, Jilid 6, Isu 10, (Bahagian -1), hlm.27-31.
4. J. Safaei-Ghomi et al. (2013). Nanopartikel kalsium oksida mengkatalisis sintesis multikomponen satu langkah piridin yang sangat diganti dalam media etanol berair Scientia Iranica, Transaksi C: Kimia dan Kejuruteraan Kimia 20 549-554.
5. PubChem. (2018). Kalsium Oksida. Diakses pada 30 Mac 2018, dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. Dalam elemen kumpulan 2. (edisi keempat., Hlm. 280). Bukit Mc Graw.