Оксид кальция

Оксид кальция
Общие
Систематическое наименование	Оксид кальция
Химическая формула	CaO
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	56.077 г/моль
Плотность	3.37 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	2570 °C
Т. кип.	2850 °C
Мол. теплоёмк.	42.05 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования	-635.09 кДж/моль
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Известь, её производство и применение, 1961 [19:12]

Оксид кальция, негашеная известь — неорганическое бинарное соединение кальция и кислорода состава CaO. Вяжущее минеральное кристаллическое тугоплавкое вещество белого цвета. Температура плавления 2585°С. Проявляет сильные основные свойства.

В технике оксид кальция называют обычно негашеной или жженой известью. Последнее название происходит от способа его получения: прожарки, или «выжигания» известняка. Получают путем обжига известняка, мела и других карбонатных пород. Процесс ведут при низких температурах разложения карбоната кальция.

Распространение в природе

Оксид кальция является одним из самых распространенных соединений в природе. Он часто встречается в составе природных карбонатов, параллельно с оксидом магния. Основными соединениями, из которых добывают CaO являются кальцит, мрамор, известняк, арагонит, доломит и многие другие.

Химические свойства

С водой оксид кальция реагирует очень энергично, с выделением значительного количества тепла и образованием гидроксида кальция:

$\mathrm {CaO+H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}}$

Реакцию взаимодействия оксида кальция с водой в технике называют «гашением» извести, а продукт реакции — гидроксид кальция — гашеной известью.

CaO проявляет сильные основные свойства: взаимодействует с кислотами и кислотными оксидами (в частности, активно поглощает углекислый газ из воздуха), с амфотерными оксидами:

$\mathrm {CaO+2HCl\longrightarrow CaCl_{2}+H_{2}O}$

$\mathrm {3CaO+2H_{3}PO_{4}\longrightarrow Ca_{3}(PO_{4})_{2}\downarrow +3H_{2}O}$

$\mathrm {CaO+CO_{2}\longrightarrow CaCO_{3}}$

$\mathrm {CaO+SiO_{2}{\xrightarrow {1100-1200^{o}C}}\ CaSiO_{3}}$

Кальций подвергается восстановлению из оксида алюминием и коксом:

$\mathrm {3CaO+2Al\ {\xrightarrow {1200^{o}C}}\ Ca+Al_{2}O_{3}}$

$\mathrm {CaO+3C\ {\xrightarrow {1900-1950^{o}C}}\ CaC_{2}+CO}$

Получение

Производство в промышленности

Негашеную известь (оксид кальция) получают прокаливанием (выжиганием) известняка или мела. Карбонат кальция начинает разлагаться при 850 °С. Чем выше температура, тем быстрее идет разложение. Но выше 1200 °С примеси, у известняка, начинают оплавлятся, и это затрудняет процесс разложения. Поэтому «выжигание» известняка проводят при 1000—1200 °С.

Процесс «выжигания» осуществляют в вертикальных шахтных печах, облицованных изнутри огнеупорным кирпичом. Шихту, то есть смесь известняка и кокса, загружают в печь через верхнее отверстие. Куски известняка и кокса делают такими, чтобы их диаметр был около 10 см. Тогда воздух и топочные газы легко проходят сквозь шихту, и известняк разлагается равномерно по всей массе.

Горячие газы, возникающие при горении топлива и распаде известняка, поднимаясь вверх, постепенно охлаждаются, нагревая шихту. Жженая известь опускается в нижнюю часть печи, где охлаждается воздухом, подаваемым снизу.

Получение в лаборатории

Синтез оксида кальция можно провести сожжением металлического кальция или его гидрида:

$\mathrm {2Ca+O_{2}{\xrightarrow {200-300^{o}C}}\ 2CaO}$

$\mathrm {CaH_{2}+O_{2}{\xrightarrow {300-400^{o}C}}\ CaO+H_{2}O}$

Другим вариантом является термическое разложение кислородсодержащих соединений кальция:

$\mathrm {Ca(OH)_{2}{\xrightarrow {520-580^{o}C}}\ CaO+H_{2}O}$

$\mathrm {CaCO_{3}{\xrightarrow {900-1200^{o}C}}\ CaO+CO_{2}\uparrow }$

$\mathrm {2Ca(NO_{3})_{2}{\xrightarrow {>561^{o}C}}\ 2CaO+4NO_{2}+O_{2}}$

См. также

• Гидроксид кальция
• Кальций