Structure, propriétés et utilisations de l'oxyde de calcium (CaO)



Le oxyde de calcium (CaO) est un composé inorganique qui contient du calcium et de l’oxygène sous forme ionique (à ne pas confondre avec le peroxyde de calcium, CaO2). Globalement, on parle de chaux, un mot qui désigne tout composé inorganique contenant des carbonates, des oxydes de calcium et des hydroxydes, ainsi que d’autres métaux comme le silicium, l’aluminium et le fer.

Cet oxyde (ou chaux) est également appelé familièrement la chaux vive ou la chaux éteinte, selon qu’il est hydraté ou non. La chaux est l'oxyde de calcium, tandis que la chaux éteinte est son hydroxyde. À son tour, le calcaire (calcaire ou chaux durcie) est en réalité une roche sédimentaire composée principalement de carbonate de calcium (CaCO3). 

C'est l'une des plus grandes sources naturelles de calcium et constitue la matière première pour la production d'oxyde de calcium. Comment cet oxyde est-il produit? Les carbonates sont sensibles à la décomposition thermique; le chauffage des carbonates de calcium à des températures supérieures à 825 ° C entraîne la formation de chaux et de dioxyde de carbone.

La déclaration ci-dessus peut être décrite comme suit: CaCO3(s) → CaO (s) + CO2g) Parce que la croûte terrestre est riche en calcaire et en calcite et que les océans et les plages abritent de nombreux coquillages (matières premières pour la production d'oxyde de calcium), l'oxyde de calcium est un réactif relativement peu coûteux.

Index

  • 1 formule
  • 2 structure
  • 3 propriétés
    • 3.1 Solubilité
  • 4 utilisations
    • 4.1 En mortier
    • 4.2 Dans la production de lunettes
    • 4.3 Dans les mines
    • 4.4 Comme dissolvant de silicate
  • 5 nanoparticules d'oxyde de calcium
  • 6 références

Formule

La formule chimique de l'oxyde de calcium est CaO, dans laquelle le calcium est comme l'ion acide (accepteur d'électrons) Ca2+, et l'oxygène comme ion de base (donneur d'électrons) OU2--.

Pourquoi le calcium a une charge de +2? Parce que le calcium appartient au groupe 2 du tableau périodique (M. Becambara) et ne possède que deux électrons de valence disponibles pour la formation de liaisons, ce qui donne lieu à l'atome d'oxygène.

Structure

Dans l'image supérieure, la structure cristalline (type pierre précieuse) pour l'oxyde de calcium est représentée. Les sphères rouges volumineuses correspondent aux ions Ca2+ et les sphères blanches aux ions O2-.

Dans cet arrangement de cristal cubique, chaque ion Ca2+ est entouré de six ions O2-, occlus dans les trous octaédriques laissés par les gros ions entre eux.

Cette structure exprime au maximum le caractère ionique de cet oxyde, bien que la différence remarquable des rayons (la sphère rouge est plus grande que la sphère blanche) lui confère une énergie de réseau cristallin plus faible que celle du MgO.

Propriétés

Physiquement, c'est un solide blanc cristallin, inodore et avec de fortes interactions électrostatiques, qui sont responsables de ses points de fusion élevés (2572 ° C) et de son point d'ébullition (2850 ° C). De plus, il a un poids moléculaire de 55 958 g / mol et la propriété intéressante d'être thermoluminescent.

Cela signifie qu'un morceau d'oxyde de calcium exposé à une flamme peut briller d'une lumière blanche intense, connue en anglais sous le nom de feux de la rampe, ou en espagnol, le calcium léger. Les ions ca2+Au contact du feu, ils provoquent une flamme rougeâtre, comme le montre l’image suivante.

Limelight ou calcium light

Solubilité

Le CaO est un oxyde basique qui a une forte affinité pour l'eau, dans la mesure où il absorbe l'humidité (c'est un solide hygroscopique), réagissant immédiatement pour produire de la chaux éteinte ou de l'hydroxyde de calcium:

CaO (s) + H2O (l) => Ca (OH)2(s)

Cette réaction est exothermique (dégage de la chaleur) en raison de la formation d'un solide avec des interactions plus fortes et un réseau cristallin plus stable. Cependant, la réaction est réversible si Ca (OH) est chauffé2, déshydrater et enflammer la chaux éteinte; alors, le citron vert "renaît".

La solution résultante est très basique et si elle est saturée d'oxyde de calcium, elle atteint un pH de 12,8.

De même, il est soluble dans le glycérol et dans les solutions d'acide et de sucre. Comme il s’agit d’un oxyde basique, il a naturellement des interactions efficaces avec les oxydes acides (SiO2, Al2O3 et la foi2O3, par exemple) étant soluble dans ses phases liquides. En revanche, il est insoluble dans les alcools et les solvants organiques.

Utilise

CaO a un grand nombre d'utilisations industrielles, ainsi que dans la synthèse de l'acétylène (CH≡CH), dans l'extraction des phosphates des eaux usées et dans la réaction avec le dioxyde de soufre des déchets gazeux.

D'autres utilisations de l'oxyde de calcium sont décrites ci-dessous:

Comme un mortier 

Si l’oxyde de calcium est mélangé avec du sable (SiO2) et de l'eau, gâteaux avec le sable et réagit lentement avec l'eau pour former de la chaux éteinte. À son tour, le CO2 de l'air se dissout dans l'eau et réagit avec le sel pour former du carbonate de calcium:

Ca (OH)2(s) + CO2(g) => CaCO3(s) + H2O (l)

Le CaCO3 Il s'agit d'un composé plus résistant et plus dur que le CaO, ce qui a pour effet de durcir le mortier (le mélange précédent) et de fixer les briques, les blocs ou les céramiques entre eux ou à la surface souhaitée.

Dans la production de lunettes

La matière première essentielle pour la production de verre sont les oxydes de silicium, qui sont mélangés avec de la chaux, du carbonate de sodium (Na2CO3) Et d'autres additifs, et ensuite être soumis à un chauffage, résultant en un solide vitreux. Ce solide est ensuite chauffé et insufflé dans les figures.

dans le secteur minier

La chaux éteinte est plus volumineux que la chaux vive en raison des interactions de liaison hydrogène (H-O-O). Cette propriété est utilisée pour briser les roches de lui-même.

Ceci est réalisé par le remplissage avec un mélange compact de chaux et d'eau, qui est scellé à concentrer la chaleur et la force d'expansion à l'intérieur de la roche.

Comme agent de démoulage Silicate

CaO fusionne avec des silicates pour former un liquide de coalescence, qui est ensuite extraite de la matière première d'un produit donné.

Par exemple, les minerais de fer sont la matière première pour la production de fer métallique et de l'acier. Ces minéraux contenant des silicates, qui sont des impuretés indésirables dans le procédé et sont éliminés par le procédé décrit ci-dessus.

des nanoparticules d'oxyde de calcium

L'oxyde de calcium peut être synthétisé sous forme de nanoparticules, en variant les concentrations de nitrate de calcium (Ca (NO3)2) Et une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH).

Ces particules sont sphériques, de base (échelle macro et solides) et ont une surface spécifique élevée. Par conséquent, ces propriétés bénéficient des procédés catalytiques. Lequel Les enquêtes sont actuellement répondent à cette question.

Nous avons utilisé ces nanoparticules pour synthétiser des composés organiques tels que les dérivés substitués piridinas- dans le développement de nouveaux médicaments pour effectuer des transformations chimiques telles que la photosynthèse artificielle, pour la purification de l'eau par les métaux lourds et nuisibles, et que agents photocatalytiques.

Nanoparticules peuvent être synthétisés sur un support biologique, et les feuilles de papaye et le thé vert, leur donnant ainsi une utilisation comme agent antibactérien.

Références

  1. scifun.org. (2018). Lime: oxyde de calcium. Récupéré le 30 Mars 2018, à partir de: scifun.org.
  2. Wikipedia. (2018). oxyde de calcium. Récupéré le 30 Mars 2018, à partir de: en.wikipedia.org
  3. Ashwini Anantharaman et al. (2016). Synthèse verte de calcium et des nanoparticules d'oxyde de ses applications. Int. Journal of Engineering Research et application. ISSN: 2248-9622, Vol 6, N ° 10 (Part 1), pp.27-31 ..
  4. J. Safaei-Ghomi et al. (2013). des nanoparticules d'oxyde de calcium catalysée par une étape de synthèse à plusieurs composants pyridines substituées milieux fortement dans de l'éthanol aqueux Scientia Iranica, Transactions C: Chemistry and Chemical Engineering 20 549-554.
  5. PubChem. (2018). L'oxyde de calcium. Récupéré le 30 Mars 2018, à partir de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Shiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique Dans Les éléments du groupe 2. (Quatrième édition., P 280). Mc Graw Hill.