酸化カルシウム

酸化カルシウム
	酸化カルシウム酸化カルシウムのイオン結晶構造Ca 2+ O 2-
	白色酸化カルシウム粉末サンプル
名前
	IUPAC名酸化カルシウム
	その他の名前ライム; 生石灰; 焼き石灰; 生石灰; 遊離石灰（建築用）; 石灰; 小石灰; カルシア; 酸化カルシウム;
識別子
CAS番号	1305-78-8 Y ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
チェビ	CHEBI:31344 Y ;
ケムブル	ChEMBL5314372 Y ;
ケムスパイダー	14095 Y ;
ECHAインフォカード	100.013.763
EC番号	215-138-9;
E番号	E529 （酸度調整剤、…）
グメリン参考文献	485425
ケッグ	C13140 Y ;
PubChem CID	14778;
RTECS番号	EW3100000;
ユニ	C7X2M0VVNH Y ;
国連番号	1910
CompToxダッシュボード（EPA）	DTXSID5029631;
	InChI InChI=1S/Ca.O Y キー: ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Y ;
	笑顔 O=[Ca];
不動産
化学式	CaO
モル質量	56.0774 g/mol
外観	白色から淡黄色/褐色の粉末
臭い	無臭
密度	3.34 g/cm 3
融点	2,613 °C (4,735 °F; 2,886 K)
沸点	2,850 °C (5,160 °F; 3,120 K) (100 hPa )
水への溶解度	水酸化カルシウムを生成する反応を起こす
メタノールへの溶解度	不溶性
ジエチルエーテルへの溶解度	不溶性
オクタノールへの溶解度	不溶性
酸性度（pKa ）	12.8
磁化率（χ）	−15.0×10 −6 cm 3 /mol
構造
結晶構造	立方晶、cF8
熱化学
標準モルエントロピー( S ⦵ 298 )	40 J·mol −1 ·K −1
標準生成エンタルピー(Δ f H ⦵ 298 )	−635 kJ·mol −1
薬理学
ATCvetコード	QP53AX18（WHO）
危険
	GHSラベル表示：
絵文字
合図となる単語	危険
危険有害性情報	H302、H314、H315、H335
予防措置に関する声明	P260、P264、P270、P271、P280、P301+P312、P301+P330+P331、P302+P352、P303+P361+P353、P304+P340、P305+P351+P338、P310、P312、P321、P330、P332+P313、P362、P363、P403+P233、P405、P501
NFPA 704（防火ダイヤモンド）	3 0 2 W
引火点	不燃性
	致死量または致死濃度（LD、LC）：
LD50 （50%用量中央値）	>2000 mg/kg経口投与、雌ラット
	NIOSH（米国健康曝露限界値）：
PEL（許容範囲）	TWA 5 mg/m 3
REL（推奨）	TWA 2 mg/m 3
IDLH（即時危険）	25 mg/m 3
安全データシート（SDS）	ICSC 0409
関連化合物
その他の陰イオン	硫化カルシウム; 水酸化カルシウム; セレン化カルシウム; テルル化カルシウム;
その他の陽イオン	酸化ベリリウム; 酸化マグネシウム; 酸化ストロンチウム; 酸化バリウム; 酸化ラジウム;
	特に明記されていない限り、データは標準状態（25 ℃[77 °F]、100kPa ）の材料について示されています。 Y の検証( Y Nとは何ですか? ) インフォボックス参照

酸化カルシウム（化学式：Ca O ）は、生石灰または焼石灰として一般に知られており、広く使用されている化学化合物です。室温では白色で腐食性があり、アルカリ性で結晶性の固体です。広く使用されている「石灰」という用語は、カルシウム、ケイ素、マグネシウム、アルミニウム、鉄の炭酸塩、酸化物、水酸化物が主成分であるカルシウム含有無機化合物を意味します。対照的に、生石灰は特に単一の化合物である酸化カルシウムを指します。セメントなどの建築製品で反応せずに加工に耐える酸化カルシウムは、遊離石灰と呼ばれます。^[⁶^]

生石灰は比較的安価である。生石灰とその化学誘導体である水酸化カルシウム（生石灰は水酸化カルシウムの塩基無水物である）は、いずれも重要な汎用化学品である。

準備

酸化カルシウムは通常、石灰窯で炭酸カルシウム（CaCO ₃、鉱物方解石）を含む石灰石や貝殻などの材料を熱分解することによって作られます。これは、材料を825 °C（1,517 °F）以上に加熱することによって行われます。^[⁷^]^[⁸^]このプロセスは焼成または石灰焼成と呼ばれ、二酸化炭素（CO ₂ ）分子を放出し、生石灰を残します。これはまた、先史時代に知られている数少ない化学反応の1つでもあります。^[⁹^]

CaCO ₃ (s) → CaO(s) + CO ₂ (g)

生石灰は不安定で、冷却されると空気中の二酸化炭素と自然に反応し、十分な時間が経過すると、水で消石灰化して石灰プラスターや石灰モルタルとして固め_ない限り、完全に炭酸カルシウムに変化します。

生石灰の年間世界生産量は約2億8300万トンである。中国は年間約1億7000万トンで世界最大の生産国であり、米国は年間約2000万トンでそれに次ぐ生産国である。^{[ 10 ]}

用途

生石灰の消石灰化反応は、強い発熱反応であることを示すデモンストレーションです。生石灰の塊に水を数滴加えます。しばらくすると、顕著な発熱反応（「消石灰化」）が起こります。温度は300 ℃（572 °F）に達することがあります。

熱: 生石灰は、次の式で水和物である水酸化カルシウムの形成により熱エネルギーを放出します。 ^[¹¹^]

CaO (s) + H ₂ O (l) ⇌ Ca(OH) ₂ (aq) (ΔH _r = −63.7 kJ/mol CaO)

水和すると発熱反応が起こり、固体が膨張します。水和物は、加熱して赤くなるまで加熱して水和反応を逆転させることで、生石灰に再変換できます。1リットルの水は約3.1キログラム（6.8ポンド）の生石灰と結合して、水酸化カルシウムと3.54 MJのエネルギーを生成します。このプロセスは、自己発熱缶でのその場での食品の加熱、調理、直火を使わずに水を加熱するなど、便利な携帯用熱源として使用できます。いくつかの会社がこの加熱方法を使用した調理キットを販売しています。^[¹²^]

これは、酸度調整剤、小麦粉処理剤、膨張剤として使用される食品添加物です。 ^{[ 13 ]} E番号はE529です。
光：生石灰を2,400 ℃（4,350 °F）まで加熱すると、強烈な光を発します。この照明方法は石灰光として知られており、電灯が発明される以前は演劇で広く使用されていました。^[¹⁴^]
セメント：酸化カルシウムはセメント製造工程における重要な成分です。
安価で広く入手可能なアルカリとして。^{[ 15 ]}
石油産業：水分検知ペーストには、酸化カルシウムとフェノールフタレインの混合物が含まれています。このペーストが燃料貯蔵タンク内の水に接触すると、酸化カルシウムが水と反応して水酸化カルシウムを生成します。水酸化カルシウムはpH値が高いため、フェノールフタレインを鮮やかな紫がかったピンク色に変色させ、水の存在を示します。
化学パルプ化：酸化カルシウムは水酸化カルシウムの製造に使用され、水酸化カルシウムはクラフトパルプ工場での化学回収において炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウムを再生するために使用されます。
漆喰：考古学的証拠によれば、土器以前の新石器時代B期の人々は、床材やその他の用途に石灰岩をベースとした漆喰を使用していた。 ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}このような石灰灰床は19世紀後半まで使用され続けた。
化学生産または発電：酸化カルシウムの固体スプレーまたはスラリーは、排煙脱硫と呼ばれるプロセスで排ガスから二酸化硫黄を除去するために使用できます。
二酸化炭素の回収と貯蔵：酸化カルシウムは、カルシウムループと呼ばれるプロセスで排ガスから二酸化炭素を回収するために使用できます。
採掘:圧縮石灰カートリッジは、生石灰の発熱特性を利用して岩を破砕します。通常の方法で岩に発破孔を掘り、その中に密封された生石灰カートリッジを入れて突き固めます。次に、カートリッジに水を注入すると、発生した蒸気と、残留する水和固形物の体積の増加により、岩が破砕されます。岩が特に硬い場合は、この方法は機能しません。^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}
死体の処理：歴史的に、生石灰は死体の分解を促進するのに効果的であると誤って考えられていました。実際には、生石灰の使用は保存を促進する可能性があります。生石灰は腐敗臭を消すのに役立つため、人々は誤った結論に至ったのかもしれません。^{[ 22 ]}
古代ローマのコンクリートの耐久性は、生石灰を材料として使用したことが一因であることが判明している。生石灰は高温混合と組み合わせることで、特徴的な脆いナノ粒子構造を持つマクロサイズの石灰砕片を生成する。コンクリートにひび割れが生じると、ひび割れは構造的に弱い石灰砕片を優先的に通過し、それらを破壊する。水がこれらのひび割れに入ると、カルシウム飽和溶液が生成され、炭酸カルシウムとして再結晶化して、ひび割れを急速に埋める。^{[ 23 ]}

武器

デイヴィッド・ヒュームは著書『イングランド史』の中で、ヘンリー3世の治世初期に、イングランド海軍が侵攻してきたフランス艦隊を石灰で目くらましして撃破したと述べている。^{[ 24 ]}石灰は中世の海戦で使用されていた可能性があり、敵艦に石灰を投げつけるための「石灰迫撃砲」が使われていた。^{[ 25 ]}

代役

石灰石は、農業、融剤、硫黄除去など、多くの用途で石灰の代替品として使用されています。反応性物質が少ない石灰石は、反応速度が遅く、用途によっては石灰に比べて他の欠点がある場合もありますが、石灰石は石灰よりもかなり安価です。焼成石膏は、工業用プラスターやモルタルの代替材料です。セメント、セメントキルンダスト、フライアッシュ、石灰キルンダストは、石灰の建設用途の一部で代替品として使用できます。水酸化マグネシウムは、pH調整において石灰の代替品として使用され、酸化マグネシウムは、製鋼における融剤としてドロマイト石灰の代替品として使用されます。^{[ 26 ]}

安全性

生石灰は水と激しく反応するため、吸入したり、湿った皮膚や目に触れたりすると、強い刺激を引き起こします。吸入すると、咳、くしゃみ、呼吸困難を引き起こす可能性があります。その後、鼻中隔穿孔を伴う火傷、腹痛、吐き気、嘔吐に発展する可能性があります。生石灰は火災の危険性があるとは考えられていませんが、水との反応により、可燃物を発火させるのに十分な熱を放出する可能性があります。^{[ 27 ]}

ミネラル

酸化カルシウムは、石灰と呼ばれる独立した鉱物種（単位式はCaO）でもあります。^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}等軸晶系を持ち、モンテポナイトと固溶体系列を形成することができます。結晶は脆く、熱変成作用を受けやすく、湿った空気中では不安定で、すぐにポートランダイト（Ca(OH) ₂ ）に変化します。^[³⁰^]^[³¹^]

参考文献

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外部リンク

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生石灰の品質に影響を与える要因
アメリカン・サイエンティスト誌（^{モルタルの炭素14}年代測定に関する議論）
今週の注目化学物質 – 石灰
製品安全データシート
CDC – NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド

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