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 白色酸化カルシウムの粉末サンプル
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| 名前 | |
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| IUPAC名
酸化カルシウム
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その他の名前
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.763 |
| EC番号 |
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| E番号 | E529 （酸性度調整剤、…） |
| 485425 | |
| ケッグ |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1910 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 酸化カルシウム | |
| モル質量 | 56.0774 グラム/モル |
| 外観 | 白色から淡黄色/茶色の粉末 |
| 臭い | 無臭 |
| 密度 | 3.34 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 2,613 °C (4,735 °F; 2,886 K) [1] |
| 沸点 | 2,850 °C (5,160 °F; 3,120 K) (100 hPa ) [2] |
| 反応して水酸化カルシウムを形成する | |
| メタノールへの溶解度 | 不溶性（ジエチルエーテル、オクタノールにも可溶） |
| 酸性度（p Ka） | 12.8 |
磁化率（χ）
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−15.0×10 −6 cm 3 /モル |
| 構造 | |
| 立方晶系、cF8 | |
| 熱化学 | |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
40 J·モル−1 ·K −1 [3] |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−635 kJ·モル−1 [3] |
| 薬理学 | |
| QP53AX18 ( WHO ) | |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
 
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| 危険 | |
| H302、H314、H315、H335 | |
| P260、P261、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 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性[4] |
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |
PEL (許可)
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TWA 5 mg/m3 [ 4] |
REL (推奨)
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TWA 2 mg/m3 [ 4] |
IDLH（差し迫った危険）
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25mg /m3 [ 4] |
| 安全データシート（SDS） | ICSC 0409 |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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その他の陽イオン
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特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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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広く知られ、広く使用されている化合物です。室温では白色で、腐食性、アルカリ性、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、生石灰は単一化合物の酸化カルシウムに特に適用されます。セメントなどの建築製品で反応せずに処理された酸化カルシウムは、遊離石灰と呼ばれます。[5]
生石灰は比較的安価です。生石灰と化学誘導体である水酸化カルシウム（生石灰はその無水物）は、どちらも重要な汎用化学品です。
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）を含む石灰岩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℃（1,517℉）以上に加熱することによって達成されます。[6] [7]このプロセスは、か焼または石灰燃焼と呼ばれ、二酸化炭素（CO 2 ）分子を放出して生石灰を残します。これは、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。[8]
- CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO 2 (g)
生石灰は安定しておらず、冷却されると空気中の CO2 と自然に反応し、十分な時間が経過すると、水で消石灰して石灰漆喰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戻ります。
生石灰の世界の年間生産量は約2億8,300万トンです。中国は圧倒的に世界最大の生産国で、年間約1億7,000万トンを生産しています。次に大きいのは米国で、年間約2,000万トンです。[9]
生石灰1.0トンあたり約1.8 トンの石灰石が必要です 。生石灰は水との親和性が高く、シリカゲルよりも効率的な乾燥剤です。生石灰と水の反応は、少なくとも2.5倍の体積増加を伴います。[10]
ハイドロキシアパタイトの遊離 CaO 含有量は、焼成温度の上昇と焼成時間の延長に伴って増加します。また、CaO の生成に影響を与える特定の温度カットオフと期間を特定し、焼成パラメータが材料の組成にどのような影響を与えるかに関する情報を提供します。
用途
- 生石灰の主な用途は、塩基性酸素製鋼（BOS）プロセスです。その使用量は、鋼鉄1トンあたり約30～50キログラム（65～110ポンド）です。生石灰は酸性酸化物、SiO 2、Al 2 O 3、Fe 2 O 3を中和して、塩基性の溶融スラグを生成します。[10]
- 粉砕生石灰は、密度が約0.6～1.0 g/ cm3 （9.8～16.4 g/cu in）のブロックなどの気泡コンクリートの製造に使用されます。[10]
- 生石灰と水和石灰は粘土質土壌の耐荷重能力を大幅に高めることができます。これは、生石灰と水和石灰が細かく砕かれたシリカとアルミナと反応して、セメント特性を持つケイ酸カルシウムとアルミン酸カルシウムを生成することによって行われます。[10]
- 少量の生石灰はガラス、アルミン酸カルシウムセメント、有機化学物質の製造など他のプロセスにも使用されます。[10]
- 熱：生石灰は、次の式に従って水和物である水酸化カルシウムを形成することで熱 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 of CaO)
- 水和すると発熱反応が起こり、固体が膨らみます。水和物は、赤くなるまで加熱して水を除去し、水和反応を逆転させることで生石灰に戻すことができます。1リットルの水と約3.1キログラム（6.8ポンド）の生石灰が結合して、水酸化カルシウムと3.54 MJのエネルギーが得られます。このプロセスは、自己発熱缶でその場で食べ物を温めたり、調理したり、直火なしで水を加熱したりするなど、便利な携帯用熱源を提供するために使用できます。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FAOの食品添加物として、酸度調整剤、小麦粉処理剤、膨張剤として知られています。 [13] E番号はE529です。
- 光：生石灰を2,400℃（4,350℉）まで加熱すると、強い光を発します。この形式の照明はライムライトとして知られ、電気照明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プロセスの重要な成分です。
- 安価で広く入手可能なアルカリとして。生石灰生産量の約50％は使用前に水酸化カルシウムに変換されます。生石灰と水和石灰の両方が飲料水の処理に使用されます。[10]
- 石油産業: 水検知ペーストには、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と接触すると、CaO が水と反応して水酸化カルシウムを形成します。水酸化カルシウムの pH は十分に高いため、フェノールフタレインは鮮やかな紫がかったピンク色に変わり、水の存在を示します。
- 紙: 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酸化カルシウムが使用されます。
- 漆喰：先土器新石器時代Bの人類が床材などに石灰岩をベースとした漆喰を使用していたという考古学的証拠がある。 [15] [16] [17]このような石灰灰の床は19世紀後半まで使用され続けた。
- 化学または電力生産:排ガス脱硫と呼ばれるプロセスで、酸化カルシウムの固体スプレーまたはスラリーを使用して排気流から二酸化硫黄を除去することができます。
- 炭素回収・貯留：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。
- 採鉱：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石を砕く。通常の方法で岩にショットホールを掘削し、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る。次に、カートリッジに一定量の水を注入し、その結果生じる蒸気と、残留する大量の水和固体が岩石を砕く。この方法は、岩石が特に硬い場合には機能しない。[18] [19] [20]
- 死体の処理：歴史的に、生石灰は死体の腐敗を早める効果があると誤って信じられてきました。生石灰を塗布すると、実際には保存状態が促進されます。生石灰は腐敗臭を消すのに役立ち、それが人々を誤った結論に導いた可能性があります。[21]
- 古代ローマのコンクリートの耐久性は、生石灰を原料として使用したことに一部起因す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、特徴的に脆いナノ粒子構造を持つマクロサイズの石灰岩を生成する。コンクリートに亀裂が生じると、構造的に弱い石灰岩を優先的に通過し、亀裂を生じさせる。水がこれらの亀裂に入り込むと、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亀裂を素早く埋めることができる。[22]
- 熱化学蓄熱メカニズムは、CaO と CaCO 3の焼結によって大きく影響を受けます。これは、温度が上昇すると蓄熱材料の反応性が低下し、密度が高くなることを示しています。また、蓄熱におけるこれらの材料の効率に影響を与える特定の焼結プロセスと変数も特定します。
武器
紀元前80年、ローマの将軍セルトリウスは、アクセスできない洞窟に避難していたヒスパニアのカラキタニ族を倒すために、窒息するほどの苛性石灰粉の雲を展開した。 [23]同様の粉塵が西暦178年に中国で武装農民反乱を鎮圧するために使用され、ふいごを備えた石灰戦車が群衆に向かって石灰岩の粉を吹き付けた。[24]
生石灰はギリシャ火薬の成分でもあったと考えられています。生石灰は水と接触すると温度が150℃（302℉）以上に上昇し、燃料に発火します。[25]
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生石灰で敵艦隊の目をくらませて壊滅させたと述べている。[26]生石灰は中世の海戦で使われていた可能性があり、敵艦に投げつける「石灰迫撃砲」が使われたこともある。[27]
代替品
石灰岩は、農業、フラックス、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。反応性物質の含有量が少ない石灰岩は反応が遅く、用途によっては石灰に比べて他の欠点があるかもしれませんが、石灰岩は石灰よりもかなり安価です。焼石膏は工業用石膏やモルタルの代替品です。セメント、セメント窯ダスト、フライアッシュ、石灰窯ダストは、石灰の建設用途の一部に代わる潜在的な代替品です。水酸化マグネシウムはpH制御における石灰の代替品であり、酸化マグネシウムは製鋼におけるフラックスとしてのドロマイト石灰の代替品です。[28]
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、激し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、鼻中隔の穿孔、腹痛、吐き気、嘔吐を伴う火傷に発展する可能性があります。生石灰は火災の危険性はないと考えられていますが、水との反応により可燃性物質に発火するのに十分な熱を放出する可能性があります。[29] [より良い情報源が必要]
ミネラル
酸化カルシウムもまた、別の鉱物種（単位式CaO）であり、「石灰」と呼ばれます。[30] [31]等軸晶系を持ち、モンテポナイトと固溶体系列を形成できます。結晶は脆く、熱変成作用があり、湿った空気中では不安定で、すぐにポートランド石（Ca(OH) 2）に変化します。[32]
参考文献
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{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、酸化カルシウムに関連するメディアがあります。
- 米国地質調査所による石灰の統計と情報
- 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（モルタルの14C年代測定に関する議論）
- 今週の化学物質 – 石灰
- 化学物質安全データシート
- CDC – NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド