ソーダライム

ソーダライムは、水酸化ナトリウム（NaOH）と酸化カルシウム（CaO）の混合物で、全身麻酔とその呼吸回路、潜水艦、リブリーザー、高圧室、水中居住環境などの循環呼吸環境内で粒状で使用されます。その目的は、二酸化炭素（CO
₂）が呼吸ガスから二酸化炭素を排出するのを防ぎ、二酸化炭素の滞留を防ぎ、最終的には二酸化炭素中毒を防ぎます。^[1]^[2]ソーダ石灰の製造には、消石灰を濃縮水酸化ナトリウム溶液で処理することが含まれます。

化学成分

ソーダ石灰の主成分は、約75%を占める酸化カルシウム（CaO）、水（H
₂O ) が約 20%、水酸化ナトリウム (NaOH) が約 3%、水酸化カリウム(KOH) が約 0.1% 含まれています。

麻酔

全身麻酔中、二酸化炭素を含む患者の呼気は、ソーダライム顆粒が詰まったソーダライムキャニスターを含む麻酔器の呼吸回路を通過します。 ^[1]医療グレードのソーダライムには、二酸化炭素吸収能力に達すると色が変わる指示染料が含まれています。適切に機能するために、指示染料が活性化している場合は二酸化炭素スクラバー（またはソーダライムキャニスター）を使用しないでください。標準的な麻酔器には通常、最大2キログラム（4.4ポンド）のソーダライム顆粒が含まれています。^[要出典]

最近の二酸化炭素吸収剤は、吸収剤とハロタンなどの吸入麻酔薬との相互作用から生じる有毒な副産物の形成リスクを最小限に抑えるために開発されました。水酸化リチウムから作られたものを含むいくつかの吸収剤は、この目的に使用できます。^[^{引用が必要}^]

宇宙飛行

宇宙飛行では、水酸化リチウム(LiOH) は分子量が低い(Na: 23 g/mol、Li: 7 g/mol)ため二酸化炭素吸収剤として使用され、打ち上げ時の重量を軽減します。アポロ 13 号の飛行中、月着陸船内の二酸化炭素濃度が高かったため、乗組員はアポロカプセルの予備吸収カートリッジを月着陸船 (LEM) システムに適合させました。

リブリーザーの使用

吐き出されたガスは、二酸化炭素を吸収する二酸化炭素スクラバーを通過してから、再び呼吸のために循環するという重要なプロセスを経る。リブリーザーでは、このスクラバーは呼吸ループに組み込まれている。^[2]^{[3]しかし、}再圧縮室や潜水艦などのより大規模な環境では、スクラビングキャニスターを通るガスの流れを継続的に確保するためにファンが使用される。特に、回路への化学物質の放出の可能性に対する懸念から、米国海軍艦隊での用途における色表示染料の使用は1996 年に中止された。^[4]

化学反応

全体的な化学反応は次のようになります。

CO ₂ + Ca(OH) ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O + 熱（水の存在下）

1モルの CO2 ₍ 44 g) は 1 モルの水酸化カルシウム(74 g) と反応し、1 モルの水 (18 g) を生成します。

この反応は強塩基触媒、水促進反応と考えられる。^[5]

二酸化炭素とソーダ石灰の反応メカニズムは、次の 3 つの基本的なステップに分解できます。

1) (CO2_は水に溶解する – ゆっくりと律速する)

{\ce {CO2(g) <=>> CO2(aq)}}

2) (高pHでの重炭酸塩形成)

{\ce {CO2(aq) + NaOH -> NaHCO3}}

3) (NaOH はステップ 2 にリサイクルされ、触媒として機能します)。

{\ce {NaHCO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + NaOH + H2O}}

この一連の反応は、システム内で水酸化ナトリウムが触媒として果たす役割と、ソーダライムが水酸化カルシウム単独よりも化学反応が速い理由を説明しています。 ^{[6]湿った水酸化ナトリウムは、}比表面積の大きい水酸化カルシウム粒子の表面と多孔性に浸透します。^[7]反応がはるかに速く、そのため再呼吸回路から二酸化炭素をより速く除去するのに役立ちます。反応による水の生成と呼吸による水分も反応の溶媒として機能します。水相での反応は、一般に乾燥ガスと乾燥固体の間の反応よりも速いです。ソーダライムは、閉鎖回路ダイビング再呼吸器や麻酔システムの麻酔呼吸回路でよく使用されます。^[8]^[9]

アルカリ水酸化物による同様の触媒効果（セメント中のNa ₂ O_{当量含有量の関数）は}、コンクリート中の大気中のCO _2によるポルトランド石の炭酸化にも寄与するが、反応前面の伝播速度は、多孔性の低いコンクリートマトリックス内の二酸化炭素の拡散によって本質的に制限される。^[10]

アルカリシリカ反応との類似性

上記と同様の反応で、やはり水酸化ナトリウムによって触媒されるのがアルカリシリカ反応です。これは、反応性非晶質シリカを多く含む骨材を含むコンクリートの膨張やひび割れを引き起こす、ゆっくりとした劣化プロセスです。非常によく似た方法で、水酸化ナトリウムは非晶質シリカの溶解を非常に促進します。生成されたケイ酸ナトリウムは、硬化したセメントペースト中に存在する水酸化カルシウム (ポートランド石)と反応して、ケイ酸カルシウム水和物(セメント化学表記法では CSH と略記)を形成します。この水酸化カルシウムのケイ化反応により、今度は継続的に水酸化ナトリウムが溶液中に再び放出され、高い pH が維持されます。このサイクルは、露出したコンクリート中のポートランド石または反応性シリカが完全に消失するまで続きます。ナトリウムまたはカリウムに可溶な水酸化物によるこの反応の触媒がなければ、アルカリシリカ反応は進行しないか、非常に遅いポゾラン反応に限定されます。アルカリ-シリカ反応は、上記の反応で二酸化炭素を二酸化ケイ素に置き換えるだけで、ソーダ石灰反応のように記述できます。

参照

二酸化炭素スクラバー
アルカリシリカ反応
ソーダ石灰ガラスは、シリカ、ソーダ、石灰、酸化アルミニウムから作られたガラスの一種です。

参考文献

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外部リンク

潜水作業におけるソーダ石灰に関する出版物^[盗用]
ソフノライム MSDS ダイビングや医療に使用される市販のソーダライム製品の例
ソフノライムの紹介（技術記事）

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