Hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2): estrutura, propriedades, produção, usos - Ciência - 2023

science
Hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2): estrutura, propriedades, produção, usos - Ciência
Hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2): estrutura, propriedades, produção, usos - Ciência

Contente

o hidróxido de cálcio é um composto inorgânico cuja fórmula química é Ca (OH)2. É um pó branco que está em uso há milhares de anos, durante os quais ganhou vários nomes ou apelidos tradicionais; entre eles, podemos citar cal apagada, morta, química, hidratada ou fina.

Na natureza está disponível em um mineral raro chamado portlandita, da mesma cor. Por causa deste Ca (OH)2 Não é obtido diretamente deste mineral, mas sim de um tratamento térmico, seguido de hidratação, do calcário. A partir disso, obtém-se cal, CaO, que é posteriormente temperado ou hidratado para produzir Ca (OH)2.

Ca (OH)2 é uma base relativamente fraca em água, pois dificilmente se dissolve em água quente; mas sua solubilidade aumenta em água fria, porque sua hidratação é exotérmica. Porém, sua basicidade continua sendo motivo de cautela ao manuseá-la, pois pode causar queimaduras em qualquer parte do corpo.


Tem sido utilizado como regulador de pH para diversos materiais ou alimentos, além de ser uma boa fonte de cálcio quanto à sua massa. Tem aplicações na indústria de papel, na desinfecção de esgotos, em produtos depilatórios, em alimentos à base de farinha de milho.

No entanto, a sua utilização mais importante tem sido como material de construção, uma vez que a cal hidrata quando misturada com outros ingredientes no gesso ou argamassa. Nessas misturas endurecidas, Ca (OH)2 Ele absorve o dióxido de carbono do ar para consolidar os cristais de areia junto com aqueles formados de carbonato de cálcio.

Atualmente, pesquisas ainda estão sendo realizadas com o objetivo de desenvolver melhores materiais de construção que possuam Ca (OH)2 diretamente em sua composição como nanopartículas.

Estrutura

Cristal e seus íons

Na imagem superior, temos os íons que compõem o hidróxido de cálcio. Sua mesma fórmula Ca (OH)2 aponta que para cada cátion Ca2+ existem dois ânions OH– que interagem com ele através da atração eletrostática. O resultado é que ambos os íons acabam estabelecendo um cristal com estrutura hexagonal.


Em tais cristais hexagonais de Ca (OH)2 os íons estão muito próximos uns dos outros, o que dá a impressão de ser uma estrutura polimérica; embora não haja ligação covalente Ca-O formal, ainda dada a notável diferença na eletronegatividade entre os dois elementos.

A estrutura gera octaedra CaO6, isto é, o Ca2+ interage com seis OH– (AC2+-OH–).

Uma série desses octaedros formam uma camada do cristal, que pode interagir com outra por meio de ligações de hidrogênio que os mantêm coesos intermolecularmente; no entanto, essa interação desaparece a uma temperatura de 580 ºC, quando o Ca (OH) é desidratado2 para CaO.

Do lado da alta pressão, não há muitas informações a esse respeito, embora estudos tenham mostrado que a uma pressão de 6 GPa o cristal hexagonal sofre uma transição da fase hexagonal para a fase monoclínica; e com isso, a deformação do octaedra CaO6 e suas camadas.


Morfologia

Os cristais de Ca (OH)2 São hexagonais, mas isso não impede que adotem qualquer morfologia. Algumas dessas estruturas (como fios, flocos ou rochas) são mais porosas do que outras, robustas ou planas, o que influencia diretamente em suas aplicações finais.

Assim, não é a mesma coisa usar cristais do mineral portlandita do que sintetizá-los de modo que se constituam em nanopartículas onde alguns parâmetros rigorosos são seguidos; como o grau de hidratação, a concentração de CaO utilizada e o tempo que o cristal pode crescer.

Propriedades

Aparência física

Sólido pulverulento, branco, inodoro, com sabor amargo.

Massa molar

74,093 g / mol

Ponto de fusão

580 ° C Nessa temperatura, ele se decompõe liberando água, por isso nunca vaporiza:

Ca (OH)2 => CaO + H2OU

Densidade

2.211 g / cm3

pH

Uma solução aquosa saturada deste tem um pH de 12,4 a 25 ° C.

Solubilidade em água

A solubilidade do Ca (OH)2 na água, diminui com o aumento da temperatura. Por exemplo, a 0ºC sua solubilidade é 1,89 g / L; enquanto a 20ºC e 100ºC, são 1,73 g / L e 0,66 g / L, respectivamente.

Isso indica um fato termodinâmico: a hidratação do Ca (OH)2 é exotérmica, obedecendo ao princípio de Le Chatelier a equação seria:

Ca (OH)2 <=> Ca2+ + 2OH– + Q

Onde Q é o calor liberado. Quanto mais quente a água, mais equilíbrio tenderá para a esquerda; ou seja, a menos que o Ca (OH) se dissolva2. É por isso que na água fria se dissolve muito mais do que na água a ferver.

Por outro lado, a referida solubilidade aumenta se o pH se tornar ácido, devido à neutralização dos íons OH.– e o deslocamento do equilíbrio anterior para a direita. Ainda mais calor é liberado durante este processo do que em água neutra. Além de soluções aquosas ácidas, Ca (OH)2 também é solúvel em glicerol.

Kps

5,5·10-6. Este valor é considerado pequeno e é consistente com a baixa solubilidade de Ca (OH)2 na água (mesmo saldo acima).

Índice de refração

1,574

Estabilidade

Ca (OH)2 permanece estável, desde que não seja exposto ao CO2 do ar, à medida que o absorve e forma carbonato de cálcio, CaCO3. Portanto, ele começa a ser contaminado em uma mistura sólida de cristais de Ca (OH).2-Ladrao3, onde há ânions CO32- competindo com o OH– interagir com Ca2+:

Ca (OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2OU

Na verdade, esta é a razão pela qual soluções concentradas de Ca (OH)2 eles se tornam leitosos, conforme uma suspensão de partículas de CaCO aparece3.

Obtendo

Ca (OH)2 É obtido comercialmente pela reação de cal, CaO, com um excesso de água duas a três vezes:

CaO + H2O => Ca (OH)2

Porém, no processo pode ocorrer carbonização de Ca (OH)2, conforme explicado acima.

Outros métodos para obtê-lo são usando sais de cálcio solúveis, como CaCl2 ou Ca (NÃO3)2, e basificá-los com NaOH, de modo que Ca (OH) precipite2. Ao controlar parâmetros como volumes de água, temperatura, pH, solvente, grau de carbonização, tempo de maturação, etc., nanopartículas com morfologias diferentes podem ser sintetizadas.

Também pode ser preparado selecionando matérias-primas naturais e renováveis, ou resíduos de uma indústria, que são ricos em cálcio, que quando aquecidos e suas cinzas serão constituídos por cal; e a partir daqui, novamente, o Ca (OH) pode ser preparado2 hidratando essas cinzas sem a necessidade de desperdiçar calcário, CaCO3.

Por exemplo, o bagaço de agave tem sido utilizado para esse fim, agregando valor aos resíduos das indústrias de tequila.

Formulários

Processamento de comida

O hidróxido de cálcio está presente em muitos alimentos em algumas de suas etapas de preparação. Por exemplo, pickles, como pepinos, são mergulhados em uma solução aquosa do mesmo para torná-los mais crocantes quando são embalados em vinagre. Isso ocorre porque as proteínas em sua superfície absorvem o cálcio do meio ambiente.

O mesmo ocorre com o grão de milho antes de transformá-lo em farinha, pois auxilia na liberação de vitamina B3 (niacina) e facilita a trituração. O cálcio que ele fornece também é usado para adicionar valor nutricional a certos sucos.

Ca (OH)2 Também pode substituir o fermento em pó em algumas receitas de pão e esclarecer as soluções açucaradas obtidas da cana-de-açúcar e da beterraba.

Desinfetante de esgoto

A ação clarificadora do Ca (OH)2 É porque atua como agente floculante; ou seja, aumenta o tamanho das partículas suspensas até formar flocos, que posteriormente se assentam ou podem ser filtrados.

Esta propriedade tem sido utilizada para desinfetar esgotos, desestabilizando seus desagradáveis ​​coloides à vista (e cheiro) dos espectadores.

Indústria de papel

Ca (OH)2 É usado no processo Kraft para regenerar o NaOH usado no tratamento da madeira.

Absorvedor de gás

Ca (OH)2 usado para remover CO2 de espaços fechados ou em ambientes onde sua presença é contraproducente.

Cuidado pessoal

Ca (OH) em formulações para cremes depilatórios2 É encontrada tacitamente, pois sua basicidade auxilia no enfraquecimento da queratina dos fios, sendo mais fácil removê-los.

Obras de construção

Ca (OH)2 Está presente desde tempos imemoriais, integrando as massas de gesso e argamassa utilizadas na construção de obras arquitetônicas egípcias como as pirâmides; também edifícios, mausoléus, paredes, escadas, pisos, suportes e até reconstrução de cimento dentário.

Sua ação fortificante se deve ao fato de que ao "respirar" o CO2, os cristais resultantes de CaCO3 acabam por integrar melhor as areias e os demais componentes dessas misturas.

Riscos e efeitos colaterais

Ca (OH)2 Não é um sólido fortemente básico em comparação com outros hidróxidos, embora seja mais do que Mg (OH)2. Mesmo assim, apesar de não ser reativo ou inflamável, sua basicidade ainda é agressiva o suficiente para causar pequenas queimaduras.

Portanto, deve ser manuseado com respeito, pois é capaz de irritar os olhos, a língua e os pulmões, além de desencadear outras doenças como: perda de visão, alcalinização grave do sangue, erupções cutâneas, vômitos e dor de garganta .

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Hidróxido de cálcio. Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. Chávez Guerrero et al. (2016). Síntese e caracterização do hidróxido de cálcio obtido do bagaço de agave e investigação de sua atividade antibacteriana. Recuperado de: scielo.org.mx
  4. Riko Iizuka, Takehiko Yagi, Kazuki Komatsu, Hirotada Gotou, Taku Tsuchiya, Keiji Kusaba, Hiroyuki Kagi. (2013). Estrutura cristalina da fase de alta pressão do hidróxido de cálcio, portlandita: Pó in situ e estudo de difração de raios-X de cristal único. Mineralogista americano; 98 (8-9): 1421-1428. doi: doi.org/10.2138/am.2013.4386
  5. Hans Lohninger. (5 de junho de 2019). Hidróxido de cálcio. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
  6. Aniruddha S. et al. (2015). Síntese de Nano Hidróxido de Cálcio em Meio Aquoso. The American Ceramic Society. doi.org/10.1111/jace.14023
  7. Carly Vandergriendt. (12 de abril de 2018). Como o hidróxido de cálcio é usado na alimentação e é seguro? Recuperado de: healthline.com
  8. Brian Clegg. (26 de maio de 2015). Hidróxido de cálcio. Recuperado de: chemicalworld.com