- Estrutura
- Cristal e seus íons
- Morfologia
- Propriedades
- Aparência física
- Massa molar
- Ponto de fusão
- Densidade
- pH
- Solubilidade em água
- K
- Índice de refração
- Estabilidade
- Obtendo
- Formulários
- Processamento de comida
- Desinfetante de esgoto
- Indústria de papel
- Absorvedor de gás
- Cuidado pessoal
- Obras de construção
- Riscos e efeitos colaterais
- Referências
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 isso, o Ca (OH) 2 não é obtido diretamente desse mineral, mas sim de um tratamento térmico, seguido de hidratação, do calcário. A partir disso, obtém-se a cal, CaO, que é posteriormente temperada ou hidratada para produzir Ca (OH) 2.
Uma amostra sólida de hidróxido de cálcio. Fonte: Chemical Interest
Ca (OH) 2 é uma base relativamente fraca em água, uma vez que dificilmente pode se dissolver em água quente; mas sua solubilidade aumenta em água fria, porque sua hidratação é exotérmica. Porém, sua basicidade continua sendo motivo de cautela no manuseio, pois pode causar queimaduras em qualquer parte do corpo.
Tem sido utilizado como regulador de pH de 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 os restantes ingredientes no gesso ou argamassa. Nessas misturas endurecidas, o Ca (OH) 2 absorve o dióxido de carbono do ar para consolidar os cristais de areia junto com aqueles formados a partir do 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
Íons de hidróxido de cálcio. Fonte: Claudio Pistilli
Na imagem superior, temos os íons que compõem o hidróxido de cálcio. Sua própria fórmula Ca (OH) 2 indica que para cada cátion Ca 2+ existem dois ânions OH - que interagem com ele por meio de 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 aparência de ser uma estrutura polimérica; embora não haja ligação covalente Ca-O formal, ainda dada a notável diferença na eletronegatividade entre os dois elementos.
Estrutura do hidróxido de cálcio
A estrutura gera octaedros CaO 6, ou seja, Ca 2+ interage com seis OH - (Ca 2+ -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; entretanto, essa interação desaparece a uma temperatura de 580 ° C, quando o Ca (OH) 2 é desidratado em CaO.
Do lado das altas pressões, 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 ela, a deformação do octaedro CaO 6 e suas camadas.
Morfologia
Os cristais de Ca (OH) 2 são hexagonais, mas isso não é um impedimento para 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 usado 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 Nesta temperatura ele se decompõe liberando água, então nunca atinge a vaporização:
Ca (OH) 2 => CaO + H 2 S
Densidade
2.211 g / cm 3
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 0 ° C 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 <=> Ca 2+ + 2OH - + Q
Onde Q é o calor liberado. Quanto mais quente a água, mais equilíbrio tenderá para a esquerda; ou seja, menos Ca (OH) 2 se dissolverá. 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 ao deslocamento do equilíbrio anterior para a direita. Ainda mais calor é liberado durante este processo do que em água neutra. Além das soluções aquosas ácidas, o Ca (OH) 2 também é solúvel em glicerol.
K
5,5 · 10 -6. Este valor é considerado pequeno e é consistente com a baixa solubilidade de Ca (OH) 2 em água (mesmo equilíbrio acima).
Índice de refração
1.574
Estabilidade
O Ca (OH) 2 permanece estável enquanto não é exposto ao CO 2 do ar, pois o absorve e forma carbonato de cálcio, CaCO 3. Portanto, ele começa a se tornar impurificado em uma mistura sólida de cristais de Ca (OH) 2 -CaCO 3, onde há ânions CO 3 2- competindo com OH - para interagir com Ca 2+:
Ca (OH) 2 + CO 2 => CaCO 3 + H 2 O
Na verdade, esta é a razão pela qual as soluções concentradas de Ca (OH) 2 tornam-se leitosas, à medida que surge uma suspensão de partículas de CaCO 3.
Obtendo
Ca (OH) 2 é obtido comercialmente pela reação de cal, CaO, com um excesso de água de duas a três vezes:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
No entanto, a carbonização do Ca (OH) 2 pode ocorrer no processo, conforme explicado acima.
Outros métodos para sua obtenção consistem em utilizar sais de cálcio solúveis, como CaCl 2 ou Ca (NO 3) 2, e basificá-los com NaOH, para que o Ca (OH) 2 precipite. Ao controlar parâmetros como volumes de água, temperatura, pH, solvente, grau de carbonização, tempo de maturação, etc., nanopartículas com diferentes morfologias 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) 2 pode ser preparado hidratando essas cinzas sem a necessidade de desperdiçar o calcário, CaCO 3.
Por exemplo, o bagaço de agave tem sido utilizado para esse fim, agregando valor aos resíduos das indústrias de tequila.
Formulários
Processamento de comida
Pickles são primeiro embebidos em hidróxido de cálcio para torná-los mais crocantes. Fonte: Pixabay.
O hidróxido de cálcio está presente em muitos alimentos em algumas de suas etapas de preparação. Por exemplo, picles, como pepinos, são mergulhados em uma solução aquosa do mesmo para torná-los mais crocantes quando embalados em vinagre. Isso ocorre porque as proteínas em sua superfície absorvem o cálcio do meio ambiente.
O mesmo ocorre com os grãos de milho antes de transformá-los em farinha, pois ajuda a liberar vitamina B 3 (niacina) e facilita sua moagem. O cálcio que ele fornece também é usado para adicionar valor nutricional a certos sucos.
O 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 se deve ao fato de atuar 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
O Ca (OH) 2 é usado no processo Kraft para regenerar o NaOH usado para tratar a madeira.
Absorvedor de gás
O Ca (OH) 2 é usado para remover o CO 2 de espaços fechados ou em ambientes onde sua presença é contraproducente.
Cuidado pessoal
O Ca (OH) 2 é encontrado tacitamente nas formulações de cremes depilatórios, pois sua basicidade ajuda a enfraquecer a queratina dos fios e, portanto, é mais fácil de removê-los.
Obras de construção
O hidróxido de cálcio faz parte das estruturas de antigos canteiros de obras, como as pirâmides do Egito. Fonte: Pexels.
O 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 CO 2, os cristais de CaCO 3 resultantes acabam se integrando em melhor grau às areias e aos demais componentes dessas misturas.
Riscos e efeitos colaterais
O Ca (OH) 2 não é um sólido fortemente básico em comparação com outros hidróxidos, embora seja mais do que o 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 tratado com respeito, pois é capaz de irritar os olhos, a língua e os pulmões, além de desencadear outros males como: perda de visão, alcalinização grave do sangue, erupções cutâneas, vômitos e dor de garganta.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Hidróxido de cálcio. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Chávez Guerrero et al. (2016). Síntese e caracterização de hidróxido de cálcio obtido de bagaço de agave e investigação de sua atividade antibacteriana. Recuperado de: scielo.org.mx
- 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
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