氢 生石灰 ( 钙 氢氧化物 )别名 熟石灰 、 消石灰 , 化学式 为Ca(OH) 2 ,是一种碱,其外观为白色粉末状固体, 熔点 为580 °C,此温度下会失水由氢氧化钙变为 氧化钙 。氢氧化钙不溶于 乙醇 ,微溶于水 (其饱和 水溶液 俗称 石灰水 ,其与水形成的乳白色悬浮液俗称 石灰乳 ),溶于 丙三醇 。 氢氧化钙能发生 分解反应 ,能与某些 单质 、酸、盐、 酸性氧化物 、 过氧化物 发生反应 。氢氧化钙工业上主要通过 石灰 消化制取 ,其在工业 、农业 、医疗 、食品 等领域中均有广泛的应用。
物质结构
氢氧化钙的结构与水镁石一样,属于CdI₂层状结构(六方晶系),其中OH⁻呈密排堆积,Ca²⁺离子位于八面体空隙,形成由两层密堆OH⁻夹着Ca²⁺的[Ca(OH)₂]ₙ层状结构。
理化性质
物理性质
氢氧化钙为细腻的白色粉末状固体,无臭,其密度为2.24 g/cm 3 , 熔点 为580 °C,此时会失水由氢氧化钙变为氧化钙 。氢氧化钙不溶于乙醇,微溶于水 (其饱和水溶液pH为12.4(25℃),随着温度的升高,其结晶水合物会逐渐变为无水氢氧化钙,因此其在水中的溶解性随温度升高而降低 ,氢氧化钙加入水后,分上下两层,上层水溶液称作澄清石灰水,下层悬浊液称作石灰乳或石灰浆),溶于 丙三醇 。
化学性质
分解反应
氢 氧化钙 在580 °C时会受热分解生成氧化钙和水。
与单质反应
氢 氧化钙 在加热的条件下能与碳发生反应生成 氧化钙 、 碳酸钙 和 氢气 。
氢氧化钙能在加热的条件下与硫反应生成 硫化钙 、 硫代硫酸钙 以及水。
氢氧化钙能在常温下与 氯 反应生成 ca(clo)2 、 氯化钙 和水。
与酸反应
氢氧化钙一般被认为是强碱,但实际上它在25℃时第一级电离常数pKb仅为1.30,属于不完全电离,具有杀菌与防腐能力,对皮肤和织物有腐蚀作用;不过因其溶解度不大,危害程度不如氢氧化钠等强碱大。 能与酸反应生成对应酸的盐和水。
与盐反应
氢氧化钙作为一种 强碱 , 能与某些盐反应生成新的盐和碱或氨气。
与酸性氧化物反应
酸性氧化物多数能溶于水,跟水化合生成 含氧酸 。 氢氧化钙能作为一种 强碱 , 能与酸性氧化物反应会生成相应酸的 钙盐 和水。
与过氧化物反应
制备方法
氢氧化钙主要通过 生石灰 (CaO)消化法制取 ,工业上首先将石灰石煅烧生成氧化钙,经精选后,将氧化钙和水按1:3-3.5的比例混合,不停搅拌进行消化制得氢氧化钙。此外,也可通过钙盐(如硝酸钙)的水溶液与碱金属的氢氧化物(如氢氧化钾)的水溶液在隔绝二氧化碳环境下发生复分解反应,经过滤干燥后制得。涉及的反应 方程 如下:
接着通过旋液分离器去除料液中的废渣,氢氧化钙经离心脱水,再经150~300℃干燥,再筛选(120目以上)即可获得成品。
检测方法
物质鉴别
通过往氢氧化钙以及其他碱的澄清溶液中通入 二氧化碳 气体,能够将氢氧化钙和 氢氧化钠 等碱区分开来,溶液变浑浊的是氢氧化钙,无现象的是 氢氧化钠溶液 。
含量检测
水中氢氧化钙含量的测定根据Ca离子含量的差异有不同的测定方法。
应用领域
工业领域
氢氧化钙在工业上能作为生产 碳酸氢钠 ( 碳酸氢钠 )或 氢氧化钠 的原料,氨碱法的化学反应为:
氢氧化钙可用于从海水中提取 氧化镁 ,原理为氢氧化钙与海水混合时能与海水中的 氯化镁 反应生成 氢氧化镁 沉淀,而后煅烧氢氧化镁使其脱水即可得到氧化镁,涉及的反应 方程 为:
氯醇法生产 氧化 丙烯 的做法是使用丙烯和制碱工业 电解 氯法 得到的氯生产氯醇,而后用氢氧化钙将其碱化得到 氧化丙烯 。
氢氧化钙在工业上的其他用途还有用于生产高级 漂白粉 、漂白液 ,作为环保 中和剂 处理污水、锅炉 烟气脱硫 等。
农业领域
石灰质肥料的主要成分是氢氧化钙,这是因为氢氧化钙含有对植物生长发育有益的Ca,并且能够将酸性土壤的pH值调节至适合植物生长的6-7之间,从而起到改良土壤结构的作用;氢氧化钙还可用于制备农药 波尔多液 ,做法是在激烈搅拌混合石灰乳(溶于水的氢氧化钙)的同时,缓慢加入 硫酸铜 稀溶液,二者需按照一定的比例配制。冬天,树木过冬防虫时,需在树木根部以上涂80公分的石灰浆;优质品氢氧化钙还主要用于生产环氧氯丙烷、环氧丙烷。
医疗领域
氢氧化钙可作为根管治疗的根管内封药 ,因其具有强碱性,能够抑制细菌生长并且能中和炎症的酸性产物,减少对牙髓的刺激;氢氧化钙直接用于盖髓术,有利于牙本质的形成并修复创面,作为活髓切断剂能够促进牙髓中的成 纤维细胞 分化,保护根部牙髓。
氢氧化钙还可在 药物制剂 时充当药物浸出辅助剂、 中和剂 、碱化剂等,还可用于提取中草药的 有效成分 ,以及与 脂肪酸 反应生成 钙皂 作为 乳化剂 等。
建筑领域
沥青 填料时加入一定比例的氢氧化钙,能够起到显著的防剥离效果;氢氧化钙(消石灰)是最便宜的碱,应用广泛;其体积比生石灰大一倍,可用于分裂木材和岩石;早在古希腊时代的建筑结构中就已用到消石灰——砂灰泥,灰泥凝结的原因包括过量水的蒸发、砖或水泥块的吸水,以及氢氧化钙在含有水分时能吸收空气中的二氧化碳生成难溶于水的碳酸钙;利用这种硬化现象,氢氧化钙可用于涂抹装饰墙壁;硅酸钙保温材料是一种多孔质且轻的保温和耐火涂料,可使用 石英 、石膏粉、火山灰等硅酸系原料以及氢氧化钙、 生石灰 等石灰系原料制备得到。
食品领域
氢氧化钙可用于生产 葡萄糖酸钙 等钙剂;可用于制作 魔芋 凝胶食品,魔芋食品必须在碱中才能凝固,氢氧化钙制作出的魔芋凝胶食品口感优于其他碱;氢氧化钙可在制糖时先中和糖浆中的酸。随后通入二氧化碳与剩余的氢氧化钙反应生成沉淀物并过滤除去,以此减少糖的酸味,并且氢氧化钙与蔗糖结合形成蔗糖盐,可应用于砂糖精制或 糖蜜 脱糖;氢氧化钙还能作为制作啤酒、干酪等食品的 中和剂 、缓冲剂,合成乳酸钙、 柠檬酸钙 等食品添加剂。
分析试剂领域
分析试剂:应用范围广泛,具有吸收二氧化碳及酸性气体、硬水软化、消毒、制酸、缓冲、中和等功能。
安全事宜
健康危害
短期接触:吸入可能会出现 咽喉痛 、咳嗽等症状;皮肤接触可能会出现皮肤干燥发红、皮肤烧伤、出现水疱等症状,氢氧化钙引起的灼伤,创面痂皮呈浅黑色并有逐渐加重之势;眼睛接触会导致眼睛发红、疼痛,甚至导致重度烧伤;口腔摄入会导致腹部出现灼烧感、疼痛,可能引发呕吐、 胃痉挛 等症状。急性毒性数据显示,氢氧化钙的大鼠经口LD50为7340mg/kg,小鼠经口LD50为7300mg/kg。 氢氧化钙属于中度腐蚀性刺激物,其粉尘或悬浮液滴对黏膜有刺激作用,能引起喷嚏,和碱一样能使脂肪皂化,从皮肤吸收水分、溶解 蛋白质 、刺激及腐蚀组织,吸入 生石灰 粉尘可能引起 肺炎 。
长期接触:人体皮肤与氢氧化钙长期接触有可能出现 皮炎 等症状,长期接触氢氧化钙粉尘有可能会对肺造成损伤。
急救措施
鼻腔 吸入:呼吸新鲜空气并就医。
皮肤接触:脱除被污染的衣物,使用清水冲洗皮肤而后就医。
眼睛接触:使用大量清水清洗眼睛而后就医。
口腔摄入: 漱口 ,不要催吐和饮用其他液体,而后就医。