El hidróxido de calcio (tradicionalmente llamado cal apagada ) es un compuesto inorgánico con la fórmula química Ca ( OH ) 2 . Es un cristal incoloro o un polvo blanco y se produce cuando se mezcla cal viva ( óxido de calcio ) con agua . Anualmente, se producen aproximadamente 125 millones de toneladas de hidróxido de calcio en todo el mundo. [8]
El hidróxido de calcio tiene muchos nombres, entre ellos cal hidratada , cal cáustica , cal de construcción , cal apagada , cal y cal para encurtir . El hidróxido de calcio se utiliza en muchas aplicaciones, incluida la preparación de alimentos, donde se ha identificado como el número E E526 . El agua de cal , también llamada lechada de cal , es el nombre común de una solución saturada de hidróxido de calcio.
El hidróxido de calcio es moderadamente soluble en agua, como se observa en el caso de muchos dihidróxidos. Su solubilidad aumenta de 0,66 g/L a 100 °C a 1,89 g/L a 0 °C. [8] Su producto de solubilidad K sp es de 5,02 × 10 −6 a 25 °C, [1] su disociación en agua es lo suficientemente grande como para que sus soluciones sean básicas de acuerdo con la siguiente reacción de disolución:
La solubilidad se ve afectada por el efecto del ion común . Su solubilidad disminuye drásticamente al agregar fuentes de hidróxido o calcio.
Cuando se calienta a 512 °C, la presión parcial del agua en equilibrio con el hidróxido de calcio alcanza los 101 kPa (presión atmosférica normal), lo que descompone el hidróxido de calcio en óxido de calcio y agua: [9]
Cuando el dióxido de carbono pasa a través de agua de cal, la solución adquiere un aspecto lechoso debido a la precipitación del carbonato de calcio insoluble :
Si se añade un exceso de CO2 : se produce la siguiente reacción:
La lechosidad desaparece porque el bicarbonato de calcio es soluble en agua.
El hidróxido de calcio reacciona con el aluminio . Esta reacción es la base del hormigón celular . [8] No corroe el hierro ni el acero , debido a la pasivación de su superficie.
El hidróxido de calcio reacciona con el ácido clorhídrico para dar hidroxicloruro de calcio y luego cloruro de calcio .
En un proceso llamado sulfatación , el dióxido de azufre reacciona con el agua de cal:
El agua de cal se utiliza en un proceso conocido como ablandamiento con cal para reducir la dureza del agua. También se utiliza como agente neutralizante en el tratamiento de aguas residuales municipales.
El hidróxido de calcio adopta una estructura polimérica , como todos los hidróxidos metálicos. La estructura es idéntica a la del Mg(OH) 2 ( estructura de brucita ); es decir, el motivo de yoduro de cadmio . Existen fuertes enlaces de hidrógeno entre las capas. [10]
El hidróxido de calcio se produce comercialmente mediante el tratamiento (apagado) de cal viva con agua:
Junto con la producción de cal viva a partir de piedra caliza por calcinación , esta es una de las reacciones químicas más antiguas conocidas; la evidencia de producción prehistórica se remonta al menos al año 7000 a. C. [11]
El hidróxido de calcio se utiliza comúnmente para preparar mortero de cal .
Una aplicación importante del hidróxido de calcio es como floculante en el tratamiento de agua y aguas residuales . Forma un sólido cargado y esponjoso que ayuda a eliminar partículas más pequeñas del agua, lo que da como resultado un producto más claro. Esta aplicación es posible gracias al bajo costo y la baja toxicidad del hidróxido de calcio. También se utiliza en el tratamiento de agua dulce para aumentar el pH del agua de modo que las tuberías no se corroan cuando el agua base es ácida, porque se autorregula y no aumenta demasiado el pH. [ cita requerida ]
Otra gran aplicación es en la industria papelera, donde es un intermediario en la reacción de producción de hidróxido de sodio. Esta conversión es parte del paso de caustificación en el proceso Kraft para fabricar pulpa. En la operación de caustificación, se agrega cal quemada al licor verde , que es una solución principalmente de carbonato de sodio y sulfato de sodio producida al disolver el fundido , que es la forma fundida de estos químicos del horno de recuperación. [10]
En los cultivos frutales , el hidróxido de calcio se utiliza como fungicida. Las aplicaciones de "agua de cal" previenen el desarrollo de chancros causados por el hongo patógeno Neonectria galligena . Los árboles se rocían cuando están inactivos en invierno para prevenir quemaduras tóxicas causadas por el hidróxido de calcio altamente reactivo. Este uso está autorizado en la Unión Europea y el Reino Unido bajo las regulaciones de sustancias básicas. [12]
El hidróxido de calcio se utiliza en odontología, principalmente en la especialidad de endodoncia.
Debido a su baja toxicidad y la suavidad de sus propiedades básicas, la cal apagada se utiliza ampliamente en la industria alimentaria .
En náhuatl , la lengua de los aztecas , la palabra para hidróxido de calcio es nextli . En un proceso llamado nixtamalización , el maíz se cocina con nextli para convertirse en nixtamal , también conocido como maíz molido . La nixtamalización aumenta significativamente la biodisponibilidad de la niacina (vitamina B3), y también se considera más sabrosa y fácil de digerir. El nixtamal a menudo se muele para obtener una harina, conocida como masa , que se utiliza para hacer tortillas y tamales. [ cita requerida ]
El agua de cal se utiliza en la preparación de maíz para tortillas de maíz y otros fines culinarios mediante un proceso conocido como nixtamalización . La nixtamalización hace que la niacina esté nutricionalmente disponible y previene la pelagra . [16] Tradicionalmente, el agua de cal se utilizaba en Taiwán y China para conservar el caqui y eliminar la astringencia. [17] : 623
Al masticar hojas de coca , se suele masticar hidróxido de calcio junto con otras sustancias para mantener los estimulantes alcaloides disponibles químicamente para su absorción por el cuerpo. De manera similar, los nativos americanos tradicionalmente masticaban hojas de tabaco con hidróxido de calcio derivado de conchas de moluscos quemadas para potenciar los efectos. También lo han utilizado algunas tribus indígenas sudamericanas como ingrediente del yopo , un rapé psicodélico preparado a partir de las semillas de algunas especies de Anadenanthera . [18]
El hidróxido de calcio generalmente se agrega a un manojo de nuez de areca y hojas de betel llamado " paan " para mantener los estimulantes alcaloides químicamente disponibles para ingresar al torrente sanguíneo a través de la absorción sublingual .
Se utiliza para hacer naswar (también conocido como nass o niswar ), un tipo de tabaco para mojar elaborado con hojas de tabaco frescas, hidróxido de calcio ( chuna / choona o soon ) y ceniza de madera. Se consume principalmente en la diáspora pastún , Afganistán , Pakistán , India y Bangladesh . Los aldeanos también utilizan hidróxido de calcio para pintar sus casas de barro en Afganistán, Pakistán y la India.
En la pintura al fresco , se utiliza agua de cal como disolvente de color para aplicar sobre yeso fresco. Históricamente, se la conoce como pintura de cal .
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El agua de cal es ampliamente utilizada por los acuaristas marinos como un suplemento primario de calcio y alcalinidad para los acuarios de arrecife. Los corales del orden Scleractinia construyen sus endoesqueletos a partir de aragonito (un polimorfo del carbonato de calcio). Cuando se utiliza para este propósito, el agua de cal suele denominarse Kalkwasser . También se utiliza para curtir y hacer pergamino . La cal se utiliza como agente depilador en función de sus propiedades alcalinas. [19]
El tratamiento del cabello con agua de cal hace que se endurezca y se blanquee, con el beneficio adicional de matar los piojos o ácaros que viven allí. Diodoro Sículo describió a los celtas de la siguiente manera: "Su aspecto es aterrador... Son muy altos de estatura, con músculos ondulantes bajo una piel blanca y clara. Su cabello es rubio, pero no solo naturalmente: lo decoloran, hasta el día de hoy, artificialmente, lavándolo con cal y peinándolo hacia atrás desde la frente. Parecen demonios del bosque, su cabello es espeso y peludo como la crin de un caballo. Algunos de ellos están bien afeitados, pero otros, especialmente los de alto rango, se afeitan las mejillas pero dejan un bigote que cubre toda la boca...". [20] [21]
El hidróxido de calcio también se aplica en un proceso del cuero llamado encalado .
El ion CaOH + se ha detectado en la atmósfera de estrellas de tipo S. [22]
El agua de cal es una solución acuosa saturada de hidróxido de calcio. El hidróxido de calcio es escasamente soluble a temperatura ambiente en agua (1,5 g/L a 25 °C [23] ). El agua de cal "pura" (es decir, menos que saturada o completamente saturada) es clara e incolora, con un ligero olor terroso y un sabor astringente/amargo. Es de naturaleza básica con un pH de 12,4. El agua de cal recibe su nombre de la piedra caliza , no del fruto de la lima . El agua de cal se puede preparar mezclando hidróxido de calcio (Ca(OH) 2 ) con agua y eliminando el exceso de soluto no disuelto (por ejemplo, mediante filtración). Cuando se añade un exceso de hidróxido de calcio (o cuando se alteran las condiciones ambientales, por ejemplo, cuando su temperatura se eleva lo suficiente), se obtiene una solución lechosa debido a la suspensión homogénea del exceso de hidróxido de calcio. Este líquido se ha conocido tradicionalmente como lechada de cal .
La exposición sin protección al Ca(OH) 2 , como ocurre con cualquier base fuerte , puede causar quemaduras en la piel, pero no es tóxica de forma aguda. [8]
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