La cal viva es relativamente barata. Tanto ella como el derivado químico hidróxido de calcio (cuyo anhídrido básico es la cal viva ) son productos químicos básicos importantes.
La cal viva no es estable y, al enfriársela, reaccionará espontáneamente con el CO2 del aire hasta que, después de un tiempo suficiente, se convertirá completamente nuevamente en carbonato de calcio, a menos que se apague con agua para fraguar como yeso o mortero de cal .
La producción mundial anual de cal viva es de alrededor de 283 millones de toneladas. China es, con diferencia, el mayor productor mundial, con un total de alrededor de 170 millones de toneladas al año. Le sigue Estados Unidos, con alrededor de 20 millones de toneladas al año. [9]
Se necesitan aproximadamente 1,8 t de caliza por cada 1,0 t de cal viva. La cal viva tiene una gran afinidad por el agua y es un desecante más eficaz que el gel de sílice . La reacción de la cal viva con el agua está asociada a un aumento del volumen de al menos 2,5 veces. [10]
El contenido de CaO libre de la hidroxiapatita aumenta con temperaturas de calcinación más altas y tiempos más prolongados. También señala límites de temperatura y duraciones particulares que afectan la producción de CaO, lo que ofrece información sobre cómo los parámetros de calcinación afectan la composición del material.
Usos
Demostración de la reacción fuertemente exotérmica del apagado de la cal viva. Se añaden gotas de agua a trozos de cal viva. Al cabo de un tiempo, se produce una reacción exotérmica pronunciada ("apagado de la cal"). La temperatura puede alcanzar unos 300 °C (572 °F).
El principal uso de la cal viva es en el proceso de fabricación de acero básico con oxígeno (BOS). Su uso varía de unos 30 a 50 kilogramos (65–110 lb) por tonelada de acero. La cal viva neutraliza los óxidos ácidos, SiO 2 , Al 2 O 3 y Fe 2 O 3 , para producir una escoria fundida básica. [10]
La cal viva molida se utiliza en la producción de hormigón celular, como bloques, con densidades de aproximadamente 0,6–1,0 g/cm3 ( 9,8–16,4 g/pulgada cúbica). [10]
La cal viva y la cal hidratada pueden aumentar considerablemente la capacidad de carga de los suelos arcillosos, ya que reaccionan con sílice y alúmina finamente divididas para producir silicatos y aluminatos de calcio, que poseen propiedades cementantes. [10]
Se utilizan pequeñas cantidades de cal viva en otros procesos; por ejemplo, en la producción de vidrio, cemento de aluminato de calcio y productos químicos orgánicos. [10]
CaO (s) + H 2 O (l) ⇌ Ca(OH) 2 (aq) (ΔH r = −63,7 kJ/mol de CaO)
A medida que se hidrata, se produce una reacción exotérmica y el sólido se hincha. El hidrato se puede reconvertir en cal viva eliminando el agua calentándolo hasta enrojecerlo para revertir la reacción de hidratación. Un litro de agua se combina con aproximadamente 3,1 kilogramos (6,8 lb) de cal viva para dar hidróxido de calcio más 3,54 MJ de energía. Este proceso se puede utilizar para proporcionar una fuente de calor portátil conveniente, como para calentar alimentos en el lugar en una lata autocalentable , cocinar y calentar agua sin llamas abiertas. Varias empresas venden kits de cocina que utilizan este método de calentamiento. [12]
Es conocido como aditivo alimentario por la FAO como regulador de la acidez, agente de tratamiento de la harina y como leudante. [13] Tiene número E E529 .
Luz: Cuando la cal viva se calienta a 2400 °C (4350 °F), emite un brillo intenso. Esta forma de iluminación se conoce como luz de canto y se usaba ampliamente en producciones teatrales antes de la invención de la iluminación eléctrica. [14]
Cemento: El óxido de calcio es un ingrediente clave para el proceso de elaboración del cemento .
Como álcali barato y ampliamente disponible, aproximadamente el 50% de la producción total de cal viva se convierte en hidróxido de calcio antes de su uso. Tanto la cal viva como la cal hidratada se utilizan en el tratamiento del agua potable. [10]
Industria petrolera: Las pastas de detección de agua contienen una mezcla de óxido de calcio y fenolftaleína . Si esta pasta entra en contacto con el agua en un tanque de almacenamiento de combustible, el CaO reacciona con el agua para formar hidróxido de calcio. El hidróxido de calcio tiene un pH lo suficientemente alto como para convertir la fenolftaleína en un color rosa violáceo intenso, lo que indica la presencia de agua.
Artículo: El óxido de calcio se utiliza para regenerar el hidróxido de sodio a partir del carbonato de sodio en la recuperación química en las plantas de pulpa Kraft.
Yeso: Hay evidencia arqueológica de que los humanos del Neolítico B Precerámico usaban yeso a base de piedra caliza para pisos y otros usos. [15] [16] [17] Dicho piso de cal y ceniza permaneció en uso hasta finales del siglo XIX.
Producción química o de energía: Se pueden utilizar aerosoles sólidos o suspensiones de óxido de calcio para eliminar el dióxido de azufre de las corrientes de escape en un proceso llamado desulfuración de gases de combustión .
Minería: Los cartuchos de cal prensada aprovechan las propiedades exotérmicas de la cal viva para romper la roca. Se perfora un orificio en la roca de la manera habitual y se coloca dentro un cartucho sellado de cal viva y se apisona. A continuación, se inyecta una cantidad de agua en el cartucho y la liberación de vapor resultante, junto con el mayor volumen del sólido hidratado residual, rompe la roca. El método no funciona si la roca es especialmente dura. [18] [19] [20]
Eliminación de cadáveres: históricamente, se creía erróneamente que la cal viva era eficaz para acelerar la descomposición de los cadáveres. De hecho, la aplicación de cal viva puede promover la conservación. La cal viva puede ayudar a erradicar el hedor de la descomposición, lo que puede haber llevado a la gente a esa conclusión errónea. [21]
Se ha determinado que la durabilidad del hormigón de la antigua Roma se atribuye en parte al uso de cal viva como ingrediente. Combinada con la mezcla en caliente, la cal viva crea clastos de cal de tamaño macro con una arquitectura de nanopartículas característicamente frágil. A medida que se forman grietas en el hormigón, pasan preferentemente a través de los clastos de cal estructuralmente más débiles, fracturándolos. Cuando el agua entra en estas grietas, crea una solución saturada de calcio que puede recristalizarse como carbonato de calcio, rellenando rápidamente la grieta. [22]
El mecanismo de almacenamiento de calor termoquímico se ve muy afectado por la sinterización de CaO y CaCO3 . Demuestra que los materiales de almacenamiento se vuelven menos reactivos y más densos a medida que aumentan las temperaturas. También señala procesos de sinterización particulares y variables que influyen en la eficiencia de estos materiales en el almacenamiento de calor.
Arma
En el año 80 a. C., el general romano Sertorio desplegó nubes asfixiantes de polvo de cal cáustica para derrotar a los caracitanos de Hispania , que se habían refugiado en cuevas inaccesibles. [23] Un polvo similar se utilizó en China para sofocar una revuelta campesina armada en el año 178 d. C., cuando carros de cal equipados con fuelles lanzaron polvo de piedra caliza sobre las multitudes. [24]
También se cree que la cal viva era un componente del fuego griego . Al entrar en contacto con el agua, la cal viva aumentaba su temperatura por encima de los 150 °C (302 °F) y encendía el combustible. [25]
David Hume , en su Historia de Inglaterra , relata que a principios del reinado de Enrique III , la Armada inglesa destruyó una flota francesa invasora cegando a la flota enemiga con cal viva. [26] La cal viva puede haber sido utilizada en la guerra naval medieval, hasta el uso de "morteros de cal" para arrojarla a los barcos enemigos. [27]
Sustitutos
La caliza es un sustituto de la cal en muchas aplicaciones, que incluyen la agricultura, la aplicación de fundentes y la eliminación de azufre. La caliza, que contiene menos material reactivo, reacciona más lentamente y puede tener otras desventajas en comparación con la cal, según la aplicación; sin embargo, la caliza es considerablemente menos costosa que la cal. El yeso calcinado es un material alternativo en yesos y morteros industriales. El cemento, el polvo de horno de cemento, las cenizas volantes y el polvo de horno de cal son sustitutos potenciales para algunos usos de la cal en la construcción. El hidróxido de magnesio es un sustituto de la cal en el control del pH, y el óxido de magnesio es un sustituto de la cal dolomítica como fundente en la fabricación de acero. [28]
Seguridad
Debido a la fuerte reacción de la cal viva con el agua, esta sustancia provoca una irritación grave cuando se inhala o entra en contacto con la piel o los ojos húmedos. La inhalación puede provocar tos, estornudos y dificultad para respirar. Puede provocar quemaduras con perforación del tabique nasal, dolor abdominal, náuseas y vómitos. Aunque la cal viva no se considera un peligro de incendio, su reacción con el agua puede liberar suficiente calor como para encender materiales combustibles. [29] [ se necesita una fuente más precisa ]
Mineral
El óxido de calcio es también una especie mineral separada (con la fórmula unitaria CaO), denominada 'cal'. [30] [31] Tiene un sistema cristalino isométrico y puede formar una serie de soluciones sólidas con monteponita . El cristal es frágil, pirometamórfico e inestable en aire húmedo, transformándose rápidamente en portlandita (Ca(OH) 2 ). [32]
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Enlaces externos
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