La cal viva es relativamente económica. Tanto él como el derivado químico hidróxido de calcio (del cual la cal viva es el anhídrido base ) son productos químicos importantes.
La cal viva no es estable y, cuando se enfría, reaccionará espontáneamente con el CO 2 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 que fragüe como yeso de cal o mortero de cal .
La producción mundial anual de cal viva ronda los 283 millones de toneladas. China es, con diferencia, el mayor productor del mundo, con un total de alrededor de 170 millones de toneladas al año. Estados Unidos es el siguiente país en importancia, con alrededor de 20 millones de toneladas por año. [9]
Por 1,0 t de cal viva se necesitan aproximadamente 1,8 t de piedra caliza. La cal viva tiene una alta afinidad por el agua y es un desecante más eficaz que el gel de sílice . La reacción de la cal viva con el agua se asocia con un aumento de volumen en un factor de al menos 2,5. [10]
Usos
Una demostración del apagado de la cal viva como reacción fuertemente exotérmica. 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 hasta unos 300 °C (572 °F).
El uso principal de la cal viva es en el proceso de fabricación de acero con oxígeno básico (BOS). Su uso varía de aproximadamente 30 a 50 kilogramos (65 a 110 libras) 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 aprox. 0,6 a 1,0 g/cm 3 (9,8 a 16,4 g/pulgada cúbica). [10]
La cal viva y la cal hidratada pueden aumentar considerablemente la capacidad de carga de los suelos que contienen arcilla. Lo hacen reaccionando con sílice y alúmina finamente divididas para producir silicatos y aluminatos de calcio, que poseen propiedades cementantes. [10]
En otros procesos se utilizan pequeñas cantidades de cal viva; por ejemplo, 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 calentándola hasta que enrojezca para revertir la reacción de hidratación. Un litro de agua se combina con aproximadamente 3,1 kilogramos (6,8 libras) de cal viva para dar hidróxido de calcio más 3,54 MJ de energía. Este proceso se puede utilizar para proporcionar una fuente portátil conveniente de calor, así como para calentar alimentos en el momento en una lata autocalentable , cocinar y calentar agua sin llamas abiertas. Varias empresas venden kits de cocina que utilizan este método de calentamiento. [12]
La FAO lo conoce como aditivo alimentario , como regulador de la acidez, agente de tratamiento de la harina y 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 foco de atención y se utilizaba 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 fabricación 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 para detección de agua contienen una mezcla de óxido de calcio y fenolftaleína . Si esta pasta entra en contacto con 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 darle a la fenolftaleína un color rosa violáceo vivo, lo que indica la presencia de agua.
Papel: El óxido de calcio se utiliza para regenerar hidróxido de sodio a partir de carbonato de sodio en la recuperación química en las fábricas de celulosa Kraft.
Minería: Los cartuchos de cal comprimida aprovechan las propiedades exotérmicas de la cal viva para romper rocas. Se perfora un agujero de perdigones en la roca de la manera habitual y se coloca dentro un cartucho sellado de cal viva y se apisona. Luego se inyecta una cantidad de agua en el cartucho y la resultante liberación de vapor, junto con el mayor volumen de 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 favorecer la conservación. La cal viva puede ayudar a erradicar el hedor a descomposición, que puede haber llevado a la gente a conclusiones erróneas. [21]
Se ha determinado que la durabilidad del hormigón romano antiguo se atribuye en parte al uso de cal viva como ingrediente. Combinada con una 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, éstas 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 recristalizar como carbonato de calcio, llenando rápidamente la grieta. [22]
Arma
En el año 80 a. C., el general romano Sertorio desplegó nubes asfixiantes de polvo de cal cáustica para derrotar a los characitanos de Hispania , que se habían refugiado en cuevas inaccesibles. [23] Un polvo similar se utilizó en China para sofocar una revuelta campesina armada en 178 d.C., cuando carros de cal equipados con fuelles arrojaron polvo de piedra caliza a la multitud. [24]
También se cree que la cal viva fue un componente del fuego griego . Al entrar en contacto con el agua, la cal viva aumentaría su temperatura por encima de los 150 °C (302 °F) y encendería 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]
Suplentes
La piedra caliza es un sustituto de la cal en muchas aplicaciones, que incluyen agricultura, fundentes y eliminación de azufre. La piedra caliza, que contiene menos material reactivo, reacciona más lentamente y puede tener otras desventajas en comparación con la cal, dependiendo de la aplicación; sin embargo, la piedra caliza es considerablemente más barata que la cal. El yeso calcinado es un material alternativo en revoques y morteros industriales. El cemento, el polvo de horno de cemento, las cenizas volantes y el polvo de horno de cal son sustitutos potenciales de 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, la cal viva causa irritación severa cuando se inhala o se pone en contacto con la piel o los ojos húmedos. La inhalación puede provocar tos, estornudos y dificultad para respirar. Luego puede evolucionar hacia quemaduras con perforación del tabique nasal, dolor abdominal, náuseas y vómitos. Aunque la cal viva no se considera un riesgo de incendio, su reacción con el agua puede liberar suficiente calor para encender materiales combustibles. [29] [ se necesita una mejor fuente ]
Mineral
El óxido de calcio también es 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 quebradizo, pirometamórfico e inestable en el aire húmedo, convirtiéndose rápidamente en portlandita (Ca(OH) 2 ). [32]
^ "lima gratis". DiccionarioDeConstrucción.com. Archivado desde el original el 9 de diciembre de 2017.
^ Índice Merck de productos químicos y medicamentos, monografía de la novena edición, 1650
^ Kumar, Gupta Sudhir; Ramakrishnan, Anushuya; Hung, Yung-Tse (2007), Wang, Lawrence K.; Hung, Yung-Tse; Shammas, Nazih K. (eds.), "Calcinación de cal", Tecnologías avanzadas de tratamiento fisicoquímico , Manual de ingeniería ambiental, Totowa, Nueva Jersey: Humana Press, vol. 5, págs. 611–633, doi :10.1007/978-1-59745-173-4_14, ISBN978-1-58829-860-7, recuperado el 26 de julio de 2022
^ "La cal a lo largo de la historia | Lhoist - Productor de minerales y cal". Lhoist.com . Consultado el 10 de marzo de 2022 .
^ Collie, Robert L. "Sistema de calefacción solar", patente estadounidense 3.955.554 expedida el 11 de mayo de 1976
^ Gretton, Lel. "El poder de la cal para cocinar: desde ollas medievales hasta latas del siglo XXI". Antiguo e interesante . Consultado el 13 de febrero de 2018 .
^ "Resumen de compuestos para CID 14778: óxido de calcio". PubChem.
^ Gray, Theodore (septiembre de 2007). "Centro de atención en el centro de atención". Divulgación científica : 84. Archivado desde el original el 13 de octubre de 2008 . Consultado el 31 de marzo de 2009 .
^ Universidad de Tel Aviv (9 de agosto de 2012). "Hombre neolítico: ¿El primer leñador?". phys.org . Consultado el 2 de febrero de 2023 .
^ Karkanas, P.; Stratouli, G. (2011). "Suelos neolíticos enlucidos con cal en la cueva Drakaina, isla de Cefalonia, Grecia occidental: evidencia de la importancia del sitio". Anual de la Escuela Británica de Atenas . 103 : 27–41. doi :10.1017/S006824540000006X. S2CID 129562287.
^ Connelly, Ashley Nicole (mayo de 2012) Análisis e interpretación de los rituales mortuorios del Cercano Oriente neolítico desde una perspectiva comunitaria Archivado el 9 de marzo de 2015 en la Wayback Machine . Tesis de la Universidad de Baylor, Texas
^ Caminante, Thomas A (1888). El túnel Severn, su construcción y dificultades. Londres: Richard Bentley e hijo. pag. 92.
^ "Notas científicas e industriales". Tiempos de Manchester . Manchester, Inglaterra: 8. 13 de mayo de 1882.
^ Patente estadounidense 255042, 14 de marzo de 1882
^ Schotsmans, Eline MJ; Denton, Juan; Dekeirsschieter, Jessica; Ivaneanu, Tatiana; Leentjes, Sarah; Janaway, Rob C.; Wilson, Andrew S. (abril de 2012). "Efectos de la cal hidratada y la cal viva sobre la descomposición de restos humanos enterrados utilizando cadáveres de cerdos como análogos del cuerpo humano". Internacional de Ciencias Forenses . 217 (1–3): 50–59. doi :10.1016/j.forsciint.2011.09.025. hdl : 2268/107339 . PMID 22030481.
^ "Acertijo resuelto: ¿Por qué el hormigón romano era tan duradero?", MIT News , 6 de enero de 2023
^ Adrienne Mayor (2005), "Ancient Warfare and Toxicology", en Philip Wexler (ed.), Encyclopedia of Toxicology , vol. 4 (2ª ed.), Elsevier, págs. 117-121, ISBN0-12-745354-7
^ Croddy, Eric (2002). Guerra química y biológica: una encuesta exhaustiva para el ciudadano interesado. Saltador. pag. 128.ISBN _0-387-95076-1.
^ David Hume (1756). Historia de Inglaterra. vol. I.
^ Sayers, W. (2006). "El uso de cal viva en la guerra naval medieval". El espejo del marinero . Volumen 92. Número 3. págs. 262–269.
^ "Lima" (PDF) . Prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com . pag. 96. Archivado desde el original (PDF) el 19 de diciembre de 2021 . Consultado el 10 de marzo de 2022 .
^ Mallinckrodt Baker Inc. - División de Servicios Estratégicos (8 de diciembre de 1996). "Peligros". ww25.hazard.com . Archivado desde el original el 1 de mayo de 2012 . Consultado el 2 de febrero de 2023 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace )
^ "Lista de minerales". Ima-mineralogía.org . 21 de marzo de 2011.
^ Fiquet, G.; Richet, P.; Montagnac, G. (diciembre de 1999). "Expansión térmica a alta temperatura de cal, periclasa, corindón y espinela". Física y Química de los Minerales . 27 (2): 103–111. Código Bib : 1999PCM....27..103F. doi :10.1007/s002690050246. S2CID 93706828 . Consultado el 9 de febrero de 2023 .
^ "Lima". Mindat.org . Consultado el 10 de marzo de 2022 .
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el óxido de calcio .
