Óxido de cálcio, CaO

O Ca O, óxido de cálcio ou cal, é encontrado na forma de um sólido branco, com massa molar de 56,08 g.mol^-1 e temperatura de fusão de 2850 °C.

 

No CaO, salienta-se:

• Ligação iônica entre os átomos de cálcio e o oxigênio.

 

O óxido de cálcio é um sólido branco. É pouco solúvel em água à temperatura ambiente e gera soluções com alta alcalinidade, de pH em torno de 12,8. A chamada água de cal é uma solução saturada de óxido de cálcio.

O CaO é utilizado também nas industrias em diversos ramos. Na saúde e higiene, o CaO é utilizado para o preparo de materiais dentários como aqueles utilizados para obturação de canal e restaurações. Na medicina, utiliza-se o CaO para o tratamento de queimaduras de 2º e 3º graus.

O óxido de cálcio pode ser obtido pela calcinação (aquecimento) do carbonato de cálcio, até sua transformação em óxido de cálcio (cal viva). Por este processo, rochas contendo CaCO₃, conchas do mar ou mesmo giz, que são as principais fontes de carbonato de cálcio, podem ser empregados.

CaCO3(s)

→

CaO

+

CO2(g)

 

A partir do óxido de cálcio se obtêm o hidróxido de cálcio (fazendo-se hidratação na reação química) e o carbonato de cálcio (pela reação de gás carbônico com hidróxido de cálcio):

CaO(s)

+

H2O

→

Ca(OH)2(s)

 

Ca(OH)2(s)

+

CO2(g)

→

CaCO3(s)

+

H2O

 

A produção de óxido de cálcio a partir do mineral calcário (que possui cálcio em composições distintas ao lado de outros minerais) é uma das transformações mais antigas químicas produzidas pelo homem. Conhecido como cal na América espanhola e nos países de lingua portuguesa, era conhecida no inglês antigo por lim, que deu origem do nome comercial moderno lime.

 

Seus mais antigos usos vem da capacidade de reagir com o dióxido de carbono para regenerar o carbonato de cálcio. Quando a cal é misturada com água e areia, o resultado é a argamassa, usada na construção para unir os tijolos. À temperatura ambiente, a reação da cal com dióxido de carbono é muito lenta, mas é acelerada com adição de água. Quando a cal é misturada com água forma-se o hidróxido de cálcio. A reação do hidróxido de cálcio com dióxido de carbono é mais rápida, produzindo uma argamassa que endurece mais rapidamente.

Um dos uso da cal que já se extinguiu foi na iluminação. Por ter um ponto de fusão muito alto, ela pode ser aquecida a temperaturas muito altas, como na chama de um maçarico, emitindo uma luz branca brilhante. Antes da iluminação elétrica, esta luz era utilizada como iluminação teatral, e chamada "luz do cal".

Uma das propriedades comerciais mais importantes da cal é a sua capacidade de formar misturas com silicatos. Quando a cal é aquecida com areia (SiO₂) e carbonato de sódio (Na₂CO₃), é formado um material que não cristaliza; na verdade, surge um vidro amorfo, claro e quase sem cor. Por ser uma mistura e não um composto puro, o vidro não tem um ponto de fusão definido, mas gradualmente amolece enquanto é aquecido.

Uma aplicação importante e atual da cal também depende desta propriedade, pois cerca de 45% do calcário é utilizado na indústria siderúrgica. Aço e ferro são produzidos a partir de minérios, que são rochas que contêm óxidos de ferro. Muitos destes minérios também contêm uma grande quantidade de silicatos. Quando o calcário é misturado com o minério e a mistura derretida, os silicatos combinam com a cal,
formando uma "mistura liquefeita" chamada escória. A escória é imiscível com ferro fundido, e assim os silicatos podem ser removido do ferro pelo escoamento de escória. Cerca de 80 kg de calcário é utilizado na produção de cada tonelada métrica (1000 kg) de ferro.

 

A cal é também usada na produção de outros metais. Por exemplo, é usado para remover silicatos de alumina (Al₂O₃), antes da alumina ser reduzida ao alumínio metálico.

A cal é também um material importante na fabricação de produtos químicos, e uma de suas grandes aplicações é a produção de carbureto de cálcio, CaC₂, produzido no aquecimento com coque.

2CaO(s)

+

5C

→

2CaC2(s)

+

CO2 (g)

 

A seguir, o carbureto de cálcio reage com a água, liberando acetileno, C₂H₂.

CaC2(s)

+

2 H2O(l)

→

C2H2(g)

+

Ca(OH)2(aq)

 

O acetileno é um importante combustível para soldar e também é material de partida para uma série de compostos orgânicos, incluindo o cloreto de vinila, o neoprene, e a acrilonitrila, que são matérias primas para polímeros.

O controle de poluição també emprega cal, é usado em torres de lavadores de gases para reduzir emissões de dióxido de enxofre das usinas. O dióxido de enxofre reage com a cal para formar sulfito de cálcio sólido, o que facilita a remoção.

A indústria de papel também utiliza cal na produção de polpa de madeira, por ser altamente alcalina e hidrolisar a lignina existente entre as fibras.

Créditos:

Andrea Alves, doutoranda da PG Química da UFRJ.
Fonte em http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/PDF/LIME_CalciumOxide.pdf