Hydroxid vápenatý

Rozbalit box

Obsah boxu

Hydroxid vápenatý (chemický vzorec Ca(OH)₂) je anorganická sloučenina, která je známá také pod tradičními názvy hašené vápno nebo vápenný hydrát. Jedná se o bílý, zásaditý prášek nebo bezbarvé krystaly, které jsou jen slabě rozpustné ve vodě. Jeho nasycený vodný roztok se nazývá vápenná voda a suspenze (kal) se označuje jako vápenné mléko.

Hydroxid vápenatý vzniká prudkou, exotermickou reakcí oxidu vápenatého (tzv. páleného vápna) s vodou. Tento proces se nazývá hašení vápna. Má široké uplatnění ve stavebnictví jako součást malty a omítek, v zemědělství k úpravě pH půdy, v chemickém průmyslu jako levná zásada a také v potravinářství jako přídatná látka E526.

📜 Historie a názvosloví

Využívání vápna a jeho produktů sahá hluboko do starověku. Již staří Egyptané, Řekové a především Římané znali a využívali vápennou maltu. Římský beton (opus caementicium), který obsahoval hašené vápno, pucolán a kamennou drť, umožnil stavbu monumentálních a trvanlivých staveb, jako je Pantheon v Římě nebo četné akvadukty. Vitruvius ve svém díle De architectura podrobně popisuje proces pálení vápence a hašení vápna.

Název hašené vápno je odvozen od výrobního procesu. "Hašení" (z německého löschen) zde znamená "uhašení žízně" páleného vápna vodou. Během tohoto procesu se uvolňuje velké množství tepla a páry, což evokuje dojem "hašení ohně". Termín vápenný hydrát je chemicky přesnější a odkazuje na přítomnost vody (hydrátu) v molekule.

⚛️ Vlastnosti

🔬 Fyzikální vlastnosti

Hydroxid vápenatý je za normálních podmínek bílá, amorfní práškovitá látka bez zápachu s hustotou přibližně 2,21 g/cm³. V přírodě se vyskytuje jako vzácný minerál portlandit.

Jeho rozpustnost ve vodě je nízká a s rostoucí teplotou klesá, což je neobvyklé chování pro většinu pevných látek. Při 20 °C se rozpustí přibližně 1,73 gramu na litr vody, zatímco při 100 °C je to jen 0,66 gramu na litr. Tento jev je způsoben tím, že proces rozpouštění je exotermní.

• Vápenná voda: Čirý, nasycený roztok Ca(OH)₂ ve vodě.
• Vápenné mléko: Suspenze (kal) nerozpuštěných částic Ca(OH)₂ ve vodě. Má mléčně bílou barvu.

Při teplotě 580 °C se hydroxid vápenatý rozkládá zpět na oxid vápenatý a vodní páru podle rovnice:

Ca(OH)₂ → CaO + H₂O

🧪 Chemické vlastnosti

Hydroxid vápenatý je silná zásada, i když jeho zásaditost je omezena nízkou rozpustností. Ve vodném roztoku disociuje na vápenaté kationty (Ca²⁺) a hydroxidové anionty (OH⁻), což způsobuje vysoké pH roztoku (kolem 12,4).

Jako typická zásada snadno reaguje s kyselinami za vzniku příslušné vápenaté soli a vody. Příkladem je neutralizace kyseliny chlorovodíkové:

Ca(OH)₂ + 2 HCl → CaCl₂ + 2 H₂O

Klíčovou reakcí pro jeho využití ve stavebnictví je reakce s oxidem uhličitým (CO₂) ze vzduchu. Při této reakci, zvané karbonatace, vzniká pevný a nerozpustný uhličitan vápenatý (vápenec), který zpevňuje maltu a omítku.

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Tato reakce se také využívá k důkazu CO₂ v laboratoři, kdy se plyn probublává vápennou vodou, která se přítomností CO₂ zakalí vznikajícím uhličitanem vápenatým.

⚙️ Výroba

Výroba hydroxidu vápenatého probíhá ve dvou hlavních krocích:

1. Pálení vápna: Vápenec (převážně CaCO₃) se zahřívá ve vápenné peci na teplotu nad 825 °C. Tím dochází k tepelnému rozkladu (kalcinace) na oxid vápenatý (CaO, pálené vápno) a oxid uhličitý (CO₂).

   :CaCO₃ → CaO + CO₂

2. Hašení vápna: Vzniklý oxid vápenatý se následně smíchá s vodou. Reakce je silně exotermická, uvolňuje se při ní značné množství tepla (cca 65 kJ/mol), které může přivést vodu k varu.

   :CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + teplo

Podle množství přidané vody se rozlišuje:

• Hašení za sucha: Přidá se jen tolik vody, kolik je potřeba k chemické přeměně veškerého CaO na Ca(OH)₂. Výsledkem je suchý, jemný prášek.
• Hašení za mokra: Použije se přebytek vody, výsledkem je vápenná kaše, která se ukládá do jam k odležení (zrání). Takto vyhašené vápno má lepší vlastnosti pro použití v maltách.

🛠️ Využití

Hydroxid vápenatý je díky své nízké ceně a silným zásaditým vlastnostem jednou z nejpoužívanějších chemikálií.

🏗️ Stavebnictví

Jeho nejstarší a nejznámější využití je ve stavebnictví jako pojivo.

• Malta: Směs hašeného vápna, písku a vody slouží ke spojování cihel, kamenů a dalšího zdiva.
• Omítky: Vápenná malta se používá jako vnitřní i vnější omítka. Je prodyšná (difuzně otevřená), což pomáhá regulovat vlhkost ve zdivu.
• Vápenné nátěry: Vápenné mléko se používá jako tradiční, levný a dezinfekční nátěr na stěny, zejména ve sklepích, stájích a historických budovách.
• Stabilizace zemin: Přidává se do jílovitých zemin pro zlepšení jejich únosnosti a stability při stavbě silnic a základů.

🌳 Zemědělství a ekologie

• Vápnění půdy: Používá se ke zvýšení pH kyselých půd, což zlepšuje dostupnost živin pro rostliny a strukturu půdy.
• Čištění odpadních vod: Jako flokulant pomáhá odstraňovat nečistoty a zvyšuje pH, což sráží těžké kovy.
• Odsiřování spalin: Vápenné mléko se vstřikuje do kouřových plynů v elektrárnách a spalovnách, kde reaguje s oxidem siřičitým (SO₂) za vzniku síranu vápenatého (sádra), čímž se snižují kyselé deště.

🍲 Potravinářství

V Evropské unii je schválen jako potravinářská přídatná látka pod kódem E526.

• Cukrovarnictví: Používá se při čištění surové šťávy z cukrové řepy (proces čeření).
• Nixtamalizace: Tradiční proces přípravy kukuřice v Mexiku a Střední Americe, kde se zrna vaří ve vápenné vodě. Tím se uvolňuje niacin (vitamín B3), což zabraňuje nemoci pelagra, a zlepšuje se nutriční hodnota.
• Výroba nápojů a nakládané zeleniny: Používá se jako regulátor kyselosti a zpevňující látka.

🦷 Lékařství a stomatologie

Ve stomatologii je hydroxid vápenatý ceněný pro své silné antibakteriální účinky (díky vysokému pH) a biokompatibilitu. Používá se jako:

• Materiál pro dočasné plnění kořenových kanálků při endodontickém ošetření.
• Materiál pro přímé a nepřímé překrytí zubní dřeně, kde podporuje tvorbu opravného dentinu.

📜 Ostatní využití

• Chemický průmysl: Jako levná a silná zásada při výrobě hydroxidu sodného, amoniaku (Solvayův proces), stearanu vápenatého a dalších chemikálií.
• Kožedělný průmysl: K odstraňování srsti ze zvířecích kůží.
• Papírenský průmysl: Při výrobě papíru (Kraftův proces).
• Výroba brzdového obložení: Jako plnivo.
• Akvária: K dodávání vápníku a udržování alkality v mořských akváriích pro růst korálů.

☣️ Bezpečnost a toxicita

Hydroxid vápenatý je žíravina. Při kontaktu s kůží může způsobit podráždění, dermatitidu nebo chemické popáleniny, zejména za vlhka. Zvláště nebezpečný je kontakt s očima, kde může způsobit vážné a trvalé poškození, včetně slepoty. Vdechování prachu může podráždit dýchací cesty.

Při práci s hašeným vápnem je nezbytné používat osobní ochranné pracovní prostředky, zejména ochranné brýle a rukavice. V případě zasažení očí je nutné je okamžitě a důkladně vyplachovat velkým množstvím vody a vyhledat lékařskou pomoc.

🧪 Pro laiky

• Co je to hašené vápno? Představte si "pálené vápno" (oxid vápenatý) jako velmi "žíznivý" kámen. Když mu dáte "napít" vody, prudce zasyčí, zahřeje se a rozpadne se na jemný prášek – to je hašené vápno. Tento proces se nazývá "hašení".
• Proč malta ztvrdne? Není to jen tím, že vyschne. Vápenná malta tvrdne hlavně tím, že si "bere" ze vzduchu oxid uhličitý (ten plyn, co vydechujeme). Chemickou reakcí se pomalu mění zpátky na vápenec, tedy na pevný kámen. Proto staré vápenné zdi vydrží staletí.
• Je to nebezpečné? Ano. I když se používá na stavbách a zahradách, je to silná žíravina. Na suchou kůži nemusí hned ublížit, ale jakmile se smíchá s potem nebo vodou, může způsobit popáleniny. Nejhorší je, když se dostane do oka – může ho trvale poškodit. Proto je nutné při práci s ním vždy nosit brýle a rukavice.

Šablona:Aktualizováno