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氧化钙，俗称生石灰或石灰，化学式CaO，是常见的无机化合物。
| 氧化钙 | |
|---|---|
| |
| |
| IUPAC名 Calcium oxide | |
| 别名 | 生石灰 |
| 识别 | |
| CAS号 | 1305-78-8 
|
| PubChem | 14778 |
| ChemSpider | 14095 |
| SMILES |
|
| InChI |
|
| InChIKey | ODINCKMPIJJUCX-BFMVISLHAU |
| Gmelin | 485425 |
| UN编号 | 1910 |
| ChEBI | 31344 |
| RTECS | EW3100000 |
| KEGG | C13140 |
| 性质 | |
| 化学式 | CaO |
| 摩尔质量 | 56.0774 g/mol g·mol⁻¹ |
| 外观 | 白色到浅黄、浅棕色固体 |
| 气味 | 无 |
| 密度 | 3.34 g/cm3[1] |
| 熔点 | 2572 °C（2845 K）（[1]） |
| 沸点 | 2850 °C（3123 K）（100 hPa[2]） |
| 溶解性（水） | 反应，形成氢氧化钙 |
| 溶解性（甲醇） | 不溶，在乙醚和辛醇也不溶 |
| pKa | 12.8 |
| 磁化率 | −15.0×10−6 cm3/mol |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 立方晶系，cF8 |
| 热力学 | |
| ΔfHm⦵298K | −635 kJ·mol−1[3] |
| S⦵298K | 40 J·mol−1·K−1[3] |
| 药理学 | |
| ATCvet代码 | QP53AX18（QP53） |
| 危险性 | |
GHS危险性符号 
| |
| GHS提示词 | Danger |
| H-术语 | H302, H314, H315, H318, H335 |
| P-术语 | P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+312, P301+330+331, P302+352, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310, P312 |
| NFPA 704 |
 0
3
2
|
| 闪点 | Non-flammable |
| PEL | TWA 5 mg/m3[4] |
| 相关物质 | |
| 其他阴离子 | 氢氧化钙 硫化钙 硒化钙 碲化钙 钋化钙 |
| 其他阳离子 | 氧化铍 氧化镁 氧化锶 氧化钡 氧化镭 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
氧化钙是碱性氧化物，和水反应生成氢氧化钙（熟石灰），该剧烈反应放出大量热，甚至能让水沸腾[5]：
氧化钙也可以和酸反应，生成相应的钙盐，例如：
将氧化钙和碳一起在电炉中共热至摄氏2000度，生成碳化钙（电石）[6]：
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氧化钙通常是石灰窑中含有碳酸钙 CaCO3 的材料（例如石灰石或贝壳）的热分解反应而成的。这需要 825 °C（1,517 °F） 以上的温度。[7]这一过程被称为煅烧，把碳酸钙分解成二氧化碳和氧化钙。这也是少数史前已为人所知的化学反应[8]。
- CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
这些氧化钙并不稳定，冷却后会和空气中的二氧化碳自发反应，变回碳酸钙，除非用水消解以形成石灰膏或石灰砂浆。
全球氧化钙的年产量约为 2.83 亿吨。中国是迄今为止世界上最大的生产国，每年总产量约为 1.7 亿吨。美国位居第二，每年约 2000 万吨。[9]
每生产 1吨氧化钙大约需要 1.8 吨石灰石。氧化钙对水有很高的亲和力，是比硅胶更有效的干燥剂。这与氧化钙和水的反应体积增加至少 2.5 倍有关。[10]
- 氧化钙的主要用处是碱性氧气炼钢 (BOS) 。在一吨钢中，需要用 30至50千克（65—110英磅）的氧化钙。氧化钙和酸性氧化物，例如 SiO2、Al2O3和Fe2O3中和，形成碱性熔渣。[10]
- 氧化钙粉末用于生产加气混凝土块，密度约为 0.6–1.0 g/cm3。[10]
- 氧化钙和氢氧化钙可显着提高含粘土的承载能力。它们通过与细碎的二氧化硅和氧化铝反应，生成具有胶结性能的硅酸钙和铝酸盐。[10]
- 少量的氧化钙可用于其他工艺，如：玻璃、铝酸钙水泥和有机化合物的生产。[10]
- 氧化钙也可以用作加热剂。当它以下面的反应水解成氢氧化钙时，会放出热能：[11]
- CaO (s) + H2O (l) ⇌ Ca(OH)2 (aq) (ΔHr = −63.7 kJ/mol of CaO)
- 当氧化钙水解时，会放热并膨胀。一升水可以和约 3.1千克（6.8英磅） 的氧化钙反应，形成氢氧化钙和 3.54 MJ的能量。这个反应可用于提供方便的便携式热源，用于自热食品。有一些公司在销售使用这种加热方法的烹饪套件。[12]
- 氧化钙也是一种食品添加剂，用作酸度调节剂、面粉处理剂和发酵剂。[13]它的E编码为 E529。
- 当氧化钙被加热到 2,400 °C（4,350 °F）时，会散发出强烈的光芒。这种照明形式被称为石灰光，并在电灯发明之前广泛用于戏剧作品中。[14]
- 氧化钙是水泥的关键成分。
- 氧化钙是一种廉价且广泛使用的碱。大约 50% 的氧化钙在使用前会先转化成氢氧化钙。氧化钙和氢氧化钙都用于处理饮用水。[10]
- 水检测膏是氧化钙和酚酞的混合物。如果这种糊状物与燃料储罐中的水接触，CaO 会与水反应形成氢氧化钙。氢氧化钙具有足够高的pH值，可以将酚酞变成鲜艳的粉紫色，表明存在水。
- 在硫酸盐纸浆厂的化学回收过程中，氧化钙用于从碳酸钠中再生氢氧化钠。
- 有考古证据表明，前晚新石器时代B的人类使用基于氧化钙的灰泥，用于地板和其他用途。[15][16][17]这种石灰灰地板一直被使用到 19 世纪后期。
- 在烟气脱硫的过程中，可以使用氧化钙的固体喷雾剂或浆液从废气流中去除二氧化硫。
- 历史上，人们错误地认为氧化钙可以有效加速尸体的分解。事实上，氧化钙可以保存尸体。氧化钙可以消除分解过程产生的恶臭，这可能导致人们得出错误的结论的原因。[18]
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公元前 80 年，罗马将军塞多留部署了令人窒息的苛性石灰云来击败西班牙的 Characitani，后者在人迹罕至的洞穴中避难。[19]公元 178 年，中国使用类似的粉尘来平息农民武装起义，他们用装有风箱的石灰战车将氧化钙粉末吹向人群。[20]
氧化钙被认为是希腊火的组成成分。氧化钙遇水会产生 150 °C（302 °F）的高温，并点燃燃料。[21]
大卫·休谟在他的《英格兰史》中叙述了亨利三世统治初期，英国海军用生石灰使敌方舰队失明，摧毁了一支入侵的法国舰队。[22]生石灰可能已用于中世纪的海战。[23]
由于氧化钙与水剧烈反应，当吸入或接触潮湿的皮肤或眼睛时，会引起严重的刺激。吸入氧化钙可能导致咳嗽、打喷嚏和呼吸困难，然后可能会演变成烧伤，伴有鼻穿孔、腹痛、恶心和呕吐。虽然氧化钙不被认为是火灾隐患，但它与水的反应会释放足够的热量，足以点燃可燃物。[24]
氧化钙天然存在于生石灰矿中，不过它在湿气下不稳定，会迅速变成熟石灰（氢氧化钙，化学式Ca(OH)2，俗称羟钙石）。[25][26]
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