氧化鈣

氧化鈣
	IUPAC名; Calcium oxide
別名	生石灰
識別
CAS號	1305-78-8
PubChem	14778
ChemSpider	14095
SMILES	O=[Ca];
InChI	1/Ca.O/rCaO/c1-2;
InChIKey	ODINCKMPIJJUCX-BFMVISLHAU
Gmelin	485425
UN編號	1910
ChEBI	31344
RTECS	EW3100000
KEGG	C13140
性質
化學式	CaO
摩爾質量	56.0774 g/mol g·mol⁻¹
外觀	白色到淺黃、淺棕色固體
氣味	無
密度	3.34 g/cm3
熔點	2572 °C（2845 K）（）
沸點	2850 °C（3123 K）（100 hPa）
溶解性（水）	反應，形成氫氧化鈣
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
結構
晶體結構	立方晶系，cF8
熱力學
ΔfHm⦵298K	−635 kJ·mol−1
S⦵298K	40 J·mol−1·K−1
藥理學
ATCvet代碼	QP53AX18（QP53）
危險性
	GHS危險性符號;
GHS提示詞	Danger
H-術語	H302, H314, H315, H318, H335
P-術語	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
閃點	Non-flammable
PEL	TWA 5 mg/m3
相關物質
其他陰離子	氫氧化鈣; 硫化鈣; 硒化鈣; 碲化鈣; 釙化鈣
其他陽離子	氧化鈹; 氧化鎂; 氧化鍶; 氧化鋇; 氧化鐳
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氧化鈣，俗稱生石灰或石灰，化學式CaO，是常見的無機化合物。

Quick Facts 氧化鈣, 識別 ...

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氧化鈣是鹼性氧化物，和水反應生成氫氧化鈣（熟石灰），該劇烈反應放出大量熱，甚至能讓水沸騰^[5]：

{\rm {CaO+H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}}}

氧化鈣也可以和酸反應，生成相應的鈣鹽，例如：

{\rm {CaO+2H^{+}\rightarrow Ca^{2+}+H_{2}O}}

例如氧化鈣和鹽酸反應，會生成氯化鈣：

{\rm {CaO+2HCl\rightarrow CaCl_{2}+H_{2}O}}

將氧化鈣和碳一起在電爐中共熱至攝氏2000度，生成碳化鈣（電石）^[6]：

{\rm {CaO+3C\rightarrow CaC_{2}+CO}}

氧化鈣通常是石灰窯中含有碳酸鈣 CaCO₃ 的材料（例如石灰石或貝殼）的熱分解反應（英語：thermal decomposition）而成的。這需要 825 °C（1,517 °F）以上的溫度。^[7]這一過程被稱為煅燒，把碳酸鈣分解成二氧化碳和氧化鈣。這也是少數史前已為人所知的化學反應^[8]。

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

這些氧化鈣並不穩定，冷卻後會和空氣中的二氧化碳自發反應，變回碳酸鈣，除非用水消解以形成石灰膏（英語：lime plaster）或石灰砂漿（英語：lime mortar）。

全球氧化鈣的年產量約為 2.83 億噸。中國是迄今為止世界上最大的生產國，每年總產量約為 1.7 億噸。美國位居第二，每年約 2000 萬噸。^[9]

每生產 1噸氧化鈣大約需要 1.8 噸石灰石。氧化鈣對水有很高的親和力，是比矽膠更有效的乾燥劑。這與氧化鈣和水的反應體積增加至少 2.5 倍有關。^[10]

生石灰（氧化鈣）熟化的強烈放熱反應的演示。將水滴滴到生石灰中的一段時間後，會發生明顯的放熱反應（石灰熟化），溫度可以上升到 300 °C（572 °F）。

氧化鈣的主要用處是鹼性氧氣煉鋼（英語：basic oxygen steelmaking） (BOS) 。在一噸鋼中，需要用 30至50公斤（65—110英磅）的氧化鈣。氧化鈣和酸性氧化物，例如 SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃中和，形成鹼性熔渣。^[10]
氧化鈣粉末用於生產加氣混凝土塊，密度約為 0.6–1.0 g/cm³。^[10]
氧化鈣和氫氧化鈣可顯着提高含粘土的承載能力。它們通過與細碎的二氧化矽和氧化鋁反應，生成具有膠結性能的矽酸鈣和鋁酸鹽。^[10]
少量的氧化鈣可用於其他工藝，如：玻璃、鋁酸鈣水泥和有機化合物的生產。^[10]
氧化鈣也可以用作加熱劑。當它以下面的反應水解成氫氧化鈣時，會放出熱能：^[11]

CaO (s) + H₂O (l) ⇌ Ca(OH)₂ (aq) (ΔH_r = −63.7 kJ/mol of CaO)

當氧化鈣水解時，會放熱並膨脹。一升水可以和約 3.1公斤（6.8英磅）的氧化鈣反應，形成氫氧化鈣和 3.54 MJ的能量。這個反應可用於提供方便的便攜式熱源，用於自熱食品。有一些公司在銷售使用這種加熱方法的烹飪套件。^[12]

氧化鈣也是一種食品添加劑，用作酸度調節劑、麵粉處理劑和發酵劑。^[13]它的E編碼為 E529。
當氧化鈣被加熱到 2,400 °C（4,350 °F）時，會散發出強烈的光芒。這種照明形式被稱為石灰光（英語：Limelight），並在電燈發明之前廣泛用於戲劇作品中。^[14]
氧化鈣是水泥的關鍵成分。
氧化鈣是一種廉價且廣泛使用的鹼。大約 50% 的氧化鈣在使用前會先轉化成氫氧化鈣。氧化鈣和氫氧化鈣都用於處理飲用水。^[10]
水檢測膏是氧化鈣和酚酞的混合物。如果這種糊狀物與燃料儲罐中的水接觸，CaO 會與水反應形成氫氧化鈣。氫氧化鈣具有足夠高的pH值，可以將酚酞變成鮮艷的粉紫色，表明存在水。
在硫酸鹽紙漿廠的化學回收過程中，氧化鈣用於從碳酸鈉中再生氫氧化鈉。
有考古證據表明，前晚新石器時代B（英語：Pre-Pottery Neolithic B）的人類使用基於氧化鈣的灰泥，用於地板和其他用途。^[15]^[16]^[17]這種石灰灰地板（英語：Lime-ash floor）一直被使用到 19 世紀後期。
在煙氣脫硫的過程中，可以使用氧化鈣的固體噴霧劑或漿液從廢氣流中去除二氧化硫。
歷史上，人們錯誤地認為氧化鈣可以有效加速屍體的分解。事實上，氧化鈣可以保存屍體。氧化鈣可以消除分解過程產生的惡臭，這可能導致人們得出錯誤的結論的原因。^[18]

作為武器

公元前 80 年，羅馬將軍塞多留部署了令人窒息的苛性石灰雲來擊敗西班牙的 Characitani，後者在人跡罕至的洞穴中避難。^[19]公元 178 年，中國使用類似的粉塵來平息農民武裝起義，他們用裝有風箱的石灰戰車將氧化鈣粉末吹向人群。^[20]

氧化鈣被認為是希臘火的組成成分。氧化鈣遇水會產生 150 °C（302 °F）的高溫，並點燃燃料。^[21]

大衛·休謨在他的《英格蘭史》中敘述了亨利三世統治初期，英國海軍用生石灰使敵方艦隊失明，摧毀了一支入侵的法國艦隊。^[22]生石灰可能已用於中世紀的海戰。^[23]

由於氧化鈣與水劇烈反應，當吸入或接觸潮濕的皮膚或眼睛時，會引起嚴重的刺激。吸入氧化鈣可能導致咳嗽、打噴嚏和呼吸困難，然後可能會演變成燒傷，伴有鼻穿孔、腹痛、噁心和嘔吐。雖然氧化鈣不被認為是火災隱患，但它與水的反應會釋放足夠的熱量，足以點燃可燃物。^[24]

氧化鈣天然存在於生石灰礦中，不過它在濕氣下不穩定，會迅速變成熟石灰（氫氧化鈣，化學式Ca(OH)2，俗稱羥鈣石（英語：portlandite））。^[25]^[26]

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作為武器

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氧化鈣

作為武器

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性質

製備

用處

危險性

天然存在

參考資料

氧化鈣


IUPAC名 Calcium oxide
別名	生石灰
識別
CAS號	1305-78-8 ^Y
PubChem	14778
ChemSpider	14095
SMILES	O=[Ca]
InChI	1/Ca.O/rCaO/c1-2
InChIKey	ODINCKMPIJJUCX-BFMVISLHAU
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性質
化學式	CaO
摩爾質量	56.0774 g/mol g·mol⁻¹
外觀	白色到淺黃、淺棕色固體
氣味	無
密度	3.34 g/cm³^[1]
熔點	2572 °C（2845 K）（^[1]）
沸點	2850 °C（3123 K）（100 hPa^[2]）
溶解性（水）	反應，形成氫氧化鈣
溶解性（甲醇）	不溶，在乙醚和辛醇也不溶
pK_a	12.8
磁化率	−15.0×10⁻⁶ cm³/mol
結構
晶體結構	立方晶系，cF8
熱力學
Δ_fH_m^⦵_298K	−635 kJ·mol⁻¹^[3]
S^⦵_298K	40 J·mol⁻¹·K⁻¹^[3]
藥理學
ATCvet代碼	QP53AX18（QP53）
危險性
GHS危險性符號
GHS提示詞	Danger
H-術語	H302, H314, H315, H318, H335
P-術語	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
閃點	Non-flammable
PEL	TWA 5 mg/m³^[4]
相關物質
其他陰離子	氫氧化鈣硫化鈣硒化鈣碲化鈣釙化鈣
其他陽離子	氧化鈹氧化鎂氧化鍶氧化鋇氧化鐳
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。