Puhdas kalkki eli pikakalkki on kalsiumoksidia. Sen helppo valmistettavuus ja kemialliset ominaisuudet tekevät siitä tärkeän teollisuuskemikaalin.
Kalkilla on pitkä historia, joka juontaa juurensa varhaisimmista ajoista. Sen tärkeimmät käyttökohteet olivat laastin ainesosana ja maaperän lannoitteena.
Kalkin valmistus
Alkuajoista lähtien kalkkia on valmistettu kuumentamalla kalkkikiveä korkeisiin lämpötiloihin. Tuotantomenetelmät ovat kehittyneet kalkkikiven kuumentamisesta avotulessa 1600-luvun alussa käyttöön tulleisiin tiilikalkkiuuneihin ja nykyisiin vaakasuoriin pyöriviin uuneihin, joiden halkaisija on useita metrejä ja pituus jopa 100 metriä. Nämä nykyaikaiset uunit toimivat noin 1100-1200 °C:n lämpötilassa, jolloin kalkkikivi muuttuu nopeasti kalkiksi.
CaCO3(s) kalkkikivi → CaO(s) kalkki + CO2(g) hiilidioksidi
Kalkin kemialliset ominaisuudet
Kalkki (kalsiumoksidi) on valkoista kiinteää ainetta, jolla on vahvasti emäksisiä ominaisuuksia.
Kalkkikivi reagoi helposti veden kanssa muodostaen sammutettua kalkkia eli kemiallista yhdisteen kalsiumhydroksidia. Reaktiossa vapautuu huomattava määrä lämpöenergiaa.
Kalsiumhydroksidi liukenee niukasti veteen tuottaen emäksistä liuosta, jota kutsutaan kalkkivedeksi. Kun hiilidioksidikaasua johdetaan kalkkiveden läpi tai yli, se muuttuu maitomaiseksi kalsiumkarbonaatin muodostumisen vuoksi.
|
CaO(s) |
+ |
H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
||
|
Ca(OH)2(s) |
+ |
H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(aq) |
||
|
Ca(OH)2(aq) |
+ |
CO2(g) |
>→ |
CaCO3(s) |
+ |
H2O(l) |
| Kalkki reagoi happamien kaasujen, kuten rikkidioksidin kanssa. | ||||||
|
CaO(s) |
+ |
SO2(g) |
→ |
CaSO3(s) |
||
Hiili ja kaasu-voimalaitokset tuottavat suuria määriä kaasumaista tuotetta, joista osa on rikkidioksidia. Sekä kalkkia että sammutettua kalkkia käytetään näiden rikkipäästöjen vähentämiseen.
Sammutettu kalkki reagoi kloorikaasun kanssa tuottaen valkaisuaineena kalsiumhypokloriittia, joka on yleinen ”uima-allas”-kloorin muoto.
|
2Ca(OH)2(s) |
+ |
2Cl2(g) |
→ |
Ca(ClO)2(s) |
+ |
CaCl2(s) |
+ |
2H2O(l) |
kuumennettaessa koksin kanssa, hiilen muodossa, kalsiumoksidi yhdistyy kalsiumkarbidiksi. Kun kalsiumkarbidi sekoitetaan veteen, syntyy asetyleeniksi kutsuttua kaasua. Tämä on polttoaine happi-asetyleenikaasupolttimessa, jota käytetään metalliteollisuudessa leikkaamiseen ja hitsaamiseen.
|
2CaO(s) |
+ |
5C(s) |
→ |
2CaC2(s) |
+ |
CO2(g) |
|
2CaC2(s) |
+ |
2H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
+ |
C2H2(g) |
Kalkkilaasti
Kalkkilaasti on työstettävää tahnaa, jota käytetään rakennusteknisten tiilien ja palikoiden sitomiseen yhteen. Kalkkilaasti valmistetaan sekoittamalla kalkkia, hiekkaa ja vettä. Se on yksi vanhimmista laastityypeistä, joka on peräisin antiikin ajoilta. Nykyään laasti valmistetaan sekoittamalla sementtijauhetta, hiekkaa ja vettä.
Kalkkilaastin kovettuminen kovaksi, sitovaksi materiaaliksi tapahtuu reagoimalla ilmakehän hiilidioksidin kanssa, jolloin syntyy kalsiumkarbonaattikiteitä, jotka lukitsevat hiekkarakeet tiukasti yhteen.
|
Ca(OH)2(s) |
+ |
CO2(g) |
→ |
CaCO3(s) |
Fresco on maalaustekniikka, jossa pigmenttiä levitetään tuoreelle kalkkilaastipinnalle.
Renessanssimaalarit käyttivät tätä tekniikkaa laajalti 1400- ja 1500-luvuilla – joitakin syntyneitä teoksia, kuten Michelangelon maalaamaa Sikstuksen kappelin kattoa, ihailee Vatikaanissa vuosittain jatkuva kävijävirta.
Kalkki – mielenkiintoinen fysikaalinen ominaisuus
Jos marmorikokoista kalkkipalaa kuumennetaan korkeaan lämpötilaan, se emittoi hyvin kirkasta valkoista valoa. Brittiläinen armeijan upseeri Thomas Drummond käytti tätä kalkin ominaisuutta 1820-luvulla kehittääkseen valon, jota voitiin käyttää majakoissa ja taistelukentällä. Drummond-valoiksi kutsutut valot korvasivat lopulta musiikkisaleissa ja teattereissa käytetyt kaasuvalot. Esiintyjät ja näyttelijät olivat nyt ”parrasvaloissa” ollessaan näyttämöllä.
Harvinaiset maametallioksidit (cerium- ja toriumoksidit) omaavat myös tämän ominaisuuden.
Kyllä.