La chaux pure, ou chaux vive, est de l’oxyde de calcium. Sa facilité de fabrication et ses propriétés chimiques en font un produit chimique industriel important.
La chaux a une longue histoire qui remonte aux temps les plus reculés. Ses principales utilisations étaient un ingrédient dans le mortier et un engrais pour le sol.
Fabrication de la chaux
Depuis les temps les plus reculés, la chaux a été fabriquée en chauffant le calcaire à des températures élevées. Les méthodes de production ont évolué, du chauffage du calcaire dans des feux ouverts, à l’utilisation de fours à chaux en briques au début du 17ème siècle, jusqu’aux fours rotatifs horizontaux actuels de plusieurs mètres de diamètre et jusqu’à 100 mètres de longueur. Ces fours modernes fonctionnent à une température d’environ 1100-1200°C, permettant une conversion rapide du calcaire en chaux.
CaCO3(s) calcaire → CaO(s) chaux + CO2(g) dioxyde de carbone
Propriétés chimiques de la chaux
La chaux (oxyde de calcium) est un solide blanc aux propriétés fortement basiques.
La chaux réagit facilement avec l’eau pour produire de la chaux éteinte, qui est le composé chimique hydroxyde de calcium. Une quantité considérable d’énergie thermique est libérée pendant cette réaction.
L’hydroxyde de calcium est peu soluble dans l’eau produisant une solution alcaline connue sous le nom d’eau de chaux. Lorsque du gaz carbonique passe à travers ou sur l’eau de chaux, celle-ci devient laiteuse en raison de la formation de carbonate de calcium.
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CaO(s) |
+ |
H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
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Ca(OH)2(s) |
+ |
H2O(l) |
→ |
.
Ca(OH)2(aq) |
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Ca(OH)2(aq) |
+ |
CO2(g) |
→ . |
CaCO3(s) |
+ |
H2O(l) |
| La chaux réagit avec les gaz acides comme le dioxyde de soufre. | ||||||
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CaO(s) |
+ |
SO2(g) . |
→ |
CaSO3(s) |
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Les centrales thermiques au charbon et au gazproduisent de grands volumes de produits gazeux, dont une partie est du dioxyde de soufre. La chaux et la chaux éteinte sont toutes deux utilisées pour réduire ces émissions de soufre.
La chaux éteinte réagit avec le chlore gazeux pour produire l’agent de blanchiment hypochlorite de calcium – une forme courante de chlore « piscine ».
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2Ca(OH)2(s) |
+ |
2Cl2(g) |
→ |
Ca(ClO)2(s) |
+ |
CaCl2(s) |
.
+ |
2H2O(l) |
En chauffant avec du coke, une forme de carbone, l’oxyde de calcium se combine pour former du carbure de calcium. Lorsque le carbure de calcium est mélangé à l’eau, un gaz appelé acétylène est produit. C’est le combustible du chalumeau à gaz oxy-acétylène utilisé dans les industries des métaux pour couper et souder.
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2CaO(s) |
+ |
5C(s) |
→ |
.
2CaC2(s) |
+ |
CO2(g) |
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CaC2(s) . |
+ |
2H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
+ . |
C2H2(g) |
Mortier de chaux
Le mortier est une pâte maniable utilisée pour lier les briques et les blocs de construction entre eux. Le mortier de chaux est fabriqué en mélangeant de la chaux, du sable et de l’eau. C’est l’un des plus anciens types de mortier qui remonte à l’Antiquité. De nos jours, le mortier est fabriqué en mélangeant du ciment en poudre, du sable et de l’eau.
La prise du mortier de chaux en un matériau dur et liant implique une réaction avec le dioxyde de carbone atmosphérique pour produire des cristaux de carbonate de calcium qui verrouillent les grains de sable étroitement ensemble.
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Ca(OH)2(s) |
+ |
CO2(g) |
→ |
CaCO3(s) |
La fresque est une technique de peinture qui consiste à appliquer un pigment sur une surface fraîche de mortier de chaux.
Cette technique a été largement utilisée par les peintres de la Renaissance aux 15ème et 16ème siècles – certaines des œuvres créées telles que la peinture du plafond de la Chapelle Sixtine par Michel-Ange sont émerveillées par un flot continu de visiteurs au Vatican chaque année.
La chaux – une propriété physique intéressante
Si un morceau de chaux de la taille d’un marbre est chauffé à une température élevée, il émet une lumière blanche très brillante. Dans les années 1820, l’officier de l’armée britannique Thomas Drummond a utilisé cette propriété de la chaux pour développer une lumière qui pourrait être utilisée dans les phares et sur le champ de bataille. Appelées « lampes Drummond », elles ont fini par remplacer les lampes à gaz utilisées dans les music-halls et les théâtres. Les artistes et les acteurs étaient désormais « sous les feux de la rampe » lorsqu’ils étaient sur scène.
Les oxydes de métaux de terres rares (oxydes de cérium et de thorium) présentent également cette propriété.