Czyste wapno, lub wapno palone, jest tlenkiem wapnia. Jego łatwość wytwarzania i właściwości chemiczne sprawiają, że jest ważnym przemysłowym środkiem chemicznym.
Wapno ma długą historię sięgającą najdawniejszych czasów. Jego głównym zastosowaniem był składnik zaprawy murarskiej i nawóz glebowy.
Produkcja wapna
Od najdawniejszych czasów wapno było produkowane przez ogrzewanie wapienia do wysokich temperatur. Metody produkcji ewoluowały od ogrzewania wapienia w otwartych ogniskach, przez stosowanie pieców do wypalania wapna z cegieł na początku XVII wieku, po dzisiejsze poziome piece obrotowe o średnicy kilku metrów i długości do 100 metrów. Te nowoczesne piece działają w temperaturze około 1100-1200°C, umożliwiając szybką przemianę wapienia w wapno.
CaCO3(s) wapno → CaO(s) wapno + CO2(g) dwutlenek węgla
Właściwości chemiczne wapna
Wapno (tlenek wapnia) jest białym ciałem stałym o właściwościach silnie zasadowych.
Wapno łatwo reaguje z wodą, tworząc wapno gaszone, które jest związkiem chemicznym wodorotlenku wapnia. Podczas tej reakcji wydziela się znaczna ilość energii cieplnej.
Wodorotlenek wapnia jest trudno rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwór alkaliczny znany jako woda wapienna. Kiedy gazowy dwutlenek węgla jest przepuszczany przez lub nad wodą wapienną, staje się ona mleczna z powodu tworzenia się węglanu wapnia.
|
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) |
| Wapno reaguje z kwaśnymi gazami, takimi jak dwutlenek siarki. | |||||||
|
CaO(s) |
+ |
SO2(g) . |
→ |
CaSO3(s) |
|||
W elektrowniach opalanych węglem i gazem ziemnym powstają duże ilości glikoalkanów.Elektrownie opalane węglem i gazem wytwarzają duże ilości produktów gazowych, z których część stanowi dwutlenek siarki. Wapno i wapno gaszone są stosowane w celu zmniejszenia emisji siarki.
Wapno gaszone reaguje z chlorem gazowym w celu wytworzenia środka wybielającego podchlorynu wapnia – powszechnej formy chloru „basenowego”.
|
2Ca(OH)2(s) |
+ |
.
2Cl2(g) |
→ |
Ca(ClO)2(s) |
+ |
CaCl2(s) |
.
+ |
2H2O(l) |
Podczas ogrzewania z koksem, formą węgla, tlenek wapnia łączy się tworząc węglik wapnia. Kiedy węglik wapnia jest mieszany z wodą, powstaje gaz zwany acetylenem. Jest to paliwo do palników gazowych acetylenowo-tlenowych używanych w przemyśle metalowym do cięcia i spawania.
|
2CaO(s) |
+ |
5C(s) |
→ |
.
2CaC2(s) |
+ |
CO2(g) |
||
|
CaC2(s) |
+ |
2H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
+ |
+ |
+ . |
C2H2(g) |
Zaprawa wapienna
Zaprawa to urabialna pasta używana do wiązania ze sobą cegieł i bloków budowlanych. Zaprawa wapienna jest wytwarzana przez zmieszanie wapna, piasku i wody. Jest to jeden z najstarszych rodzajów zaprawy, pochodzący z czasów starożytnych. W dzisiejszych czasach zaprawę wytwarza się przez zmieszanie proszku cementowego, piasku i wody.
Wiązanie zaprawy wapiennej w twardy, wiążący materiał polega na reakcji z atmosferycznym dwutlenkiem węgla w celu wytworzenia kryształów węglanu wapnia, które szczelnie zamykają ziarna piasku.
|
Ca(OH)2(s) |
+ |
CO2(g) |
→ |
CaCO3(s) |
Fresk to technika malarska polegająca na nakładaniu pigmentu na świeżą powierzchnię zaprawy wapiennej.
Ta technika była szeroko stosowana przez malarzy renesansowych w XV i XVI wieku – niektóre z powstałych dzieł, takie jak namalowany przez Michała Anioła sufit Kaplicy Sykstyńskiej, są podziwiane przez nieprzerwany strumień odwiedzających Watykan każdego roku.
Wapno – ciekawa właściwość fizyczna
Jeśli kawałek wapna wielkości marmuru zostanie podgrzany do wysokiej temperatury, emituje bardzo jasne, białe światło. W latach dwudziestych XIX wieku oficer armii brytyjskiej Thomas Drummond wykorzystał tę właściwość wapna do opracowania lampy, która mogłaby być używana w latarniach morskich i na polu bitwy. Lampy te, nazwane lampami Drummonda, zastąpiły w końcu lampy gazowe używane w salach muzycznych i teatrach. Wykonawcy i aktorzy byli teraz „w świetle reflektorów”, gdy znajdowali się na scenie.
Tlenki metali ziem rzadkich (tlenki ceru i toru) również wykazują tę właściwość.
.