واکنش اکسید کلسیم با آب (Slaking): معادله، گرمازا بودن و pH
در فرایند Slaking، اکسید کلسیم (CaO) با آب واکنش داده و به هیدروکسید کلسیم (Ca(OH)2) تبدیل میشود. این واکنش گرمازا است و میتواند دمای محیط واکنش را بهسرعت بالا ببرد. در این صفحه معادله واکنش، آنتالپی، pH آب آهک، ایمنی و نکات آزمایشگاهی/صنعتی را مرور میکنیم.
کلسیم اکسید اسید است یا باز؟
اکسید کلسیم یک اکسید بازی است. محصول واکنش آن با آب، هیدروکسید کلسیم، باز قوی (بهصورت سوسپانسیون/محلول اشباع) با pH ~ ۱۲.۴ در ۲۵°C ایجاد میکند. بنابراین محیط واکنش بازی است.
معادله و آنتالپی واکنش اکسید کلسیم با آب
CaO (s) + H2O (l) → Ca(OH)2 (s) ΔH ≈ −63.7 kJ·mol−1
واکنش بهشدت گرمازا است. بسته به سرعت افزودن و اندازه ذرات، دما بهسرعت بالا میرود و بخار میتواند ایجاد شود. در عمل، بخشی از Ca(OH)2 بهصورت جامد باقی مانده و بخشی اندکی در آب حل میشود.
آیا CaO در آب حل میشود؟ انحلالپذیری و «آب آهک»
CaO در آب حل نمیشود؛ واکنش میدهد. محصول، Ca(OH)2 است که انحلالپذیری محدودی دارد (در ۲۵°C در حد ≲ ۱.۷ g/L). محلول اشباع Ca(OH)2 را «آب آهک» مینامند و pH آن حدود ۱۲.۴ است. در بالاتر از حد اشباع، مخلوط بهصورت سوسپانسیون (شیرآهک) دیده میشود.
چه عواملی سرعت واکنش را تغییر میدهند؟
- اندازه ذرات CaO: ریزتر → سطح ویژه بیشتر → واکنش سریعتر
- خلوص و درجه پخت: نرمپختها معمولاً واکنشپذیرتر از سختپختها
- دما و نحوه اختلاط: همزدن و کنترل نرخ افزودن برای مدیریت گرما
- نسبت آب به CaO: نسبت کافی برای جلوگیری از کلوخگی و نقاط داغ
ایمنی و روش درست افزودن
- همیشه CaO را به آب اضافه کنید (نه برعکس) تا کنترل گرما بهتر شود.
- از PPE کامل استفاده کنید: عینک ایمنی، دستکش، ماسک گرد و غبار.
- بهدلیل گرمازایی شدید، ظرف واکنش را بزرگ و از مواد مقاوم انتخاب کنید.
- در فضای دارای تهویه انجام دهید؛ بخار و گرد میتواند تحریککننده باشد.
نکته درسی: چرا محیط واکنش بازی است؟
CaO یک اکسید بازی است و با جذب آب، یونهای OH− آزاد میکند. بههمین دلیل کاغذ شناساگر در «آب آهک» به رنگ آبی/بنفش درمیآید و فلزات سنگین میتوانند رسوب دهند.
پرسشهای پرتکرار
فرمول واکنش اکسید کلسیم با آب چیست؟
CaO (s) + H2O (l) → Ca(OH)2 (s) ΔH ≈ −63.7 kJ·mol−1
آیا محیط واکنش اسیدی است یا بازی؟
بازی است. CaO اکسید بازی و محصول آن (Ca(OH)2) باز قوی با pH ~ ۱۲.۴ در محلول اشباع است.
آیا آهک در آب حل میشود؟
CaO حل نمیشود بلکه واکنش میدهد و Ca(OH)2 با انحلالپذیری محدود ایجاد میکند. محلول اشباع را «آب آهک» مینامند.
چرا واکنش گرمازاست؟
تشکیل پیوندهای جدید در Ca(OH)2 انرژی آزاد میکند (ΔH منفی). گرمای آزادشده میتواند باعث جوشش موضعی شود.
روش ایمن افزودن چگونه است؟
آهسته و مرحلهای CaO را به آب اضافه کنید، همزدن یکنواخت، استفاده از PPE و کنترل دما.
منابع