Гашёная известь

Гашёная известь (гидроксид кальция, Ca(OH)₂, известковое молоко, известковая вода) — неорганическое химическое соединение, щёлочь, представляющая собой белый порошок или кристаллическое вещество, малорастворимое в воде. Получается путём взаимодействия оксида кальция (негашёной извести, CaO) с водой (процесс «гашения»). Широко применяется в строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и медицине.

История

Использование извести восходит к глубокой древности. Ещё в Древнем Египте и Древнем Риме известковый раствор применяли в качестве связующего материала при возведении зданий и сооружений. Процесс гашения извести был известен древнегреческим и римским строителям, которые использовали его для приготовления известкового теста — основы для штукатурок и кладочных растворов. В Средние века технология производства гашёной извести практически не изменилась, а в XIX веке, с развитием промышленной химии, были разработаны методы получения чистого гидроксида кальция в промышленных масштабах.

Получение

Гашёную известь получают в результате реакции экзотермической гидратации оксида кальция:

\[ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{теплота} \]

Процесс сопровождается значительным выделением тепла (до 65 кДж/моль), что может приводить к разогреву смеси до 100–150 °C. В зависимости от количества воды различают:

• Пушонку — сухой мелкодисперсный порошок, получаемый при добавлении к негашёной извести воды в количестве, достаточном для полного гидратирования (обычно 70–100 % от массы CaO).
• Известковое тесто — пластичная масса, образуемая при добавлении избытка воды (в 2–3 раза больше по массе, чем CaO).
• Известковое молоко — суспензия гидроксида кальция в воде, получаемая при разбавлении известкового теста или пушонки водой.
• Известковая вода — прозрачный насыщенный раствор Ca(OH)₂ (концентрация около 1,6 г/л при 20 °C), получаемый фильтрованием известкового молока.

В промышленности гашёную известь производят на специализированных заводах, где негашёную известь дробят, затем смешивают с водой в гасильных барабанах или ящиках. Полученный продукт просеивают и упаковывают.

Физико-химические свойства

• Химическая формула: Ca(OH)₂.
• Молярная масса: 74,09 г/моль.
• Внешний вид: белый кристаллический порошок или комки (в зависимости от степени гидратации).
• Плотность: 2,24 г/см³.
• Температура плавления: разлагается при нагревании до 580 °C на CaO и H₂O.
• Растворимость в воде: малорастворим (0,16 г/100 мл при 20 °C, с повышением температуры растворимость уменьшается).
• Растворимость в кислотах: хорошо растворяется с образованием солей кальция.
• pH водного раствора: 12,4–12,6 (сильнощелочная среда).

Гидроксид кальция активно поглощает углекислый газ из воздуха, превращаясь в карбонат кальция (CaCO₃):

\[ \text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O} \]

Эта реакция лежит в основе твердения известковых растворов и штукатурок.

Применение

Строительство

Самое массовое применение гашёной извести — в строительной отрасли. Она используется:

• Для приготовления известковых растворов (кладочных, штукатурных). Известковое тесто смешивают с песком и водой, получая пластичную смесь, которая после высыхания и карбонизации приобретает прочность. Такие растворы применяют при реставрации исторических зданий, а также в современном малоэтажном строительстве.
• В производстве силикатного кирпича — смесь извести и кварцевого песка прессуют и обрабатывают паром в автоклавах, получая прочный строительный материал.
• Для изготовления известково-цементных смесей — добавка гашёной извести повышает пластичность и водоудерживающую способность цементных растворов.
• В лакокрасочной промышленности — для получения известковых красок (побелка).

Сельское хозяйство

Гашёная известь применяется как мелиорант для известкования кислых почв. Внесение Ca(OH)₂ нейтрализует избыточную кислотность, улучшает структуру почвы, способствует усвоению растениями питательных веществ. Норма внесения зависит от кислотности почвы и типа культур (обычно 0,5–5 т/га). Также используется в животноводстве для дезинфекции помещений и обработки кормов.

Промышленность

• Химическая промышленность: сырьё для получения хлорной извести, кальциевых солей, гидроксида калия и натрия (каустификация).
• Металлургия: для нейтрализации кислых сточных вод, удаления примесей из руд.
• Пищевая промышленность: зарегистрирована как пищевая добавка E526 (регулятор кислотности, отвердитель). Используется в производстве сахара (очистка сахарного сиропа), консервировании овощей, при производстве кукурузной муки (нистамаль).
• Нефтегазовая отрасль: компонент буровых растворов, нейтрализатор сероводорода.
• Экология: для очистки дымовых газов от кислых компонентов (SO₂, HCl, HF), нейтрализации кислых промышленных стоков, обработки осадков сточных вод.

Медицина и стоматология

Гидроксид кальция используется в стоматологии как лечебный материал для временного пломбирования корневых каналов (обладает антисептическими свойствами и стимулирует образование дентина). В медицине применяется в качестве антацидного средства (нейтрализует соляную кислоту в желудке) — входит в состав некоторых лекарственных препаратов. Также используется в дерматологии для лечения ожогов и ран.

Другие области

• Косметология: в составе средств для депиляции (химическое удаление волос).
• Бытовая химия: компонент чистящих и моющих средств.
• Производство бумаги: для отбеливания целлюлозы.
• Строительство дорог: для укрепления грунтов оснований.

Опасность и меры безопасности

Гашёная известь — едкое вещество. При работе с ней необходимо соблюдать меры предосторожности:

• Кожные покровы: при попадании на кожу вызывает химические ожоги. Необходимо немедленно смыть большим количеством воды, затем обработать слабым раствором уксусной или лимонной кислоты.
• Глаза: попадание может привести к серьёзному повреждению роговицы. Следует немедленно промыть глаза проточной водой в течение 15–20 минут и обратиться к врачу.
• Дыхательные пути: вдыхание пыли раздражает слизистые оболочки, может вызвать кашель и отёк. Работы следует проводить в респираторе или маске.
• Пожароопасность: негорюча, но при контакте с водой может разогреваться (особенно негашёная известь).

Хранят гашёную известь в герметичной упаковке в сухом помещении, отдельно от кислот, аммонийных солей и органических веществ.

Интересные факты

• Раствор гашёной извести (известковая вода) используется для обнаружения углекислого газа: при пропускании CO₂ через прозрачный раствор он мутнеет из-за образования карбоната кальция.
• В древности известковую воду применяли для консервации яиц — щелочная среда предотвращала развитие бактерий.
• В России гашёную известь традиционно получают на месте строительства путём гашения негашёной извести в ямах или специальных ёмкостях, что позволяет получать готовое известковое тесто.

Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2.
• Строительные материалы: учебник / под ред. В. Г. Микульского. — М.: АСВ, 2004.
• ГОСТ 9179-2018 «Известь строительная. Технические условия».
• Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: КноРус, 2019.
• Данные Международной организации по стандартизации (ISO) и Европейской ассоциации производителей извести (EuLA).