Canxi oxit - CaO

Ôxít canxi (công thức CaO, còn được biết đến với tên gọi canxia, các tên gọi thông thường khác là vôi sống, vôi nung) là một ôxít của canxi, được sử dụng rộng rãi. Nó có phân tử gam bằng 56,1 g/mol, hệ số giãn nở nhiệt 0,148 (đơn vị ?), nhiệt độ nóng chảy 2572 °C.

Nó là chất rắn có dạng tinh thể màu trắng và là một chất ăn da và có tính kiềm. Như là một sản phẩm thương mại thì vôi sống có chứa lẫn cả ôxít magiê (MgO), ô xít silíc SiO₂ và mọt lượng nhỏ ôxít nhôm Al₂O₃ và các ôxít sắt.

Ôxít canxi thông thường được sản xuất bằng cách phân hủy bởi nhiệt (nung nóng) các loại vật liệu tự nhiên như đá vôi là khoáng chất chứa cacbonat canxi (CaCO₃). Nó diễn ra khi vật liệu này bị nung nóng tới nhiệt độ khoảng 900°C (American Scientist), một quá trình mà người ta còn gọi là nung vôi, để loại bỏ điôxít cacbon theo một phản ứng hóa học không thuận nghịch. Các nhiệt độ thấp hơn có thể tạo ra phản ứng thuận nghịch, nó cho phép vật liệu bị nung thành vôi sống tái hấp thụ điôxít cacbon ở xung quanh để trở thành đá vôi. Đây là một trong số các phản ứng mà con người đã biết tới từ thời tiền sử: xem thêm lò nung vôi.

CaO cùng với BaO, SrO và MgO tạo thành nhóm ôxít kiềm thổ. Vôi sống là ôxít canxi nguyên chất, nó phản ứng mạnh với nước tạo thành canxi hyđrôxít hay vôi tôi. Canxi hyđrôxít trái lại, rất bền vững. Nguồn thu chất này có thể từ vôi bột trắng, wollastonit (CaSiO₃), fenspat, colemanit, đôlômit. Vôi bột trắng là cacbonat canxi. Đôlômit (cacbonat magiê) là một khoáng chất cung cấp ôxít magiê cùng với CaO.

Công dụng

Khi cho tác dụng với nước nó trở thành vôi tôi (Ca(OH)₂), được sử dụng trong các loại vữa để làm tăng độ lên kết và độ cứng. Phản ứng này diễn ra rất mãnh liệt và tỏa nhiều nhiệt. Vôi sống cũng được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và khả năng phản ứng của nó với các muối silicat cũng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất kim loại/hợp kim ngày nay (thép, magiê, nhôm và một số kim loại màu khác) để loại bỏ các tạp chất dưới dạng xỉ.

Nó cũng được sử dụng trong xử lý nước và nước thải để làm giảm độ chua, để làm mềm như là chất kết bông và để loại bỏ các tạp chất phốtphat và các tạp chất khác; trong sản xuất giấy để hòa tanlinhin, như là chất làm đông trong tẩy rửa; trong nông nghiệp để cải thiện độ chua của đất; và trong kiểm soát ô nhiễm - trong các máy lọc hơi để khử các khí thải gốc lưu huỳnh và xử lý nhiều chất lỏng. Nó là chất khử nước và được sử dụng để làm tinh khiết axít citric, glucoza, các thuốc nhuộm và làm chất hấp thụ CO₂. Nó cũng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất đồ gốm, xi măng, sơn và công nghiệp thực phẩm, trong đó nó đôi khi được sử dụng (kết hợp với nước) để làm nóng các mặt hàng như đồ ăn nhanh và cà phê.

Trong vật liệu gốm

CaO được dùng trong vật liệu gốm nhóm trợ chảy. Ôxít canxi là loại trợ chảy cơ bản cho các loại men nung vừa và nung cao, nó bắt đầu hoạt động ở khoảng 1100 °C.

Ôxít canxi thường làm cho men sau nung cứng hơn, có độ chống trầy xước và ăn mòn axít tốt hơn. Độ giãn nở nhiệt của nó thuộc vào loại trung bình. Nếu chỉ trộn ôxít canxi và silica thì men vẫn khó nung chảy, tuy nhiên khi có sô đa và bồ tạt, ôxít canxi sẽ trở nên rất hoạt động. Độ cứng, tính ổn định và giãn nỡ nhiệt của các silicat natri và kali hầu như luôn được cải thiện khi có CaO.

CaO là một chất trợ chảy có mức độ hoạt động trung bình ở mức 5-6 của que thăm nhiệt, nhưng rất hoạt động ở mức 10. Dưới mức 4, CaO không phải là một chất trợ chảy hiệu quả cho men nhưng nếu sử dụng với một lượng ít hơn 10% (trọng lượng?) thì nó có thể giúp tăng độ cứng và giảm thẩm thấu cho men. Trong các hệ men không chì, CaO giúp giảm hiện tượng vân rạn.

CaO có thể dùng làm giảm độ nhớt của men có hàm lượng silica cao, tuy nhiên nếu men chảy lỏng quá thì có thể dẫn đến hiện tượng hóa mờ (hiện tượng do kết tinh khi làm nguội), hiện tượng này là một điều mong muốn khi cần tạo một số hiệu quả đặc biệt trên men (như độ xỉn) và là không mong muốn nếu yêu cầu men trong, bóng.

Men có hàm lượng ôxít canxi cao thường "nhạy màu". Ví dụ, khi thêm ôxít sắt ba, ôxít canxi có thể kết hợp với Fe₂O₃ tạo ra các tinh thể cho màu vàng, men trở thành xỉn. Nếu trong men không có ôxít canxi, men sẽ có màu nâu và bóng.