هيدروكسيد الكالسيوم

الموسوعة الحرة

هيدروكسيد الكالسيوم (المعروف تقليديًا باسم الجير المطفأ ) هو مركب غير عضوي صيغته الكيميائية Ca ( OH ) ₂ . وهو عبارة عن بلورات عديمة اللون أو مسحوق أبيض، ويُنتج عند خلط الجير الحي ( أكسيد الكالسيوم ) بالماء . ويُنتج سنويًا ما يقارب 125 مليون طن من هيدروكسيد الكالسيوم في جميع أنحاء العالم. [ 8 ]

يُعرف هيدروكسيد الكالسيوم بأسماء عديدة، منها الجير المطفأ ، والجير القلوي ، وجير البناء ، والجير المطفأ ، والجير ، وجير التخليل . يُستخدم هيدروكسيد الكالسيوم في تطبيقات كثيرة، منها تحضير الطعام، حيث يُعرف بالرقم E526 . ويُطلق على محلول هيدروكسيد الكالسيوم المشبع اسمي ماء الجير وحليب الجير .

الذوبانية

يُعدّ هيدروكسيد الكالسيوم متوسط ​​الذوبان في الماء، كما هو الحال مع العديد من ثنائي الهيدروكسيدات. تزداد ذوبانيته من 0.66 غ/لتر عند 100 درجة  مئوية إلى 1.89 غ/لتر عند 0  درجة مئوية. [ 8 ] يبلغ حاصل ذوبانه Ksp 5.02 × 10⁻⁶ عند 25 درجة مئوية، [ 1 ] وتفككه في الماء كبير بما يكفي لجعل محاليله قاعدية وفقًا لتفاعل الذوبان التالي: 

Ca(OH) ₂ → Ca²⁺ + 2 OH⁻

تتأثر الذوبانية بتأثير الأيون المشترك . تنخفض ذوبانيتها بشكل كبير عند إضافة مصادر الهيدروكسيد أو الكالسيوم.

ردود الفعل

عند تسخينه إلى 512  درجة مئوية، يصل الضغط الجزئي للماء في حالة توازن مع هيدروكسيد الكالسيوم إلى 101  كيلو باسكال (الضغط الجوي العادي)، مما يؤدي إلى تحلل هيدروكسيد الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم والماء: [ 9 ]

Ca(OH) 2 → CaO + H 2 O

عند تمرير ثاني أكسيد الكربون عبر ماء الجير، يكتسب المحلول مظهراً حليبياً بسبب ترسب كربونات الكالسيوم غير القابلة للذوبان :

Ca(OH) 2 (aq) + CO 2 (g) → CaCO 3 (s) + H 2 O(l)

في حال إضافة كمية زائدة من ثاني أكسيد الكربون : يحدث التفاعل التالي:

CaCO3 ( s) + H2O ( l) + CO2 ( g) → Ca(HCO3 ) 2 ( aq)

يختفي اللون الحليبي لأن بيكربونات الكالسيوم قابلة للذوبان في الماء.

يتفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع الألومنيوم . هذا التفاعل هو أساس الخرسانة الخلوية . [ 8 ] وهو لا يُسبب تآكل الحديد والصلب ، وذلك بفضل تخميل سطحهما.

يتفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع حمض الهيدروكلوريك لإنتاج هيدروكسي كلوريد الكالسيوم ثم كلوريد الكالسيوم .

في عملية تسمى الكبرتة ، يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع ماء الجير:

Ca(OH) 2 (aq) + SO 2 (ز) → CaSO 3 (s) + H 2 O(l)

يُستخدم ماء الجير في عملية تُعرف باسم تليين الجير لتقليل عسر الماء. كما يُستخدم أيضاً كعامل مُعادل في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية.

الهيكل والتحضير

صورة مجهرية إلكترونية ماسحة لعجينة أسمنتية متصدعة ومتصلبة، تظهر صفائح من هيدروكسيد الكالسيوم وإبر من الإترينجيت (بمقياس الميكرون).

يتخذ هيدروكسيد الكالسيوم بنية بوليمرية ، كما هو الحال مع جميع هيدروكسيدات المعادن. وتتشابه بنيته مع بنية هيدروكسيد المغنيسيوم (بنية البروسيت ) ؛ أي أنه يحتوي على وحدة يوديد الكادميوم . وتوجد روابط هيدروجينية قوية بين الطبقات. [ 10 ]

يتم إنتاج هيدروكسيد الكالسيوم تجارياً عن طريق معالجة (إطفاء) الجير الحي بالماء:

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

إلى جانب إنتاج الجير الحي من الحجر الجيري عن طريق التكليس ، يعد هذا أحد أقدم التفاعلات الكيميائية المعروفة؛ إذ يعود تاريخ الأدلة على الإنتاج في عصور ما قبل التاريخ إلى 7000 قبل الميلاد على الأقل. [ 11 ]

الاستخدامات

يُستخدم هيدروكسيد الكالسيوم بشكل شائع في تحضير ملاط ​​الجير .

يُعدّ هيدروكسيد الكالسيوم أحد أهم استخداماته كمادة مُرَسِّبة في معالجة المياه والصرف الصحي . فهو يُشكِّل مادة صلبة مُشحونة ذات قوام هش تُساعد في إزالة الجزيئات الصغيرة من الماء، مما يُنتج ماءً أكثر نقاءً. ويُعزى هذا الاستخدام إلى انخفاض تكلفة هيدروكسيد الكالسيوم وسميته. كما يُستخدم أيضًا في معالجة المياه العذبة لرفع درجة حموضة الماء، مما يمنع تآكل الأنابيب في المياه الحمضية، وذلك لأنه يُنظِّم درجة الحموضة ذاتيًا ولا يرفعها بشكل مفرط.

يُستخدم هذا المركب أيضاً على نطاق واسع في صناعة الورق، حيث يُعدّ وسيطاً في تفاعل إنتاج هيدروكسيد الصوديوم. ويُشكّل هذا التحويل جزءاً من خطوة المعالجة القلوية في عملية كرافت لصناعة اللب. في عملية المعالجة القلوية، يُضاف الجير المحروق إلى المحلول الأخضر ، وهو محلول يتكون أساساً من كربونات الصوديوم وكبريتات الصوديوم، وينتج عن إذابة المعدن المنصهر ، وهو الشكل المنصهر لهذه المواد الكيميائية من فرن الاستخلاص. [ 10 ]

في مزارع الفاكهة ، يُستخدم هيدروكسيد الكالسيوم كمبيد للفطريات. ويمنع رشّ "ماء الجير" ظهور التقرحات التي يُسببها الفطر الممرض Neonectria galligena . تُرشّ الأشجار خلال فترة سكونها في الشتاء للوقاية من الحروق السامة الناتجة عن هيدروكسيد الكالسيوم شديد التفاعل. هذا الاستخدام مُصرّح به في الاتحاد الأوروبي والمملكة المتحدة بموجب لوائح المواد الأساسية. [ 12 ]

يُستخدم هيدروكسيد الكالسيوم في طب الأسنان، وخاصة في تخصص علاج جذور الأسنان، وذلك لخصائصه المضادة للبكتيريا وقدرته على تحفيز ترسب الأنسجة الصلبة . [ 13 ]

صناعة الأغذية

بسبب انخفاض سميته وخصائصه القاعدية المعتدلة، يُستخدم الجير المطفأ على نطاق واسع في صناعة الأغذية .

استخدامات السكان الأصليين لأمريكا

الذرة الجافة غير المعالجة (يسار)، والذرة المعالجة (يمين) بعد غليها في الماء مع هيدروكسيد الكالسيوم (15  مل، أو  ملعقة كبيرة واحدة، من الجير لكل 500  غرام من الذرة) لمدة 15 دقيقة

في لغة ناواتل ، لغة الأزتيك ، يُطلق على هيدروكسيد الكالسيوم اسم "نيكستلي ". في عملية تُسمى "نيكستاماليزيشن" ، يُطهى الذرة مع "نيكستلي" ليتحول إلى "نيكستامال" ، المعروف أيضًا باسم "هوميني ". تُحسّن عملية "نيكستاماليزيشن" بشكل ملحوظ التوافر الحيوي للنياسين (فيتامين ب 3 )، مما يقي من مرض البلاجرا . [ 17 ] يُعتبر "نيكستامال" أيضًا ألذ طعمًا وأسهل هضمًا. غالبًا ما يُطحن ليُصبح دقيقًا يُعرف باسم "ماسا" ، والذي يُستخدم في صنع التورتيلا والتاماليس، وهو ما لا يُمكن فعله باستخدام الذرة غير المُعالجة بـ"نيكستاماليزيشن".

عند مضغ أوراق الكوكا ، يُضاف هيدروكسيد الكالسيوم عادةً للحفاظ على المواد القلوية المنشطة متاحة كيميائيًا لامتصاصها من قِبل الجسم. وبالمثل، اعتاد الأمريكيون الأصليون مضغ أوراق التبغ مع هيدروكسيد الكالسيوم المستخلص من أصداف الرخويات المحروقة لتعزيز التأثيرات. كما استخدمته بعض قبائل أمريكا الجنوبية الأصلية كمكون في اليوبو ، وهو نوع من التبغ المهلوس يُحضّر من بذور بعض أنواع نبات الأنادينانثيرا . [ 18 ]

الاستخدامات الآسيوية

في جنوب وجنوب شرق آسيا، يُضاف هيدروكسيد الكالسيوم - المعروف محليًا بأسماء تشمل تشونا ، تشونا ، أبوج أو سون - عادةً إلى حزمة من جوز الأريكا وأوراق التنبول تسمى " بان " أو بويو للحفاظ على المنشطات القلوية متاحة كيميائيًا للدخول إلى مجرى الدم عن طريق الامتصاص تحت اللسان .  

يُعدّ تشونا مكونًا رئيسيًا في بيثا ، مما يساهم في قوامها المقرمش والمتماسك المميز.

يُستخدم في صناعة النسوار (المعروف أيضًا باسم ناس أو نيسوار ) ، وهو نوع من التبغ يُصنع من أوراق التبغ الطازجة، والطحين ، ورماد الخشب. ويُستهلك بكثرة بين أبناء الشتات البشتوني في أفغانستان وباكستان والهند وبنغلاديش . كما يستخدم القرويون هيدروكسيد الكالسيوم لطلاء منازلهم الطينية في أفغانستان وباكستان والهند.

كان يُستخدم ماء الجير تقليديًا في تايوان والصين لحفظ فاكهة الكاكي وإزالة مرارتها . [ 19 ] : 623

استخدامات الهوايات

في فن الرسم الجداري (بون فريسكو) ، يُستخدم ماء الجير كمذيب للألوان لتطبيقه على الجص الطازج. تاريخياً، يُعرف هذا النوع من الطلاء باسم التبييض .

يستخدم هواة تربية الأحياء المائية البحرية ماء الجير على نطاق واسع كمكمل أساسي للكالسيوم والقلوية في أحواض الشعاب المرجانية. تبني المرجانيات من رتبة سكليراكتينيا هياكلها الداخلية من الأراغونيت (أحد أشكال كربونات الكالسيوم). وعند استخدامه لهذا الغرض، يُشار إلى ماء الجير عادةً باسم "كالكواسِر" . كما يُستخدم في دباغة الجلود وصناعة الرق . ويُستخدم الجير أيضًا كعامل لإزالة الشعر نظرًا لخصائصه القلوية. [ 20 ]

العناية الشخصية والتزيين

صورة مقرّبة لطاقم مسرحية الغالي المحتضر ، تُظهر تسريحة شعر مميزة، يُفترض أنها ناتجة عن الغسل بماء الجير.

يؤدي معالجة الشعر بماء الجير إلى تقويته وتفتيح لونه، مع فائدة إضافية تتمثل في قتل أي قمل أو عث يعيش فيه. وصف ديودور الصقلي السلتيين على النحو التالي: "الغاليون طوال القامة، ذوو عضلات مفتولة، وبشرة بيضاء، وشعرهم أشقر، ليس فقط بشكل طبيعي، بل إنهم يحرصون أيضًا على زيادة اللون المميز الذي منحته إياه الطبيعة بوسائل اصطناعية. فهم يغسلون شعرهم دائمًا بماء الجير، ويسحبونه للخلف من الجبهة إلى أعلى الرأس ثم إلى مؤخرة العنق، مما يجعل مظهرهم يشبه مظهر الساتير والبان، لأن معالجة شعرهم تجعله ثقيلًا وخشنًا لدرجة أنه لا يختلف في أي شيء عن عرف الخيول." [ 21 ]

يُستخدم هيدروكسيد الكالسيوم أيضاً في عملية دباغة الجلود التي تسمى التكليس .

في النجوم

تم رصد أيون CaOH + في الغلاف الجوي للنجوم من النوع S. [ 22 ]

ماء الجير

ماء الجير هو محلول مائي مشبع من هيدروكسيد الكالسيوم. يذوب هيدروكسيد الكالسيوم بشكل طفيف في الماء عند درجة حرارة الغرفة (1.5  غ/لتر عند 25  درجة مئوية [ 23 ] ). ماء الجير "النقي" (أي غير مشبع أو مشبع تمامًا) صافٍ وعديم اللون، وله رائحة ترابية خفيفة وطعم قابض/مر. وهو قاعدي، حيث تبلغ درجة حموضته 12.4. سُمي ماء الجير بهذا الاسم نسبةً إلى الحجر الجيري ، وليس إلى ثمرة الليمون . يُمكن تحضير ماء الجير بمزج هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH) ₂ ) مع الماء وإزالة الفائض منه (مثلًا، بالترشيح). عند إضافة كمية زائدة من هيدروكسيد الكالسيوم (أو عند تغيير الظروف البيئية، مثلًا، عند رفع درجة حرارته بدرجة كافية)، ينتج محلول حليبي بسبب تعليق هيدروكسيد الكالسيوم الزائد بشكل متجانس. يُعرف هذا السائل تقليديًا باسم حليب الجير .

المخاطر الصحية

إن التعرض لـ Ca(OH) 2 ، كما هو الحال مع أي قاعدة قوية ، يمكن أن يسبب حروقًا جلدية، ولكنه ليس سامًا بشكل حاد. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 جون رامبل (18 يونيو 2018). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 99  ). مطبعة سي آر سي. الصفحات 5-188 . ISBN  978-1138561632.
  2. ^ "قائمة الفرز: pKb-Werte، nach Ordnungszahl فرز. – Dasperiodensystem عبر الإنترنت" .
  3. ↑ بيتش، هـ. إي. (1961). "مواقع الهيدروجين في البورتلانديت، Ca(OH) ₂ ، كما هو موضح بتوزيع الإلكترونات". أكتا كريستالوغرافيكا . 14 (9): 950-957 . Bibcode : 1961AcCry..14..950P . doi : 10.1107/S0365110X61002771 .
  4. ↑ دليل CRC للكيمياء والفيزياء : كتاب مرجعي سريع للبيانات الكيميائية والفيزيائية . ليد، ديفيد ر. ( الطبعة 84). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة CRC. 2003. الصفحات 5-10 . ISBN    0849304849. OCLC 52548731 . {{cite book}}صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  5. 1 2 زومدال، ستيفن س. (2009). المبادئ الكيميائية، الطبعة السادسة . شركة هوتون ميفلين. ص. A21. ISBN  978-0-618-94690-7.
  6. 1 2 3 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0092" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  7. ↑ "MSDS هيدروكسيد الكالسيوم" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يونيو 2011 .
  8. 1 2 3 4 كيني، مارتن؛ أوتس، توني (2007). "الجير والحجر الجيري". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a15_317.pub2 . ISBN 978-3-527-30385-4.
  9. ↑ هالستيد، بي إي؛ مور، إيه إي (1957). "التفكك الحراري لهيدروكسيد الكالسيوم". مجلة الجمعية الكيميائية . 769 : 3873. doi : 10.1039/JR9570003873 .
  10. 1 2 غرينوود، ن.ن.؛ وإيرنشو، أ. (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية)، أكسفورد: باتروورث-هاينمان. ISBN 0-7506-3365-4.
  11. ↑ "تاريخ استخدامات الحجر الجيري - التسلسل الزمني" . مركز تعلم العلوم - بوكابو أكورانغا بوتاياو . العقول الفضولية في نيوزيلندا. 1 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه في 7 يونيو 2024 .
  12. ↑ الاتحاد الأوروبي (13 مايو 2015). "اللائحة التنفيذية للمفوضية (الاتحاد الأوروبي) 2015/762 الصادرة في 12 مايو 2015 بالموافقة على المادة الأساسية هيدروكسيد الكالسيوم وفقًا للائحة (المفوضية الأوروبية) رقم 1107/2009 الصادرة عن البرلمان الأوروبي والمجلس بشأن طرح منتجات وقاية النباتات في السوق، وتعديل الملحق باللائحة التنفيذية للمفوضية (الاتحاد الأوروبي) رقم 540/2011" . تم الاطلاع عليها في 12 مايو 2022 .
  13. ↑ محمدي، ز.؛ دومر، ب.م. (2011). "خصائص وتطبيقات هيدروكسيد الكالسيوم في علاج جذور الأسنان وإصابات الأسنان". المجلة الدولية لعلاج جذور الأسنان . 44 (8): 697-730 . doi : 10.1111/j.1365-2591.2011.01886.x . PMID 21535021 . 
  14. ↑ معهد أبحاث المبيدات التابع للبرنامج الوطني للمنتجات العضوية بوزارة الزراعة الأمريكية (23 مارس 2015). "الجير المطفأ: تقرير التقييم الفني" (ملف PDF) . خدمات التسويق الزراعي . تاريخ الاطلاع: 17 يوليو 2019 .
  15. ↑ بورزوك، أليك (6 أغسطس 2015). "الطبخ بالقلويات" . مختبر الغذاء النوردي .
  16. ↑ "تحضير ركائز زراعة الفطر" . جمعية علم الفطريات في أمريكا الشمالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2021 .
  17. ↑ واشر، كارمن (1 يناير 2003). "النيكستاماليزيشن، تقنية من أمريكا الوسطى لمعالجة الذرة على نطاق صغير، ذات إمكانات كبيرة لتحسين القيمة الغذائية للأطعمة المصنوعة من الذرة" . مناهج غذائية قائمة على الغذاء من أجل تغذية صحية في أفريقيا . مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2018.
  18. ↑ دي سميت، بيتر إيه جي إم (1985). "نظرة عامة متعددة التخصصات على طقوس استنشاق التبغ المسكر في نصف الكرة الغربي". مجلة علم الأدوية العرقية . 3 (1): 3-49 . doi : 10.1016/0378-8741(85)90060-1 . PMID 3887041 . 
  19. ↑ هو، شيو-ينغ (2005). النباتات الغذائية في الصين . هونغ كونغ: دار نشر الجامعة الصينية. ISBN 962-201-860-2. OCLC 58840243 . 
  20. ↑ طبيعة وصناعة الرق بقلم رونالد ريد
  21. ↑ ديودور الصقلي . مكتبة التاريخ . مكتبة لوب الكلاسيكية. المجلد الثالث. ترجمة أولدفادر، سي إتش. مطبعة جامعة هارفارد. الكتاب الخامس، الفصل 28. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2017 – عبر بيل ثاير، جامعة شيكاغو. 
  22. ↑ يورغنسن، أوفي جي. (1997). "نماذج النجوم الباردة" . في فان ديشويك، إيوين إف. (محرر). الجزيئات في الفيزياء الفلكية: المجسات والعمليات . ندوات الاتحاد الفلكي الدولي. المجلد 178. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 446. ISBN   079234538X.
  23. ↑ «ذوبانية المركبات غير العضوية والمركبات المعدنية العضوية - تجميع لبيانات الذوبانية من الأدبيات الدورية»، أ. سيديل، دبليو إف لينكه، فان نوستراند (الناشر)، 1953