Kalsiumhydroksidi

Kalsiumhydroksidi eli kalsiumdihydroksidi, kalsiumhydraatti tai sammutettu kalkki on yhdiste, jonka kemiallinen kaava on Ca(OH)2. Se on tärkeä raaka-aine muun muassa muurauslaastissa. Kalsiumhydroksidia valmistetaan sekoittamalla kalsiumoksidia (poltettu kalkki, CaO) ja vettä. Reaktio tuottaa lämpöä.

Kalsiumhydroksidi on normaaliolosuhteissa olomuodoltaan väritöntä kiteistä ainetta tai valkoista jauhetta, joka liukenee vain hieman veteen. Kalsiumhydroksidin moolimassa on 74,1 g/mol, sulamispiste 580 °C (hajoaa), tiheys 2,2 g/cm3 (vesi = 1,0 g/cm3) ja CAS-numero 1305-62-0.

Sammutettu kalkki on huomattavan emäksinen ja siksi ärsyttävä aine. Se voi aiheuttaa muun muassa ihon, silmien ja hengityselinten syöpymävammoja ilman asianmukaista suojausta. Ensiapuna tulee käyttää vettä paikallisesti.

 Historia 
Kalsiumhydroksidia (sammutettu kalkki, Ca(OH)₂) on käytetty rakennusmateriaalina ja maalauksessa jo antiikin ajoista. Egyptiläiset ja roomalaiset valmistivat sitä kalkkikivestä poltettua kalsiumoksidia (poltettu kalkki, CaO), joka sammutettiin vedellä muodostaen kalsiumhydroksidia. Tätä käytettiin muurauksen sideaineena ja freskomaalauksissa.

1800-luvulla kalsiumhydroksidin käyttö laajeni maataloudessa. Nykyään sitä hyödynnetään muun muassa jätevedenkäsittelyssä ja paperiteollisuudessa. Kemiallisena yhdisteenä sen merkitys tunnustettiin 1700–1800-luvuilla, kun sen rakenne ja reaktiot saatiin tarkemmin selville.

 Rakenne ja reaktiot 
pienoiskuva|Yksinkertaistettu pallomalli kalsiumhydroksidin rakenneyksiköstä
Kalsiumhydroksidi koostuu yhdestä kalsiumionista (Ca2+) ja kahdesta hydroksidi–ionista (OH-). Puhtaan kiinteän kalsiumhydroksidin rakenne on ionihila, jossa hydroksidianioni ja kalsiumkationi muodostavat vahvan sidoksen ja kiderakenteen, jota pitävät koossa ionien väliset vahvat sähköiset vuorovaikutukset. Ionihilan vuoksi puhdas kalsiumhydroksidi on kovaa, mutta halkeilee kovasta iskusta.

Kalsiumhydroksidista käytetään myös nimeä sammutettu kalkki. Sammumattomalla eli poltetulla kalkilla tarkoitetaan kalsiumoksidia, joka muodostaa kalsiumhydroksidia reagoidessaan veden kanssa reaktioyhtälön mukaisesti:

Ca_O (s) + H_2O (l) -> Ca(OH)_2 (aq)

Reaktion takia kalsiumoksidi turpoaa, ja muodostaa kalsiumhydroksidijauhetta, joka on aineena niukkaliukoinen suola ja siten liukenemisreaktio on tasapainoreaktio reaktioyhtälön mukaisesti:

Ca(OH)_2 (aq) <=> Ca^2+ (aq) + 2OH^- (aq)

Kyseisen suolan liukoisuutta kuvaava liukoisuustulo on  .

Reagoidessaan hiilidioksidin kanssa kalsiumhydroksidi luovuttaa vettä ja kovettuu kalsiumkarbonaatiksi:

Ca(OH)_2 (s) + CO_2 (g) -> CaCO_3 (s) + H_2O (l)

Kuivumisreaktionsa vuoksi kalsiumhydroksidia hyödynnetään muun muassa betoni– ja laastirakentamisessa.

 Valmistus 
Kalsiumoksidin lähtöaineena käytetään kalkkikiveä (kalsiumkarbonaatti, CaCO₃), joka kuumennetaan yli 800 °C:n lämpötilassa kalkkiuunissa. Tässä lämpöprosessissa kalsiumkarbonaatti hajoaa kalsiumoksidiksi ja hiilidioksidiksi:

CaCO_3 (s) -> CaO (s) + CO_2 (g)

Kalsiumhydroksidin valmistus perustuu pääasiassa hienonnettuun kalsiumoksidiin (poltettu kalkki), joka saadaan lähtöaineesta. Tarkasti mitattu määrä vettä lisätään hitaasti jauhettuun tai murskattuun kalsiumoksidiin, jolloin syntyy kuiva, valkoinen jauhe erittäin eksotermisessa reaktiossa.

CaO (s) + H_2O (l) -> Ca(OH)_2 (s)

 Käyttö 
Aiemmin mainittujen käyttökohteiden lisäksi kalsiumhydroksidilla on käyttökohteita sovelluksissa esimerkiksi rakennusalalla, vedenkäsittelyssä, elintarviketeollisuudessa, maataloudessa ja kemianteollisuudessa.

Rakennusalalla kalsiumhydroksidia käytetään muurauslaastin ja kipsin valmistuksessa yhdistämällä kalsiumhydroksidia, hiekkaa ja vettä sopivassa suhteessa. Muurauslaastin ja kipsin avulla voidaan tiivistää erilaisia välejä ja saada esimerkiksi tiilipaloja yhdessä pitävä seos.

Vedenkäsittelyssä kalsiumhydroksidin emäksisyys auttaa neutraloimaan happamia vesiä muodostaen neutraalia vettä ja suolaa reaktioyhtälön mukaisesti:

Ca(OH)_2 (aq) + 2H^+ (aq) -> Ca^{2+} (aq) + 2H_2O (l)

Vedenkäsittelyssä kalsiumhydroksidia käytetään hiutaloittamisaineena; se kerää vedestä pieniä partikkeleita itseensä tehden lopullisesta tuotteesta puhtaampaa. Maataloudessa kalsiumhydroksidin neutraloivat ominaisuudet auttavat maaperää kestämään happamia sateita.

Puuteollisuudessa kalsiumhydroksidia käytetään puun käsittelyyn sen tehdessä sellun erottamisesta puusta helpompaa. Kalsiumhydroksidia käytetään myös laajasti teollisuuden savukaasujen puhdistuksessa erilaisin menetelmin.

Kalsiumhydroksidia käytetään myös hammaslääketieteessä syvän karieksen hoidossa, mutta tuoreet tutkimustulokset ovat tuoneet sen rinnalle käyttöön myös erilaiset kalsiumsilikaatit. 

 Käyttöturvallisuus 
Kalsiumhydroksidi on tehoaine, jota käytetään esimerkiksi lehtipuunkoron torjuntaan. Sitä ei ole hyväksytty luonnonmukaiseen tuotantoon, mutta sen ei katsota aiheuttavan akuuttia tai viivästynyttä haittaa ihmisille, eläimille tai ympäristölle, kun sitä käytetään ohjeiden mukaisesti. Kalsiumhydroksidia käytetään veteen sekoitettuna kalkkivetenä, joka sivellään tai ruiskutetaan kasveihin kasvukauden ulkopuolella. Ylimääräinen seos tulee toimittaa vaarallisen jätteen keräyspisteeseen hävitystä varten. 

Aineen käsittelyssä tulee noudattaa erityistä varovaisuutta. Jauhemuotoinen kalsiumhydroksidi ärsyttää ihoa (H315), vaurioittaa vakavasti silmiä (H318) ja saattaa aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä (H335). Siksi käsittelyssä on käytettävä asianmukaisia suojavarusteita, kuten suojakäsineitä, suojalaseja ja hengityksensuojainta. Lisäksi työskentelytilassa on huolehdittava hyvästä ilmanvaihdosta ja vältettävä pölyn muodostumista.

Kalsiumhydroksidi ei ole syttyvää, eikä sillä ole aspiraatiovaaraa tai pitkäaikaisia elinkohtaisia myrkyllisiä vaikutuksia, mutta se voi reagoida voimakkaasti happojen kanssa, minkä vuoksi sen varastoinnissa on vältettävä yhteensopimattomia aineita. Ainetta on säilytettävä kuivassa tilassa, suosituslämpötilassa 15–25 °C, ja kaukana elintarvikkeista tai eläinravinnosta.

 Lähteet 

 Kuvia 

 Aiheesta muualla 

 Kemian työsuojeluneuvottelukunta: Kalsiumhydroksidi 
 KEGG: Calcium hydroxide 
 ChemBlink: Calcium hydroxide 

Luokka:Kalsiumyhdisteet
Luokka:Hydroksidit
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit