Гидроксид кальция (Е526): описание, польза и вред, применение

Гидроксид кальция – это неорганическое вещество, относящееся к классу оснований. Обладает выраженными щелочными свойствами и хорошей реакционной способностью, взаимодействует с другими соединениями уже при комнатной температуре. Гашеная известь, как еще называют это вещество, нашла применение в различных сферах. Из-за развитых антибактериальных свойств применение гидроксида кальция распространено в медицине и садоводстве, в пищевой промышленности известковая вода зарегистрирована как пищевая добавка под номером Е526. Она выполняет функции стабилизатора, эмульгатора, регулятора кислотности. В связи с тем, что вносят её в небольших дозах, она не оказывает существенного влияния на организм.

Что такое гидроксид кальция, названия вещества

Гидроксид кальция представляет собой сильное основание, состоящее из щелочноземельного металла кальция (Ca), к которому присоединяются два гидроксильных остатка (OH).  Чаще всего используются растворы этого вещества, которые имеют традиционные названия:

1. Гашеная известь – это вещество, полученное путём добавления воды к оксиду кальция, который называют «негашеной» известью.
2. Известковое молоко – это коллоидный раствор, в котором во взвешенном состоянии находятся частички гидроксида кальция белого цвета, из-за беловатого оттенка суспензию называют молоком.
3. Известковая вода – незамутненная жидкость, не имеющая цвета, получается при фильтрации или отстаивании известкового молока.
4. Пушонка – популярная в садоводстве смесь оксида кальция с небольшим количеством воды, в результате чего образуется мелкодисперсный мелкий порошок высокой гигроскопичности с высокой сыпучестью.

Формула, уравнение, физические и химические свойства, реакции

Химическая формула вещества:

Ca(OH)₂

При обработке оксида кальция водой выделяется тепло, уравнение получения гашеной извести:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Полученный гидроксид в нормальных условиях имеет вид белого мелкого порошка с высокой плотностью, без запаха с жгучим вкусом. Хорошо растворим в органических растворителях, особенно в кислотах, эфирах, в одноатомных спиртах (глицерин), хуже растворяется в воде, не растворим в этаноле. Растворимость в воде ухудшается при подогреве. Наибольший показатель наблюдается при 0 °С.  Гигроскопичность высокая, склонен к образованию комков.

Структурная формула и решетка гидроксида кальция

Температура плавления составляет 512 °С, при этом основание медленно теряет воду, постепенно переходя в оксид. При возрастании температурного режима до +580-600 °С происходит полное разложение, образуется оксид и вода:

Ca(OH)₂ → CaO↑+ H₂O

Водный раствор гидроксида кальция проявляет ярко выраженные основные свойства, в связи значение pH сильнощелочное. С эти же связана и высокая реакционная активность. Способен вступать во взаимодействие с простыми веществами-неметаллами, например, с хлором:

Ca(OH)₂ + Cl₂ → Ca(ClO)₂ + CaCl₂ + 2H₂O

В итоге образуется кальциевая соль хлорноватистой кислоты, хлорид кальция и вода. Если суспензию кальция предварительно подогреть, то уравнение приобретает другой вид:

Ca(OH)₂ + Cl₂ → Ca(ClO₃)₂ + 5CaCl₂ + 6H₂O

Вместо гипохлорита синтезируется хлорат.

Ещё более разнообразны пути взаимодействия едкой щелочи со сложными веществами. Яркие основные свойства располагают к реакциям с кислотами. Гидроксид реагирует с серной кислотой, приводя к нейтрализации:

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄↓+ H₂O

В осадок выпадает белый с желтоватым сульфат.

При взаимодействии с сероводородной кислотой гашеная известь приводит к полунейтрализации сероводорода с выделением гидросульфида и воды:

Ca(OH)₂ + 2H₂S → Ca(HS)₂ + H₂O

C разбавленной фосфорной кислотой гидроксид кальция реагирует с формированием нерастворимого бесцветного фосфата:

3Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O

Однако с концентрированной ортофосфорной кислотой реакция идёт по-другому:

Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ → CaHPO₄↓ + H₂O

Образуется гидрофосфат кальция.

Раствор основания при пропускании через него углекислого газа постепенно мутнеет, т.к. образуются частички карбоната кальция:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Взаимодействие позволяет доказать наличие в среде углекислого газа. Если продолжить пропускать диоксид углерода, раствор перестает быть мутным, что обусловлено формированием гидрокарбоната кальция – кислой соли, которая лучше растворяется в воде:

CaCO₃ +H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Гидроксид кальция тяжело вступает во взаимодействие с солями. Одной из качественных реакций на данный гидроксид является реагирование с карбонатом натрия с образованием нерастворимого карбоната кальция:

Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaOH

Соединение при умеренном нагревании (до 40-50 °С) способно реагировать с пероксидами, например, с перекисью водорода:

Ca(OH)₂ + H₂O₂ → CaO₂↓ + H₂O

В результате реакции образуется вода и пероксид кальция.

Химический состав, характеристики, пищевая ценность

Гидроксид кальция не имеет пищевой ценности. В продукты питания он добавляется в минимальных количествах, так что роль кальция, отделяемого в желудочно-кишечном тракте, незначительная для метаболизма. Вещество не калорийно. 100 грамм пищевой добавки Е526 содержит:

Получение и производство

До 2002 года существовало несколько основных способов промышленного синтеза гидроксида кальция. Так, его получали посредством гидратации (присоединения молекул воды) предварительно обожжённого оксида кальция. Затем следовали процессы, сопряженные с использованием сложного технологического оборудования: выдерживание в бункере, разделение в специальном сепараторе,  размол кристаллов в порошок при вибрационном воздействии. Данная методика имеет множество недостатков: низкий выход целевого продукта (55-60%), большие затраты на обжиг и поддержание работоспособности заводского оборудования.

Другой способ производства гашеной извести заключается в дополнительном обжиге готового продукта. Полученный путём гидратации оксида кальция гидроксид повторно обжигают (термическая обработка при 850-1200 °С), получают известковую воду, из которой с помощью сушки при 400 °С  экстрагируют искомую щелочь. Эта технология еще более затратна, поскольку включает 2 этапа обжига, а также сушку при высоких температурах, фильтрацию. Она оказалась экономически невыгодной.

Предпринимались попытки сократить процесс производства. Для этого отбирали кусковой оксид кальция, который обрабатывали водой при температуре, не превышающей 98 °С. Смесь затем поступала в сепаратор, где непогашенные частицы вещества повторно подвергались гидратации. Большим минусом этого способа является необходимость в догашивании, которая затрудняла весь процесс, в результате выход не превышал 60%, а продукт получался с большим количеством примесей, характеризовался низкой дисперсностью. Те же негативные последствия характерны и для иного метода синтеза:  обжиг и гидратация карбонатного сырья с размером частиц не более 50 мм при последующем разделении по фракциям не даёт экономических преимуществ и нужной чистоты продукции.

В конце 1970-х годов при гидратации окиси кальция стали добавлять различные добавки, которые должны были положительно сказаться на результате работы. Применялись сульфосодержащие соли оснований аммония или пиримидина, кормовые дрожжи, сульфонаты жирных кислот. Однако они изменяли цвет порошка на более темный.

В 2002 году был предложен инновационный способ производства едкой извести, сочетающий традиционный обжиг с добавлением безвредной добавки, которая увеличивает выход целевого продукта. Получение состоит из нескольких этапов:

1. В качестве исходного сырья выбирают доломитовую муку. Её подают на обжиг в специализированную печь, раскаленную до 950-1010 °С. При этом имеющиеся в муке примеси карбоната кальция (CaCO₃) полностью преобразуются в оксид кальция (CaO).
2. Смесь поступает в гаситель, где заливается потоком воды с органической добавкой неонола либо смачивателями ОП-7 и ОП-10. Данные соединения – комплекс изомеров углеводородов, в составе которых есть ароматический цикл (алкилфенолы).
3. Происходит реакция гидратации. Добавки ускоряют взаимодействие, способствуют образованию однородной массы без недогашенных частиц, снижают поверхностное натяжение, за счет чего известковая мука смачивается равномерно.
4. Порош гидроксида кальция отправляют в аппарат, осуществляющий рассев, далее готовый продукт следует на упаковку.

Сегодня данная технология наиболее распространена. Она позволяет получить Е526 с высокими потребительскими качествами: низкое содержание примесей, строго определенная фракция, высокая насыпная плотность и белизна. Кроме того, метод экономически выгоден и быстр.

Воздействие на организм

Гидроксид кальция в виде пищевой добавки не приносит организму ни вреда, ни пользы, т.к. добавляется в очень малых количествах. При работе с этой щелочью на производствах, эксплуатировании в качестве реактива или строительного раствора, побелки для деревьев, удобрения возможно отравление. Гашеная известь при попадании на открытые участки кожи вызывает ожоги, при вдыхании провоцирует раздражение слизистой.

Вред для организма, противопоказания, побочные эффекты

При работе с растворами гидроксида кальция  необходимо соблюдать меры предосторожности. Попадая на кожу, он вызывает сильный химический ожог, который проявляется в болезненных ощущениях, зуде, жжении, покраснении. Попадание едкой извести в глаза может привести к слепоте, а вдыхание – к повреждению лёгких.

Не рекомендуется использовать гидроксид кальция людям, склонным к аллергическим реакциям, а также с хроническими кожными заболеваниями: дерматит, экзема. Запрещается допускать детей до порошка щелочи.

Отравление гидроксидом кальция

Отравление гидроксидом кальция наступает при проглатывании вещества, нанесении порошка или раствора на открытую или поврежденную кожу, попадание в глаза и дыхательные пути.  Основные симптомы:

• ощущение жжения;
• першение в горле, спазмы дыхательной мускулатуры;
• сильная боль в области живота;
• снижение давления и температуры;
• покраснение кожи, соприкоснувшейся с гидроксидом.

При любой форме отравления нужно обязательно обратиться к врачу, т.к. химические ожоги быстро прогрессируют. Первая помощь – промыть глаза или кожный покров большим количеством воды. При употреблении внутрь рекомендуется выпить несколько стаканов молока и срочно вызвать доктора. Для предупреждения развития интоксикации следует работать с веществом только в защитной одежде, респираторе и тщательно мыть после этого руки.

Полезные свойства

Польза гидроксида кальция заключается в том, что его применяют в стоматологии, строительстве, пищевой промышленности. В малых дозах он совершенно нетоксичен. Чистое соединение вносится стоматологами в корневую зону и хорошо усваивается, проявляя ярко выраженные антибактериальные свойства.

Противомикробная активность гашеной извести обуславливается разрушительным действием на мембраны бактерий. Они не могут выжить в присутствии сильной щелочи, которая нарушает целостность оболочки их клеток, приводя к гибели. По сходному механизму функционирует фунгицидная атака соединения. Гидроксид сдерживает развитие патогенных грибков, тормозя их размножение и прорастание гиф. Поэтому так эффективна обработка растений и внесение известковой пушонки в почву.

Применение гидроксида кальция

Применение гидроксида кальция осуществляется во многих сферах в связи с высокой реакционной активностью. Способность образовывать коллоидные растворы ценится в строительстве и промышленности, а его влияние на кислотность среды применимо в пищевой отрасли. Антибактериальные функции и уникальные физические свойства позволяют использовать гашеную известь в садоводстве и медицине.

Применение гидроксида кальция в пищевой промышленности

Пищевая добавка Е526 применяется как регулятор кислотности и стабилизатор. Её добавляют во многие продукты питания для продления срока годности и улучшения структуры. Сегодня стараются минимизировать использование гидроксида кальция, т.к. он слеживается, со временем комкается, несмотря на это его можно найти в составе многих товаров:

• фруктовые соки (виноградный, в том числе концентрированный);
• фруктово-овощная консервация;
• маринованные грибы;
• сливочное масло;
• какао-содержащие продукты;
• кондитерские изделия с шоколадом;
• сухие завтраки;
• алкогольные напитки (пиво, вино);
• детское питание для детей до 3-х лет.

Гашеная известь сохраняет плотность и качество растительных волокон в консервированном виде. Способствует стабилизации кислотности соков и продукции, ориентированной на детское питание и прикорм. В алкогольных напитках гидроксид кальция добавляется в воду для снижения жесткости и улучшения вкусовых качеств.

Применение гидроксида кальция в медицине и ветеринарии

В стоматологии чистый гидроксид кальция применяют для достижения стерильности зубного канала. Раствор вносится в проблемный зуб, после чего щелочь по каналам дентина достигает пульпы, насыщенной кровеносными сосудами. Здесь вещество снимает воспаление, убивает болезнетворных бактерий. Как правило, зубной канал пломбируется на несколько недель для пролонгированного действия гашеной извести.

Гидроксид кальция используется в следующих ситуациях:

• глубокий кариес;
• доброкачественные новообразования (кисты);
• гранулематозное воспаление;
• воспалительное заболевание тканей пародонта;
• апикальный периодонтит;
• пульпит.

В связи с тем, что едкая известь является сильным основанием, её можно применять для борьбы с кислотными ожогами. Гидроксид нейтрализует кислоты, образуя соль и воду, в результате сокращается токсичное воздействие на слизистые и кожу.

В ветеринарной практике гидроксид кальция вносится в рыбоводческие водоёмы в качестве натурального противомикробного и противопротозойного препарата. Особенно эффективен он против паразитических инфузорий, вызывающих ихтиофтириоз у рыб.

Нередко Е526 обрабатывают солому для смягчения твёрдых волокон. Так повышается усвояемость корма скотом.

С помощью кальциевого гидроксида производится побелка животноводческих помещений: стойла, хлев. Он негативно влияет на личинок кровососущих насекомых (клопы, блохи), которые переносят различные опасные заболевания, а также и самих возбудителей опасных болезней (сап, холера).

Применение гидроксида кальция в садоводстве и других сферах

Гашеная известь активно используется в качестве почвенного удобрения. Порошкообразное вещество способствует разрыхлению почвы, снижению и стабилизации кислотности, обеззараживанию. Спектр применения довольно широк:

• известкование кислых почв;
• защита клубневых растений от вредоносных насекомых;
• побелка деревьев и деревянных сооружений для предохранения от бактерий и грибков;
• дезинфекция садово-огороднических инструментов, погребов.

Едкая известь является основным компонентом бордоской жидкости, известного и эффективного фунгицида.

Основная часть промышленно производимого гидроксида кальция потребляется отраслями строительства и промышленности. Так, из соединения готовят строительный раствор для каменной кладки, оно используется в качестве побелки, обладающей антибактериальными и противогрибковыми свойствами.

Осуществляется применение гидроксида кальция в химической промышленности, как реагента для синтеза соды, поташа, хлорной извести. Применим также для нейтрализации кислых растворов, в том числе сточных вод заводов.

Допустимые нормы приема

Государство строго регламентирует нормы внесения Е526 в продукцию. В сливочном масле – не более 2 г/кг, в кондитерских изделиях, содержащих шоколад или какао – не более 70 г/кг. Допустимая норма приёма добавки не установлена, поскольку интоксикация гидроксидом кальция из продуктов питания невозможна.

Класс опасности, хранение

Кальциевый гидроксид относится к 3 классу опасности (умеренно опасные вещества). При эксплуатации следует пользоваться защитной одеждой, перчатками, респиратором. При побелке и использовании аэрозолей допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 2 мг/м³. Хранить необходимо в сухом месте, герметично упакованным, желательно в оригинальной упаковке. Защищать от солнечного света и повышенной влажности. Срок годности – 12 месяцев с момента изготовления.

Где купить и сколько стоит гидроксид кальция

Гидроокись кальция продаётся химическими заводами-производителями. Оптовая цена составляет от 30 до 150 рублей за 1 кг. Стоимость зависит от качества продукции, сроков поставки и местонахождения поставщика. Добавка производится в России, а также импортируется из других стран: США, Германия, Китай.

Заключение

Гидроксид кальция – это неорганическое вещество, проявляющее сильные основные свойства. Оно слаборастворимо в воде, поэтому образует известковую воду и молоко. Обладает антибактериальной и фунгицидной активностью, поэтому активно осуществляется применение гидроксид кальция в ветеринарии, стоматологии, строительстве. В продуктах питания Е526 применяется для поддержания показателей pH, а также сохранение плотной структуры. В виде пищевой добавки не может нанести вреда организму человека, однако при эксплуатации растворов и пушонки следует соблюдать осторожность.