산화칼슘
산화칼슘(Calcium oxide)의 화학식은 CaO. 생석회, 백회, 강회라고도 한다.영어로는 quicklime, burnt lime. 백색 결정질 고체로서 탄산칼슘을 825℃ 정도로 가열하여 열분해 시켜 만든다. 산화칼슘은 물과 급격하게 반응하여 많은 열을 내면서 수산화칼슘(소석회)이 된다. 그 용액이 염기성으로 변한다.[1]
건조제, 탈수제, 석회 비료, 소독제, 토양 중화제 등에 이용된다. 품종은 용도별로 특선품, 1~3등품, 등외품의 5종류가 있고, CaO 함유량은 화학용이 80~90% 이상, 토건용이 60~70% 이상, 농업용이 60% 이하이다.[2]
개요[편집]
산화칼슘은 산소와 칼슘의 화합물로 백색의 결정이다. 공기 중에서 분해되며 물과 반응하면 발열하여 수산화칼슘을 생성한다. 석회비료, 건조제, 시멘트, 표백제등 다양한 용도로 쓰이며 알칼리성이 강해 흡입하면 위험하다.
석회·생석회(生石灰)라고도 한다. 순수한 것은 등축정계(等軸晶系)의 백색 결정으로, 녹는점 2,570℃이다. 공기 중에 방치하면 수분과 이산화탄소를 흡수하여 수산화칼슘(소석회)과 탄산칼슘으로 분해한다. 또, 물을 작용시키면 발열(發熱)하여 수산화칼슘이 된다. 석회석 또는 탄산칼슘 CaCO₃을 약 900℃ 이상으로 가열하면 생긴다.
CaCO₃ → CaO+CO₂ 공업적으로는 가열로로서 유동배소로(流動焙燒爐)·윤요(輪窯) 등을 이용하여 하소(煆燒)하는데, 소성(燒成) 온도를 비롯하여 시간 등의 조건에 따라 생기는 것의 성질이 다르다. 1000∼1200℃에서 단시간에 소성한 것은 백색의 다공성이며, 비중 3.0∼3.2, 모스굳기 2∼3으로 굴절률은 작다. 1600℃ 정도에서 장시간에 걸쳐 소성한 것은 백색의 결정성이며, 비중 3.2∼3.4, 모스굳기 3∼4로 굴절률은 저온에서 소성한 것보다 크다.
용도는 극히 다양하여, 석회비료·산성토양 개량제, 수분 포집제(捕集劑)로서의 건조제, 석회 플라스터(석회모르타르)·혼합 시멘트 등 토목건축 재료, 표백제의 원료, 카바이드·석회질소 및 이것에서 유도되는 아세틸렌계·멜라민계 제품의 기본원료, 소다 공업 등에서의 산성 폐가스 포집제, 해수(海水) 마그네시아의 제조, 소독 등에 사용된다. 강한 알칼리성 물질이며 피부·점막을 상하게 하므로 흡입하면 위험하다.[3]
성질 및 특성[편집]
- (1) 생성원
산화 칼슘은 칼슘의 산화물로 생석회, 생회, 강회, 백회라고도 불린다. 일반적으로 탄산 칼슘을 공기가 차단된 상태에서 가열하면 이산화탄소를 잃으며 생성된다.
- CaCO₃ → CaO + CO₂
생석회가 물에 용해되면 물과 반응하여 수산화 칼슘이 생성되면서 이온화 되어 용액이 염기성을 띤다.
- CaO + H₂O → Ca(OH)₂
이와 같은 성질 때문에 산성비와 화학 비료 등으로 산성화 된 논이나 밭을 중화시키는 데 많이 이용되었다.
- (2) 특 성
- 동의어 : 산화칼슘, 칼실, 생석회, 부식제 석회, 생회등
- 물리적 상태 : 고체 (결정성 가루)
- 외관변화 : 흡습성
- 냄새 : 무취
- 맛 : 쓴 맛
- 화학식량 : 56.08
- 분자식 : Ca-O
- 끓는점 : 2,850 °C
- 녹는점 : 2,614 °C
- 비중 : 3.25 ~ 3.38
- 물 용해도 : 반응함
- 수소이온지수(pH) : 12.5 (0.12% 용액)
- 용매가용성 : 가용성(글리세롤, 설탕용액)[4]
용도[편집]
가장 큰 용도는 산소 전로에서 철을 제련(BOS) 할 때 첨가물로 사용되는 것. 산성 산화물들을 중화하는 역할을 한다.
시멘트 제조에도 첨가물로 사용된다.
2400도까지 가열하면 밝은 빛을 내어 옛날에는 조명으로 쓰였다. 영어로는 산화칼슘을 포함한 석회류를 라임이라 하는데 이 조명이 라임라이트.
캠핑용 식품가열팩으로도 사용한다. 물을 섞으면 수산화칼슘으로 변하면서 열을 내는 것을 이용한 것. 다른 종류로 마그네슘이 물과 반응할 때 나는 열을 이용하는 발열팩도 있는데 이보다는 무겁다. 마그네슘의 반응열(1몰 24g에 354kJ)보다는 산화칼슘의 반응열이 한참 작기 때문. 섭씨 0도의 물 500mL를 80도로 데우기 위해서는 40kcal = 167kJ이 필요하므로 석회 가열팩은 180g, 마그네슘 가열팩은 12g으로 차이가 크다. 비용과 중량을 저울질 해서 용도에 맞게 선정하는 듯. 여담으로 패키징 된 레토르트 식품을 데우는 데는 이 정도로 충분하지만, 라면 끓이는 데는 물 500g을 100도까지 가열한 뒤 3~5분간 온도를 유지하는 것이 필요해서 에너지가 많이 든다. 물론 물을 아주 적게 넣어 끓이고 면이 익은 다음 찬물을 부어 먹으면 에너지를 아낄 수 있다.
사실 발열량만 따지면 제대로 된 버너에 상대가 안된다. 비교적 발열량이 낮은 알콜 연료조차 g당 28kJ, 흔히 쓰이는 부탄가스는 g당 50kJ을 내기 때문. 이론상 0도씨 물 500ml를 80도씨로 데우는 데 알콜 6g으로 충분. 그러나 수화반응으로 발열하는 가열팩은 화재의 위험이 낮고 악천후에도 사용하기 편하며, 특히 대부분의 지역에서 발화기 사용이 금지되어 있는 한국에서는 발열팩 금지 규정이 아직 없는지라 인기를 끌고 있다. 군대에서는 빛을 내지 않는다는 것도 강점. 미군의 MRE를 비롯하여 여러 곳에서 도입되었다.[1]
생석회의 소독효과는 물과 반응시 200℃의 열이 발생하여 살균 살충 작용으로 가축질병의 원인인 병원균을 사멸시켜 가축 전염병 예방을 할 수 있으므로 건조한 도로나 운동장에 생석회 살포한 후 물을 뿌려주는 것이 효과적이다. 즉 생석회가 물과 반응하여 소석회로 될 때 열을 이용한 물리적 소독과 소석회가 물에 녹았을 때 강알칼리성을 이용한 화학적 소독의 2중 효과가 있다. 생석회를 이용하여 소독하는 방법은 사람, 차량들이 밟고 지날 때 공기중 수분에 의한 열과 강알카리화를 이용하기 위해 생석회를 축사주변과 진입로에 1평에 1kg 정도로 엷게 뿌려준다. 한편 생석회 1에 물 9를 섞어 석회유를 만들어 가능한 빠른 시간에 축사 벽, 울타리, 축사주변 토지, 진입로에 살포하여 사용하는 방법도 있다.[4]
취급시 유의사항[편집]
- 소독제로 사용 시 가축의 몸에 생석회가 직접 접촉하지 않도록 뿌리며, 운동장 등에 생석회를 살포한 후 1시간 이상 지나서 가축을 내보는 것이 좋다. 가축의 발에 상처나 지간피부염 등의 염증이 있을 경우 접촉시 통증을 일으키게 된다.
- 습기나 물과 접촉 시 높은 열이 발생되므로 화상의 위험성이 있으므로 취급자는 고무장갑이나 비닐장갑을 착용하여 피부와 직접 접촉을 피한다.
- 분말로 뿌릴 때는 바람에 날리지 않도록 지면 가까이 조용히 뿌리며, 마스크 및 보안경을 착용하여 눈, 입, 코로 흡입되지 않도록 주의한다.
- 작업후에는 깨끗한 물로 잘 씻어 피부에 남지 않도록 하며, 작업도중 눈에 들어갔거나 피부에 묻어 뜨거운 감이 느껴지면, 즉시 흐르는 물로 여러번 씻고 화상증상이 있으면 병원에서 치료를 받는다.
- 보관시에는 습기나 물이 있는 곳, 예리한 물건과 혼합 보관하지 않으며, 던지거나 포장을 손상시키지 말고, 개봉한 제품은 사용 후 밀폐(비닐로 덮어 밀봉)하고 어린이 손에 닿지 않도록 보관한다.[4]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈산화칼슘〉, 《환경공학용어사전》
- 〈산화 칼슘〉 《나무위키》
- 〈산화칼슘〉, 《두산백과》
- PnL INS, 〈산화칼슘 (calcium oxide)〉, 《네이버 블로그》, 2014-12-10
같이 보기[편집]
