Óxido de calcio

Óxido de calcio

Estructura tridimensional.
Nombre IUPAC
Óxido de calcio
General
Otros nombres Óxido cálcico
Óxido de calcio (II)
Cal viva
Fórmula molecular CaO
Identificadores
Número CAS 1305-78-8[1]
Número RTECS EW3100000
ChemSpider 14095
PubChem 14778
Propiedades físicas
Apariencia Blanco
Densidad 3300 kg/m3; 3,3 g/cm3
Masa molar 56,1 g/mol
Punto de fusión 2845 K (2572 °C)
Punto de ebullición 3123 K (2850 °C)
Propiedades químicas
Solubilidad en agua 1.19 g/L (25 °C), reacciona
Termoquímica
ΔfH0gas 43,93 kJ/mol
ΔfH0líquido -557,33 kJ/mol
ΔfH0sólido -635,09 kJ/mol
S0gas, 1 bar 219,71 J·mol-1·K
Peligrosidad
Frases R R37, R38, R41
Frases S S2, S25, S26, S37, S39
Frases H H315, H318, H335
Frases P P102, P280, P305+P351+P310, P302+P352, P261, P304+P340, P501
Riesgos
Ingestión Peligroso, causa irritación, en grandes dosis puede ser fatal.
Inhalación Peligroso; causa irritación, bronquitis química o la muerte en casos de exposición a largo plazo.
Piel Irritación y posibles quemaduras.
Ojos Puede causar daños permanentes.
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
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La cal (también llamada cal viva) es un término que designa todas las formas físicas en las que puede aparecer el óxido de calcio. Se obtiene como resultado de la calcinación de las rocas calizas o dolomías.

La cal se ha usado desde la más remota antigüedad como conglomerante en la construcción, también para pintar muros y fachadas de los edificios construidos con adobes o tapial típico en las antiguas viviendas mediterráneas o en la fabricación de fuego griego.

Definición

También llamada: cal aérea, cal de construcción, cal química, cal de albañilería, cal fundente.

La cal (del latín calx) es una sustancia alcalina constituida por óxido de calcio (CaO), de color blanco o blanco grisáceo, que al contacto del agua se hidrata o apaga, con desprendimiento de calor, y mezclada con arena forma la argamasa o mortero.[2] También los alquimistas llamaban cal a cualquier óxido metálico o escoria.[3]

Otro compuesto llamado cal, es el óxido de calcio y magnesio o dolomía calcinada (CaMgO2).

Cal aérea

La cal aérea es el principal material aglomerante de los morteros tradicionales, tanto de unión como de revestimiento, aunque actualmente no se usa excepto como lechadas de cal en el enlucido de paredes y techos. Bajo el término de cal aérea denominamos a un aglomerante de portlandita, hidróxido de calcio (Ca(OH)2), también denominada cal apagada o hidratada, que con el tiempo acaba por transformarse en calcita, carbonato de calcio (CaCO3), por carbonatación. La carbonatación de los hidratos en contacto con el dióxido de carbono del aire, de allí su nombre, forma carbonato de calcio que desarrolla cierta resistencia y contribuye a la durabilidad de los morteros que contienen la cal de construcción.[4]La cal se ha obtenido históricamente a partir de las rocas carbonatadas naturales, que son muy abundantes en la superficie de la corteza continental terrestre.[5]

La cal aérea es aquella que necesita la presencia de aire para fraguar y endurecer.[6] Es una cal que se combina y endurece con el dióxido de carbono presente en el aire. Cuando se amasa y se mezcla con agua, forma una pasta que mejora la trabajabilidad –características de escurrimiento y penetración– y la retención de agua de los morteros. Es llamada técnicamente como CL, para las cales cálcicas, o DL, para las cales dolómiticas, según la especificación UNE-EN 459-1[7]

Cales cálcicas CL

Es una subfamilia de las cales aéreas constituidas principalmente por óxido de calcio y/o hidróxido de calcio sin ninguna adición hidráulica ni puzolánica.

Cales dolomíticas DL

Es una subfamilia de las cales aéreas constituidas principalmente por óxido de calcio y magnesio y/o hidróxido de calcio y magnesio sin ninguna adición hidráulica ni puzolánica.

Cal hidráulica

La cal hidráulica es aquella que puede fraguar y endurecer con o sin presencia de aire, incluso bajo el agua.[6] Se produce por calcinación de piedras calizas en cuya composición entra alrededor del 20 % de arcilla, y que, pulverizada y mezclada con agua, fragua como el cemento.[3] La cal hidráulica es un cemento natural – sus siglas en inglés son NHL (Natural Hydraulic Lime). La cal hidráulica contiene, además del carbonato cálcico, alrededor de un 20-25 % de aluminatos, arcillas, silicatos, etc. Debido a estas "impurezas", sólo una temperatura mayor que la de la calcinación tradicional de los hornos de leña, podría convertir en cal esa piedra. Por eso, fue con la Revolución Industrial y los hornos de mayor potencia cuando se consiguió una cal con características hidráulicas (a pesar de ser en un 75-80 % aérea).[8]

La cal con propiedades hidráulicas, cuando se amasa y se mezcla adecuadamente con áridos y agua, forma un hormigón que conserva su trabajabilidad durante un tiempo suficiente y, después de períodos determinados, alcanza una resistencia específica y una estabilidad de volumen a largo plazo. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer cuando se mezcla con agua y por reacción con el dióxido carbono del aire (carbonización).

Cales hidráulicas naturales NHL

La cal hidráulica natural es una cal con propiedades hidráulicas producidas por la calcinación de calizas más o menos arcillosos o silíceas (incluyendo la creta) con reducción a polvo con apagado con o sin molienda.

Las propiedades hidráulicas son el resultado exclusivo de la composición química especial de la materia prima natural.

Cales formulada FL

La cal formulada es una cal con propiedades hidráulicas constituida principalmente por cal aérea (CL) y/o cal hidráulica natural (NHL) con material hidráulico y/o puzolánico añadido.

Cales hidráulicas HL

La cal hidráulica es un conglomerante constituido por cal y otros materiales tales como el cemento, escorias de alto horno, cenizas volantes, filler calizo y otros materiales adecuados. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer con el agua. El aire contribuye al endurecimiento.

Cal apagada

La cal apagada o cal muerta es un polvo blanco, compuesto principalmente por hidróxido de calcio, que se obtiene tratando la cal con agua.[3] Al añadir agua a la cal viva y a la dolomía calcinada se obtienen productos hidratados denominados comúnmente cal apagada ó hidróxido de calcio (Ca (OH)2) y dolomía hidratada (CaMg (OH)4).

Proceso de fabricación

La cal viva se obtiene por calcinación de la caliza,[9] con un alto contenido en carbonato de calcio (CaCO3), a una temperatura de unos 900 ºC según la siguiente reacción:

CaCO3 + calor → CaO + CO2

La calcinación, de manera industrial, tiene lugar en hornos verticales u horizontales rotativos.

De manera artesanal puede ser en un horno tradicional, romano o árabe. la densidad del óxido de calcio es de 1000kg/m³

Aplicaciones de la cal viva

La cal es uno de los productos más conocidos desde la antigüedad y con más aplicaciones[10] diversas.

Industria

Construcción

La cal es un producto de construcción más, con su Marcado CE[13] y su correspondiente normalización (UNE EN-459:1, 2 y 3).

Protección del Medio Ambiente

La cal también se emplea para eliminar los compuestos orgánicos persistentes (COP) como son dioxinas y furanos, y metales pesados de incineradoras municipales e industriales.

  1. Fisicoquímicos
  2. Estabilización - solidificación
  3. Biológicos
  4. Térmicos

En el tratamiento ó método físico-químico (que constituye un proceso de transformación del residuo mediante la adición de una serie de compuestos químicos para alcanzar el objetivo deseado), la cal se utiliza en las técnicas de neutralización, precipitación y decloración. Con respecto a la técnica de estabilización / solidificación (cuyo principal objetivo es reducir la movilidad y solubilidad de contaminantes presentes en el suelo, disminuyendo su toxicidad y eliminando su lixiviación), existe una variante denominada “Solidificación con cal y materiales puzolánicos”.

Agricultura

Los usos en la agricultura[15] son:

Además, la cal se utiliza en suelos ácidos (subiendo su pH y aportando calcio como nutriente), modificando la composición de las praderas, permitiendo que se desarrollen especies leguminosas que presentan mejor digestibilidad para el ganado y mayor contenido proteico. Esta operación en suelos ácidos permitirá que en su composición florística aparezcan una serie de especies, entre ellas las alfalfa, reconocida por la mayor parte de los ganaderos como la reina de las forrajeras.

Es un producto básico de origen natural que presenta dos enormes ventajas:

Aspectos relacionados con la salud y la seguridad

Tradiciones y curiosidades en torno a la cal

Uso como arma

El historiador y filósofo David Hume, en su historia de Inglaterra, relata como durante los comienzos del reinado de Enrique III la marina inglesa destruyó a la flota invasora francesa cegando a la flota con cal viva.

D’Albiney empleó una estratagema contra ellos, que se dice contribuyó a la victoria: estando con el viento a favor, los atacó con violencia; y les arrojó a la cara gran cantidad de cal viva, que llevaba a bordo con dicho fin, los encegueció de tal manera que quedaron incapacitados para defenderse.[16]

Se cree que la cal viva era también uno de los componentes del fuego griego. Al tomar contacto con el agua, la cal elevaba su temperatura por encima de 150 °C y así encender el combustible.[17]

San Martín de Hidalgo (México) y su escudo

El escudo de la población de San Martín de Hidalgo muestra un horno de cal, como símbolo de la que ha sido su principal actividad económica a lo largo de su historia. Este municipio se llamó originalmente San Martín de la Cal, siendo fundado el 19 de febrero de 1540.

El Faraón Akenatón

Hay una anécdota, que se relaciona con el faraón Akenatón, esposo de Nefertiti, el cual para debilitar el poderío económico y acumulación de tierras, que estaba alcanzando la casta sacerdotal, decretó el monoteísmo, trasladando incluso la capital del país a Amarna. Sin embargo, a su muerte, acontecida hacia el año 1338 a.C., los sacerdotes de Amón arrasaron la ciudad cubriéndola de cal viva y decretaron el retorno de la capital a Tebas.

La cal en las calzadas romanas

Una de las principales aplicaciones que de la cal hicieron los romanos fue en la construcción de sus calzadas. Una sección de la Via Apia estaría formada por tres estratos: El primer estrato (statumen) era de piedra dura y plana, cortada en grandes fragmentos, que en algunos casos, se unían con cal y arena; el segundo (rudus o ruderatio) era de cantos o fragmentos de piedra partida que se aglomeraban con cal grasa para dotarla de mayor solidez y el tercero (summum dorsum o summa cresta) estaba configurado por grandes piezas poligonales que encajaban perfectamente entre sí.

Los “Calcis Coctores” (cocedores de cal, caleros) de Roma

En el Código Teodosiano se dedica un capítulo entero (De calcis coctoribus urbis Romae et Constantinopolitanae) al conjunto de normas destinadas a regular el trabajo de los productores de cal, que a su vez eran los encaladores de los edificios públicos. Esta obra es una recopilación de leyes vigentes durante el Imperio Romano. Dicho Código fue dictado por el Emperador Teodosio II en el año 438 d. C.

La cal en la Historia Natural de Plinio

Cayo Plinio Segundo, Plinio el Viejo, nació en el año 23 ó 24 d. C. en el Norte de Italia. Su principal obra es la Historia Natural, compuesta por 37 libros, que viene a ser un compendio enciclopédico de las Ciencias Naturales y donde se recogen los conocimientos expuestos en más de 2000 libros de la Antigüedad, muchos hoy extraviados. En esta obra, que fue frecuentemente citada por eruditos de los siglos posteriores, existen varias referencias a la cal.

Otras curiosidades

Antiguamente se usaba «cal» en vez de «calcio», en algunos nombres de compuestos donde interviene este elemento, como el "talco" o "aljez" (sulfato de calcio dihidratado, CaSO4•2H2O) o el mármol o "gis" (carbonato de calcio, CaCO3). Los depósitos sedimentarios de carbonato de calcio se llaman caliches.

Véase también

Referencias

  1. Número CAS
  2. J.A.H. Oates (1998). Lime and Limestone. Chemistry and Technology, Production and Uses.
  3. 1 2 3 Definición cal en RAE
  4. UNE-EN 459-1. p. 8.
  5. http://www.ugr.es/~agcasco/personal/restauracion/teoria/TEMA04.htm
  6. 1 2 Herrera, Roberto. «Morteros». Universidad Nacional de Tucumán. Consultado el 12 de diciembre de 2015.
  7. Vázquez-López, 11a. Reunión Científica Plenaria de Química Inorgánica, 5a. Reunión Científica Plenaria de Química del Estado Sólido, I Spanisch-Deutsches Wissenschaftliche Kolloquium von Arbeitsgruppen für Anorganische Chemie, Santiago de Compostela, 12-16 de septiembre de 2004 ; editado por Alfonso Castiñeiras, Ezequiel M. (2004). QIES-04 : resúmenes de comunicaciones = abstracts. Santiago de Compostela: Servizo de Publicacións e Intercambio Científico, Universidade de Santiago de Compostela. p. 361. ISBN 9788481217551. Consultado el 14 de diciembre de 2015.
  8. Materiales Ecológicos para Bioconstrucción. (29 de abril de 2011). «¿Qué diferencia hay entre una cal aérea y una cal hidráulica?». Redverde.es. Consultado el 14 de diciembre de 2015.
  9. National Lime Association. Lime. Handling, Application and Storage.
  10. ANCADE. La cal y sus aplicaciones.
  11. ANCADE, ANTER, IECA. Manual de estabilización de suelos con cemento o cal.
  12. AENOR. Norma UNE 41410:2008 Bloques de tierra comprimida para muros y tabiques. Definiciones, especificaciones y métodos de ensayo.
  13. AENOR. Norma UNE-EN 459-1:2011 Cales para la construcción. Parte 1: Definiciones, especificaciones y criterios de conformidad.
  14. ANCADE. La cal en el tratamiento de aguas de consumo, de aguas residuales y de lodos.
  15. ANCADE. Utilización agrícola de la cal.
  16. David Hume (1688). History of England I.
  17. Croddy, Eric (2002). Chemical and biological warfare: a comprehensive survey for the concerned citizen. Springer. p. 128. ISBN 0387950761.

Enlaces externos

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