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소석회

관련기술2016. 6. 26. 10:50

소석회(Ca(OH)₂) - 소석이라고도 한다. 백색 분말로, 비중 2.24이다. 물에는 아주 약간 녹으며, 온도를올리면 도리어 용해도가 내려간다. 수용액은 석회수라 하며, 강한 알칼리성을 보인다. 또 수용액은 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 탄산칼슘의 백탁(白濁)이 생긴다. 생석회(산화칼슘 CaO)에 물을 작용시키면 격렬하게 발열하며 생긴다.

수산화칼슘에는 많은 용도가 있으며, 건축용·공업용 등에 대량으로 사용된다. 건축용으로는 모르타르·회반죽벽·포틀랜드시멘트 등에 사용되며, 화학공업용으로는 표백분의 원료가 되는 외에, 아주 값싼 알칼리이므로 산을 중화시키는 데 쓰이고, 그 밖에 농약·고무공업·제지·비료 등에도 사용된다.

   

■ 물리적 특성

① 수산화칼슘의 분자량은 74.09이고, 수산화마그네슘은 58.33이다.

② 소석회는 대부분 흰색이지만 불순물이 다량 함유되어 있는 경우 회색 또는 담황색을 나타내기도 한다.

③ 소석회는 생석회처럼 연한 흙냄새를 가진다.

④ 수산화칼슘의 결정구조는 육방정(Fig. 5)이고, 상용품의 대부분은 미세결정들의 응집체이다.

⑤ 소석회의 비중은 2.24, 돌로마이트의 경우는 2.5~2.7이다.

⑥ 소석회는 복굴절 특성을 나타내며, 굴절률은 각각 1.545 및 1.574이다.

⑦ 수산화칼슘의 비열은 0℃에서의 0.270 cal/g·℃로부터 400℃의 0.370 cal/g·℃까지 변한다. 돌로마이트의 경우는 약 5%정도 더 높다.

⑧ 물에 대한 용해도는 온도가 높아질수록 오히려 감소하는데 0℃에서 1.85g Ca(OH)2/1ℓ H2O, 50℃에서 1.28g Ca(OH)2/1ℓ H2O, 100℃에서 0.71g Ca(OH)2/1ℓ H2O이다.

⑨ 몇 가지 무기화합물들은 수산화칼슘의 용해도에 영향을 미친다. 황산칼슘의 경우 2g /ℓ의 용액은 용해도를 0.06g Ca(OH)2/ℓ까지 낮춘다.

⑩ 18℃에서 수산화칼슘의 용해열은 약 2800 cal/mole이다.

⑪ 포화용액의 어는점은 약 -0.2℃이다.

   

■ 화학적 특성

① 고온에서 소석회는 생석회와 물로 분해된다. 수산화칼슘의 수증기압은 Table 5와 같다. 소석회를 열분해하여 제조한 생석회는 물과 산성 기체에 대하여 매우 반응성이 높다. 수산화마그네슘은 훨씬 낮은 온도에서 분해되고, 190℃에서 수증기압이 1기압에 이른다.

② 25℃, 1기압의 표준상태에서 수산화칼슘 포화용액의 pH는 12.4이다.

③ 소석회는 산성용액과 반응하는데 반응속도는 입자크기에 의존한다. 강산성 용액과의 중화열은 다른 강염기들과 유사하며, 황산 및 염산에 대하여 각각 31140 cal/mol, 27900 cal/mol이다.

④ 소석회 분말은 NOx, SOx, CO2 등의 산성 기체와 반응하며 반응속도는 입자크기 및 소석회의 분산도에 크게 의존한다.

⑤ 소석회 내의 주요한 불순물은 탄산칼슘, 산화칼슘, 산화마그네슘 등이다. 그 외에 실리카, 알루미나, 산화철, 황산칼슘 등이 소량의 불순물로 함유되어 있다. 이들 불순물들은 소석회의 용도에 큰 영향을 미친다. 예를 들면 납, 안티몬, 비소, 카드뮴, 크롬, 니켈, 셀렌 등의 유해성분을 다량 함유한 소석회는 음료수 처리, 식료품, 치약 등의 용도에 사용되어서는 안된다.

⑥ 소석회를 첨가하여 pH를 11이상으로 높임으로써 1~2일 동안 물과 하수 슬러지를 소독할 수 있다.

⑦ 소석회는 분해온도보다 낮은 모든 온도범위에서 물이 존재하지 않은 경우 이산화탄소와 반응한다. 300℃보다 낮은 온도에서 이산화탄소와 소석회의 반응은 미반응한 수산화칼슘이 존재하기만 하면 계속적으로 진행된다. 아래의 식에처럼 반응에 의하여 생성된 물은 더 많은 산화칼슘을 수화시켜 탄산화가 더 진행되도록 유도한다.

Ca(OH)2 -> CaCO3 + H2O

CaO + H2O -> Ca(OH)2

⑧ 건조된 소석회는 염소기체와 반응하여 표백특성을 지닌 분말을 생성한다. 석회유는 또한 염소와 반응하여 표백제가 된다.

2Ca(OH)2 + 2Cl2 -> Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O

⑨ 소석회는 금속 탄산염과 반응하여 불용성 탄산칼슘 및 금속 수산화물을 생성한다. 다음의 반응은 부식성 소다를 제조하는데 이용된다.

Ca(OH)2 + Na2CO3 -> CaCO3 + 2NaOH

⑩ 수분이 존재하는 경우 소석회는 포졸란(반응성 실리카와 알루미나를 함유한 재료)과 반응하여 규산염칼슘 수화물 및 알루미늄산칼슘 수화물을 형성한다. 이 반응은 상온에서 수개월에 걸쳐서 서서히 진행될 수도 있지만 고온에서는 한 시간 내에 종료될 수도 있다. 이 포졸란 반응에 의하여 수화된 생석회의 강도는 증진된다.

⑪ pH를 최적화하여 용액으로부터 많은 금속들을 제거하는데 소석회를 이용할 수 있다.

   

원본 위치 <http://limestone.re.kr/tech.php?mode=15&category=15&bmode=view&no=6>

   

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