石灰の研究

• 石灰岩

  • 酸化カルシウム CaO ☟

  • 水酸化カルシウム Ca(OH)₂ ☟

  • 炭酸カルシウム CaCO₃☟

wiki "酸化カルシウム" より、引用'

酸化カルシウム（さんかカルシウム、Calcium oxide、quick lime）は化学式 CaO で表される化合物。慣用名として、 生石灰（せいせっかい）とも呼ばれる。生石灰は「しょうせっかい」とも読めるため、消石灰と区別するため「きせっかい[7]」と呼称される場合がある。腐蝕性（英語版）のあるアルカリで、室温では結晶である。石灰という語はカルシウムを含む無機化合物の総称であり、石灰岩のようにケイ素やマグネシウム、鉄、アルミニウムなどよりカルシウムの炭酸塩や酸化物、水酸化物が多く含まれている岩石も指す。対照的に、生石灰は純粋な化合物のみを指す。

生石灰は比較的安価で、酸化カルシウム（塩基無水物（英語版））とその誘導体である水酸化カルシウムは重要な汎用化学物質（英語版）である。

調製

炭酸カルシウムの熱分解を利用する。炭酸カルシウムを825 °C以上に加熱すると二酸化炭素を放出して生ずる。融点は2572 °C。通常は石灰岩や貝殻を石灰窯で強熱して製造する。このプロセスは煆焼と呼ばれる。

CaCO₃⟶CaO+CO₂

しかし放置すると空気中の二酸化炭素と自発的に反応し、上記の反応の逆反応が起こる。ただし水を加えて消和すれば反応は止まり、ライムプラスター（英語版）やライムモルタル（英語版）になる。' 引用終わり

wiki "水酸化カルシウム" より、引用'

水酸化カルシウム（すいさんかカルシウム、英: Calcium hydroxide）は、化学式 Ca(OH)2 で表されるカルシウムの水酸化物。消石灰（しょうせっかい）とも呼ばれる。固体はカルシウムイオンと水酸化物イオンからなるイオン結晶である。水溶液は石灰水、懸濁液は石灰乳と呼ばれ、共に強いアルカリ性を示す。石灰水は二酸化炭素を簡易的に検出する試薬として多用されている。小・中学校の理科の授業でも使用されている。

天然には、ポートランダイト（英語版）（ポートランド石ともいうが、同名の岩石とは異なる）として産出する。

生産

酸化カルシウムに加水すると生成する。その水和熱は大きく、乾燥剤としてよく用いられる酸化カルシウム（生石灰）に水を加えることは危険である。

CaO +H₂O⟶Ca(OH)₂

消石灰の2016年度日本国内生産量は 1,342,058 t、消費量は 517,767 t である。

ほたての貝殻を焼成・粉砕した焼成カルシウム、またはそれに加水したものを「ほたてカルシウム（貝殻焼成カルシウム）」の名称で販売している商品もある。' 引用終わり

wiki "酸化カルシウム" より、引用'

炭酸カルシウム（たんさんカルシウム、calcium carbonate）は、組成式 CaCO3 で表されるカルシウムの炭酸塩である。

貝殻やサンゴの骨格、鶏卵の殻、石灰岩、大理石、鍾乳石、白亜（チョーク）、方解石、アラレ石の主成分で、貝殻を焼いて作る顔料は胡粉と呼ばれる。土壌ではイタリアのテラロッサに含まれる。

製法

実験室では、水酸化カルシウム水溶液に二酸化炭素を吹き込むことで合成する（石灰水による二酸化炭素の検出原理）。

Ca(OH)2+H2CO3⟶CaCO3+2H2O

あるいは塩化カルシウム等の可溶性カルシウム塩水溶液と炭酸ナトリウム等の可溶性炭酸塩水溶液を混合させることで合成する（溶液法あるいは可用性塩反応法）。

Ca2+(aq)+CO32−(aq)⟶CaCO3

産業的には「炭カル（タンカル）」と通称され、石灰石を粉砕・分級した重質炭酸カルシウム（天然炭酸カルシウム、GCC; ground calcium carbonate）と化学反応で微細な結晶を液中で析出させた軽質炭酸カルシウム（合成炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、PCC; precipitated calcium carbonate）に分類される。

軽質炭酸カルシウムは、

(1) 焼結: 石灰石を高温で焼成することで脱炭酸し、酸化カルシウムを得る

CaCO₃⟶CaO+CO₂

(2) 水化: 生石灰を十分な量の水と反応させ、石灰乳(水酸化カルシウム)を得る

CaO+H2O⟶Ca(OH)2

(3) 炭酸化（化合）: 焼成時に発生した炭酸ガスを石灰乳に導入し、液中で炭酸カルシウムを析出させる

Ca(OH)2+H2CO3⟶CaCO3+2H2O

ことで製造される。焼成時に発生した炭酸ガスを再利用する製法は、開発者である(白石工業)の名に因んで特に白石法と呼称される。他方、欧米では溶液法によって生産されることもある。

利用

錠剤の基材、チョーク、窯業、農薬、肥料、飼料などに用いられる他、填料としてゴム、プラスチック、接着剤、シーラント、紙、塗料、インキなど広範な工業分野で利用されている。製紙では塗工紙向け顔料のほか、炭酸カルシウムを主原料にした紙も日本で開発されている。研磨作用を利用し消しゴムや歯磨剤にも配合される。

化粧品原料、食品添加物としても使用が認められている。食品添加物としては栄養強化(カルシウム強化)を目的として乳飲料、即席麺等に添加される他、食感改善を目的として菓子やパン、水産練り製品等に添加される。

医薬品としては、維持透析中の慢性腎不全患者の高リン血症に対して、ないしは胃酸過多に対して制酸剤として用いられる。栄養素としてのカルシウム補充目的のサプリメントとしても販売されている。

地球温暖化対策として大気中の二酸化炭素濃度を減らすため、海水中の二酸化炭素をカルシウムイオンと共に晶出させ、炭酸カルシウムとして二酸化炭素を固定する「人工サンゴ」「人工珊瑚」というものが研究されている' 引用終わり