Calce: differenze tra le versioni

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[[File:Four chaux.jpg|thumb|Una [[fornace]] in un disegno del [[1906]]]]

La materia prima per la produzione della calce è il [[calcare]], una [[roccia sedimentaria]] ricca di [[carbonato di calcio]] (CaCO<subchem>3CaCo3</subchem>) che viene estratta da [[Cava (miniera)|cave]]; tipiche sono quelle delle [[Dolomiti]]. Anche il [[marmo]] e altre rocce possono essere usate a questo scopo.

Il materiale, grossolanamente frantumato con diametro dei frammenti nell'ordine dei centimetri o anche di un paio di decimetri, è introdotto in forni o ''[[fornace|fornaci]]'' dove viene riscaldato gradualmente a 900-1100[[Temperatura|°C]]<ref>"Calce spenta" In: {{Cita libro |titolo = Pittura murale. Proposta per un glossario |curatore = Mara Nimmo |anno =2001 |p = 28}}</ref> per poi uscire dal fondo della fornace nell'arco di una decina di ore. In questa fase avviene una [[reazione chimica]] (''reazione di calcinazione'') che porta alla liberazione di [[anidride carbonica]] e alla produzione dell'[[ossido di calcio]] o calce viva:

:<codechem>CaCO<sub>3</sub CaCo3 -> → CaO + CO₂CO2 </codechem>

Dopo la cottura i frammenti di pietra riducono il loro peso di circa il 40% a causa degli [[atomo|atomi]] di [[carbonio]] e [[ossigeno]] perduti, e assumono una consistenza [[porosità|porosa]]. Inoltre il comune colore grigio del calcare viene perso e le pietre diventano per lo più bianche. Esse costituiscono la calce viva che commercializzata così com'è oppure ridotta in polvere, dev'essere conservata in recipienti perfettamente ermetici, poiché è molto [[Igroscopia|igroscopica]].

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Per ottenere la calce idrata, o calce spenta, il materiale deve subire la reazione di spegnimento:

:<codechem>CaO Cao + H<subH2O ->2</sub>O → Ca(OH)₂</codechem>

associata a due effetti macroscopici evidenti: un violento rilascio di calore e la disgregazione della pietra per l'effetto espansivo della trasformazione da ossido ad [[idrossido di calcio]].

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== Fenomeno dei calcinaroli ==

Il '''fenomeno dei calcinaroli''' sta ad indicare il fenomeno, tipico della calce aerea, che si manifesta dopo lo "spegnimento" della calce viva [[<chem>CaO]]</chem> ([[ossido di calcio]]). Il [[calcare]] (CaCO<subchem>3CaCO3</subchem>) durante la cottura si dissocia secondo la reazione:

<chem> CaCO3 -> CaO + CO2 </chem>

ovvero, si ottiene ossido di calcio (C<smallchem>aCaO</smallchem>O, detta anche "calce viva") e si libera anidride carbonica (CO<subchem>2CO2</subchem>).

La calce estratta dai forni di cottura può essere messa direttamente in commercio come calce viva in zolle. Più spesso viene trasformata in idrato (calce spenta) secondo la reazione esotermica:

<chem> CaO + H2O -> Ca(OH)2</chem>

ovvero, con l'aggiunta di acqua (H<subchem>2H2O</subchem>O) all'ossido di calcio (C<smallchem>aCaO</smallchem>O) si ottiene un biidrossido di calcio (C<small>a</smallchem>Ca(OH)<sub>2</subchem>, detta anche "calce spenta").

Lo spegnimento può avvenire secondo 2 modalità:

* per aspersione: con apporto d'acqua strettamente necessario alla reazione. Si usa acqua atomizzata ed in pressione, favorendo la formazione di una polvere (fior di calce), venduta in sacchi, utilizzata per malte e pitture a calce.

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Una volta applicata la calce idrata, a contatto con l'aria si ha la reazione:

<chem> Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O </chem> (detta "reazione di presa e indurimento")

ovvero, la calce spenta (C<small>a</smallchem>Ca(OH)<sub>2</subchem>) a contatto con l'anidride carbonica (CO<subchem>2CO2</subchem>) riforma l'elemento iniziale, il calcare (C<smallchem>a</small>CO<sub>3CaCO3</subchem>) e libera acqua (H<subchem>2H2O</subchem>O).

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==Carbonatazione==

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Una volta che la calce si è essiccata, a contatto con l'anidride carbonica presente nell'[[atmosfera]] inizia un lento processo che la trasforma in calcare (''[[carbonatazione]]''), il composto originario dal quale è stata prodotta. La reazione è:

:<codechem>Ca(OH)₂ + CO<sub>2</subCO2 -> → CaCO₃CaCO3 + H₂OH2O</codechem>

Anche se la reazione precedente è corretta dal punto di vista formale, la reazione reale è più complessa. Osservando la precedente reazione infatti, il processo sembrerebbe avvenire tra un solido <chem>Ca(OH)<sub>2</subchem> e un gas CO<subchem>2CO2</subchem>, mentre in realtà la reazione avviene in fase acquosa grazie all'acqua di impasto della calce.

L'idrossido di calcio infatti si scioglie in acqua, grazie ad una buona [[solubilità]], l'anidride carbonica si scioglie anch'essa in acqua, formando una specie indicata come [[acido carbonico]] H<subchem>2H2CO3</sub>CO<sub>3</subchem>, da cui per reazione acido base si forma un sale poco solubile, ovvero il carbonato di calcio. La forma corretta è dunque:

:<codechem>Ca^{^2+} + 2OH^- + 2H⁺ + CO₃<sup>CO3^2-</sup -> → CaCO₃CaCO3 + 2 H₂O2H2O</codechem>

== Presa ed indurimento delle calci aeree ==

La presa e l'indurimento delle calci aeree avvengono nelle seguenti fasi successive:

*Evaporazione dell'acqua in eccesso ed asciugamento dell'impasto.

*Cristallizzazione del <chem>Ca(OH)<sub>2</subchem> con consolidamento dell'impasto ([[presa (edilizia)|presa]] della calce).

*Partendo dall'esterno inizia la carbonatazione (formazione dei cristalli di CaCO<subchem>3CaCO3</subchem>) tra i granuli di sabbia o tra i materiali che la malta deve legare ([[indurimento (calcestruzzo)|indurimento]]). Al termine tutto diventa un corpo solido compatto ed insolubile in acqua.

== Forme chimiche ==

La calce si presenta in due forme [[chimica]]mente distinte:

* La calce viva: costituita chimicamente da [[ossido di calcio]], <chem>CaO</chem>, fortemente [[Igroscopia|igroscopica]];

* La [[Idrossido di calcio|calce spenta]] o idrata: costituita chimicamente da [[idrossido di calcio]], <chem>Ca(OH)<sub>2</subchem>.

== Resa al grassello ==

Si definisce resa al grassello di una calce il rapporto fra il volume del grassello<ref name="grassello">Il grassello di calce è una [[sospensione (chimica)|sospensione]] in acqua di idrossido di calcio (calce spenta). Si forma durante le operazioni di spegnimento della calce viva e si presenta come una massa plastica untuosa al tatto.</ref> nel momento in cui per evaporazione di una parte dell'acqua in eccesso inizia a fessurarsi in superficie e il peso della calce viva che l'ha generato.

La resa al grassello viene espressa in metri cubi a tonnellata

== Calci grasse e magre ==

Una calce si dice grassa quando ha una resa al grassello ≥ 2,5, mentre si parla di calce magra per valori inferiori a 2,5 ma superiori a 1,5.

== Classificazione ==

Agli effetti della normativa vigente le calci aeree si distinguono in:

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* calce magra in zolle;

* calce idrata in polvere, che comprende due tipi di prodotto:

** fiore di calce;

** calce idrata da costruzione.

==Impieghi==

La calce viva è usata:

* per il pollame, al fine di aumentare il calcio presente nel guscio;

* per il [[trattamento delle acque reflue|trattare le acque]], al fine di ridurne l'[[PH|acidità]];

* nella [[depurazione]], per rimuovere i [[fosfato|fosfati]] e altre impurità (flocculante) e per desolforizzare i [[gas di scarico]];

* nella fabbricazione della [[carta]], per dissolvere le fibre di [[legno]];

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* in [[agricoltura]], per correggere l'acidità dei terreni;

* in [[chimica]], per purificare l'[[acido citrico]] e il [[glucosio]], come essiccante e assorbente di [[anidride carbonica]];

* per la stabilizzazione delle terre argillose nei sottofondi stradali e nei rilevati stradali.;

* come rivestimento delle pareti e del fondo di fosse scavate in terreni naturalmente impermeabili per l'infossamento di carcasse di animali infetti.

La calce spenta è usata:

* come [[materiale da costruzione]] unita alla sabbia ([[stabilitura]]);

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* nell'industria farmaceutica per preparare sali di [[calcio (elemento chimico)|calcio]] e [[magnesio]];

* in [[odontoiatria]] come medicamento nei sottofondi e nell'[[endodonzia]].

==Sicurezza==

La calce, e particolarmente quella viva, presenta una forte [[Base (chimica)|alcalinità]] e [[Sostanza corrosiva|causticità]]. Il contatto con la [[epidermide|pelle]] dell'ossido anidro può provocare gravi [[ustione|ustioni]] come avviene con la [[Idrossido di sodio|soda caustica]]. Il contatto con poca acqua (non sufficiente ad assorbire il [[calore]] prodotto) può provocare una violenta [[ebollizione]] e la proiezione di schizzi caustici e bollenti. Per questi motivi è importante utilizzare una tuta sicuramente impermeabile, guanti di qualità ed occhiali protettivi quando si maneggia la calce, sia solida che in soluzione, sia la malta di calce.