La calce sodata è una miscela di sostanze chimiche utilizzate sotto forma di granuli in ambienti chiusi, come l'anestesia generale , i sottomarini e le camere iperbariche , in modo da rimuovere l' anidride carbonica dei gas inalati per evitare l' avvelenamento da CO 2.
La calce sodata viene prodotta introducendo idrossido di calcio in polvere (chiamato anche "calce spenta") in una soluzione concentrata di idrossido di sodio .
I componenti principali della calce sodata sono:
Durante l'anestesia generale , i gas emessi dal paziente, che contengono livelli piuttosto elevati di anidride carbonica , attraversano il circuito respiratorio di una macchina per anestesia . Questo circuito respiratorio contiene granuli di calce sodata. La calce sodata per uso medico include un indicatore colorato che cambia colore non appena la calce sodata raggiunge la sua capacità di assorbire l'anidride carbonica.
Per garantire il corretto funzionamento del dispositivo, non dovrebbe essere utilizzato se l'indicatore colorato è acceso. Le macchine per anestesia convenzionali contengono fino a 2 kg di calce sodata.
L' idrossido di litio (LiOH) è l' idrossido alcalino di massa molare più piccola (LiOH: 24 g / mol ; Li: 7 g / mol ), ecco perché viene utilizzato per l'assorbimento di CO 2nei voli spaziali dal programma Apollo , in modo da ridurre il peso a bordo. Durante la missione Apollo 13 , l'equipaggio ospitato nel modulo lunare iniziò a soffrire di alti livelli di CO 2e ha dovuto adattare le cartucce di ricambio dalla capsula Apollo al modulo lunare .
Nuovi assorbitori di CO 2sono in fase di sviluppo per ridurre il rischio di formazione di sottoprodotti tossici, in particolare monossido di carbonio , derivanti dall'interazione tra l'assorbitore e gli anestetici (molecole alogenate e fluorurate). Semplici misure per prevenire la disidratazione della calce impediscono la produzione di CO.
L'equazione generale della reazione è:
CO 2+ Ca (OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O+ calore (in presenza di acqua)Ogni mole di CO 2(44 g ) reagendo con idrossido di calcio produce una mole di acqua (18 g ).
Questa reazione può essere suddivisa in tre passaggi fondamentali:
Questa sequenza di passaggi spiega il ruolo catalitico svolto dall'idrossido di sodio nella reazione e perché la calce sodata reagisce più velocemente della calce da sola, eliminando così la CO 2.più efficiente. La formazione di acqua per reazione e l'umidità dovuta alla respirazione agiscono come solvente per la reazione, essendo le reazioni in fase acquosa più veloci che tra un gas secco e un solido.
Lo stesso effetto catalitico contribuisce anche alla lenta carbonatazione della calce ( portlandite ) da parte della CO 2 atmosferica nel calcestruzzo sebbene la velocità di propagazione del fronte di reazione sia principalmente limitata dal trasporto diffusivo della CO 2 all'interno della matrice del calcestruzzo a bassa porosità .
Si può tracciare un parallelo interessante tra il ruolo catalitico dell'idrossido di sodio nel processo di carbonatazione della calce sodata e il ruolo dell'idrossido di sodio nella reazione alcali-aggregato . Si tratta di un lento processo di degradazione dei calcestruzzi che contengono inerti ricchi di silice amorfa. Questo processo provoca gonfiore e la comparsa di crepe nel calcestruzzo. In modo molto simile, NaOH facilita notevolmente la dissoluzione della silice amorfa. Il silicato di sodio ottenuto reagisce con l'idrossido di calcio ( portlandite ) presente nella pasta cementizia indurita per formare silicato di calcio idrato (abbreviato CSH nella notazione del cemento ). Questa reazione di silicificazione del Ca (OH) 2 a sua volta rilascia continuamente idrossido di sodio in soluzione, che mantiene alto il pH, e il ciclo continua fino alla completa scomparsa della portlandite o silice reattiva nel calcestruzzo raggiunto. Senza la catalisi di questa reazione da parte di idrossidi solubili di sodio o potassio, la reazione alcali-aggregato non avrebbe luogo o sarebbe limitata a una reazione pozzolanica molto lenta . La reazione alcali-aggregato può essere scritta, come la reazione con la calce sodata, semplicemente sostituendo CO 2da SiO 2 nelle reazioni precedenti, come segue:
reazione 1: SiO 2 + NaOH → NaHSiO 3 (dissoluzione della silice da NaOH: pH alto) reazione 2: NaHSiO 3 + Ca (OH) 2 → CaSiO 3 + H 2 O + NaOH (precipitazione CSH e rigenerazione NaOH) somma (1 + 2): SiO 2 + Ca (OH) 2 → CaSiO 3 + H 2 O(reazione globale = reazione pozzolanica catalizzata da NaOH)