酸化カルシウム
生石灰として一般的に知られている酸化カルシウム（CaO）は、広く利用されている材料です。 常温では白色の苛性のアルカリ性固体である。 市販されている石灰には、MgOや酸化ケイ素（砂）、少量の酸化アルミニウムや酸化鉄なども含まれていることが多い。 これは、「石灰石」にこれらの不純物が含まれていることによる。
これは、「カルシネーション」または「ライムバーニング」と呼ばれる約825℃までの加熱により、1分子のCO2が放出され、「生石灰」が残ることで達成されます。 このプロセスは可逆的で、生石灰が冷えると、すぐに空気中の二酸化炭素を吸収し始め、十分な時間が経つと完全に炭酸カルシウムに戻るのです。 CaOのCAS番号は1305-78-8で、分子量は56.0768g/molである。 白色から淡黄色の粉末で、密度は3.35g/cm3である。 融点は2572℃で、沸点は2853℃です。 酸、グリセロール、糖液に溶けます。 水に溶かすと（Ca(OH)2）pHが12.5になります。 CaOは立方体の「ハライト」構造をしています。 酸化カルシウムは、60～70GPa（0.6～0.7メガバール）の圧力でB1（塩化ナトリウム型）からB2（塩化セシウム型）の構造に変化し、体積は11％減少する
CaO分子は、蒸気状態でも比較的安定している。
生石灰は非常に腐食性が強く、水と激しく反応します。
この水和物は、可逆式で水を除去することにより生石灰に戻すことができます。 水和した石灰を赤熱させれば、生石灰が再生されて反応が逆転します。 水和すると発熱反応が起こる。 1リットルの水が約3.1kgの生石灰と結合し、水酸化カルシウムと3.54MJのエネルギーが得られる。
石灰石から酸化カルシウムを製造することは、人間が行った最も古い化学変化の一つです。
石灰石から酸化カルシウムを製造することは、人間が作り出した最も古い化学変化の一つであり、その使用は有史以来のものです。 ほとんどの古代言語には、酸化カルシウムを表す言葉があります。 ラテン語ではcalxといい、これがカルシウム元素の名前の由来となっています。 古英語では lïm と呼ばれ、これが現在の酸化カルシウムの商品名である lime の由来となっています。 石灰が化学の最も古い産物の一つである理由は、地殻中に石灰石が豊富に存在し、酸化カルシウムへの変化が容易であることだけではない。 石灰には多くの特性があり、非常に貴重なものです。
石灰にはいくつかの種類があります。
炭酸カルシウムを1250℃で焼成して得られる表面積約4cm2/gの酸化カルシウムの粉末を用いると、緻密で欠陥のない試料が得られます。
アルゴン中の真空炉で焼成温度を2000℃に上げるか、火炎炉で焼成時間を長くすると、さらに緻密化（相対密度0.93-0.94）が進みます。
これに対して、溶液からの析出によって形成された325メッシュ（43μm）のCa(OH)2の粒子を高温（750～780℃）の流動床炉にゆっくりと投入すると、空気や水分に極めて反応しやすいナノサイズの生石灰が得られる。 ナノスケールの酸化カルシウム粒子は、通常20～80nm、比表面積（SSA）15～50m2/gの範囲であり、平均粒子径100nm、SSA約5～10m2/gの範囲のものもある。 ナノ酸化カルシウム粒子は、超高純度、高純度、透明、コーティング、分散などの形態があります。 これらは、ナノ流体としても利用可能です。 ナノ流体は一般に、界面活性剤または表面電荷技術を用いて溶液中に浮遊するナノ粒子と定義される。 ナノ流体の分散とコーティングの選択に関する技術ガイダンスもご利用いただけます。 利用可能なナノ構造には、ナノロッド、ナノウィスカー、ナノホーン、ナノピラミッド、その他のナノ複合体があります。 表面機能化ナノ粒子は、化学的に結合したポリマーを用いて、粒子を表面の界面に優先的に吸着させることができます。 また、MEMSやNEMSなどのナノエレクトロニクス・フォトニクス材料、バイオマーカー、バイオ診断、バイオセンサーなどのバイオ・ナノ材料、関連するナノ材料についても、ポリマー、テキスタイル、燃料電池層、複合材料、太陽エネルギー材料などへの応用を目指した開発研究が進められている。
石灰（CaO）は、水和した「消石灰」Ca(OH)2（鉱物の「ポートランダイト」）として、モルタルや石膏に使用されます。
石灰はガラスの製造にも使用され、ケイ酸塩と反応する性質を利用して、現代の金属製造業（特に鉄鋼）では「スラグ」として不純物を取り除くためにも使用されています。
石灰はまた、水や下水の処理で酸性度を下げたり、プールでリン酸塩やその他の不純物を取り除くために凝集剤として使われたり、製紙でリグニンを溶かしたり、紙の漂白で凝集剤として使われたり、農業で酸性土壌を改善したり、ガススクラバーで排ガスを脱硫したり、多くの液体排水を処理するために使われたりしています。
石灰の最も重要な特性は、ケイ酸塩と溶液を形成する能力である。 石灰に珪砂（SiO2）と炭酸ナトリウム（Na2CO3）を加えて加熱すると、冷却しても結晶化しない溶液が生成される。 石灰を珪砂（SiO2）と炭酸ナトリウム（Na2CO3）と一緒に加熱すると溶液ができ、冷やしても結晶化せず、非晶質の無色透明な固体、すなわちソーダライムガラスに固まるのである。 ガラスは純粋な化合物ではなく混合物であるため、明確な融点を持たず、熱を加えると徐々に柔らかくなる。 そのため、成形したり吹いたりして、さまざまな形に加工することができる。
現代における石灰の最も重要な用途は、ケイ酸塩と溶液を形成する能力にあります。
現代の最も重要な用途は、石灰のケイ酸塩との溶液形成能力にあります。 鉄や鋼は、酸化鉄を含む岩石である鉱石から製錬されます。 鉱石の中にはケイ酸塩が多く含まれています。 鉱石に石灰を混ぜて溶かすと、このケイ酸塩が石灰と結合して「スラグ」と呼ばれる液状になる。 スラグは溶けた鉄と混じり合わないので、スラグを排出することで鉄からケイ酸塩を取り除くことができる。 鉄1トン（1000kg）あたり、約80kgの石灰が使用される。 石灰は、他の金属の製造にも使用されます。
石灰は、化学物質の製造にも重要な材料です。
石灰は化学物質の製造にも重要な材料ですが、ここでは主に炭化カルシウム（CaC2）の製造に使われています。
カルシウムカーバイドは水と反応してアセチレンを放出します。
アセチレンは溶接用の重要な燃料であり、ポリマーの原料である塩化ビニル、ネオプレン、アクリロニトリルなど様々な有機化合物の出発物質でもあります。 公害防止は、石灰の消費を急速に拡大している。 石灰は、発電所から排出される二酸化硫黄を削減するためのスタックガススクラバーにも使用されています。
石灰はリン酸塩を除去するために下水にも添加されます。
水道の前処理では、石灰を使って酸性度を下げたり、軟化させたり、飲料水を澄ませたりします。
そのほかにも、さまざまな産業分野で石灰が利用されています。
他にも様々な産業分野で石灰が使用されており、プラスチックの不透明化剤として使用されています。
他にも、プラスチックの不透明化剤として、また製紙業界では木材のパルプ化に使用されています。石灰は強アルカリ性であるため、木材の繊維を束ねるリグニンを溶かします。 沈殿炭酸カルシウム（PCC）、酸化カルシウム、水酸化カルシウムは、製紙業界において様々な機能を持っています。 炭酸カルシウムは紙のコーティングや紙のフィラーとして、酸化カルシウムや水酸化カルシウムはパルプ/PCCの製造用途に使用されています。
生石灰を2400℃に加熱すると、強烈な光を放つようになる。
生石灰は、2400℃に加熱すると強烈な光を放ち、「ライムライト」と呼ばれ、電気照明が発明される前の演劇などで広く使われていた。
生石灰の世界生産量は年間約2億8,300万トンで、圧倒的に中国が多く、年間約1億7,000万トンを生産しています。
酸化カルシウムは大量に市販されています。