Оксид кальция (СаO) – негашеная или жженая известь – белое огнестойкое вещество, образованное кристаллами. Кристаллизуется в кубической гранецентрированной кристаллической решетке. Температура плавления – 2627 °C, температура кипения – 2850 °C.
Называется жженой известью из-за способа его получения – обжигание карбоната кальция. Обжиг производят в высоких шахтных печах. В печь закладывают слоями известняк и топливо, а затем разжигают снизу. При накаливании происходит разложение карбоната кальция с образованием оксида кальция:
Так как концентрации веществ в твердых фазах неизменны, то константу равновесия этого уравнения можно выразить так: K = .
При этом концентрация газа может быть выражена с помощью его парциального давления, то есть равновесие в системе устанавливается при определенном давлении диоксида углерода.
Давление диссоциации вещества – равновесное парциальное давление газа, получающееся при диссоциации вещества.
Чтобы спровоцировать образование новой порции кальция, необходимо повысить температуру или удалить часть получившегося CO2 , при этом уменьшится парциальное давление. Поддерживая постоянное более низкое парциальное давление, чем давление диссоциации, можно добиться непрерывного процесса получения кальция. Для этого при обжигании извести в печах делают хорошую вентиляцию.
Получение:
1) при взаимодействии простых веществ: 2Ca + O2 = 2CaO;
2) при термическом разложении гидроксида и солей: 2Ca(NO3)2 = 2CaO + 4NO2? + O2?.
Химические свойства:
1) взаимодействует с водой: СаO + H2O = Са(OH)2;
2) реагирует с оксидами неметаллов: СаO + SO2 = CaSO3;
3) растворяется в кислотах, образуя соли: CaO + 2HCl = CaCl2 +H2O.
Гидроксид кальция (Ca(OH)2 – гашеная известь, пушонка) – белое кристаллическое вещество, кристаллизуется в гексагональной кристаллической решетке. Является сильным основанием, плохо растворимым вводе.
Известковая вода – насыщенный раствор гидроксида кальция, имеющий щелочную реакцию. На воздухе мутнеет в результате поглощения углекислого газа, образуя карбонат кальция .
Получение:
1) образуется при растворении кальция и оксида кальция вводе: CaO + H2O = Са(OH)2 + 16 ккал;
2) при взаимодействии солей кальция со щелочами: Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2 + 2NaNO3.
Химические свойства:
1) при нагревании до 580 °C разлагается: Са(OH)2 = СаO + H2O;
2) реагирует с кислотами: Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O.
58. Жесткость воды и способы ее устранения
Так как кальций широко распространен в природе, его соли в большом количестве содержатся в природных водах. Вода, имеющая в своем составе соли магния и кальция, называется жесткой водой . Если соли присутствуют в воде в небольших количествах или отсутствуют, то вода называется мягкой . В жесткой воде мыло плохо пенится, поскольку соли кальция и магния образуют с ним нерастворимые соединения. В ней плохо развариваются пищевые продукты. При кипячении на стенках паровых котлов образуется накипь, которая плохо проводит теп-лоту, вызывает увеличение расхода топлива и изнашивание стенок котла. Жесткой водой нельзя пользоваться, проводя ряд технологических процессов (крашение). Образование накипи: Са + 2НСО3 = Н2О + СО2 + СаСО3?.
Перечисленные выше факторы указывают на необходимость удаления из воды солей кальция и магния. Процесс удаления этих солей называется водоумягчением , является одной из фаз обработки воды (водоподготовки).
Водоподготовка – обработка воды, используемая для различных бытовых и технологических процессов.
Жесткость воды подразделяется на:
1) карбонатную жесткость (временную), которая вызывается наличием гидрокарбонатов кальция и магния и устраняется с помощью кипячения;
2) некарбонатную жесткость (постоянную), которая вызывается присутствием в воде сульфитов и хлоридов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются, поэтому она называется постоянной жесткостью.
Верна формула: Общая жесткость = Карбонатная жесткость + Некарбонатная жесткость.
Общую жесткость ликвидируют добавлением химических веществ или при помощи катиони-тов. Для полного устранения жесткости воду иной раз перегоняют.
При применении химического метода растворимые соли кальция и магния переводят в нерастворимые карбонаты:
Более модернизированный процесс устранения жесткости воды – при помощи катионитов .
Катиониты – сложные вещества (природные соединения кремния и алюминия, высокомолекулярные органические соединения), общая формула которых – Na2R, где R – сложный кислотный остаток.
При пропускании воды через слой катионита происходит обмен ионов (катионов) Na на ионы Са и Mg: Са + Na2R = 2Na + CaR.
Ионы Са из раствора переходят в катионит, а ионы Na переходят из катионита в раствор. Чтобы восстановить использованный катионит, его необходимо промыть раствором поваренной соли. При этом происходит обратный процесс: 2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl.
Кальций - элемент 4-го периода и ПА-группы Периодической системы, порядковый номер 20. Электронная формула атома [ 18 Ar]4s 2 , степени окисления +2 и 0. Относится к щелочноземельным металлам. Имеет низкую электроотрицательность (1,04), проявляет металлические (основные) свойства. Образует (как катион) многочисленные соли и бинарные соединения. Многие соли кальция малорастворимы в воде. В природе — шестой по химической распространенности элемент (третий среди металлов), находится в связанном виде. Жизненно важный элемент для всех организмов.Недостаток кальция в почве восполняется внесением известковых удобрений (СаС0 3 , СаО, цианамид кальция CaCN 2 и др.). Кальций, катион кальция и его соединения окрашивают пламя газовой горелки в темно-оранжевый цвет (качественное обнаружение ).
Кальций Са
Серебристо-белый металл, мягкий, пластичный. Во влажном воздухе тускнеет и покрывается пленкой из СаО и Са(ОН) 2 .Весьма реакционноспособный; воспламеняется при нагревании на воздухе, реагирует с водородом, хлором, серой и графитом:
Восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод — кальцийтермия ):
Получение кальция в промышленности :
Кальций применяется для удаления примесей неметаллов из металлических сплавов, как компонент легких и антифрикционных сплавов, для выделения редких металлов из их оксидов.
Оксид кальция СаО
Основный оксид. Техническое название негашёная известь. Белый, весьма гигроскопичный. Имеет ионное строение Ca 2+ O 2- . Тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при прокаливании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Энергично реагирует с водой (с высоким экзо- эффектом), образует сильно щелочной раствор (возможен осадок гидроксида), процесс называется гашение извести. Реагирует с кислотами, оксидами металлов и неметаллов. Применяется для синтеза других соединений кальция, в производстве Са(ОН) 2 , СаС 2 и минеральных удобрений, как флюс в металлургии, катализатор в органическом синтезе, компонент вяжущих материалов в строительстве.
Уравнения важнейших реакций:
Получение СаО в промышленности — обжиг известняка (900-1200 °С):
СаСО3 = СаО + СО2
Гидроксид кальция Са(ОН) 2
Основный гидроксид. Техническое название гашёная известь. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ (ОН —) 2 . Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Малорастворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше — в кипящей воде. Прозрачный раствор (известковая вода) быстро мутнеет из-за выпадения осадка гидроксида (суспензию называют известковое молоко). Качественная реакция на ион Са 2+ — пропускание углекислого газа через известковую воду с появлением осадка СаС0 3 и переходом его в раствор. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, вступает в реакции ионного обмена. Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов — тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.
Гидроксид кальция – химическое вещество имеющее сильное основание. Каковы его особенности и химические свойства рассмотрим в данной статье.
Характеристика гидроксида кальция
Кристаллический гидроксид кальция – это порошок белого цвета, который разлагается при нагревании, но практически нерастворимый в воде. Формула гидроксида кальция – Ca(OH) 2 . В ионном виде уравнение образования гидроксида кальция выглядит так:
Рис. 1. Уравнение образование гидроксида кальция.
Гидроксид кальция имеет и другие названия: гашеная известь, известковое молоко, известковая вода
Молярная масса гидроксида кальция составляет 74.09 г/моль. Это значит, что 74,09 г/моль количества вещества гидроксида кальция содержат 6,02*10^23 атомов или молекул этого вещества.
Гидроксид кальция используется для побелки в строительстве, дезинфекции стволов деревьев, в сахарной промышленности, для дублении кож, для получения хлорной извести. Тестообразная смесь гашеной извести с цементом и песком используется в строительстве.
Рис. 2. Гидроксид кальция.
Химические свойства гидроксида кальция
Гидроксид кальция, как и все основания, вступает в реакцию с кислотами:
Ca(OH) 2 (гидроксид кальция)+H 2 SO 4 (серная кислота)=CaSo 4 (соль – сульфат кальция)+2H 2 O (вода).
Гидроксид кальция также способен образовывать соединения с углекислым газом. Раствор этого вещества на воздухе становится мутным, так как гидроксид кальция, подобно другим сильным основаниям, взаимодействует с растворенным в воде углекислым газом:
Ca(OH) 2 +CO 2 (гидроксид кальция)=CaCO 3 (карбонат кальция)+H 2 O (вода)
При нагревании до 400 градусов гидроксид кальция вступает в реакцию с оксидом углерода:
Ca(OH) 2 (гидроксид кальция)+CO (оксид углерода)=CaCO 3 (карбонат кальция)+H 2 (водород).
Гидроксид кальция может взаимодействовать с солями, в результате чего образуется осадок:
Сa(OH) 2 (гидроксид кальция)+Na 2 SO 3 (сульфит натрия)=CaSO 3 (сульфит кальция)+2NaOH (гидроксид натрия).
При температуре 520-580 градусов гидроксид кальция подвержен реакции разложения. В результате образуются оксид кальция и вода:
Рис. 3. Гашеная известь.
Ca(OH) 2 (гидроксид кальция)=CaO (оксид кальция)+H 2 O (вода).
Получение гидроксида кальция происходит при химической реакции оксида кальция (негашеной извести) с водой. Этот процесс получил название «гашение извести». Уравнение реакции гашения извести выглядит следующим образом:
CaO (оксид кальция)+H 2 O (вода)=Ca(OH) 2 (гидроксид кальция).
Что мы узнали?
Гидроксид кальция – сильное основание, малорастворимое в воде. Как и любой химический элемент он обладает рядом свойств т способен вступать в реакцию с углекислым газом, солями, а также разлагается при высокой температуре. Гидроксид кальция используют в строительстве и промышленности.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 140.
Природные соединения кальция (мел, мрамор, известняк, гипс) и продукты их простейшей переработки (известь) были известны людям с древних времен. В 1808 г. английский химик Хэмфри Дэви подверг электролизу влажную гашеную известь (гидроксид кальция) с ртутным катодом и получил амальгаму кальция (сплав кальция с ртутью). Из этого сплава, отогнав ртуть Дэви получил чистый кальций.
Он же предложил название нового химического элемента, от латинского "сalx" обозначавшего название известняка, мела и других мягких камней.
Нахождение в природе и получение:
Кальций - пятый по распространенности элемент в земной коре (более 3%), образует множество пород, в основе многих из которых - карбонат кальция. Некоторые из этих пород имеют органическое происхождение (ракушечник), показывающее важную роль кальция в живой природе.
Природный кальций - смесь 6 изотопов с массовыми числами от 40 до 48, причем на 40 Ca приходится 97% общего количества. Ядерными реакциями получены и другие изотопы кальция, например радиоактивный 45 Ca .
Для получения простого вещества кальция используется электролиз расплавов его солей или алюмотермия:
4CaO + 2Al = Ca(AlO 2) 2 + 3Ca
Физические свойства:
Серебристо-серый металл с кубической гранецентрированной решеткой, значительно более твердый, чем щелочные металлы. Температура плавления 842°C, кипения 1484°C, плотность 1,55 г/см 3 . При высоких давлениях и температурах около 20K переходит в состояние сверхпроводника.
Химические свойства:
Кальций не столь активен как щелочные металлы, тем не менее его приходится хранить под слоем минерального масла или в плотно запаянных металлических барабанах. Уже при обычной температуре он реагирует с кислородом и азотом воздуха, а также с водяными парами. При нагревании сгорает на воздухе красно-оранжевым пламенем, образуя оксид с примесью нитридов. Подобно магнию кальций продолжает гореть в атмосфере углекислого газа. При нагревании реагирует с другими неметаллами, образую не всегда очевидные по составу соединения, например:
Ca + 6B = CaB 6 или Ca + P => Ca 3 P 2 (а также CaP или CaP 5)
Во всех своих соединениях кальций имеет степень окисления +2.
Важнейшие соединения:
Оксид кальция CaO - ("негашёная известь") вещество белого цвета, щелочной оксид, энергично реагирует с водой ("гасится") переходя в гидроксид. Получают термическим разложением карбоната кальция.
Гидроксид кальция Ca(OH) 2 - ("гашёная известь") белый порошок, мало растворим в воде (0,16г/100г), сильная щелочь. Раствор ("известковая вода") используется для обнаружения углекислого газа.
Карбонат кальция CaCO 3
- основа большинства природных минералов кальция (мел, мрамор, известняк, ракушечник, кальцит, исландский шпат). В чистом виде вещество белого цвета или бесцв. кристаллы, При нагревании (900-1000 С) разлагается, образуя оксид кальция. Не р-рим, реагирует с кислотами, способен растворяться в воде, насыщенной углекислым газом, переходя в гидрокарбонат: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 . Обратный процесс приводит к появлению отложений карбоната кальция, в частности таких образований, как сталактиты и сталагмиты
Встречается в природе также в составе доломита CaCO 3 *MgCO 3
Сульфат кальция CaSO 4 - вещество белого цвета, в природе CaSO 4 *2H 2 O ("гипс", "селенит"). Последний при осторожном нагревании (180 С) переходит в CaSO 4 *0,5H 2 O ("жжёный гипс", "алебастр") - белый порошок, при замешивании с водой снова образующий CaSO 4 *2H 2 O в виде твердого, достаточно прочного материала. Мало растворим в воде, в избытке серной кислоты способен растворяться, образуя гидросульфат.
Фосфат кальция Ca 3 (PO 4) 2 - ("фосфорит"), нерастворим, под действием сильных кислот переходит в более растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция. Исходное сырье для получения фосфора, фосфорной кислоты, фосфорных удобрений. Фосфаты кальция входят также в состав апатитов, природных соединений с примерной формулой Са 5 3 Y, где Y = F, Cl, или ОН, соответственно фтор-, хлор-, или гидроксиапатит. Наряду с фосфоритом апатиты входят в состав костного скелета многих живых организмов, в т.ч. и человека.
Фторид кальция CaF 2 - (природн.: "флюорит", "плавиковый шпат"), нерастворимое в-во белого цвета. Природные минералы имеют разнообразные окраски, обусловленные примесями. Светится в темноте при нагревании и при УФ-облучении. Увеличивает текучесть ("плавкость") шлаков при получении металлов, чем обусловлено его применение в качестве флюса.
Хлорид кальция CaCl 2 - бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Образует кристаллогидрат CaCl 2 *6H 2 O. Безводный ("плавленый") хлорид кальция - хороший осушитель.
Нитрат кальция Ca(NO 3) 2 - ("кальциевая селитра") бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Составная часть пиротехнических составов, придающее пламени красно-оранжевый цвет.
Карбид кальция CaС 2 - реагирует с водой, к-тами образуя ацетилен, напр.: CaС 2 + H 2 O = С 2 H 2 + Ca(OH) 2
Применение:
Металлический кальций используется как сильный восстановитель при получении некоторых трудновосстанавлиевых металлов ("кальциетермия"): хром, РЗЭ, торий, уран и др. В металлургии меди, никеля, специальных сталей и бронз кальций и его сплавы используется для удаления вредных примесей серы, фосфора, избыточного углерода.
Кальций используется также для связывания малых количеств кислорода и азота при получении глубокого вакуума и очистке инертных газов.
Нейтрон-избыточные ионы 48 Ca используются для синтеза новых химических элементов, например элемента №114, . Другой изотоп кальция, 45 Ca , используется как радиоактивная метка при исследованиях биологической роли кальция и его миграции в окружающей среде.
Основной областью применения многочисленных соединений кальция является производство строительных материалов (цемент, строительные смеси, гипсокартон и т.д.).
Кальций один из макроэлементов в составе живых организмов, образуя соединения необходимые для построения как внутреннего скелета позвоночных животных, так и внешнего многих беспозвоночных, скорлупу яиц.
Ионы кальция также участвуют в регуляции внутриклеточных процессов, обуславливают свертываемость крови. Нехватка кальция в детском возрасте приводит к рахиту, в пожилом - к остеопорозу. Источником кальция служат молочные продукты, гречка, орехи, а его усвоению способствует витамин D.
При нехватке кальция используются различные препараты: кальцекс, раствор хлорида кальция, глюконат кальция и др.
Массовая доля кальция в организме человека 1,4-1,7%, суточная потребность 1-1,3 г (в зависимости от возраста). Избыточное потребление кальция может привести к гиперкальцемии - отложению его соединений во внутренних органах, образованию тромбов в кровеносных сосудах.
Источники:
Кальций (элемент) // Википедия. URL:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Кальций (дата обращения: 3.01.2014).
Популярная библиотека химических элементов:
Кальций. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3.01.2014).
Гидроксид кальция, или как его традиционно называют гашеная известь или «пушонка», представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Ca(OH)2.
Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путем смешения оксида кальция с водой, этот процесс называется гашением.
В лабораторных условиях получение гидроксида кальция возможно путем смешивания водного раствора хлорида кальция и гидроксида натрия. В минеральной форме гидроксид кальция содержится в некоторых вулканических, глубинных и метаморфических породах. Также получение гидроксид кальция происходит при сжигании угля.
В избытке гидроксид кальция содержится в агрессивной воде, которая способна растворять горные породы.
Применение гидроксида кальция
Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных материалов, как белило, штукатурка и гипсовые растворы. Он используется в качестве недорогого заменителя щелочи в виде суспензий (известковое молоко), которые используются на дубильнях для удаления волос со шкур, а также в производстве сахара и для побелки стволов деревьев.
Известковая вода представляет собой насыщенный водный раствор гидроксида кальция белого цвета. Антацидные свойства гидроксида кальция используются в медицине для лечения кислотных ожогов.
Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц. Он также используется для повышения рН воды, так как в изначальном виде вода содержит кислоты, способные подвергать сантехнические трубы коррозии.
Также гидроксид кальция широко применяется в таких отраслях, как:
- Дорожное строительство – для улучшения качества земляной почвы;
- Производство металлов – гидроксид кальция вводят в поток отработанного газа, чтобы нейтрализовать кислоты, такие как фториды и хлориды до выпуска в атмосферу;
- В нефтеперерабатывающей промышленности – для производства добавок к маслам;
- В химической промышленности – для производства стеарата кальция;
- В нефтехимической промышленности – для производства твердых масел различных типов;
- Производство антигрибковых и антимикробных консервантов – для хранения овощей в ангарах.
Гидроксид кальция используют в качестве добавки в морскую воду для сокращения атмосферного CO 2 и смягчения парникового эффекта.
Также гидроксид кальция используется как натуральная альтернатива инсектицидов, эффективная в борьбе с клещами, блохами, жуками и их личиками.
В строительстве гидроксид кальция используется для побелки деревянных заборов и обмазывании стропил, чтобы защитить материалы от гниения и возгорания, а также для приготовления силикатного бетона и известкового строительного раствора.
Гидроксид кальция также принимает участие в процессах изготовления эбонита, хлорной извести, баковых смесей, кремов для депиляций и тормозных накладок.
Свойство гидроксида кальция снижать удельное сопротивление грунта используется при устройстве очагов заземления для электротехники.
В стоматологии гидроксид кальция применяется в качестве дезинфектора для корневых зубных каналов.
В пищевой промышленности гидроксид кальция в избытке используется как пищевая добавка Е526, которую добавляют при производстве:
- Сахарного тростника;
- Алкогольных и безалкогольных напитков;
- Энергетиков;
- Фруктовых соков;
- Детского питания;
- Маринованных огурцов;
- Пищевой соли;
- Кондитерских изделий и сладостей;
- Какао-продуктов;
- Кукурузных лепешек;
- Мучных изделий и выпечки.
В Испании гидроксид кальция используют для приготовления мамалыги, так как считают, что он способствует лучшему усвоению блюда.
Коренные племена американских индейцев используют гидроксид кальция в качестве ингредиента для психоделического табака Япу, получаемого из семян бобовых деревьев вида Анаденантера.
В Афганистане гидроксид кальция используется в производстве табака Нисвар, изготавливаемого из свежих листьев табака, индиго, кардамона, ментола, масла, гидроксида кальция и древесной золы. Жители Афганистана также используют гидроксид кальция в качестве краски для своих глинобетонных домов. Самыми крупными потребителями гидроксида кальция в мире считаются такие страны, как Афганистан, Пакистан, Индия, Швеция и Норвегия.
Свойства гидроксида кальция
Гидроксид кальция – бесцветные кристаллы или белый порошок без запаха, которые при нагревании до 580°С распадаются на оксид кальция и воду.
Молярная масса гидроксида кальция составляет 74,093 г/моль, плотность 2,211 г/см3, растворимость в воде 0,189 г/100 мл, кислотность (рКа) 12.4, показатель преломления 1,574.
Гидроксид кальция не растворяется в спирте.
Вред гидроксида кальция
При попадании гидроксида кальция на кожу возникает сильное раздражение, зуд, химические ожоги и некроз кожи.
При случайном употреблении гидроксида кальция внутрь возникает сильная боль в горле, жжение во рту, боль в животе, рвота, кровавый стул и падение артериального давления. Также происходит повышение рН крови, она становится слишком щелочной, что может вызвать повреждение внутренних органов.
При вдыхании порошка гидроксида кальция через нос или рот происходит опухание горла, которое может ограничить дыхание или сделать его затруднительным. Если частицы гидроксида кальция попадают в легкие, необходима неотложная медицинская помощь.
При попадании гидроксида кальция в глаза происходит потеря зрения, сопровождаемая сильной болью.
Оказание первой медицинской помощи при отравлении гидроксидом кальция
Если гидроксид кальция был употреблен внутрь необходимо выпить стакан воды или молока.
При попадании гидроксида кальция на кожу или глаза необходимо тщательно промыть пораженные участки кожи и глаза большим количеством воды в течение не менее 15 минут.
При вдыхании гидроксида кальция необходимо немедленно переместиться на свежий воздух и вызвать скорую помощь.