Гидроксид кальция — получение, свойства, применение

№20 Кальций

История открытия:

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(AlO₂)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 = CaB₆ или Ca + P => Ca₃P₂ (а также CaP или CaP₅)
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 CaCO₃ – 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: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂. Обратный процесс приводит к появлению отложений карбоната кальция, в частности таких образований, как сталактиты и сталагмиты
Встречается в природе также в составе доломита CaCO₃*MgCO₃

Сульфат кальция CaSO₄ – вещество белого цвета, в природе CaSO₄*2H₂O (“гипс”, “селенит”). Последний при осторожном нагревании (180 С) переходит в CaSO₄*0,5H₂O (“жжёный гипс”, “алебастр”) – белый порошок, при замешивании с водой снова образующий CaSO₄*2H₂O в виде твердого, достаточно прочного материала. Мало растворим в воде, в избытке серной кислоты способен растворяться, образуя гидросульфат.

Фосфат кальция Ca₃(PO₄)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 Са₅[PO₄]₃Y, 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 CaF₂ – (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 CaCl₂ – бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Образует кристаллогидрат CaCl₂*6H₂O. Безводный (“плавленый”) хлорид кальция – хороший осушитель.

Нитрат кальция Ca(NO₃)₂ – (“кальциевая селитра”) бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Составная часть пиротехнических составов, придающее пламени красно-оранжевый цвет.

Карбид кальция CaС₂ – реагирует с водой, к-тами образуя ацетилен, напр.: CaС₂ + H₂O = С₂H₂ + 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, флеровия >>. 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.).

Гидроксид кальция

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.

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:

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:

При нагревании до 400 градусов гидроксид кальция вступает в реакцию с оксидом углерода:

Гидроксид кальция может взаимодействовать с солями, в результате чего образуется осадок:

При температуре 520-580 градусов гидроксид кальция подвержен реакции разложения. В результате образуются оксид кальция и вода:

Рис. 3. Гашеная известь.

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: 152.

Не понравилось? – Напиши в комментариях, чего не хватает.

Содержание

1. Характеристика гидроксида кальция
2. Химические свойства гидроксида кальция
3. Что мы узнали?

Бонус

Тест по теме

• Оксид кальция
• Химические свойства солей
• Чистые вещества и смеси
• Классификация неорганических веществ
• Основания
• Таблица окисления химических элементов
• Оксид кремния
• Гидроксид кремния
• Чистые вещества и смеси
• Углекислый газ
• Общие химические свойства солей
• Основные оксиды
• Кислотные оксиды
• Химические свойства кислотных оксидов Гидроксид кальция

показать все

По многочисленным просьбам теперь можно: сохранять все свои результаты, получать баллы и участвовать в общем рейтинге.

1. 1. Святослав Михаилов 564
2. 2. Ольга Жаркова 481
3. 3. Алина Сайбель 444
4. 4. Игорь Проскуренко 193
5. 5. wafentragere100 Булочкин 138
6. 6. Надежда Лопина 118
7. 7. Екатерина Белитская 110
8. 8. Ксения @@ 105
9. 9. Инга Парастаева 103
10. 10. Анастасия Цветкова 101

1. 1. Алина Сайбель 16,219
2. 2. Юлия Бронникова 15,885
3. 3. Кристина Волосочева 15,885
4. 4. Ekaterina 15,621
5. 5. Мария Николаевна 15,580
6. 6. Лариса Самодурова 15,160
7. 7. Darth Vader 14,911
8. 8. Liza 14,540
9. 9. TorkMen 14,176
10. 10. Влад Лубенков 13,235

Самые активные участники недели:

• 1. Виктория Нойманн – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 2. Bulat Sadykov – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 3. Дарья Волкова – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

• 1. Наталья Старостина – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 2. Николай З – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 3. Давид Мельников – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

Гидроксид кальция — получение, свойства, применение

Гидроксид кальция является довольно сильным основанием, из-за чего водный раствор имеет щелочную реакцию. Растворимость падает с ростом температуры.

Как и все основания, реагирует с кислотами (см. реакция нейтрализации) с образованием соответствующих солей кальция:

по этой же причине раствор гидроксида кальция мутнеет на воздухе, так как гидроксид кальция, как и другие сильные основания, реагирует с растворённым в воде углекислым газом:

Если продолжить барботацию углекислого газа, выпавший осадок растворится, так как образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция:

причём при нагревании раствора гидрокарбонат снова разрушается и выпадает осадок карбоната кальция:

Гидроксид кальция реагирует с угарным газом при температуре около 400 °C:

Как сильное основание реагирует с солями, но только если в результате реакции выпадает осадок:

Применение

• При побелке помещений.
• При побелке деревянных заборов [1] и обмазывании стропил [2] – для защиты от гниения и возгорания.
• Для приготовления известкового строительного раствора. Известь применялась для строительной кладки с древних времён. Смесь обычно приготавливают в такой пропорции: к одной части смеси гидроксида кальция (гашёной извести) с водой добавляют три—четыре части песка (по массе). При этом происходит затвердевание смеси по реакции: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Это экзотермическая реакция, выделение энергии составляет 27 ккал (113 кДж). Как видно из реакции, в ходе её выделяется вода. Это является отрицательным фактором, так как в помещениях, построенных с помощью известкового строительного раствора, долгое время сохраняется повышенная влажность. В связи с этим, а также благодаря ряду других преимуществ перед гидроксидом кальция, цемент практически вытеснил его в качестве связующего строительных растворов.
• Для приготовления силикатного бетона. Состав силикатного бетона одинаков с составом известкового строительного раствора, однако он готовится другим методом — смесь оксида кальция и кварцевого песка обрабатывается не водой, а перегретым (174,5—197,4 °C) водяным паром в автоклаве при давлении 9—15 атмосфер.
• Для устранения карбонатной жёсткости воды (умягчение воды). Реакция идёт по уравнению: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O.
• Для производства хлорной извести.
• Для производства известковых удобрений.
• Каустификациякарбоната натрия и калия.
• Дубление кож.
• Получение других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот и проч.
• В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E526.
• Известковая вода — прозрачный раствор гидроксида кальция. Она используется для обнаружения углекислого газа. При взаимодействии с ним она мутнеет, так как образуется нерастворимый карбонат кальция: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O.
• Известковое молоко — взвесь (суспензия) гидроксида кальция в воде, белая и непрозрачная. Она используется для производства сахара и приготовления смесей для борьбы с болезнями растений, побелки стволов.
• В стоматологии — для дезинфекции корневых каналов зубов.

См. также

Примечания

Источники и литература

• Монастырев А. Производство цемента, извести. — М ., 2007.
• Штарк Йохан, Вихт Бернд. Цемент и известь / пер. с нем. — Киев, 2008.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое “Гидроксид кальция” в других словарях:

ГИДРОКСИД КАЛЬЦИЯ — (гашеная известь, Са(ОН)2), белое твердое вещество, получаемое в результате воздействия воды на оксид кальция. Используют для изготовления строительного раствора, штукатурки, цемента, для смягчения воды и в сельском хозяйстве. см. также… … Научно-технический энциклопедический словарь

гидроксид кальция — гашённая известь — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы гашённая известь EN calcium hydrox >Справочник технического переводчика

Кальция гидроксид — Гидроксид кальция Общие Систематическое наименование Гидроксид кальция Отн. молек. масса 74.093 а. е. м. Молярная масса 74.093 г/моль … Википедия

Кальция гидроокись — Гидроксид кальция Общие Систематическое наименование Гидроксид кальция Отн. молек. масса 74.093 а. е. м. Молярная масса 74.093 г/моль … Википедия

Гидроксид калия — Гидроксид калия … Википедия

Гидроксид лития — Гидроксид лития … Википедия

Гидроксид алюминия — Гидроксид алюминия, вещество с формулой (а также … Википедия

Кальция окись — Оксид кальция Общие Систематическое наименование Оксид кальция Химическая формула CaO Молярная масса 56.077 г/моль … Википедия

Кальция оксид — Оксид кальция Общие Систематическое наименование Оксид кальция Химическая формула CaO Молярная масса 56.077 г/моль … Википедия

Гидроксид железа(II) — У этого термина существуют и другие значения, см. Гидроксиды железа. Гидроксид железа(II) … Википедия

Гидроксид кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Гидроксид кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Гидроксид кальция – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Ca(OH)₂.

Краткая характеристика гидроксида кальция:

Гидроксид кальция – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула гидроксида кальция Ca(OH)₂.

Малорастворим в воде. Не растворим в ацетоне, диэтиловом эфире, этаноле.

Является сильным основанием.

Гидроксид кальция Ca(OH)₂ именуется также гашёной известью, т.к. образуется при гашении оксида кальция CaO водой (его реакции с водой ). Раствор, образующийся в результате смешения избытков гашеной извести и воды, называется известковым молоком (т.к. по своему внешнему виду он напоминает молоко). При фильтрации известкового молока образуется прозрачная жидкость, носящая название известковой воды.

Соответственно негашёной известью называется оксид кальция CaO.

Гидроксид кальция используется в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки Е526.

Физические свойства гидроксида кальция:

известь гашенная (рус.)

портландит (рус.)Тип веществанеорганическоеВнешний видбелые гексагональные кристаллыЦветбелыйВкусжгучийЗапах—*Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)твердое веществоПлотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м 32211Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 32,211Температура разложения, °C580Молярная масса, г/моль74,093Растворимость в воде (20 o С), г/100 г0,16

Получение гидроксида кальция:

Гидроксид кальция получают в результате следующих химических реакций:

1. 1. в результате взаимодействия оксида кальция и воды:

Реакция получила название «гашение извести». Данная реакция сильно экзотермическая. Сопровождается сильным выделением тепла.

1. 2. в результате взаимодействия кальция и воды:

Реакция протекает при комнатной температуре.

1. 3. в результате взаимодействия пероксида кальция и воды:

Реакция протекает при кипении.

1. 4. в результате взаимодействия бромида кальция и воды:

1. 5. в результате взаимодействия йодида кальция и воды:

1. 6. в результате взаимодействия хлорида кальция и гидроксида натрия:

В ходе реакции используется концентрированный раствор гидроксида натрия.

1. 7. в результате взаимодействия нитрата кальция и гидроксида натрия:

В ходе реакции используется концентрированный раствор гидроксида натрия.

Химические свойства гидроксида кальция. Химические реакции гидроксида кальция:

Гидроксид кальция является основным основанием, т. е. обладает основными свойствами.

Гидроксид кальция – сильное малорастворимое основание.

Химические свойства гидроксида кальция аналогичны свойствам гидроксидов других основных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида кальция и оксида кремния:

В результате реакции образуются метасиликат кальция и вода. Реакция происходит при сплавлении реакционной смеси.

2. реакция гидроксида кальция и оксида углерода (II):

В результате реакции образуются карбонат кальция и водород.

3. реакция гидроксида кальция и оксида углерода (IV):

В результате реакции образуются карбонат кальция и вода .

4. реакция гидроксида кальция и оксида серы (IV):

В результате реакции образуются в первом случае – гидросульфит кальция, во втором – сульфит кальция и вода. Гидроксид кальция в ходе первой реакции используется в виде суспензии. В ходе второй реакции диоксид серы пропускается через суспензию гидроксида кальция. Вторая реакция протекает при кипении.

5. реакция гидроксида кальция и оксида серы (VI):

В результате реакции образуются сульфат кальция и вода.

6. реакция гидроксида кальция и оксида молибдена:

В результате реакции образуются молибдат кальция и вода.

7. реакция гидроксида кальция и гидроксида алюминия:

В результате реакции образуется тетрагидроксоалюминат кальция.

8. реакция гидроксида кальция и угольной кислоты:

В результате реакции образуются карбонат кальция и вода .

9. реакция гидроксида кальция и ортофосфорной кислоты:

В результате реакции образуются гидроортофосфат кальция и вода . В ходе реакции используется концентрированная ортофосфорная кислота.

10. реакция гидроксида кальция с азотной кислотой:

В результате реакции образуются нитрат кальция и вода.

Аналогично проходят реакции гидроксида кальция и с другими кислотами.

11. реакция гидроксида кальция и фтороводорода:

В результате реакции образуются фторид кальция и вода.

12. реакция гидроксида кальция и бромоводорода:

В результате реакции образуются бромид кальция и вода .

13. реакция гидроксида кальция и йодоводорода:

В результате реакции образуются йодид кальция и вода .

14. реакция гидроксида кальция и пероксида водорода:

В результате реакции образуются пероксид кальция и вода .

15. реакция гидроксида кальция и сульфата магния:

В результате реакции образуются гидроксид магния и сульфат кальция. Данная реакция представляет собой химический метод смягчения воды.

16. реакция гидроксида кальция и хлорида магния:

В результате реакции образуются гидроксид магния и хлорид кальция. В ходе реакции используется насыщенный раствор гидроксида кальция.

17. реакция гидроксида кальция и карбоната натрия:

В результате реакции образуются гидроксид натрия и карбонат кальция. Равновесие реакции смещено в сторону образования NaOH за счет плохой растворимости CaCO₃. Данная реакция именуется также каустификацией соды и представляет собой метод получения гидроксида натрия.

18. реакция гидроксида кальция и карбоната калия:

В результате реакции образуются гидроксид калия и карбонат кальция. В ходе реакции используется насыщенный раствор гидроксида кальция. Реакция протекает при кипячении карбоната калия в известковом молоке.

19. реакция гидроксида кальция и карбоната лития:

Li₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2LiOH + CaCO₃ (t гидроксид лития и карбонат кальция.

20. реакция гидроксида кальция и карбоната магния:

В результате реакции образуются гидроксид магния и карбонат кальция.

21. реакция гидроксида кальция и сульфита натрия :

В результате реакции образуются гидроксид натрия и сульфит кальция.

22. реакция термического разложения гидроксида кальция:

В результате реакции образуются оксид кальция и вода.

Применение и использование гидроксида кальция:

Гидроксид кальция используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

– в строительстве и производстве строительных материалов для приготовления известкового строительного раствора, производства силикатного бетона и силикатного кирпича. При этом известковый строительный раствор обычно состоит по массе из 1 части гашёной извести и 3-4 частей кварцевого песка. В смесь добавляют воду до получения густой массы. В смеси протекает химическая реакция компонентов с образованием силикатов кальция и воды. Состав силикатного бетона и силикатного кирпича аналогичен;

– для производства известковых удобрений и снижения кислотности кислых почв ;

– для умягчения воды (устранения карбонатной жесткости);

– в химической промышленности для производства хлорной извести , производства методом каустификации соды (карбоната натрия) и поташа (карбоната калия), а также получения других соединений кальция, органических кислот и пр.;

– в сахарном производстве используется известковое молоко для рафинирования сахара;

– в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки E526 как регулятор уровня pH, уплотнитель пищевых волокон ;

– при дублении кож;

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

гидроксид кальция реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения реакции масса взаимодействие гидроксида кальция

Поиск технологий

Найдено технологий 1

Может быть интересно:

PEDOT : PSS или поли (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат

Защита подшипников антифрикционным материалом

Автоматизированный сварочный аппарат Восход

Восстановление костной ткани

Электрический ракетный двигатель (электроракетный двигатель)

Единый локомотивный мультимедийный терминал

Электромагнитный генератор из постоянных магнитов и бифилярных обмоток

Настольный кондиционер Evapolar

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.

Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Гидроксид кальция — получение, свойства, применение

БЕРИЛЛИЙ, МАГНИЙ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ

К главной подгруппе второй группы относятся металлы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий.

Щелочноземельные металлы – кальций, стронций, барий, радий.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

В земной коре содержится бериллия – 0,00053%, магния – 1,95%, кальция – 3,38%, стронция – 0,014%, бария – 0,026%, радий – искусственный элемент.

Встречаются в природе только в виде соединений – силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, фосфатов, сульфатов и т.д.
Важнейшие минералы:

KCl • MgCl₂ • 6H₂O – карналлит

CaCO ₃ – кальцит (известняк, мрамор и др.)

CaF₂ – плавиковый шпат (флюорит)

1. Бериллий получают восстановлением фторида:

2. Барий получают восстановлением оксида:

3. Остальные металлы получают электролизом расплавов хлоридов:

Т.к. металлы данной подгруппы сильные восстановители, то получение возможно только путем электролиза расплавов солей. В случае Са обычно используют CaCl₂ (c добавкой CaF₂ для снижения температуры плавления)

Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t ° пл. и t ° кип, плотностями и твердостью.

1. Изготовление теплозащитных конструкций для косм. кораблей (жаропрочность, теплоёмкость бериллия)

2. Бериллиевые бронзы (лёгкость, твёрдость, жаростойкость, антикоррозионность сплавов, прочность на разрыв выше стали, можно прокатывать в ленты толщиной 0,1 мм)

3. В атомных реакторах, рентгенотехнике, радиоэлектронике

4. Сплав Be , Ni , W – в Швейцарии делают пружины для часов

Но Be –хрупок, ядовит и очень дорогой

1. Получение металлов – магнийтермия (титан, уран, цирконий и др)

2. Для получения сверхлёгких сплавов (самолётостроение, производство автомобилей)

4. Для изготовления осветительных и зажигательных ракет.

1. Изготовление свинцово-кадмиевых сплавов, необходимых при производстве подшипников.

2. Стронций – восстановитель в производстве урана.

Люминофоры – соли стронция.

3. Используют в качестве геттеров, веществ для создания вакуума в электроприборах.

Получение редких металлов, входит в состав сплавов.

Газопоглотитель в электронно-лучевых трубках.

Рентгенодиагностика, исследовательские работы.

1. Очень реакционноспособны, сильные восстановители. Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

2. Обладают положительной валентностью +2.

3. Реагируют с водой при комнатной температуре (кроме Be) с выделением водорода.

4. С водородом образуют солеобразные гидриды ЭH₂.

5. Оксиды имеют общую формулу ЭО. Тенденция к образованию пероксидов выражена слабее, чем для щелочных металлов.

В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде, но с горячей водой магний образует основание Mg(OH) 2.

В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, которые являются сильными основаниями:

2. Реакция с кислородом.

Все металлы образуют оксиды RO, барий образует пероксид – BaO₂:

3. С другими неметаллами образуются бинарные соединения:

Be + Cl ₂ → BeCl ₂ (галогениды)

Ba + S → BaS (сульфиды)

Ca + 2 C → CaC ₂ (карбиды)

3 Ba + 2 P → Ba ₃ P ₂ (фосфиды)

Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами.

4. Все металлы растворяются в кислотах:

Бериллий также растворяется в водных растворах щелочей:

5. Качественная реакция на катионы щелочноземельных металлов – окрашивание пламени в следующие цвета:

Ca 2+ – темно-оранжевый

Sr 2+ – темно-красный

Ba 2+ – светло-зеленый

Катион Ba 2+ обычно открывают обменной реакцией с серной кислотой или ее солями:

Сульфат бария – белый осадок, нерастворимый в минеральных кислотах.

Оксиды щелочноземельных металлов

1) Окисление металлов (кроме Ba, который образует пероксид)

2) Термическое разложение нитратов или карбонатов

Типичные основные оксиды. Реагируют с водой (кроме BeO и MgO ), кислотными оксидами и кислотами

BeO – амфотерный оксид, растворяется в щелочах:

Гидроксиды щелочноземельных металлов R(OH)₂

Реакции щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:

Гидроксиды R(OH)₂ – белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов (растворимость гидроксидов уменьшается с уменьшением порядкового номера; Be(OH)₂ – нерастворим в воде, растворяется в щелочах). Основность R(OH)₂ увеличивается с увеличением атомного номера:

Be(OH)₂ – амфотерный гидроксид

Mg(OH)₂ – слабое основание

остальные гидроксиды – сильные основания (щелочи).

1) Реакции с кислотными оксидами:

2) Реакции с кислотами :

3) Реакции обмена с солями:

4) Реакция гидроксида бериллия со щелочами:

Природная вода, содержащая ионы Ca 2+ и Mg 2+ , называется жесткой. Жесткая вода при кипячении образует накипь, в ней не развариваются пищевые продукты; моющие средства не дают пены.

Карбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная (постоянная) жесткость – хлоридов и сульфатов.

Общая жесткость воды рассматривается как сумма карбонатной и некарбонатной.

Удаление жесткости воды осуществляется путем осаждения из раствора ионов Ca 2+ и Mg 2+ (см. способы устранения жёсткости воды):

2) добавлением известкового молока:

4) пропусканием через ионнообменную смолу

2RH + Ca 2+ → R₂Ca + 2H +

(где R – сложный органический радикал)

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Используя дополнительные источники и учебник, заполните таблицу «Соединения кальция»

Оксид и гидроксид кальция

Процессы глобализации, захватывающие население Земли, вынуждают человеческое общество создавать новую искусственную среду обитания – мегаполисы, все больше напоминающие гигантские пчелиные соты, стремительно растущие ввысь. Строительная индустрия становится одной из самых перспективных и выгодных отраслей производства, требуя для своих нужд наиболее дешевое и легкодоступное строительное сырье. Поэтому ежегодно во всем мире увеличивается добыча известняка, мела и портландита. Многотонные грузы горнодобывающей промышленности перерабатываются химическими предприятиями. В результате получают оксид кальция, гидроксид кальция и их соли, которые затем используют в строительстве.

Пригородные источники карбонатов

Оксид кальция – CaO – является исходным веществом в цепи получения важнейших строительных материалов, таких как гидроксид кальция, портландцемент, силикатный бетон. Для его производства используют широко распространенные на Земле осадочные породы, например, такие как известняк и мел, являющиеся природными разновидностями карбоната кальция.

Мудрая природа в течение миллионов лет трудилась, откладывая и сохраняя отмершие остатки водорослей, раковины двустворчатых и брюхоногих моллюсков, известковые скелеты колониальных морских животных – мшанок. Затем все это склеивалось частицами ила. Таким образом сформировались массивы осадочных пород в Крыму, Молдове, Казахстане, странах Средиземного моря, возраст которых датируется меловым периодом Мезозойской эры.

Названий много, а вещество одно

Чем старше возраст используемого человеком химического соединения, тем больше у него появляется различных названий. Кипелка, негашёная известь, жженая известь – все эти слова относятся к одному соединению – CaO. Кипелкой его называют потому, что в реакции с водой оксид кальция кипит, выделяя водяной пар, и смесь сильно разогревается. Это химическое соединение можно погасить водой и получить гашеную известь – гидроксид кальция, также имеющий название «пушонка» или «известковое тесто». Если же вещество не взаимодействует с водой, то имеет название «негашёная известь». Раствор гидроксида кальция называют известковым молоком. Термин «жженая известь» указывает на способ получения: выжиганием известняка или мела.

Промышленное производство соединений кальция

Технология выжигания известняка практически не изменилась со времен постройки пирамид в Гизе и сооружения первых православных храмов из «белого камня» на Руси. Белым камнем наши прародители называли известняк и портландит – минерал, содержащий гидроксид кальция. В специальных шахтных печах сырье и топливо, например, антрацит или кокс, загружают слоями и поджигают снизу. Важную роль в технологическом процессе играет вентиляция, она должна быть непрерывной. Это способствует удалению ненужного диоксида углерода и снижению температуры реакции что немаловажно с точки зрения экономичности и безопасности работы шахтной печи.

Продукт выжигания известняка CaO представляет собой белое, очень тугоплавкое кристаллическое вещество, температура плавления которого составляет 2627 °C. Он служит исходным материалом, из которого можно получить гидроксид кальция.

Ранее мы уже упоминали специфическую особенность CaO: если куски этого соединения залить водой, то происходит сильное разогревание и шипение. На глазах плотные куски превращаются в рыхлый порошок белого цвета – гидроксид кальция. Уравнение экзотермической реакции:

Именно этой особенностью и объясняется название «пушонка», используемое в строительстве.

Осторожность не помешает

Прежде чем перейти к рассмотрению областей применения этих соединений кальция, самое время напомнить, что в классификационной таблице вредных химических веществ они находятся в 3 классе опасности. Это жидкости и суспензии (растворы твердых веществ с низкой растворимостью), выделяющие легковоспламеняющиеся пары, имеющие температуру вспышки 61°C и ниже. Поэтому в химических лабораториях гидроксид кальция хранят в специальных сейфах. Так как раствор обладает сильнощелочной реакцией и его рН>12, категорически запрещено попадание капель вещества на слизистую глаз, кожу лица и рук.

Если все же это произошло, следует немедленно промыть пораженный участок под струей холодной воды в течение 5-10 минут. Затем обработать его физиологическим (изотоническим) 0,9% раствором хлорида натрия NaCl или 1% раствором аскорбиновой кислоты. Если использовать во время работы защитные очки и перчатки, это может повысить безопасность и сохранить здоровье.

Применение гидроксида кальция в строительстве

Известковый строительный раствор (или, проще говоря, известь) используется в строительстве очень давно. Еще в цивилизациях ацтеков и майя, в период расцвета Вавилонского царства, древние зодчие применяли смесь извести, песка и воды для строительной кладки, связывая ею кирпичи и целые блоки, вытесанные из гранита или мрамора. Очень пластичное, жирное на ощупь известковое тесто, представляющее собой смесь Ca(OH)₂ и воды в пропорции 1:3, используется для санации архитектурных композиций Москвы, Санкт-Петербурга и городов Золотого Кольца России. Реставрационные работы, выполняемые при очень сильных повреждениях исторических памятников, также не обходятся без использования известкового теста.

Другие отрасли применения соединений кальция

Хотя приоритетной отраслью, использующей соединения кальция, можно считать строительство, тем не менее, интересно и необычно применение их в других областях человеческий жизни.

Так, (CaOH)₂ используется как пищевая добавка E 526. Например, в каждом килограмме сливочного масла присутствует 2 г этого соединения, выполняющего роль эмульгатора и регулятора кислотности, то есть предохраняющего пищевой продукт от быстрой порчи вследствие окисления. E 526 добавляют с такой же целью в фруктовые соки, вино, замороженные овощи, вяленую рыбу.

Врачи-стоматологи используют Ca(OH)₂ в составе временных или постоянных пломб, а бактерицидные свойства позволяют применять его в качестве внутриканального наполнителя, а также для профилактики и лечения кариозных полостей.

Незаменима гашеная известь для удаления карбонатной жесткости питьевой воды, обусловленной присутствием в ней растворимых гидрокарбонатов. Их реакции с гидроксидом кальция в молекулярной и ионной форме имеют такой вид:

Научно-технический прогресс не стоит на месте. С каждым годом ученые изобретают все больше новых и современных материалов на основе соединений кальция, например, композитов, обладающих более ценными качествами и свойствами.