Оксид кальция — характеристика, применение, получение

№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.).

Оксид кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции

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

Оксид кальция – неорганическое вещество, имеет химическую формулу CaO.

Краткая характеристика оксида кальция:

Оксид кальция – неорганическое вещество белого или бесцветного цвета.

Так как валентность кальция равна двум, то оксид кальция содержит один атом кислорода и один атом кальция.

Химическая формула оксида кальция CaO.

В воде не растворяется, а вступает в реакцию с ней.

Оксид кальция относится к высокотоксическим веществам. Класс опасности 2. Это едкое вещество, особенно опасен при смешивании с водой .

Физические свойства оксида кальция:

Наименование параметра:Значение:
Химическая формулаCaO
Синонимы и названия иностранном языкеcalcium oxide (англ.)
известь негашеная (рус.)
кальция окись (рус.)
Тип веществанеорганическое
Внешний видБесцветные, белые кубические кристаллы
Цветбесцветный, белый
Вкус—*
Запах
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)твердое вещество
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м 33370
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 33,37
Температура кипения, °C2850
Температура плавления, °C2570
Молярная масса, г/моль56,077

Получение оксида кальция:

Оксид кальция получается в результате следующих химических реакций:

  1. 1. путем термического разложения известняка:

Это промышленный способ получения оксида кальция. Технологически данный процесс в промышленности реализуют в специальных шахтных печах .

  1. 2. путем сжигания кальция на воздухе:

2Сa + О2 → 2CaО (t = 300 o C).

  1. 3. путем термического разложения гидроксида кальция:

Сa(OH)2 → СaO + H2О (t = 520-580 o C).

  1. 4. путем термического разложения нитрата кальция:

Химические свойства оксида кальция. Химические реакции оксида кальция:

Оксид кальция относится к основным оксидам.

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

1. реакция оксида кальция с хлором:

В результате реакции образуется хлорид кальция и кислород.

2. реакция оксида кальция с кремнием:

2CaO + 5Si → 2CaSi2 + SiO2 (t = 1300 o C).

Читайте также:  Оксид магния — свойства, получение, применение

В результате реакции образуется силицид кальция и оксид кремния .

3. реакция оксида кальция с углеродом:

CaО + 3С → CaС2 + СО (t = 1900-1950 o C);

2CaO + 5C → 2CaC2 + CO2 (t = 700 o C).

В результате реакции образуется карбид кальция и оксид углерода .

4. реакция оксида кальция с алюминием :

4CaО + 2Al → 2Ca + Ca(AlO2)2 (t = 1200 o C);

В результате реакции образуется кальций и соответственно алюминат кальция, оксид алюминия-кальция и алюмината трикальция.

5. реакция оксида кальция с водой:

Оксид кальция реагирует с водой , образуя гидроксид кальция. Процесс имеет название «гашение извести». Химическая реакция происходит с выделением энергии (тепла).

6. реакция оксида кальция с оксидом углерода (углекислым газом):

Оксид кальция реагирует с углекислым газом (являющийся кислотным оксидом), образуя соль – карбонат кальция.

7. реакция оксида кальция с оксидом серы :

Оксид серы также является кислотным оксидом. В результате реакции образуется соответственно соль – в первом случае – сульфит кальция, во втором случае – сульфат кальция.

8. реакция оксида кальция с оксидом кремния:

CaО + SiО2 → CaSiО3 (t = 1100-1200 o C).

Оксид кремния также является кислотным оксидом. В результате реакции образуется соль – силикат кальция.

9. реакция оксида кальция с оксидом фосфора :

Оксид фосфора также является кислотным оксидом. В результате реакции образуется соль соответственно: метафосфат кальция, фосфат кальция и дифосфата кальция.

Аналогично проходят реакции оксида кальция и с другими кислотными оксидами.

10. реакция оксида кальция с оксидом алюминия :

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. Это значит, что как амфотерный оксид оксид алюминия проявляет свойства как кислотных, так и основных соединений. В результате реакции образуется соль – алюминат кальция.

11. реакция оксида кальция с оксидом марганца :

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. Это значит, что как амфотерный оксид оксид алюминия проявляет свойства как кислотных, так и основных соединений. В результате реакции образуется соответственно: соль – манганит кальция либо оксид марганца-кальция.

Аналогично проходят реакции оксида кальция и с другими амфотерными оксидами.

12. реакция оксида кальция с оксидом свинца :

В результате реакции образуется соль – плюмбит кальция. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

Аналогично проходят реакции оксида кальция и с другими оксидами.

13. реакция оксида кальция с тетраоксидом диазота:

Реакция идет в жидком тетраоксиде диазота. В результате реакции образуются оксид азота (III) и соль – нитрат кальция.

14. реакция оксида кальция с плавиковой кислотой:

В результате химической реакции получается соль – фторид кальция и вода.

15. реакция оксида кальция с азотной кислотой:

В результате химической реакции получается соль – нитрат кальция и вода .

Аналогично проходят реакции оксида кальция и с другими кислотами.

16. реакция оксида кальция с бромистым водородом (бромоводородом):

В результате химической реакции получается соль – бромид кальция и вода .

17. реакция оксида кальция с йодоводородом:

В результате химической реакции получается соль – йодид кальция и вода .

Применение и использование оксида кальция:

Оксид кальция используется в производстве строительных материалов, в качестве пищевой добавки E-529.

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

оксид кальция реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие оксида кальция
реакции с оксидом кальция

Поиск технологий

Найдено технологий 1

Может быть интересно:

Утилизация боеприпасов с помощью микроорганизмов

Надводные (плавучие) фермы

Гетероструктуры

Инфракрасный настенный обогреватель-картина

Сублимация продуктов

Нитинол

Метаматериалы

Ускорение химических реакций в 10 000 раз

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.

Оксид кальция. Свойства и применение

Оксид кальция. Свойства и применение.

· воспитывать познавательную активность и коммуникативную культуру;

· развивать аналитические способности учащихся, способности устанавливать причинно-следственные связи;

· способствовать развитию творческих способностей учащихся;

· сформировать представления о свойствах и применении оксида кальция.

Основные дидактические задачи

Формы организации деятельности учащихся

1 этап. Организацион-ный

– настроить учащихся на работу, создать доброжелательную атмосферу в классе

2 этап. Актуализация опорных знаний.

– напомнить состав минералов: мела, мрамора и известняка, – как природного сырья для получения оксида кальция;

– повторить уравнения реакций, в ходе которых можно получить оксид кальция – разложение карбоната кальция и горение кальция.

Рассказ-задача, ответы на вопросы, составление уравнений реакций

3 этап. Целеполагание

– определить результат урока

Изучение нового материала.

– развивать умения наблюдать, анализировать и обобщать наблюдаемые явления;

– сформировать умения характеризовать реакции взаимодействия оксида кальция с водой, гидроксида кальция с углекислым газом;

– сформировать умения определять возможные пути использования оксида и гидроксида кальция.

Демонстрационный эксперимент, эвристичес-кая беседа, выполнение заданий частично-поискового характера

1. Оборудование и реактивы для учителя.

2. Карточки для составления схемы получения и использования известкового раствора (на магнитах)

5 этап. Закрепление, контроль и коррекция полученных знаний.

– закрепить полученные знания о свойствах и применении оксида кальция

создание информаци-онных карт

Учебник, дополнительная литература по теме

Информация о домашнем задании.

– мотивировать учащихся на выполнение домашнего задания;

– помочь учащимся в выборе заданий для домашнего выполнения

1 этап. Организационный

2 этап. Актуализация опорных знаний

В начале урока для актуализации знаний учащихся можно предложить учителю использовать такой метод обучения как рассказ-задача. Например:

«Закройте глаза, и представьте, что вы отправились в путешествие назад в прошлое и очутились в пещере Черного Мага, в эпохе Средних веков. Давайте воспользуемся приглашением Мага взглянуть на собранную им экспозицию минералов.

Выставка начинается образцами довольно невзрачных известняков. Дальше идут огромные глыбы и отполированные плиты белоснежного, черного, красного, серого и разноцветного мрамора. Особое место отведено для ракушечника. Спрессованный за миллионы лет из мельчайших и более крупных раковинок монолит служит основой интерьера зала. В его нишах размещаются сотни минералов, раковинок и моллюсков самых различных видов и размеров. Перламутр, жемчуг, скелеты коралловых полипов причудливым узором украшают своды пещеры. Даже мел, мягкая осадочная порода, состоящая из скелетов микроорганизмов, представлена на удивительной выставке.

Читайте также:  Гербалайф для похудения – польза и вред, мнение практикующих диетологов

Ребята, что объединяет все образцы коллекции Черного Мага? Из какого соединения в основном состоят эти минералы?»

На предыдущих уроках учащиеся не раз встречались с формулой карбоната кальция и должны уже знать, что это вещество составляет основу мела, мрамора и известняка.

Далее учитель сообщает, что еще в древние времена люди заметили, что если обжечь известняк, мел или мрамор (демонстрация образцов мела, мрамора и известняка), то получится белый порошок с особыми свойствами (демонстрация получающегося белого вещества). Учитель просит учащихся написать уравнение реакции, протекающей при обжиге известняка.

Ученик у доски:

Тот же порошок может быть получен и при непосредственном сжигании кальция в атмосфере кислорода. Напишите уравнение этой химической реакции.

Ученик у доски:

Необходимо обратить внимание учащихся на то, что в результате обеих реакций образуется оксид кальция.

Таким образом, актуализируя умения учащихся записывать уравнения реакций разложения и соединения, учитель формирует у них понятие о способах получения оксида кальция.

Этап 3. Целеполагание

Учитель может подвести учащихся к самостоятельному формулированию темы урока. Например:

«Учитель: Свойства образовавшегося оксида кальция используют в строительстве до сих пор. Вы спросите, какими же свойствами обладает полученное вещество? А вот как раз это мы и должны с вами сегодня выяснить. Попробуйте сформулировать тему сегодняшнего урока. Ученики: Оксид кальция и его свойства.»

Этап 4. Изучение нового материала

Учитель сообщает учащимся, что оксид кальция представляет собой твердое белое вещество (демонстрация оксида кальция), химическая формула оксида кальция записывается на доске – СаО. Нужно еще раз повторить, что реакции разложения карбоната кальция и горения кальция относятся к способам получения оксида кальция.

Далее, учитель знакомит учащихся с историческими названиями оксида кальция: обожженная известь, кипелка, негашеная известь, – объясняя происхождение каждого из них. Необходимо продемонстрировать в процессе объяснения взаимодействие свежепрокаленного оксида кальция с водой. Образующийся при гашении водяной пар разрыхляет негашеную известь, она как бы обрастает пухом. При удачном проведении данного эксперимента учащимся будет понятно, почему образующийся гидроксид кальция называют «пушонкой» или «гашеной известью».

Учитель записывает на доске уравнение проведенной реакции, акцентируя внимание учащихся на необычной для них записи формулы – , объясняя, что индекс «2» относится как к кислороду, так и к водороду.

Учитель сообщает учащимся, что такое известковый раствор и почему он затвердевает на воздухе. Весь процесс применения оксида кальция в строительстве можно показать в виде схемы на доске, используя магнитные карточки, или продемонстрировать данную схему с помощью проектора.

При объяснении сути процесса затвердевания известкового раствора на воздухе учитель может использовать метод «эвристическая беседа» при фронтальной организации работы учащихся.

Этап 5. Закрепление, контроль и коррекция полученных знаний

Для закрепления изученного материала можно организовать работу учащихся в группах по созданию информационных карт для вещества оксид кальция. Каждая группа, используя полученные знания о веществе, материал учебника и сведения из дополнительной литературы, должна представить в графическом варианте на листе формата А3 следующую информацию об оксиде кальция (приветствуется творческий подход учащихся к выполнению данного задания):

1. Химическая формула оксида кальция, его номенклатурное и исторические названия.

2. Относительная молекулярная масса оксида кальция.

3. Физические и химические свойства оксида кальция.

4. Получение оксида кальция.

5. Применение оксида кальция в строительстве.

После окончания работы группы вывешивают свои информационные карты на доску и комментируют их. По итогам представления выполненных работ выставляются оценки за у рок.

Этап 6. Информация о домашнем задании

Можно предложить учащимся на выбор трехуровневое домашнее задание:

I уровень (самый простой): учебник §33, №№1-3

II уровень (средней сложности): учебник §33, №Т; задачник №№ 000, 287

III уровень (повышенной сложности): учебник §33, №4; задачник №№ 000, 288

Info-Farm.RU

Фармацевтика, медицина, биология

Оксид кальция

Оксид кальция, негашеная известь (рус. Известь негашеная; англ. Quicklime; нем. Ungelöschter Kalk) — неорганическая бинарное соединение кальция и кислорода состава CaO. Вяжущее минеральная кристаллическая тугоплавкий вещество белого цвета. Температура плавления 2585 ° С. Проявляет сильные основные свойства.

В технике оксид кальция называют обычно негашеной или жженым известью. Последнее название происходит от способа его получения: прожарки, или «выжигания» известняка. Получают путем обжига известняка, мела и других карбонатных пород. Процесс ведут при низких температурах разложения карбоната кальция.

Распространение в природе

Оксид кальция является одной из самых распространенных соединений в природе. Он часто встречается в составе природных карбонатов, параллельно с оксидом магния. Основными соединениями, из которых добывают CaO является кальцит, мрамор, известняк, арагонит, доломит и многие другие.

Химические свойства

С водой оксид кальция реагирует очень энергично, с выделением значительного количества тепла и образованием гидроксида кальция:

Реакцию взаимодействия оксида кальция с водой в технике называют «гашением» извести, а продукт реакции — гидроксид кальция — гашеной известью.

CaO проявляет сильные основные свойства: взаимодействует с кислотами и кислотными оксидами (в частности, активно поглощает углекислый газ из воздуха), с амфотерными оксидами:

Кальций подвергается восстановлению из оксида алюминием и коксом:

Получение

Производство в промышленности

Негашеная известь (оксид кальция) получают прокаливанием (выжиганием) известняка или мела. Карбонат кальция начинает разлагаться при 850 ° С. Чем выше температура, тем быстрее идет расписание. Но выше 1200 ° С примеси, у известняка, начинают обплавлятися, и это затрудняет процесс разложения. Поэтому «выжигания» известняка проводят при 1000-1200 ° С.

Процесс «выжигания» осуществляют в вертикальных шахтных печах, облицованных изнутри огнеупорным кирпичом. Шихту, то есть смесь известняка и кокса, загружают в печь через верхнее отверстие. Куски известняка и кокса делают такими, чтобы их диаметр был около 10 см. Тогда воздух и топочные газы легко проходят сквозь шихту, и известняк разлагается равномерно по всей массе.

Горячие газы, возникающие при горении топлива и расписании известняка, поднимаясь вверх, постепенно охлаждаются, нагревая шихту. Жженое известь опускается в нижнюю часть печи, где охлаждается воздухом, подаваемым снизу.

Получение в лаборатории

Синтез оксида кальция можно провести сожжением металлического кальция или его гидрида:

Другим вариантом является термическое разложение оксигенвмисних соединений кальция:

Применение

Известь очень широко применяется в строительном деле, а также в химической промышленности для получения хлорной извести. Ежегодная мировая добыча извести составляет сотни миллионов тонн.

В строительстве используют гашеная известь, то есть гидроксид кальция. С этой целью негашеная известь обрабатывают водой. При этом пористые куски оксида кальция (негашеной извести) жадно поглощают воду и реагируют с ней с выделением значительного количества тепла. В результате часть воды испаряется, а оксид кальция превращается в рыхлую массу гидроксида кальция (гашеной извести), которую называют пушонкой. При избытке воды гашеная известь образуется в виде тестообразной массы.

Оксид кальция — характеристика, применение, получение

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.

Читайте также:  Глютамат натрия - описание, применение, вред

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 кальция

Оксид кальция
Общие
Систематическое
наименование
Химическая формулаCaO
Физические свойства
Состояниетвёрдое
Молярная масса56.077 г/моль
Плотность3.37 г/см³
Термические свойства
Т. плав.2570 °C
Т. кип.2850 °C
Мол. теплоёмк.42.05 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования-635.09 кДж/моль
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Оксид кальция, негашеная известь — неорганическое бинарное соединение кальция и кислорода состава CaO. Вяжущее минеральное кристаллическое тугоплавкое вещество белого цвета. Температура плавления 2585°С. Проявляет сильные основные свойства.

В технике оксид кальция называют обычно негашеной или жженой известью. Последнее название происходит от способа его получения: прожарки, или «выжигания» известняка. Получают путем обжига известняка, мела и других карбонатных пород. Процесс ведут при низких температурах разложения карбоната кальция.

Содержание

[править] Распространение в природе

Оксид кальция является одним из самых распространенных соединений в природе. Он часто встречается в составе природных карбонатов, параллельно с оксидом магния. Основными соединениями, из которых добывают CaO являются кальцит, мрамор, известняк, арагонит, доломит и многие другие.

[править] Химические свойства

С водой оксид кальция реагирует очень энергично, с выделением значительного количества тепла и образованием гидроксида кальция:

Реакцию взаимодействия оксида кальция с водой в технике называют «гашением» извести, а продукт реакции — гидроксид кальция — гашеной известью.

CaO проявляет сильные основные свойства: взаимодействует с кислотами и кислотными оксидами (в частности, активно поглощает углекислый газ из воздуха), с амфотерными оксидами:

Кальций подвергается восстановлению из оксида алюминием и коксом:

[править] Получение

[править] Производство в промышленности

Негашеную известь (оксид кальция) получают прокаливанием (выжиганием) известняка или мела. Карбонат кальция начинает разлагаться при 850 °С. Чем выше температура, тем быстрее идет разложение. Но выше 1200 °С примеси, у известняка, начинают оплавлятся, и это затрудняет процесс разложения. Поэтому «выжигание» известняка проводят при 1000—1200 °С.

Процесс «выжигания» осуществляют в вертикальных шахтных печах, облицованных изнутри огнеупорным кирпичом. Шихту, то есть смесь известняка и кокса, загружают в печь через верхнее отверстие. Куски известняка и кокса делают такими, чтобы их диаметр был около 10 см. Тогда воздух и топочные газы легко проходят сквозь шихту, и известняк разлагается равномерно по всей массе.

Горячие газы, возникающие при горении топлива и распаде известняка, поднимаясь вверх, постепенно охлаждаются, нагревая шихту. Жженая известь опускается в нижнюю часть печи, где охлаждается воздухом, подаваемым снизу.

[править] Получение в лаборатории

Синтез оксида кальция можно провести сожжением металлического кальция или его гидрида:

Другим вариантом является термическое разложение кислородсодержащих соединений кальция:

Ссылка на основную публикацию