Сульфат кальция — получение, применение, растворимость

Полезные и вредные свойства добавки Е516

Пищевая добавка Е516 является легкоусвояемой и абсолютно безопасной для организма человека. Часто его применяют при нехватке кальция, для его скорейшего пополнения. Однако при этом следует учитывать, что кальций способен усваиваться только в компании с другими веществами – особенно с витамином D. Продукты питания содержат в себе небольшое количество такой добавки.

Сульфат кальция, полученный путем химического синтеза, может содержать в себе некоторое количество примесей, которые могут нанести организму вред, особенно принятые в завышенных дозировках.

Поэтому таким продуктом лучше не злоупотреблять. Тем более, что переизбыток кальция также небезопасен для здоровья человека, как и его нехватка. В итоге это может привести к гиперкальциемии, которая повлечет за собой негативные и неприятные последствия.

  • Коронавирусы: COVID-19
  • Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
  • Самые распространенные «офисные» болезни
  • Убивает ли водка коронавирус
  • Как остаться живым на наших дорогах?

Сульфат кальция считается повсеместно разрешенным продуктом, максимальная суточная доза его не регламентируется.

Сульфат кальция — получение, применение, растворимость

Сульфа́т ка́льция (CaSO4) — неорганическое соединение, кальциевая соль серной кислоты.

Находится в природе в виде дигидрата CaSO4 ∙ 2H2O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.

Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO4 · 0,5H2О и CaSO4 · 2H2О. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.

В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl2 с K2SO4.

В аналитической химии может быть получен воздействием серной кислоты на оксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция.

Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O2 = CaSO4.

При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой. Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO4 ∙ 0,5H2O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции: CaSO4 · 2H2О = CaSO4 · 0,5H2О + 1,5H2О. Значительные объёмы полученного таким путём алебастра используются в строительстве (из него изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др.). Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Свойство алебастра затвердевать при смешении с водой нашло применение и в медицине, и в искусстве. «Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объёма. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.» [1] .

Регистрационный номер CAS:

  • ангидрат 7778-18-9 [2] ;
  • полугидрат 10034-76-1 [3] ;
  • двугидрат 10101-41-4 [4] .

Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO4 · 0,5H2О и CaSO4 · 2H2О. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.

Сульфат кальция

Сульфат кальция широко распространен в природе в виде дигидрата — гипса (селепит) СаSO4∙2Н2O и в безводном состоянии в виде ангидрита (карстонит, муриацит).

В питьевой воде сульфат кальция нередко содержится в растворенном состоянии и обусловливает поэтому постоянную или неустранимую жесткость воды (т. е. ту жесткость, которая не исчезает после кипячения). Однако растворимость сульфата кальция в воде все же невелика. При 18 °С она составляет 202 мг в 100 г воды и лишь незначительно изменяется с температурой. Кривая его растворимости имеет плоский максимум между 30 и 40 °С. Присутствие других сульфатов понижает растворимость СаSO4, однако наличие в воде других солей, а также кислот, не исключая и серной кислоты, наоборот, довольно значительно повышает растворимость сульфата кальция. С серной кислотой СаSO4 довольно легко образует растворимые в воде продукты присоединения, например СаSO4∙Н2SO4 и СаSO4∙3Н2SO4, которые были выделены в свободном состоянии. С сульфатами щелочных металлов СаSO4 образует труднорастворимые двойные соли, встречающиеся также в природе, например глауберит Na2SO4∙СаSO4 и сингенит К2SO4∙СаSO4∙Н2О.

Из водных растворов при температуре ниже 66 ºC сульфат кальция всегда кристаллизуется в виде дигидрата СаSO4∙2Н2O (гипс), образующего шестигранные моноклинные призмы удельного веса 2,32. Кристаллы гипса имеют заметную склонность к образованию двойников (в форме ласточкиного хвоста). Гипс распространен в природе в очень больших количествах; иногда встречаются большие, красивые, правильные кристаллы, а чаще — порода, состоящая из мелких и мельчайших кристаллов и имеющая волокнистое, зернистое или совершенно плотное строение. Гипсовые породы встречаются во всех геологических формациях, но главным образом они распространены в пермской формации или диасе, в триасе и четвертичной формации, иногда образуя мощные залегания и штоки. Гипс легко отличить, по его незначительной твердости (1,5-2) и прекрасно выраженной способности раскалываться (спайности). Подобно всем минералам, кристаллизующимся в моноклинной системе, он обладает двойным лучепреломлением. Разновидностями гипса являются мариенелос, или фрауенглас, и алебастр. Последний очень похож на белый мрамор, но вследствие незначительной теплопроводности не дает при прикосновении, подобно мрамору, ощущения холода. Чистый гипс бесцветен, или, если он представляет кристаллический агрегат, имеет болый цвет. Различные примеси иногда сообщают ему серую, желтоватую, коричневатую или красноватую, а иногда даже почти черную окраску.

При нагревании до 100 °С гипс отщепляет 3/4 своей кристаллизационной воды и переходит в метастабильный семигидрат (полугидрат) СаSO4∙1/2Н2О. При обычной температуре последний снова поглощает воду с заметным разогреванием. Если его замесить с водой в виде жидкого теста, то он довольно скоро застывает, образуя твердую массу, состоящую из тонковолокнистых, переплетенных между собой кристаллов гипса. На этом свойстве основано применение гипса в строительном деле, а также при изготовлении скульптур (для отливок). Применяемый в этих случаях жженый гипс («штукатурный») обычно содержит еще меньше воды, чем полугидрат; однако он не должен быть полностью обезвожен. Если гипс настолько сильно обжечь, что он отдаст всю воду, то он теряет способность в дальнейшем «схватываться», т. е. присоединять воду. Таной гипс называют «пережженым». Природный безводный сульфат кальция — ангидрит — также не способен «схватываться». Однако при очень длительном выдерживании в присутствии воды ангидрит все-таки переходит в гипс. Значительная часть встречающегося в природе гипса образовалась таким путем. Иногда, наоборот, природный ангидрит образуется из гипса. Из подлых растворов ангидрит кристаллизуется при температуре выше 66 ºС. Однако если раствор содержит одновременно и другие соли, то ангидрит может выделяться и при значительно более низких температурах. Так, из раствора, который одновременно насыщеп хлористым натрием, сульфат кальция выделяется в виде ацгидрита уже выше 30 °С. Кроме ангидрита, существует еще одна модификация безводного сульфата кальция. Она растворима лучше, чем ангидрит, и поэтому неустойчива.

Природный ангидрит встречается в виде прослоек в залежах каменной соли, а иногда составляет промежуточный слой между залежами каменной соли и калийных солей. Он чрезвычайно распространен и встречается почти в каждой геологической формации, большей частью в смеси с гипсом, который образовался из него. Ангидрит кристаллизуется в ромбической системе, хорошо раскалывается, однако не в такой степени, как гипс. Он превосходит гипс по твердости (3-3,5) и плотности. Его удельный вес равен 2,8-3. В чистом состоянии он бесцветен, однако нередко бывает окрашен примесями в синеватый, синевато-серый и другие цвета.

Если гипс или ангидрит нагреть выше 1000 °С, то они начинают выделять трехокись серы. Получающийся продукт (твердый раствор СаО в СаSO4) отличается способностью поглощать воду; при замешивании с небольшим количеством воды он скорее, чем раствор из извести и песка, образует очень твердую, плотную массу, устойчивую к выветриванию. На этом свойстве основано использование гипса, обожженного при высоких температурах (1300 °C), для изготовления цементирующих растворов (гипс для строительных растворов, гипс для затирки каменных полов) которые были известны еще древним египтянам. Кроме того, «штукатурный гипс» широко применяют для изготовления форм для керамических изделий, а именно для литья фарфора (для чего он осабенно удобен благодаря своей пористости). Тонко размолотый необожженный гипс служит добавкой к минеральным краскам (в обойном производстве и в бумажной промышленности).

В питьевой воде сульфат кальция нередко содержится в растворенном состоянии и обусловливает поэтому постоянную или неустранимую жесткость воды (т. е. ту жесткость, которая не исчезает после кипячения). Однако растворимость сульфата кальция в воде все же невелика. При 18 °С она составляет 202 мг в 100 г воды и лишь незначительно изменяется с температурой. Кривая его растворимости имеет плоский максимум между 30 и 40 °С. Присутствие других сульфатов понижает растворимость СаSO4, однако наличие в воде других солей, а также кислот, не исключая и серной кислоты, наоборот, довольно значительно повышает растворимость сульфата кальция. С серной кислотой СаSO4 довольно легко образует растворимые в воде продукты присоединения, например СаSO4∙Н2SO4 и СаSO4∙3Н2SO4, которые были выделены в свободном состоянии. С сульфатами щелочных металлов СаSO4 образует труднорастворимые двойные соли, встречающиеся также в природе, например глауберит Na2SO4∙СаSO4 и сингенит К2SO4∙СаSO4∙Н2О.

Читайте также:  Глютамат натрия - описание, применение, вред

Пищевая промышленность

Гидраты сульфата кальция используются в качестве коагулянта в таких продуктах, как тофу .

Для FDA это разрешено в сырах и родственных сырных продуктах; Зерновая мука; Выпечка; Замороженные десерты; Искусственные подсластители для желе и консервов; Приправы из овощей; и приправа Помидоры и некоторые конфеты.

В серии номеров E он известен как E516 , и ФАО знает его как укрепляющий агент, агент обработки муки, секвестрант и разрыхлитель.

В серии номеров E он известен как E516 , и ФАО знает его как укрепляющий агент, агент обработки муки, секвестрант и разрыхлитель.

Курсовая работа: Сульфат кальция, кристаллогидрат и безводная соль

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

кафедра неорганической химии

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ, КРИСТАЛЛОГИДРАТ И

студент группы Х-053

доцент Бугерко Л. Н.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в природе

1.2 Физические свойства

1.3 Химические свойства

1.4 Жёсткость воды

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Способы получения

2.1.1 Первый способ

2.1.2 Второй способ

2.1.3 Получение безводного сульфата кальция

2.2 Расчёт исходных веществ для синтеза

2.3 Оборудование, посуда и реактивы для синтеза

2.4 Техника безопасности

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение

3.1 Выполнение эксперимента

3.2 Качественный анализ

Химия элементов и их соединений имеет огромное значение в современной неорганической химии. Среди 30 тыс. неорганических соединений важное место занимает сульфат кальция. Довольно большие залежи сульфата кальция в земной коре позволяют использовать его в качестве сырья для получения многих веществ, в строительстве, в медицине и т. д.

Целью данной курсовой работы является синтез сульфата кальция, изучение его химических свойств и проведение качественного анализа на ионы.

В задачи исследования входило:

· Проработка литературы по теме;

· Выбор способа синтеза;

· Расчёт исходных реагентов и определение условий проведения синтеза;

· Выбор приборов и оборудования для синтеза;

· Проведение качественных реакций.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в природе

В природе часто встречаются залежи минерала состава CaSO4 2H2 O.Также содержится в природных водах и морской воде (1800 000 т/км 3 ).

Содержание в воде CaSO4 наряду с MgCl2 ,MgSO4 придаёт воде постоянную жёсткость. [1]

1.2 Физические свойства

Ангидрит (CaSO4 ) – белый порошок, пл. 2,90 – 2,99 г/см 3 . Жадно поглощает влагу из воздуха. На этом основано применение CaSO4 в качестве осушителя.

Ср ˚ = 99,6 Дж/моль -1 К -1

S˚ = 106,7 Дж/моль -1 К -1

∆H˚ = -1432,7 кДж/моль -1 К -1

∆G = -1320,3 кДж/моль -1 К -1

Мало растворим в воде (0,2% безводной соли при 18˚С, ПР = 6,1*10 -5 при 0˚С). Хорошо растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH4 + .

Полугидрат CaSO4 0,5H2 O (жжёный гипс, алебастр) – белый порошок, пл. 2.67 – 2,73 г/см 3 .

Ср ˚ = 121 Дж/моль -1 К -1

S˚ = 134 Дж/моль -1 К -1

∆H˚ = -1573 кДж/моль -1 К -1

∆G = -1435 кДж/моль -1 К -1

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH4 + . Переход CaSO4 0,5H2 O в безводную соль происходит при 225±5˚С.

Дигидрат CaSO4 2H2 O (гипс) – белый порошок, пл. 2,31 – 2.33 г/см 3 .

Ср ˚ = 186,2 Дж/моль -1 К -1

S˚ = 193,97 Дж/моль -1 К -1

∆H˚ = -2021,1 кДж/моль -1 К -1

∆G = -1795,7 кДж/моль -1 К -1

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH4 + . CaSO4 2H2 O переходит в CaSO4 0,5H2 O при 150 – 170˚С. [2]

1.3 Химические свойства

При плавлении разлагается (tпл = 1450˚С). Растворимость CaSO4 повышается в присутствии MgCl2 , NaCl, HNO3 , HCl. Реагирует с концентрированной серной кислотой, восстанавливается углеродом при спекании.

CaSO4 +3C = CaS + 2CO + CO2 t = 900˚С

CaSO4 +4CO = CaS + 4CO2 t = 600-800˚С

1.4 Жёсткость воды

Содержание в воде CaSO4 наряду с MgCl2 , MgSO4 придаёт воде постоянную жёсткость. Избавиться от жёсткости воды можно с помощью умягчения воды. Химическое умягчение воды основано на введении в воду реагентов, обогащающих её анионами CO3 2- и ОН – . Для этого природную воду обрабатывают гашеной известью или содой:

Широкое распространение получил метод устранения жёсткости воды путём ионообмена. В этом методе используется способность некоторых природных и искусственных высокомолекулярных соединений – ионитов – обменивать входящие в их состав радикалы на ионы, находящиеся в растворе. Ионитами часто являются алюмосиликаты типа цеолитов, например, Na2 [Al2 Si2 O8 ]∙nH2 O

Где R – сложный алюмосиликатный ион.[1]

1.4 Применение

Жжёный гипс, или алебастр – гидрат состава 2CaSO4 H2 O – применяется в производстве вяжущих материалов (это порошкообразные вещества, образующиеся при смешивании с водой пластичную массу, затвердевающую в твёрдое прочное тело). Алебастр получаю обжигом гипса 2CaSO4 2H2 O (при температуре 150 – 170˚С). При замешивании теста из порошка 2CaSO4 H2 O с водой происходит присоединение воды, сопровождающееся отвердеванием всей массы вследствие закристаллизовывания

На этом основано применение гипса при изготовлении строительных перегородочных плит и панелей, слепков с различных предметов, а также в виде известково-гипсовых растворов для штукатурных работ.[1]

Обжиг выше 200˚С ведёт к образованию растворимой формы безводного сульфата кальция, а выше 500˚С – его нерастворимой формы, которая вновь воду уже не присоединяет и поэтому в качестве вяжущего материала использована быть не может («мёртвый гипс»).

Образующиеся при ещё более сильном обжиге (900 – 1200˚С) основные соли состава x CaSO4y CaO (гидравлический гипс), будучи замешаны с водой, вновь дают затвердевающую массу. Её твердение вызывается присоединением воды и кристаллизацией материала, причём образующиеся кристаллы тесно переплетаются и срастаются друг с другом, что обусловливает большую механическую прочность затвердевшей массы. Последняя вместе с тем весьма стойка по отношению к действию воды, изменению температуры и т. д. Гидравлический гипс применяется в строительном деле для изготовления ступеней, подоконников и т. п. и в качестве вяжущего материала. Он был известен египтянам ещё за 2000 лет до н. э. и использовался ими при возведении различных построек.

Кроме других областей применения природный гипс может служить исходным продуктом для комбинированного получения серной кислоты и цемента. Для этой цели размолотую смесь с песком, углём и глиной (а также небольшим количеством окиси железа, играющей в процессе роль катализатора) обжигают во вращающейся цементной печи. Образующийся при обжиге сернистый газ идёт в переработку на серную кислоту, а твёрдый осадок даёт хорошего качества цемент.[4]

Сульфат кальция используется в качестве осушителя при анализе органических соединений. Безводный сернокислый кальций может поглотить 6,6% воды от всей массы. Влажный воздух, пропущенный через трубку с CaSO4 , содержит только 0,005 мг/л H2 O. [5]

Также сульфат кальция применяется для изготовления теплоизоляционных материалов (в смеси с асбестом). [6]

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Способы получения CaSO 4

2.1.1 Первый способ

Дигидрат CaSO4 2H2 O можно получить следующим образом:

Профильтрованный 20% раствор CaCl2 осаждают 20% раствором H2 SO4 , взятой в избытке. После отстаивания сульфата кальция жидкость декантируют или сливают сифоном. Осадок несколько раз промывают декантацией до слабой реакции на ион хлора. Осадок два раза промывают этанолом на воронке Бюхнера и высушивают при 25 – 30˚С до исчезновения запаха спирта. При нагревании дигидрата до 150 – 170˚С он переходит в CaSO4 0,5H2 O. Обезвоживать сульфат кальция можно в фарфоровой чашке или на металлическом противне. Окончание обезвоживания можно контролировать по уменьшению массы исходного вещества. [7]

2.1.2 Второй способ

В отфильтрованный тёплый раствор 20 г (NH4 )2 SO4 в 250 мл воды приливают раствор 50 г CaCl2 в 200 мл воды и проверяют полноту осаждения (в отфильтрованном растворе при добавлении CaCl2 не должно образовываться осадка). После отстаивания осадок промывают 5 – 6 раз декантацией, отсасывают на воронке Бюхнера и промывают до полного отсутствия ионов NH4 + в промывных водах (проба реактивом Несслера (K2 [HgI4 ] в 2н КОН)). Препарат сушат на пергаментной бумаге при 60-70˚C. Выход составляет 20-22 г (80-85%). Полученный препарат соответствует реактиву квалификации ч. [8]

2.1.3 Получение безводного сульфата кальция

Безводный сульфат кальция получают нагреванием при 225±5˚С двух- или полуводного CaSO4 . Температура, при которой высушивают сульфат кальция, имеет большое значение для препарата, который пригоден для быстрого поглощения паров воды (если CaSO4 будет использован в качестве осушителя). Никоем случае нельзя допускать нагревание выше указанной температуры.

Перед высушиванием CaSO4 2H2 O или CaSO4 0,5H2 O измельчают и просеивают через сито (имеющее ячейки 1-2 мм). Отсеянные зёрна (а не мелочь, прошедшую через сито) помещают в хлоркальциевые трубки, чаще U-образной формы, которые нагревают 2-3 часа при 225±5˚С с протягиванием через них воздуха, предварительно высушенного над Р2 О5 . Скорость протягивания воздуха ≈ 50 мл/мин. Использованный в качестве осушителя CaSO4 можно много раз регенерировать, он нейтрален, химически инертен и при насыщении водой не расплывается. [5]

2.2 Расчёт исходных веществ для синтеза

В работе был использован синтез из п. 2. 1. 1.

Чтобы получить ≈ 6 г CaSO4 2H2 O:

n(CaSO4 2H2 O) = = 0,034 моль;

m(CaCl2 ∙2H2 O) = 0,034 моль * 147 г/моль = 5 г;

mр-ра (CaCl2 ∙2H2 O) = = 25 г;

m(H2 SO4 ) = 0,034 моль * 98 г/моль = 3,3 г;

mр ра (H2 SO4 ) = = 16,5 г;

Vр ра (H2 SO4 ) = = 14,5 мл;

Так как кислоту нужно взять в избытке, то для реакции возьмём 20 мл 20% раствора H2 SO4 .

Из кислоты, имеющейся в лаборатории (92% раствор с ρ = 1,83 г/мл) надо получить 20 мл 20% раствора H2 SO4 (ρ = 1,14 г/мл):

mр-ра (20% H2 SO4 ) = 1,14 г/мл * 20 мл = 22,8 г;

mв ва (20% H2 SO4 ) = = 4,56 г;

mр ра (92% H2 SO4 ) = = 4,95 г;

Vр ра (92% H2 SO4 ) = = 2,6 мл;

Таким образом, для синтеза возьмём 5 г CaCl2 , растворённого в 20 мл воды и 2,6 мл 92% раствора H2 SO4 , растворённого в 17,4 мл воды.

2.3 Оборудование, посуда и реактивы для синтеза

Для получения CaSO4 взяли:

5 г CaCl2 , растворённого в 20 мл воды,

Для проведения качественного анализа на ионы:

AgNO3 , BaCl2 , щавелевая кислота.

этанол, дистиллированная вода.

Посуда, приборы, материалы:

2.4 Техника безопасности

· При работе с концентрированной серной кислотой следует быть осторожными; все работы с ней проводить под тягой;

· При разбавлении концентрированной серной кислоты следует наливать кислоту в воду;

· Так как при разбавлении серной кислоты происходит выделение тепла, не следует держать в руках сосуд, в котором готовится раствор;

· При проливе кислоты на пол надо засыпать её песком, затем мокрый песок удалить, и остатки кислоты смыть водой;

· При попадании кислоты на кожу следует промыть обожжённое место 2-3% раствором соды;

· При попадании реактивов в глаза нужно промыть их водой и обратиться к врачу;

Читайте также:  Полифосфат натрия и аммония — свойства, польза и вред

· При работе со стеклянной посудой и приборами следует соблюдать осторожность.

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение

3.1 Выполнение эксперимента

Отвесили на электронных весах 5 г CaCl2 , растворили его в 20 мл воды, отфильтровали раствор. Отмерили пипеткой 2,6 мл 92% раствора H2 SO4 и влили его в 17,4 мл воды, соблюдая при этом правила техники безопасности. Раствор CaCl2 осадили раствором H2 SO4 , взятой в избытке. После отстаивания жидкость слили, а осадок продекантировали дистиллированной водой до слабой реакции на ион хлора, наличие которого проверяли раствором AgNO3 . Затем осадок перенесли на воронку Бюхнера и промыли водой до исчезновения реакции на ион хлора (отсутствие белого осадка AgCl). Промыли осадок этанолом, отжали между двумя листами фильтровальной бумаги и высушили при комнатной температуре до постоянной массы. Взвесили полученное вещество:

η = ∙100% = 70%

Потери продукта могли произойти в процессе промывания осадка, декантации. При переносе осадка из стакана на фильтр небольшая часть сульфата кальция могла остаться на стенках стакана, что повлияло на выход продукта.

3.2 Качественные реакции

Провели качественные реакции на наличие ионов Ca 2+ и SO4 2-

На сульфат-ион:

Качественной реакцией на сульфат-ион является катион бария Ba 2+ . Хлорид бария с анионом SO4 2- образует белый осадок BaSO4 , не растворимый в кислотах.

На катион кальция:

Качественной реакцией на Ca 2+ является оксалат-ион. При взаимодействии соли кальция со щавелевой кислотой образуется белый кристаллический осадок CaC2 O4 , растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте.[9]

Таким образом, согласно поставленным задачам ознакомились с литературой по теме, собрали материал о сульфате кальция, его свойствах, нахождении в природе, применении, способах получения. Выбрали наиболее оптимальный способ и провели синтез CaSO4 в лабораторных условиях, подобрав необходимые реактивы, посуду и материалы. В итоге, выход продукта составил 70%.

Список литературы

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1998. с. 525

2. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник.- М.: Химия, 1977. с. 72

3. Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ.- М.: Химия, 1997. с. 63

4. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Том 1.- М.: Издательство «Лань», 2003. с. 176

5. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ.- Л.: Химик, 1970. с. 577

6. Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия.- М.: ИНФА-М, 2004, с. 310

7. Ключников Н.Г. Неорганический синтез.- М.: Просвещение, 1983. с. 149

8. Карякин Ю.В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. – М.: Химия, 1974. с. 151

9. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Книга 2.- М.: Химия, 1965. с. 194, с. 394

S˚ = 193,97 Дж/моль -1 К -1

Растворимость сульфата кальция и причины отложения осадков гипса и ангидрита

Твёрдый сульфат кальция известен в двух основных разновидностях: гипс CaSO4·2H2O, в молекуле которого содержатся две молекулы кристаллизационной воды, и ангидрит CaS04, не содержащий кристаллизационную воду. Отложения гипса преобладают, особенно при температуре 40 °С и ниже, при более высокой температуре может также осаждаться и ангидрит.

Растворимость сульфата кальция в дистиллированной воде в зависимости от температуры выглядят следующим образом (табл. 2.2.).

Таблица 2.2 Растворимость сульфата кальция в дистиллированной воде

Температура, С 0

Произведение растворимости L (г•ион/л) 2 •10 4

Влияние температуры на растворимость сульфата кальция довольно своеобразно (рис. 1.). Максимум растворимости гипса, равный 2,15 г./л, отмечается при температуре 40 °С. При дальнейшем росте температуры до 100 о С растворимости снижается до 1,7г/л. Однако, в целом в диапазоне температур 0-100 °С растворимость не слишком сильно зависит от температуры, изменяясь в пределах от 1,7-2,15г/л. При повышении температуры выше 100 °С растворимость гипса снижается более заметно. Растворимость ангидрита во всём температурном интервале заметно меньше растворимости гипса.

Растворимость гипса существенно увеличивается в растворах солей, не имеющих с сульфатом кальция общих ионов (рис. 2.). Прослеживается тесная зависимость растворимости от состава растворённой соли и общей минерализации раствора: с повышением минерализации растворимость увеличивается, достигает максимума, после чего начинает падать вследствие проявления высаливающего эффекта. Максимальная растворимость, гипса в растворах поваренной соли при температуре 25 °С и концентрации NaCl 139 г./л равна 7,3 г/л, т.е. в 3,5 раза превышает растворимость в дистиллированной воде при той же температуре. Однако даже незначительные добавки в раствор соли, имеющей общий ион с сульфатом кальция, резко снижают растворимость гипса (рис. 3.). Десятипроцентное содержание хлористого кальция в растворе снижает растворимость гипса более чем в 3 раза по сравнению с растворимостью его в пресной воде.

Зависимость растворимости гипса от давления (рис. 4.) сравнительно невелика. В растворах NaCl с минерализацией 80-200 г./л повышение давления на 10-20 МПа приводит к увеличению растворимости гипса всего на 7-10%. При минерализации менее 80 и более 200 г./л влияние повышения давления до 20-40 МПа совершенно незначительно. Только в интервале давлений 50-100 МПа растворимость сульфата кальция резко возрастает.

Совместное влияние давления и температуры на растворимость сульфата кальция может быть оценено по формуле:

С1 и Ср – растворимость CaSO4 при атмосферном давлении и при давлении р, г/л;

Т – температура, К;

R = 82.05 – универсальная газовая постоянная;

Дн – изменение объёма системы CaSО4 – Н2О при давлении р, при растворении 1 моля CaSO4, см 3 /моль.

Расчёты по формуле показывают, что в реальных промысловых диапазонах падения давления и температуры начальной пластовой температурой до 50-60 °С растворимость гипса снижается не более чем на 5-10%. Поэтому во многих случаях для предварительных практических расчётов растворимости гипса и прогнозов его выпадения в осадок в условиях нефтяных месторождений зависимость растворимости сульфата кальция от изменения давления и температуры можно не учитывать. Только для месторождений, где пластовые температуры превышают 80 °С и особенно если они выше 100 °С, необходимо учитывать зависимость растворимости гипса от температуры.

Таким образом, тенденция к выпадению сульфата кальция в осадок увеличивается в основном при понижении минерализации растворов при увеличении содержания ионов кальция, а также при повышении температуры более 40 °С и значительном снижении давления.

Нарушение равновесия с образованием осадка может происходить и при обогащении воды сульфатным ионом, поступающим в составе сточной воды промышленных предприятий, поверхностной, речной вод, закачиваемых в нефтяные пласты.

Смешивание несовместимых вод на промыслах может происходить в системах транспортировки, сбора, подготовки и утилизации попутных вод, если в один водовод подаются воды из разных продуктивных пластов, или месторождений.

Гипс по данной схеме может выпадать не только в нефтесборном парке, но иногда по всей технологической линии движения сточных вод к кустовым насосным станциям и в нагнетательных скважинах.

Гипс может выпадать в осадок при использовании серной кислоты для повышения нефтеотдачи.

Как указывалось, изменение термобарических условий не слишком сильно влияет на растворимость сульфата кальция. Тем не менее резкое падение давления, повышение температуры выше 40 °С или снижение ниже 30 °С, могут вызвать перенасыщение растворов, которые при более высоких давлении и пластовой температуре стабильны.

В процессе разработки нефтяных месторождений с закачкой поверхностной воды температура залежей уменьшается. Если начальная пластовая температура была значительно выше 40 – 50 °С, то снижение её создает благоприятные условия для сохранения сульфата кальция в растворённом состоянии в пластовых условиях. Локальное повышение температуры происходит в призабойной зоне добывающих скважин вследствие проявления дроссельного эффекта и особенно от нагрева погружных двигателей и кабелей.

Поэтому наиболее интенсивные отложения гипса происходят на поверхности погружных двигателей и в нижней части НКТ, т.е. в местах с максимальной температурой. В этой же части скважины, вследствие депрессии давления, происходит наиболее резкое снижение давления водонефтяной смеси, что также способствует некоторому снижению растворимости сульфата кальция. Первые отложившиеся кристаллы гипса усиливают процесс осадкообразования.

Если начальная пластовая температура залежей менее 40 0 С, то охлаждение от закачиваемой воды неблагоприятно сказывается на растворимости сульфата кальция, и гипс может откладываться не только в скважинах и выкидных линиях, но и в пласте. Достоверно установленные факты новообразований гипса в нефтеносных пластах относятся только к месторождениям, где пластовая температура была снижена до 15-30 °С.

Для скважин, добывающих нефть при давлении, меньшем давления насыщения растворённым газом, рост концентрации ионов обусловлен испарением воды. В результате природные рассолы могут оказаться перенасыщенными растворёнными в них солями и выделять осадки.

Интенсивное нагревание и испарение части воды происходит также на трубах печей установок комплексной подготовки нефти (УКПН), где поддерживается температура 170-175 °С. Поверхность труб очень часто покрывается осадками сульфата кальция, который выделяется из попутной воды вследствие снижения растворимости при повышенной температуре.

Гипс по данной схеме может выпадать не только в нефтесборном парке, но иногда по всей технологической линии движения сточных вод к кустовым насосным станциям и в нагнетательных скважинах.

Беременность и грудное вскармливание

Сульфат кальция может применяться в качестве коагулянта, например, при изготовлении тофу.

Популярные материалы

Сульфат кальция может применяться в качестве коагулянта, например, при изготовлении тофу.

Получение

В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl2 с K2SO4.

В аналитической химии может быть получен воздействием серной кислоты на оксид, гидроксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция.

Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O2 = CaSO4.

Регистрационный номер CAS:

Получение

В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl2 с K2SO4.

В аналитической химии может быть получен воздействием серной кислоты на оксид,гидроксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция.

Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O2 = CaSO4.

Регистрационный номер CAS:

Acetyl

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

H +Li +K +Na +NH4 +Ba 2+Ca 2+Mg 2+Sr 2+Al 3+Cr 3+Fe 2+Fe 3+Ni 2+Co 2+Mn 2+Zn 2+Ag +Hg +Pb 2+Sn 2+Cu 2+
OH –РРРРРМНМННННННННННН
F –РМРРРМННММНННРРРРРНРР
Cl –РРРРРРРРРРРРРРРРРНРМРР
Br –РРРРРРРРРРРРРРРРРНММРР
I –РРРРРРРРРР?Р?РРРРНННМ?
S 2-МРРРРННННННННННН
HS –РРРРРРРРР?????Н???????
SO3 2-РРРРРННМН?Н?НН?ММН??
HSO3Р?РРРРРРР?????????????
SO4 2-РРРРРНМРНРРРРРРРРМНРР
HSO4РРРРРРРР??????????Н??
NO3РРРРРРРРРРРРРРРРРРРРР
NO2РРРРРРРРР????РМ??М????
PO4 3-РНРРННННННННННННННННН
CO3 2-РРРРРНННН??Н?ННННН?Н?Н
CH3COO –РРРРРРРРРРРРРРРРРРР
SiO3 2-ННРР?НННН??Н???НН??Н??
Читайте также:  Гуаровая камедь — применение, вред, польза
Растворимые (>1%)Нерастворимые (

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса ” ” на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Если вы считаете, что результат запроса ” ” содержит ошибку, нажмите на кнопку “Отправить”.

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки – помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация – такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Размер шрифта
Отображение гетероатомов

Здесь, возможно, указаны не все изомеры данного вещества.

Более полный поиск изомеров следует проводить по формуле. Например, чтобы получить изомеры вещества с формулой С6H10O2 , следует сделать запрос так:

Изомеры – это соединения с одинаковым количественным составом (то есть одинаковым числом атомов каждого элемента), но разным строением.

Корректная работа сайта обеспечена на всех браузерах, кроме Internet Explorer.

Если вы пользуетесь Internet Explorer, смените браузер.

Корректная работа сайта обеспечена на всех браузерах, кроме Internet Explorer.

Содержание

  • 1 Физические свойства
    • 1.1 Физические свойства двуводного сульфата кальция
  • 2 Получение
  • 3 Применение
  • 4 Примечания
  • 5 См. также

При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой. Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO4 ∙ 0,5H2O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции: CaSO4 · 2H2О = CaSO4 · 0,5H2О + 1,5H2О.

E516 Сульфат кальция

Сульфат кальция (Calcium sulphate, E516) — неорганическое соединение, кальциевая соль серной кислоты. Химическая формула CaSO4.

Сульфат кальция (пищевая добавка E516) – бесцветные ромбовидные кристаллы, кальциевая соль серной кислоты. В природе чаще всего находится в виде дигидрата. Но при высоких температурах может существовать в виде стабильных кубических модификаций. В воде растворим незначительно, а с повышением температуры растворимость падает. Вещество получают в составе минералов (гипс, алебастр, селенит) или синтетическим путем. Химическая формула: CaSO4. При обжиге сульфат кальция теряет воду и превращается в порошок. Если потом его смешать с водой, то он застывает, что нашло широкое применение в медицине и искусстве. Врачи делают из гипса повязки, которые фиксируют в одном положении какую-либо часть тела. Набирая воды, сульфат кальция немного увеличивается в объеме, чем и пользуются скульпторы, передавая малейшие. В пищевой промышленности используется в качестве эмульгатора, улучшитель муки и хлеба, отвердитель. Широко применяется в качестве коагулянта, например, в Японии при изготовлении тофу из соевого молока. Другие использования сульфата кальция: – в строительстве, как материал для изготовления сухой штукатурки, перегородок, элементов декора; – используется в производстве вяжущих материалов.

В странах Евросоюза, а также на территории Украины и Российской Федерации использование пищевого эмульгатора Е516 Сульфат кальция официально не запрещено как в сфере производства продуктов питания, так и в других областях жизнедеятельности человека. Это обусловлено тем фактом, что вред пищевого эмульгатора Е516 Сульфат кальция для организма не выявлен, поэтому добавка признана безопасной для здоровья человека.

Упоминается пищевой эмульгатор Е516 Сульфат кальция и под другими названиями. В частности, гипс, кальций сернокислый, кальциевая соль серной кислоты, алебастр, ангидрид и Calcium sulfate. Данная добавка может использоваться не только в качестве эмульгатора – это также неплохой регулятор кислотности, осушитель, носитель и отвердитель.

Физические свойства пищевого эмульгатора Е516 Сульфат кальция, а также его внешний вид обусловлены способом получения данного вещества. Так, в природе сульфат кальция присутствует в алебастре, гипсе и селените, а получают его путем сплавления хлорида кальция и сульфата калия.

В результате образуется необходимое вещество, которое представляет собой белый или светло-желтый мелкодисперсный порошок без запаха. Температурой плавления сульфата кальция с последующим его разложением считается 1450С. Вещество отличается средней степенью растворимости в воде и невозможностью растворения в этаноле.

В пищевой индустрии характерные свойства пищевого эмульгатора Е516 Сульфат кальция необходимы при изготовлении домашних сыров и консервированных помидоров. Невозможно приготовить сыр тофу без использования сульфата кальция. Кроме того, зачастую его добавляют в продукты в качестве заменителя соли, а также улучшителя качественных показателей муки и хлеба. Пищевая добавка используется для подкисления сусла в виноделии и в роли питательной подкормки для дрожжевых культур.

Очень часто как удобрение кальция сульфат находит применение в сельскохозяйственной отрасли. Используют его для изготовления слепков, фигур, в качестве строительного материала (гипс) и в медицинских целях (кальций). Как известно, при смешении с водой сульфат кальция затвердевает, образуя дигидрат – это качество данного вещества широко используется в строительстве. В ортопедии, хирургии и травматологии именно за это свойство ценят сульфат кальция, где его применяют при изготовлении гипсовых повязок, которые обеспечивают фиксацию отдельных частей тела.

В странах Евросоюза, а также на территории Украины и Российской Федерации использование пищевого эмульгатора Е516 Сульфат кальция официально не запрещено как в сфере производства продуктов питания, так и в других областях жизнедеятельности человека. Это обусловлено тем фактом, что вред пищевого эмульгатора Е516 Сульфат кальция для организма не выявлен, поэтому добавка признана безопасной для здоровья человека.

Подлинность

Получение

Cоединения кальция

Применение, хранение

Хранят магния оксид в хорошо укупоренной таре, так как: MgO + CO2 → MgCO3

А сульфат магния теряет кристаллизационную воду. Магния оксид применяют в малых дозах как антацидное средство, а в больших – как слабительное. Магния сульфат проявляет слабительный эффект в дозах 10-30 г. При парентеральном введении 20-25 % растворов MgSO4 оказывает успокаивающее действие на ЦНС, противосудорожное, спазмолитическое, гипотензивное действие. Может применяться внутрь как желчегонное средство в виде 20-25 %-ных растворов. Большие дозы MgSO4 при парентеральном введении вызывают снотворный эффект, наркотическое состояние и даже может вызвать угнетение дыхания. В этих случаях применяют внутривенно 10 % раствор CaCl2.

Препарат MgSO4 высушеный (MgSO4 · H2O) Magnesii sulfas exsiccatus применяют, если соль прописана для порошков.

Кальций встречается в природе лишь в связанном состоянии. Например: CaCO3 – это мел, известняк, мрамор, CaSO4· 2 H2O – гипс, Ca5F(PO4)3 – апатит. Все эти соединения, особенно карбонаты, являются источником получения медицинских препаратов.

Для этой цели чаще используют мрамор, как более чистый материал, свободный от примесей.

CaCl2 · 6 H2OКальция хлорид Calcii chloridum

Описание. Растворимость. Бесцветные призматические кристаллы без запаха, горько-соленого вкуса, очень гигроскопичные, расплавляются на воздухе, переходя при 34 0 С в дигидрат. Очень легко растворим в воде, легко растворим в спирте. Растворы нейтральной реакции. При растворении сильно охлаждают растворы.

CaSO4 · ½ H2O 2 CaSO4 · H2OКальция сульфат жженый,гипс жженый Calcii sulfas ustus

Описание. Растворимость. Сухой мелкий аморфный порошок белого или слегка сероватого цвета, растворим в воде в соотношении 1:600. Водные растворы нейтральной реакции. При смачивании водой вновь образуют дигидрат, затвердевший в твердую массу.

CaCl2: получают действием на мрамор раствора HCl, затем очищают препарат от примесей – солей магния и железа: CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O

Примеси солей Mg 2+ и Fe 3+ осаждают Ca(OH)2, отфильтровывают, а избыток Ca(OH)2 нейтрализуют HCl. Раствор CaCl2 упаривают и выкристаллизовывается CaCl2 · 6H2O.

CаSO4: получают из природного гипса CaSO4 · 2 H2O обжигом в специальных печах при 130-150 0 С до потери полутора молекул кристаллизационной воды, т.е. до CaSO4 · ½ H2O.

При температуре до 200 0 С CaCl2 · 6H2O теряет часть своей кристаллизационной воды и превращается в CaCl2 · 2 H2O, который на воздухе еще больше поглощает воду и расплавляется. По внешнему виду CaCl2 · 2 H2O представляет собой пористые очень легкие куски. При нагревании до 800 0 С вещество полностью теряет кристаллическую воду.

Подлинность препаратов подтверждают по иону Ca 2+ , Cl – -иону, SO4 2- -иону.

Ca 2+ : 1) Кристаллы вещества внесенные в бесцветное пламя горелки, окрашивают его в кирпично-красный цвет.

2) Проводят реакцию с оксалатом аммония в нейтральной или уксуснокислой среде:

3) С натрия сульфатом соли кальция образуют белый осадок кальция сульфата:

|следующая лекция ==>
Количественное определение. Доброкачественность|Применение, хранение

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 2612 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Препарат MgSO4 высушеный (MgSO4 · H2O) Magnesii sulfas exsiccatus применяют, если соль прописана для порошков.

Пропионовая кислота

Пропионовая кислота представляет собой не имеющую цвета едкую жидкость с характерным, достаточно резким запахом.

Пропионовая кислота имеет следующую химическую формулу: СН3СН2СООН. При температуре 440 градусов Цельсия способна самовоспламеняться. Хорошо смешивается в различных пропорциях с органическими растворителями и водой.

Ссылка на основную публикацию