Получить карбид кальция из карбоната кальция: «Из карбоната кальция получить карбид кальция уравнение?» – Яндекс.Кью — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Урок по теме: «Карбид кальция»

Министерство образования науки Пермского края

Государственное автономное

профессиональное образовательное учреждение

«КРАЕВОЙ политехнический колледж»

ПЛАН УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

по теме: «Карбид кальция»

Разработала преподаватель: Чернов А.П.

План учебного занятия

Учебный предмет: «Специальная технология»

Специальность: «Электрогазосварщик» 3 разряд

Тема программы: «Сварочные материалы для газовой сварки и резки»

Тема учебного занятия: « Карбид кальция»

Цели:

Обучающая: сформировать знания о назначении, свойствах, способах получения, хранении карбида кальция;

Развивающая: способствовать развитию логического и технологического мышления при освоении темы;

Воспитательная: воспитание положительного интереса к изучаемому материалу;

Методическая: использование учебной презентации и опорного конспекта для активизации учебно-познавательной деятельности учащихся.

Материально-техническое оснащение: опорный конспект, мультимедийная установка, компьютер, карточки-задания, презентация.

Тип учебного занятия: комбинированный

Межпредметные связи: «Химия», «Охрана труда».

Структура учебного занятия

1. Организационный момент

2. Целевая установка мотивации предстоящей деятельности

3. Актуализация знаний

4. Формирование новых знаний по теме

5. Закрепление нового материала

6. Подведение итогов

7. Информация о домашнем задании

Ход учебного занятия

Организационный момент

1. Проверка наличия учащихся

2. Отметка отсутствующих

3. Проверка готовности к учебному занятию

Целевая установка мотивации предстоящей деятельности

Преподаватель: объявляет тему и цели учебного занятия, обращает внимание на актуальность и значимость изучаемого материала

(приложение 3 слайд 1,2).

Актуализация знаний

Преподаватель: на прошлом занятии мы изучили тему: «Кислород», вы получили задание подготовить ответы на вопросы темы. Прежде чем приступить к изучению нового материала, проведём проверку домашнего задания, предлагаю вам выполнить письменную работу по карточкам-заданиям (приложение 7, карточки-задания 1 и 2 по теме «Кислород»). Для выполнения этой работы вам необходимо разделиться на две группы.

Раздаются карточки-задания.

Формирование новых знаний по теме

Преподаватель:

Тема нашего учебного занятия: «Карбид кальция» (приложение 3 слайд 2). Карбид кальция является основным сырьём для получения ацетилена – основного горючего газа, применяемого при газовой сварке и резке металлов.

На учебном занятии мы с вами рассмотрим следующие вопросы:

1. Свойства карбида кальция.

2. Основные способы получения карбида кальция.

3. Хранение и транспортировка карбида кальция.

4. Опасные факторы и меры безопасности при работе с карбидом кальция.

5. Применение и значение карбида кальция при сварке и резке металлов.

Преподаватель раскрывает и объясняет поставленные вопросы.

Свойства карбида кальция (приложение 3 слайд 3, 4).

Преподаватель:

Карбид кальция — химическое соединение кальция с углеродом (СаС₂). Карбид кальция представляет собой твердое вещество темно-серого или коричневого цвета. Плотность карбида кальция 2,22 кг/см³. Карбид кальция имеет резкий чесночный запах и жадно поглощает воду. Он быстро разлагается на воздухе под влиянием содержащихся в нем паров воды.

По физико-химическим показателям карбид кальция должен соответствовать следующим нормам табл. 1.

2. Основные способы получения карбида кальция (приложение 3 слайд 5, 6).

Преподаватель:

Карбид кальция получают в электрических дуговых печах при температуре 1900—2300° С сплавлением кокса с негашеной известью по эндотермической реакции

СаО + ЗС = СаС₂ + СО — 452,5 кДж/моль.

Таблица 1. Физико-химические показатели карбида кальция

Наименование показателя

Норма для сорта

Высший

Первый

Второй

1. Литраж, дм3/кг, не менее, для кусков:

50/80

295

285

275

25/80

290

285

265

25/50

285

280

260

2/25

—

260

240

2. Объемная доля фосфористого водорода (РН3) в ацетилене, %, не более

0.07

0.08

3. Массовая доля сульфидной серы (S2-), %, не более

0.5

1.2

4. Массовая доля свободного углерода (С), %, не более

—

5. Массовая доля окиси кальция (СаО), %, не более

—

6. Массовая доля ферросплава, %, не более

1.0

Расправленный карбид кальция сливают из печи в специальные изложницы, в которых он остывает и затвердевает. Затвердевший карбид кальция дробят и сортируют на куски размером от 2 до 80 мм. По ГОСТ 1460—76 установлены следующие размеры (грануляция) кусков карбида кальция: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80 мм табл. 2.

Технический карбид кальция содержит 75% химически чистого карбида кальция, остальное — примеси (негашеная известь, окислы железа, магния, алюминия и др.).

3. Хранение и транспортировка карбида кальция (приложение 3 слайд 7, 8).

Преподаватель:

Ввиду того, что карбид кальция легко поглощает атмосферную влагу и при этом разлагается с выделением ацетилена, образующего с воздухом взрывоопасную смесь, его хранят и транспортируют в герметически закрытых барабанах. Стандартные карбидные барабаны изготовляются из кровельного железа толщиной не менее 0,5 мм, емкостью 100 и 130 кг.

Таблица 2. Грануляция и характеристики карбида кальция

Обозначение

Размеры кусков,
мм

Размеры других кусков,
мм

Массовая доля,
%, не более

2/25

От 2 до 25

Менее 2
от 25 до 50

5
10

Как сделать карбид в домашних условиях, сас2 название вещества

Как получить карбид кальция

Наверное, каждый человек помнит свои веселые школьные дни. А особенное веселье приходилось на момент проведения ремонтных работ в здании школы, когда рабочие, помимо всего прочего оборудования, приносили с собой генератор ацетилена и бочку карбида кальция. Такие дни были страшным сном для работников всех школ, начиная с директора и заканчивая уборщицей потому, что карбид кальция — это любимое развлечение школяров. Нет счету испорченным унитазам в школьных туалетах. Вот такой он карбид кальция.

Тигель (желательно графитовый), графитовый электрод, оксид кальция (негашеная известь), кокс, источник тока.

Принцип получения этого вещества заключается в том, что атом кислорода в молекуле оксида кальция заменяется на два атома углерода. В промышленности это достигается прокаливанием смеси кокса и негашеной извести, при температуре примерно 2000 градусов по Цельсию. Но, немножко этого чудного вещества можно получить и кустарным способом. Смешаем негашеную известь и кокс, в пропорции один к одному по массе и выложим смесь в тигель. Далее, берем два провода от источника тока, один подцепляем к тиглю, а ко второму цепляем графитовый электрод и подаем питание. После этого замыкаем цепь, т.е. погружаем электрод в смесь, и за счет того, что в смеси присутствует углерод, между электродом и смесью создается электрическая дуга, протекает ток, смесь разогревается и местами плавится.Постарайтесь проплавить ее по всей площади. После остывания смесь, то есть уже расплав местами должен содержать карбид кальция. Если при погружении этого расплава в воду выделяется горючий газ (ацетилен), то опыт удался. Оксид кальция — это обычная негашеная известь. Но, несмотря на столь нехитрую природу, это вещество весьма широко используется в хозяйственной деятельности. От строительства, в качестве основы для известкового цемента, до кулинарии, в качестве пищевой добавки E-529, оксид кальция находит применение. И в промышленных и в домашних условиях можно получить оксид кальция из карбоната кальция реакцией термического разложения.

Карбонат кальция в виде известняка или мела. Керамический тигель для отжига. Пропановая или ацетиленовая горелка.

Подготовьте тигель для отжига карбоната кальция. Прочно установите его на огнеупорных подставках или специальных приспособлениях. Тигель должен быть прочно установлен и, при возможности, закреплен. Измельчите карбонат кальция. Измельчение нужно произвести для лучшей теплопередачи внутри массы вещества. Не обязательно измельчать известняк или мел в пыль. Достаточно произвести грубое неоднородное измельчение. Наполните тигель для отжига измельченным карбонатом кальция. Не стоит заполнять тигель полностью, поскольку при выделении углекислого газа, часть вещества может быть выброшена наружу. Заполните тигель примерно на треть или меньше. Приступите к нагреву тигля. Хорошо установите и закрепите его. Осуществите плавный прогрев тигля с разных сторон во избежание его разрушения вследствие неравномерного термического расширения. Продолжайте нагревать тигель на газовой горелке. Через некоторое время начнется реакция термического распада карбоната кальция. Дождитесь полного прохождения реакции термического распада. В ходе реакции верхние слои вещества в тигле могут плохо прогреваться. Их можно несколько раз перемешать стальной лопаткой. Остудите тигель и вещество в нем. Выключите газовую горелку и дождитесь полного остывания тигля. Теперь в нем находится оксид кальция. Будьте осторожны при работе с газовой горелкой и нагретым тиглем. При прохождении реакции тигель будет нагрет до температуры выше 1200 градусов Цельсия. Вместо попыток собственноручного производства больших количеств оксида кальция (например, для последующего получения известкового цемента), лучше купить готовый продукт на специализированных торговых площадках.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно

Нитрат кальция, известный также как кальциевая селитра, широко применяется в различных областях промышленного производства, а также в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения. Его производство ведется в промышленных масштабах и на промышленном оборудовании. Однако, получить нитрат кальция можно и в домашних условиях.

Азотная кислота. Карбонат кальция. Стеклянная реторта. Посуда для выпаривания соляного раствора. Газовая горелка или спиртовка.

Где взять карбид?

Поместите посуду над спиртовкой или газовой горелкой. Выпаривайте раствор на медленном огне до получения кристаллического нитрата кальция. Будьте осторожны при работе с кислотой. Работайте в перчатках и защитных очках. Используйте только достаточно разбавленную азотную кислоту, чтобы исключить слишком быстрое прохождение реакции. Храните нитрат кальция в герметично закрытых емкостях. Он очень гигроскопичен и быстро набирает влагу из воздуха. Ацетилен – самый простой представитель класса алкинов, имеет химическую формулу С2Н2. Бесцветный газ, горюч, в смеси с воздухом взрывоопасен. Благодаря наличию тройной связи в своей молекуле, весьма активен с химической точки зрения, легко вступает в реакции присоединения. При сгорании выделяет большое количество тепла, что может быть использовано, например, многим известная «ацетиленовая горелка». Как же его синтезировать? При хранении ацетилена следует учитывать его особенности. Например, его нельзя держать в баллонах, имеющих бронзовый вентиль, поскольку газ реагирует с медью, входящей в состав бронзы, образуя чрезвычайно взрывоопасное вещество – ацетиленид меди. Самый старый, проверенный временем метод получения ацетилена – реакция карбида кальция с водой. Наверное, многие мальчишки в детстве развлекались, бросая кусочки карбида в лужу, тут же начиналось яростное шипение, карбид буквально «бурлил», исчезая на глазах, и в воздухе отчетливо пахло чем-то резким, «острым». Эта реакция протекает таким образом: СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 Для того чтобы она протекала не слишком бурно, можно использовать не простую воду, а насыщенный раствор хлорида натрия, например. Если этот опыт планируется показать на уроке химии, следует подобрать реакционную колбу подходящего размера. Если она будет слишком маленькой, то образующая при растворении карбида пена может быть «выброшена» давлением ацетилена в отводную трубку, и дальше – в приемный сосуд. В случае же с чересчур большой колбой, придется долго ждать, пока образующийся ацетилен не вытеснит весь воздух из прибора. Воду, а лучше насыщенный раствор хлорида натрия, следует добавлять в колбу с кусочками карбида медленно, по каплям, регулируя скорость реакции, не допуская, чтобы она протекала чересчур бурно. Используется ацетилен в самых разных областях. Например, как сырье для получения целого ряда химических веществ (уксусной кислоты, пластмасс, некоторых ароматических углеводородов, некоторых видов синтетического каучука, этилового спирта и т.д.). На его основе синтезируют некоторые очень сильные взрывчатые вещества, используемые в качестве инициаторов, т.е. для детонации. Повсеместно применяется при резке и сварке металлов, при получении яркого света в автономных светильниках. Электрическая дуга – явление очень яркое, поэтому используйте темные очки, берегите глаза. При приготовлении смеси не обязательно считать молярную массу, просто старайтесь брать кокс в избытке, дело в том, что в процессе лишний углерод выгорит на воздухе. Чем больше ток, тем лучше, но без фанатизма. Как получить карбид кальция

Карбид кальция

Что такое «карбид», знает любой мальчишка. Если бросить кусочек карбида в лужу, то кроме дикого шипения получается еще дичайшая вонь. А как получается сам карбид?

Вообще карбидов существует множество, как и применений ему. Но нас пока интересует карбид кальция CaC2 — то есть тот, который используют для получения ацетилена при соединении карбида с водой.

Слишком сложного в получении карбида кальция нет. Сейчас для этого в электропечах пережигают негашеную известь с коксом. При всей этой простоте — впервые карбид кальция был получен в лаборатории в 1836-м году, а промышленно его начали получать в 1892 году. Для попаданца — широчайшее поле для внедрения!

Все реакция — CaO + 3C = CaC2 + CO Негашеная известь соединяется с углеродом. Негашеную известь получали с древних времен, пережигая известняк, ну и древесный уголь тоже дефицитом не был никогда. Полученный попутно угарный газ (СО) окисляется до углекислого газа прямо при выходе из печи, хотя сейчас часто печи делают закрытыми для сбора угарного газа. На 100 весовых частей негашеной извести нужно 70-80 весовых частей углерода. При производстве лучше иметь избыток угля, чем извести — такой карбид отдает больше ацетилена. Готовый карбид кальция технического качества почти на 80% состоит из самого карбида кальция, 17% — известь, остальное примеси.

Карбид выходит в виде расплава, который после затвердевания измельчают.

Но, несмотря на простоту реакции получения, есть некоторые неприятные нюансы. Главное — процесс этот эндотермический, он поглощает дикое количество тепла в процессе производства — 3000 кВт на тонну продукта. Именно из-за этого его делают электродуговым способом. При этом сам процесс идет в жидкой фазе — то есть расплавленная известь постепенно реагирует с кусками углерода. При этом нужна температура примерно 2000°С, что совсем немало. И что совсем неприятно — при перегреве до 2200-2400°С карбид кальция распадается на составляющие.

Поэтому, если нам не доступно электричество в больших объемах, у нас есть два выхода.

Первый — это плавить в тигле. Проблема в том, что тигель должен выдержать эти самые 2000°С, а в древние времена ни графитовый, ни вольфрамовый тигель нам будут недоступны.

Второй — построить небольшую доменную печь. Требуемое тепло даст избыточное количество угля. Уголь и известь насыпаются туда слоями и печь поддувается большим количеством воздуха. Такие печи пытались строить и главная проблема — поддержка точных условий реакции, что регулируется силой поддува. С одной стороны — такую печь можно построить только когда уже работают доменные печи для железа. А с другой стороны — а нам точно нужен карбид, если нет даже железа?

Трудность вызовет хранение карбида. Он должен быть абсолютно изолирован от воды — много лучше, чем порох. Потому что если порох намокнет, то он не взорвется, а если намокнет карбид — то взрыв обеспечено. И что хуже всего — при хранении не должна использоваться медь, серебро или золото.

Проблем с производством карбида будет немало. Но при каком производстве их будет мало? Зато все проблемы — решаемые чуть ли не с технологиями Древнего Египта.

А пользы от карбида будет много…

И последнее — ацетилен, который получается после контакта карбида с водой — ничем не пахнет, человек просто не имеет обонятельных рецепторов для него. Та вонь, по которой мы безошибочно определяем карбид — это примеси, которых в техническом карбиде несколько процентов.

Карбид кальция — это… Что такое Карбид кальция?

Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Соединение кальция с углеродом.

История получения

Впервые получен в 1862 г. Ф. Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.

Получение

В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.

Полученный таким образом технический продукт имеет грязную окраску вследствие загрязнения углём и другими красящими примесями. Он содержит также примеси фосфида и сульфида кальция, вследствие чего такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах.

Свойства

При соединении с водой разлагается, образуя ацетилен и гидроксид кальция (гашеную известь).

CaC2 + 2h4O → C2h4 + Ca(OH)2

Применение

Карбид кальция широко применяют в технике для производства ацетилена, цианамида кальция (при нагревании с азотом), а также для восстановления щелочных металлов.

См. также

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 31 мая 2011.

Как получить ацетилен из карбида кальция

Ацетилен – самый простой представитель класса алкинов, имеет химическую формулу С2Н2. Бесцветный газ, горюч, в смеси с воздухом взрывоопасен. Благодаря наличию тройной связи в своей молекуле, весьма активен с химической точки зрения, легко вступает в реакции присоединения. При сгорании выделяет большое количество тепла, что может быть использовано, например, многим известная «ацетиленовая горелка». Как же его синтезировать? При хранении ацетилена следует учитывать его особенности. Например, его нельзя держать в баллонах, имеющих бронзовый вентиль, поскольку газ реагирует с медью, входящей в состав бронзы, образуя чрезвычайно взрывоопасное вещество – ацетиленид меди. Самый старый, проверенный временем метод получения ацетилена – реакция карбида кальция с водой. Наверное, многие мальчишки в детстве развлекались, бросая кусочки карбида в лужу, тут же начиналось яростное шипение, карбид буквально «бурлил», исчезая на глазах, и в воздухе отчетливо пахло чем-то резким, «острым». Эта реакция протекает таким образом: СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 Для того чтобы она протекала не слишком бурно, можно использовать не простую воду, а насыщенный раствор хлорида натрия, например. Если этот опыт планируется показать на уроке химии, следует подобрать реакционную колбу подходящего размера. Если она будет слишком маленькой, то образующая при растворении карбида пена может быть «выброшена» давлением ацетилена в отводную трубку, и дальше – в приемный сосуд. В случае же с чересчур большой колбой, придется долго ждать, пока образующийся ацетилен не вытеснит весь воздух из прибора. Воду, а лучше насыщенный раствор хлорида натрия, следует добавлять в колбу с кусочками карбида медленно, по каплям, регулируя скорость реакции, не допуская, чтобы она протекала чересчур бурно. Используется ацетилен в самых разных областях. Например, как сырье для получения целого ряда химических веществ (уксусной кислоты, пластмасс, некоторых ароматических углеводородов, некоторых видов синтетического каучука, этилового спирта и т.д.). На его основе синтезируют некоторые очень сильные взрывчатые вещества, используемые в качестве инициаторов, т.е. для детонации. Повсеместно применяется при резке и сварке металлов, при получении яркого света в автономных светильниках. Как получить ацетилен из карбида кальция

Поиск Лекций

Тривиальные названия некоторых неорганических веществ

Название	Состав
Азурит (мин.)	2CuC03.Cu(OH)2
Алебастр (мин.)	CaS04. 0,5h30
Ангидрит	CaS04
Апатит (мин.)	3Ca3(P04)2.Ca(F, Cl)2
Арсин	Ash4
Берлинская лазурь	Fe43
Бертолетова соль	КСlO3
Боксит (мин.)	А1203.2Н20
Болотная руда (мин.)	2Fe203 • 3h30
Бура	Na2B4O7.10h3O
Бурый железняк (мин.)	2Fe203 • 3h30
Веселящий газ	N20
Гипс (мин.)	CaS04.2h30
Гипс жженый	CaSO4.0,5h3O
Глауберова соль	Na2SO4.10h3O
Глинозем, корунд	A1203
Диборан	B2H6
Доломит	CaC03 • MgC03
Жавелевая вода	КСlO3 (водн. р-р)
Железный колчедан (мин.), пирит	FeS2
Известковая вода, гашеная известь	Са(ОН)2 (водн. р-р)
Известняк	СаС03
Известь негашеная	СаО
Каломель	Hg2Cl2
Каолин (мин.)	А1203 • 2Si02 • 2Н20
Карборунд	SiC
Квасцы алюмокалиевые Хромовые	KA1(S04)2.12h30 KCr(S04)2.12h30
Киноварь (мин.)	HgS
Корунд (мин.)	A1203
Криолит	3NaF . AlF3
Кровяная соль желтая, красная	K4Fe(CN)6.3h30 K3Fe(CN)6
Купорос железный медный цинковый	FeS04.7h30 CuS04.5h30 ZnS04.7h30
Ляпис	Сплав 1 ч. AgN03 с 2 ч. KN03
Магнезия белая	MgCO3 или 3MgC03 • Mg(OH)2 • 3h30
Малахит	(CuOH)2CO3
Мел, мрамор, известняк, кальцит	СаС03
Нашатырный спирт	Nh4. h3O(водн. р-р)
Нашатырь	Nh5Cl
Олеум	Р-р S03 в h3S04
Плавиковая кислота	HF
Поваренная соль (мин.)	NaCl
Поташ	K2C03
Селитра аммиачная калиевая чилийская	Nh5N03 KN03 NaN03
Силан	Sih5
Силикагель	Si02
Сильвинит	NaCl. КCl
Сода кальцинированная питьевая каустическая(едкий натр), каустик	Na2C03 NaHC03 NaOH
Сулема	HgCl2
Суперфосфат двойной Суперфосфат простой	Ca(h3P04)2.h30 Ca(h3P04)2.h30 в смеси с CaS04
Тальк (мин.)	3MgO . 4Si02 .h30
Угарный газ	CO
«Царская водка»	Смесь 1 ч. конц. HN03 с 3 ч. конц. HCl
Фосфин	Ph4

Номенклатура некоторых неорганических кислот и солей

Название кислоты	Формула кислоты	Название средней соли
Азотистая	HNO2	Нитрит
Азотная	HNO3	Нитрат
Кремниевая	h3SiO3	силикат
Марганцовая	HMnO4	Перманганат
Марганцовистая	h3MnO4	Манганат
Фосфорная (орто)	h4PO4	Фосфат
Фосфористая (метафосфорная)	HPO3	Фосфит (метафосфат)
Фосфорноватистая	h4PO2	Гипофосфиты
Хлорноватистая	HClO	Гипохлорит
Хлористая	HClO2	Хлорит
Хлорноватая	HClO3	Хлорат
Хлорная	HClO 4	Перхлорат
Соляная	HCl	Хлорид
Хромовая	h3CrO4	Хромат
Хромистая	HCrO2	Хромит
Двухромовая	h3Cr2O7	Дихромат
Иодноватая	HIO3	Иодаты
Иодная	H5IO6	Периодаты

Основные способы получения металлов

Металлургия– наука о методах и процессах производства металлов из руд.

1. Пирометаллургия – получение металлов из руд реакциями восстановления при высоких температурах (t0).

Из оксидов:

Восстановители: С, СО, Н2:

ZnO + C Zn + CO

Алюминотермия:

Сr2О3 + 2Аl 2Сr + Аl2О3

Из сульфидов:

2ZnS + 3О2 2ZnO + 2SО2 ;

ZnO + C Zn + CO .

2. Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей:

CuO + h3SO4(р-р) = CuSO4 + h3O;

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

3. Электрометаллургия – получение металлов, основанное на электролизе растворов и расплавов солей.

2NaCl 2Na0 +

Гидролиз веществ

Гидролиз – реакция обменного (гидролитического) разложения веществ водой.

Гидролизу подвергаются многие вещества:

карбиды: СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + С2Н2

нитриды: Mg3N2 + 6Н2О = 3Mg(ОН)2 + 2Nh4

фосфиды: Ca3P2 + 6Н2О = 3Ca(ОН)2 + 2Ph4

галогениды: SiCl4 + 3Н2О = h3SiO3 + 4HCl

углеводы: сахароза + вода = глюкоза + фруктоза

сложные эфиры, в т.ч. жиры:

сложный эфир + вода карбоновая кислота + спирт

Гидролиз соли – процесс обменного взаимодействия ионов соли с молекулами воды

Случаи гидролиза солей

Кислота	Основание
Сильный электролит	Слабый электролит
Сильная	Гидролиз не идет. Среда нейтральная. Цвет индикаторов не изменяется	Гидролиз по катиону. Среда кислая. Красная окраска лакмуса
Слабая	Гидролиз по аниону. Среда щелочная. Карбид кальция Малиновая окраска фенолфталеина	Гидролиз и по катиону, и по аниону. Среда может быть различной. Окраска индикаторов в соответствии с характером среды

Сильные кислоты: HCl, Н2SО4, HNO3, HI, HClO4, HMnO4,HBr

Слабые кислоты: HF, h4PO4, h3SiO3, h3CO3, Ch4COOH, h3S, HNO2, Н2SО3, органические кислоты

II. Органическая химия

©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Как получить карбид кальция

Тигель (желательно графитовый), графитовый электрод, оксид кальция (негашеная известь), кокс, источник тока.

Карбонат кальция в виде известняка или мела. Керамический тигель для отжига. Пропановая или ацетиленовая горелка.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно

Азотная кислота. Карбонат кальция. Стеклянная реторта. Посуда для выпаривания соляного раствора. Газовая горелка или спиртовка.

При хранении ацетилена следует учитывать его особенности. Например, его нельзя держать в баллонах, имеющих бронзовый вентиль, поскольку газ реагирует с медью, входящей в состав бронзы, образуя чрезвычайно взрывоопасное вещество – ацетиленид меди. Самый старый, проверенный временем метод получения ацетилена – реакция карбида кальция с водой. Наверное, многие мальчишки в детстве развлекались, бросая кусочки карбида в лужу, тут же начиналось яростное шипение, карбид буквально «бурлил», исчезая на глазах, и в воздухе отчетливо пахло чем-то резким, «острым». Эта реакция протекает таким образом: СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 Для того чтобы она протекала не слишком бурно, можно использовать не простую воду, а насыщенный раствор хлорида натрия, например. Если этот опыт планируется показать на уроке химии, следует подобрать реакционную колбу подходящего размера. Если она будет слишком маленькой, то образующая при растворении карбида пена может быть «выброшена» давлением ацетилена в отводную трубку, и дальше – в приемный сосуд. В случае же с чересчур большой колбой, придется долго ждать, пока образующийся ацетилен не вытеснит весь воздух из прибора. Воду, а лучше насыщенный раствор хлорида натрия, следует добавлять в колбу с кусочками карбида медленно, по каплям, регулируя скорость реакции, не допуская, чтобы она протекала чересчур бурно. Используется ацетилен в самых разных областях. Например, как сырье для получения целого ряда химических веществ (уксусной кислоты, пластмасс, некоторых ароматических углеводородов, некоторых видов синтетического каучука, этилового спирта и т.д.). На его основе синтезируют некоторые очень сильные взрывчатые вещества, используемые в качестве инициаторов, т.е. для детонации. Повсеместно применяется при резке и сварке металлов, при получении яркого света в автономных светильниках. Электрическая дуга – явление очень яркое, поэтому используйте темные очки, берегите глаза. При приготовлении смеси не обязательно считать молярную массу, просто старайтесь брать кокс в избытке, дело в том, что в процессе лишний углерод выгорит на воздухе. Чем больше ток, тем лучше, но без фанатизма. Как получить карбид кальция

Карбид кальция

Карбид выходит в виде расплава, который после затвердевания измельчают.

Поэтому, если нам не доступно электричество в больших объемах, у нас есть два выхода.

А пользы от карбида будет много…

Карбид кальция — это… Что такое Карбид кальция?

История получения

Впервые получен в 1862 г. Ф. Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.

Получение

Свойства

При соединении с водой разлагается, образуя ацетилен и гидроксид кальция (гашеную известь).

CaC2 + 2h4O → C2h4 + Ca(OH)2

Применение

См. также

Как получить ацетилен из карбида кальция

Как сделать карбид кальция в бытовых условиях?

Как же его синтезировать? При хранении ацетилена следует учитывать его особенности. Например, его нельзя держать в баллонах, имеющих бронзовый вентиль, поскольку газ реагирует с медью, входящей в состав бронзы, образуя чрезвычайно взрывоопасное вещество – ацетиленид меди. Самый старый, проверенный временем метод получения ацетилена – реакция карбида кальция с водой. Наверное, многие мальчишки в детстве развлекались, бросая кусочки карбида в лужу, тут же начиналось яростное шипение, карбид буквально «бурлил», исчезая на глазах, и в воздухе отчетливо пахло чем-то резким, «острым». Эта реакция протекает таким образом: СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 Для того чтобы она протекала не слишком бурно, можно использовать не простую воду, а насыщенный раствор хлорида натрия, например. Если этот опыт планируется показать на уроке химии, следует подобрать реакционную колбу подходящего размера. Если она будет слишком маленькой, то образующая при растворении карбида пена может быть «выброшена» давлением ацетилена в отводную трубку, и дальше – в приемный сосуд. В случае же с чересчур большой колбой, придется долго ждать, пока образующийся ацетилен не вытеснит весь воздух из прибора. Воду, а лучше насыщенный раствор хлорида натрия, следует добавлять в колбу с кусочками карбида медленно, по каплям, регулируя скорость реакции, не допуская, чтобы она протекала чересчур бурно. Используется ацетилен в самых разных областях. Например, как сырье для получения целого ряда химических веществ (уксусной кислоты, пластмасс, некоторых ароматических углеводородов, некоторых видов синтетического каучука, этилового спирта и т.д.). На его основе синтезируют некоторые очень сильные взрывчатые вещества, используемые в качестве инициаторов, т.е. для детонации. Повсеместно применяется при резке и сварке металлов, при получении яркого света в автономных светильниках. Как получить ацетилен из карбида кальция

Как получить карбид кальция

Тигель (желательно графитовый), графитовый электрод, оксид кальция (негашеная известь), кокс, источник тока.

Карбонат кальция в виде известняка или мела. Керамический тигель для отжига. Пропановая или ацетиленовая горелка.

Карбид: что это такое. Свойства, производство, применение

При прохождении реакции тигель будет нагрет до температуры выше 1200 градусов Цельсия. Вместо попыток собственноручного производства больших количеств оксида кальция (например, для последующего получения известкового цемента), лучше купить готовый продукт на специализированных торговых площадках.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно

Азотная кислота. Карбонат кальция. Стеклянная реторта. Посуда для выпаривания соляного раствора. Газовая горелка или спиртовка.

Поместите небольшое количество азотной кислоты в реторту. Кислота не должна быть концентрированной. Если у вас имеется только концентрированная азотная кислота, разбавьте ее. При постоянном помешивании вливайте в нее тонкой струей воду. Контролируйте температуру раствора. Подготовьте карбонат кальция. Возьмите мел или известняк и измельчите его. Измельчение может быть не очень качественным. Проведите реакцию гашения азотной кислоты карбонатом кальция. Небольшими порциями всыпьте карбонат кальция в раствор азотной кислоты. Будет выделяться достаточно большое количество газа. Будьте осторожны. После добавления каждой дозы карбоната кальция дожидайтесь полного прохождения реакции и помешивайте раствор. При наличии в растворе не реагирующего твердого остатка карбоната кальция, прекратите его дальнейшее добавление. В реторте образовался раствор нитрата кальция. Отделите раствор нитрата кальция от не растворившегося остатка карбоната кальция. Отфильтруйте полученный раствор, либо аккуратно слейте часть раствора в подходящую посуду. Выпарьте раствор нитрата кальция. Поместите раствор в посуду для выпаривания. Поместите посуду над спиртовкой или газовой горелкой. Выпаривайте раствор на медленном огне до получения кристаллического нитрата кальция. Будьте осторожны при работе с кислотой. Работайте в перчатках и защитных очках. Используйте только достаточно разбавленную азотную кислоту, чтобы исключить слишком быстрое прохождение реакции. Храните нитрат кальция в герметично закрытых емкостях. Он очень гигроскопичен и быстро набирает влагу из воздуха. Ацетилен – самый простой представитель класса алкинов, имеет химическую формулу С2Н2. Бесцветный газ, горюч, в смеси с воздухом взрывоопасен. Благодаря наличию тройной связи в своей молекуле, весьма активен с химической точки зрения, легко вступает в реакции присоединения. При сгорании выделяет большое количество тепла, что может быть использовано, например, многим известная «ацетиленовая горелка». Как же его синтезировать?При хранении ацетилена следует учитывать его особенности. Например, его нельзя держать в баллонах, имеющих бронзовый вентиль, поскольку газ реагирует с медью, входящей в состав бронзы, образуя чрезвычайно взрывоопасное вещество – ацетиленид меди. Самый старый, проверенный временем метод получения ацетилена – реакция карбида кальция с водой. Наверное, многие мальчишки в детстве развлекались, бросая кусочки карбида в лужу, тут же начиналось яростное шипение, карбид буквально «бурлил», исчезая на глазах, и в воздухе отчетливо пахло чем-то резким, «острым». Эта реакция протекает таким образом: СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 Для того чтобы она протекала не слишком бурно, можно использовать не простую воду, а насыщенный раствор хлорида натрия, например. Если этот опыт планируется показать на уроке химии, следует подобрать реакционную колбу подходящего размера. Если она будет слишком маленькой, то образующая при растворении карбида пена может быть «выброшена» давлением ацетилена в отводную трубку, и дальше – в приемный сосуд. В случае же с чересчур большой колбой, придется долго ждать, пока образующийся ацетилен не вытеснит весь воздух из прибора. Воду, а лучше насыщенный раствор хлорида натрия, следует добавлять в колбу с кусочками карбида медленно, по каплям, регулируя скорость реакции, не допуская, чтобы она протекала чересчур бурно. Используется ацетилен в самых разных областях. Например, как сырье для получения целого ряда химических веществ (уксусной кислоты, пластмасс, некоторых ароматических углеводородов, некоторых видов синтетического каучука, этилового спирта и т.д.). На его основе синтезируют некоторые очень сильные взрывчатые вещества, используемые в качестве инициаторов, т.е. для детонации. Повсеместно применяется при резке и сварке металлов, при получении яркого света в автономных светильниках. Электрическая дуга – явление очень яркое, поэтому используйте темные очки, берегите глаза. При приготовлении смеси не обязательно считать молярную массу, просто старайтесь брать кокс в избытке, дело в том, что в процессе лишний углерод выгорит на воздухе. Чем больше ток, тем лучше, но без фанатизма. Как получить карбид кальция

Карбид кальция

Карбид выходит в виде расплава, который после затвердевания измельчают.

Поэтому, если нам не доступно электричество в больших объемах, у нас есть два выхода.

А пользы от карбида будет много…

Карбид кальция — это… Что такое Карбид кальция?

История получения

Впервые получен в 1862 г. Ф. Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.

Получение

Свойства

При соединении с водой разлагается, образуя ацетилен и гидроксид кальция (гашеную известь).

CaC2 + 2h4O → C2h4 + Ca(OH)2

Применение

См. также

Как получить ацетилен из карбида кальция

Щелочноземельные металлы и их соединения

Элементы II группы главной подгруппы

1. Положение в Периодической системе химических элементов
2. Электронное строение и закономерности изменения свойств
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с оксидами неметаллов
7.2.6. Взаимодействие с солями и оксидами металлов

Оксиды щелочноземельных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
2.2. Взаимодействие с кислотами
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Амфотерные свойства оксида бериллия

Гидроксиды щелочноземельных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Взаимодействие с кислыми солями
2.5. Взаимодействие с неметаллами
2.6. Взаимодействие с металлами
2.7. Взаимодействие с солями
2.8. Разложение при нагревании
2.9. Диссоциация
2.10. Амфотерные свойства гидроскида бериллия

Соли щелочноземельных металлов
Жесткость
1. Постоянная и временная жесткость
2. Способы устранения жесткости

Элементы II группы главной подгруппы

Положение в периодической системе химических элементов

Щелочноземельные металлы расположены во второй группе главной подгруппе периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто во 2 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). На практике к щелочноземельным металлам относят только кальций Ca, стронций Sr, барий Ba и радий Ra. Бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них. Однако, согласно номенклатуре ИЮПАК, щелочноземельными принято считать все металлы II группы главной подгруппы.

Электронное строение и закономерности изменения свойств

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочноземельных металлов: ns², на внешнем энергетическом уровне в основном состоянии находится 2 s-электрона. Следовательно, типичная степень окисления щелочноземельных металлов в соединениях +2.

Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочноземельных металлов.

В ряду Be—Mg—Ca—Sr—Ba—Ra, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус, усиливаются металлические свойства, ослабевают неметаллические свойства, уменьшается электроотрицательность.

Физические свойства

Все щелочноземельные металлы — вещества серого цвета и гораздо более твердые, чем щелочные металлы.

Бериллий Be устойчив на воздухе. Магний и кальций (Mg и Ca) устойчивы в сухом воздухе. Стронций Sr и барий Ba хранят под слоем керосина.

Кристаллическая решетка щелочноземельных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, они обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при высоких температурах.

Нахождение в природе

Как правило, щелочноземельные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы, в которых присутствуют щелочноземельные металлы:

Доломит — CaCO₃ · MgCO₃— карбонат кальция-магния.

Магнезит MgCO₃– карбонат магния.

Кальцит CaCO₃ – карбонат кальция.

Гипс CaSO₄ · 2H₂O – дигидрат сульфата кальция.

Барит BaSO₄ — сульфат бария.

Витерит BaCO₃ – карбонат бария.

Способы получения

Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

MgCl₂ → Mg + Cl₂

или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:

2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca₂SiO₄

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

CaCl₂ → Ca + Cl₂

Барий получают восстановлением оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO₂)₂

Качественные реакции

Качественная реакция на щелочноземельные металлы — окрашивание пламени солями щелочноземельных металлов.

Цвет пламени:
Ca — кирпично-красный
Sr — карминово-красный (алый)
Ba — яблочно-зеленый

Качественная реакция на ионы магния: взаимодействие с щелочами. Ионы магния осаждаются щелочами с образованием белого осадка гидроксида магния:

Mg²⁺ + 2OH^— → Mg(OH)₂↓

Качественная реакция на ионы кальция, стронция, бария: взаимодействие с карбонатами. При взаимодействии солей кальция, стронция и бария с карбонатами выпадает белый осадок карбоната кальция, стронция или бария:

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃↓

Качественная реакция на ионы стронция и бария: взаимодействие с карбонатами. При взаимодействии солей стронция и бария с сульфатами выпадает белый осадок сульфата бария и сульфата стронция:

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓

Sr²⁺ + SO₄^2- → SrSO₄↓

Также осадки белого цвета образуются при взаимодействии солей кальция, стронция и бария с сульфитами и фосфатами.

Например, при взаимодействии хлорида кальция с фосфатом натрия образуется белый осадок фосфата кальция:

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ → 6NaCl + 2Ca₃(PO₄)₂↓

Химические свойства

1. Щелочноземельные металлы — сильные восстановители. Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами.

1.1. Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов при нагревании.

Например, бериллий взаимодействует с хлором с образованием хлорида бериллия:

Be + Cl₂ → BeCl₂

1.2. Щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с серой и фосфором с образованием сульфидов и фосфоридов.

Например, кальций взаимодействует с серой при нагревании:

Ca + S → CaS

Кальций взаимодействует с фосфором с образованием фосфидов:

3Ca + 2P → Ca₃P₂

1.3. Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании. При этом образуются бинарные соединения — гидриды. Бериллий с водородом не взаимодействует, магний реагирует лишь при повышенном давлении.

Mg + H₂ → MgH₂

1.4. С азотом магний взаимодействует при комнатной температуре с образованием нитрида:

6Mg + 2N₂ → 2Mg₃N₂

Остальные щелочноземельные металлы реагируют с азотом при нагревании.

1.5. Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов.

Например, кальций взаимодействует с углеродом с образованием карбида кальция:

Ca + 2C → CaC₂

Бериллий реагирует с углеродом при нагревании с образованием карбида — метанида:

2Be + C → Be₂C

1.6. Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С:

2Be + O₂ → 2BeO

Магний горит на воздухе при 650°С с выделением большого количества света. При этом образуются оксиды и нитриды:

2Mg + O₂ → 2MgO

3Mg + N₂ → Mg₃N₂

Щелочноземельные металлы горят на воздухе при температуре около 500°С, в результате также образуются оксиды и нитриды.

Видеоопыт: горение кальция на воздухе можно посмотреть здесь.

2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют со сложными веществами:

2.1. Щелочноземельные металлы реагируют с водой. Взаимодействие с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Бериллий с водой не реагирует. Магний реагирует с водой при кипячении. Кальций, стронций и барий реагируют с водой при комнатной температуре.

Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода:

2Ca⁰ + 2H₂⁺O = 2Ca⁺(OH)₂ + H₂⁰

2.2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной, разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород.

Например, магний реагирует с соляной кислотой:

2Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

2.3. При взаимодействии щелочноземельных металлов с концентрированной серной кислотой образуется сера.

Например, при взаимодействии кальция с концентрированной серной кислотой образуется сульфат кальция, сера и вода:

4Ca + 5H₂SO₄₍_конц_.) → 4CaSO₄ + S + 5H₂O

2.4. Щелочноземельные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодействии кальция и магния с концентрированной или разбавленной азотной кислотой образуется оксид азота (I):

4Ca + 10HNO_{3 (конц)} → N₂O + 4Сa(NO₃)₂ + 5H₂O

При взаимодействии щелочноземельных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

4Ba + 10HNO₃ → 4Ba(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

2.5. Щелочноземельные металлы могут восстанавливать некоторые неметаллы (кремний, бор, углерод) из оксидов.

Например, при взаимодействии кальция с оксидом кремния (IV) образуются кремний и оксид кальция:

2Ca + SiO₂ → 2CaO + Si

Магний горит в атмосфере углекислого газа. При этом образуется сажа и оксид магния:

2Mg + CO₂ → 2MgO + C

2.6. В расплаве щелочноземельные металлы могут вытеснять менее активные металлы из солей и оксидов. Обратите внимание! В растворе щелочноземельные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.

Например, кальций вытесняет медь из расплава хлорида меди (II):

Ca + CuCl₂ → CaCl₂ + Cu

Оксиды щелочноземельных металлов

Способы получения

1. Оксиды щелочноземельных металлов можно получить из простых веществ — окислением металлов кислородом:

2Ca + O₂ → 2CaO

2. Оксиды щелочноземельных металлов можно получить термическим разложением некоторых кислородсодержащих солей — карбонатов, нитратов.

Например, карбонат кальция разлагается на оксид кальция, оксид азота (IV) и кислород:

2Ca(NO₃)₂ → 2CaO + 4NO₂ + O₂

MgCO₃ → MgO + CO₂

СаСО₃ → СаО + СО₂

3. Оксиды магния и бериллия можно получить термическим разложением гидроксидов:

Mg(OH)₂ → MgO + H₂O

Химические свойства

Оксиды кальция, стронция, бария и магния — типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой. Оксид бериллия — амфотерный.

1. Оксиды кальция, стронция, бария и магния взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами:

Например, оксид магния взаимодействует с углекислым газом с образованием карбоната магния:

MgO + CO₂ → MgCO₃

2. Оксиды щелочноземельных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).

Например, оксид кальция взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида кальция и воды:

CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

3. Оксиды кальция, стронция и бария активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

Например, оксид кальция взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция:

CaO + H₂O → 2Ca(OH)₂

Оксид магния реагирует с водой при нагревании:

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

Оксид бериллия не взаимодействует с водой.

4. Оксид бериллия взаимодействует с щелочами и основными оксидами.

При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в расплаве или с основными оксидами образуются соли-бериллаты.

Например, оксид натрия реагирует с оксидом бериллия с образованием бериллата натрия:

Na₂O + BeO → Na₂BeO₂

Например, гидроксид натрия реагирует с оксидом бериллия в расплаве с образованием бериллата натрия:

2NaOH + BeO → Na₂BeO₂ + H₂O

При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в растворе образуются комплексные соли.

Например, оксид бериллия реагирует с гидроксидом калия с растворе с образованием тетрагидроксобериллата калия:

2NaOH + BeO + H₂O → Na₂[Be(OH)₄]

Гидроксиды щелочноземельных металлов

Способы получения

1. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих оксидов с водой.

Например, оксид кальция (негашеная известь) при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция (гашеная известь):

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Оксид магния взаимодействует с водой только при нагревании:

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

2. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих металлов с водой.

Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода:

2Ca + 2H₂O → 2Ca(OH)₂ + H₂

Магний взаимодействует с водой только при кипячении:

2Mg + 2H₂O → 2Mg(OH)₂ + H₂

3. Гидроксиды кальция и магния можно получить при взаимодействии солей кальция и магния с щелочами.

Например, нитрат кальция с гидроксидом калия образует нитрат калия и гидроксид кальция:

Ca(NO₃)₂ + 2KOH → Ca(OH)₂↓ + 2KNO₃

Химические свойства

1. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с всеми кислотами (и сильными, и слабыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Гидроксид магния взаимодействует только с сильными кислотами.

Например, гидроксид кальция с соляной кислотой реагирует с образова-нием хлорида кальция:

Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O

2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например, гидроксид бария с углекислым газом реагирует с образова-нием карбонатов или гидрокарбонатов:

Ba(OH)₂₍_{избыток}₎ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O

Ba(OH)₂ + 2CO₂₍_{избыток}₎ → Ba(HCO₃)₂

3. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли.

Например, гидроксид бария с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:

Ba(OH)₂ + Al₂O₃ → Ba(AlO₂)₂ + H₂O

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

Ba(OH)₂ + Al₂O₃ + 3H₂O → Ba[Al(OH)₄]₂

4. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.

Например: гидроксид кальция реагирует с гидрокарбонатом кальция с образованием карбоната кальция:

Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃ + 2H₂O

5. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода). Взаимодействие щелочей с неметаллами подробно рассмотрено в статье про щелочные металлы.

6. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

Ca(OH)₂ + Zn → CaZnO₂ + H₂

В растворе образуются комплексная соль и водород:

Ca(OH)₂ + 2Al + 6Н₂О = Ca[Al(OH)₄]₂ + 3Н₂

7. Гидроксиды кальция, стронция и бария вступают в обменные реакции с растворимыми солями. Как правило, с этими гидроксидами реагируют растворимые соли тяжелых металлов (в ряду активности расположены правее алюминия), а также растворимые карбонаты, сульфиты, силикаты, и, для гидроксидов стронция и бария — растворимые сульфаты.

Например, хлорид железа (II) реагирует с гидроксидом бария с образованием хлорида бария и осадка гидроксида железа (II):

Ba(OH)₂ + FeCl₂ = BaCl₂+ Fe(OH)₂↓

Также с гидроксидами кальция, стронция и бария взаимодействуют соли аммония.

Например, при взаимодействии бромида аммония и гидроксида кальция образуются бромид кальция, аммиак и вода:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = 2NH₃ + 2H₂O + CaCl₂

8. Гидроксид кальция разлагается при нагревании до 580^оС, гидроксиды магния и бериллия разлагаются при нагревании:

Mg(OH)₂ → MgO + H₂O

9. Гидроксиды кальция, стронция и бария проявляют свойства сильных оснований. В воде практически полностью диссоциируют, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

Ba(OH)₂ ↔ Ba²⁺ + 2OH^—

Гидроксид магния — нерастворимое основание. Гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства.

10. Гидроксид и бериллия взаимодействует с щелочами. В расплаве образуются соли бериллаты, а в растворе щелочей — комплексные соли.

Например, гидроксид бериллия реагирует с расплавом гидроксида натрия:

Be(OH)₂ + 2NaOH → Na₂BeO₂ + 2H₂O

При взаимодействии гидроксида бериллия с избытком раствора щелочи образуется комплексная соль:

Be(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Be(OH)₄]

Соли щелочноземельных металлов

Нитраты щелочноземельных металлов

Нитраты кальция, стронция и бария при нагревании разлагаются на нитриты и кислород. Исключение — нитрат магния. Он разлагается на оксид магния, оксид азота (IV) и кислород.

Например, нитрат кальция разлагается при нагревании на нитрит кальция и молекулярный кислород:

Ca(NO₃)₂ → Ca(NO₂)₂ + O₂

Карбонаты щелочноземельных металлов

1. Карбонаты щелочноземельных металлов при нагревании разлагаются на оксид и углекислый газ.

Например, карбонат кальция разлагается при температуре 1200^оС на оксид кальция и углекислый газ:

CaCO₃ → CaO + CO₂

2. Карбонаты щелочноземельных металлов под действием воды и углекислого газа превращаются в растворимые в воде гидрокарбонаты.

Например, карбонат кальция взаимодействует с углекислым газом и водой с образованием гидрокарбоната кальция:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

3. Карбонаты щелочноземельных металлов взаимодействуют с более сильными кислотами с образованием новой соли, углекислого газа и воды.

Более сильные кислоты вытесняют менее сильные из солей.

Например, карбонат магния взаимодействует с соляной кислотой:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑+ H₂O

4. Менее летучие оксиды вытесняют углекислый газ из карбонатов при сплавлении. К менее летучим, чем углекислый газ, оксидам относятся твердые оксиды — оксид кремния (IV), оксиды амфотерных металлов.

Менее летучие оксиды вытесняют более летучие оксиды из солей при сплавлении.

Например, карбонат кальция взаимодействует с оксидом алюминия при сплавлении:

CaCO₃ + Al₂O₃ → Ca(AlO₂)₂ + CO₂↑

Жесткость воды

Постоянная и временная жесткость

Жесткость воды — это характеристика воды, обусловленная содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, в основном кальция и магния (солей жесткости).

Временная (карбонатная) жесткость обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂ в воде.

Постоянная (некарбонатная) жесткость обусловлена присутствием солей, не выделяющихся при кипячении из раствора: хлоридов (CaCl₂) и сульфатов (MgSO₄) кальция и магния.

Способы устранения жесткости

Существуют химические и физические способы устранения жесткости. Химические способы устранения временной жесткости:

1. Кипячение. При кипячении гидрокарбонаты кальция и магния распадаются на нерастворимые карбонаты, углекислый газ и воду:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O

2. Добавление извести (гидроксида кальция). При добавлении щелочи растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + 2H₂O

Химические способы устранения постоянной жесткости — реакции ионного обмена, которые позволяют осадить ионы кальция и магния из раствора:

1. Добавление соды (карбоната натрия). Карбонат натрия связывает ионы кальция и магния в нерастворимые карбонаты:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓+ 2NaCl

2. Добавление фосфатов. Фосфаты также связывают ионы кальция и магния:

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl

особенности вещества и его применение в сварке

Многие люди не понаслышке знают, что такое карбид натрия или кальция. В 80-х годах даже крохотный кусок этой твердой коричневатой или серой субстанции считался огромным богатством, особенно для маленьких детей, которые так любили с ним играться. Все дело в том, что при контакте с водой вещество вступает в термическую реакцию, выделяя дым. Запах карбида напоминает аромат чеснока.

Карбид кальция в сварке

Для сварочных работ карбид является чуть ли не идеальным веществом, потому что при взаимодействии с водой выделяет в окружающее пространство летучий газ ацетилен, который служит основой металлизации, напайки, кислородной сварки и множества иных процессов, относящихся к обработке металлических сплавов.

Создается этот состав при очень высокой температуре (до 2400 градусов) посредством расплавления негашеной извести и кокса внутри электродуговой печки. Затем раскаленное жидкое вещество помещается в специальные формы (изложницы), где оно застывает и твердеет. Затем карбид раскалывают на кусочки размером не более 8 см. В итоге полученная субстанция будет состоять примерно на 78% из карбида кальция, а остальные 22% — это известковые окиси, примеси и иные вещества.

Так как при воздействии воды карбид выделяет большое количество ацетиленового газа и тепловой энергии, это существенно затрудняет его хранение. Чтобы избежать порчи вещества, его нередко укладывают в герметичные стальные резервуары. При открытии этих металлических сосудов необходимо избегать открытого пламени и искр, иначе могут быть печальные последствия.

Карбидная пыль (частички до 2 мм) непригодна для применения, потому что растворяется в воде практически моментально. Кроме того, при хранении большого количества пыли увеличивается риск, что применение состава в итоге приведет к взрыву резервуара. Специалисты отмечают, что килограмм рассматриваемого вещества способен выделить при взаимодействии с водой более 260 кубических дюймов ацетилена.

Карбид часто используется для газовой резки и сварки. При горении ацетилен контактирует с кислородом и достигает температуры 3150, что делает этот газ совершенно незаменимым при обработке тугоплавких металлических сплавов. В целях безопасности ацетилен делают в особых генераторах на основе угля, нефти, природного газа или карбида кальция.

Особенности применения

В сварке это вещество используют везде. Делают это по следующей схеме:

Кусочки карбида помещаются в корзинку. Оптимальный размер элементов — 8 см. Такие «камешки» смогут обеспечить оптимальную выработку ацетиленового газа. Специалисты не советуют насыпать в генератор карбидную пыль. Частички менее 2 мм в диаметре почти мгновенно выделяют ацетилен, что может привести к взрыву оборудования.
Корзину ставят в специальный резервуар с водой. Его горловину нужно закрыть плотной крышкой с винтовым креплением.
Посредством вращения винтового маховика корзина с кусками вещества погружаются в воду, начинается генерация ацетиленового газа. Уменьшая/увеличивая глубину погружения корзины можно регулировать интенсивность выработки ацетилена, поддерживая в горелке устройства для сварки оптимальную интенсивность.

Карбид при сварочных работах выполняет функции топлива, насыщающего генератор газа. И без его применения будет трудно применять ацетиленовую горелку. Ведь газовый баллон очень нелегко перемещать. А карбидные кусочки достаточно положить в герметичный сосуд и транспортировать на совершенно любые расстояния, предотвратив появление влаги.

Требования безопасности

В связи с тем, что это опасный материал, работать с ним нужно, строго соблюдая правила безопасности. Основные правила, которые обязательно должны выполнять при сварке с помощью карбида:

Не забывайте, что карбид очень активно реагирует на воздействие воды и воздуха.
Хранить вещество необходимо исключительно в герметичном и сухом месте.
Вещество является очень взрывоопасным, потому открытое пламя и искры возле него категорически запрещены.
Карбидная пыль может вызвать раздражение слизистых и кожного покрова, потому при работе с ней нужно обязательно пользоваться защитными очками, перчатками и респиратором.
Монтаж ацетиленовых генераторов запрещено в подвалах.
После окончания сварки с помощью карбидных кусочков, нужно «доработать» остатки вещества в генераторы. Полученные шлаки следует помещать в специальный бункер или яму.
Также запрещено курить при работе с этим материалом.
Точки и удары при перевозке баллонов с газом крайне опасны и могут привести к трагическим последствиям.

Соблюдая эти правила, можно безопасно пользоваться карбидом для сварки. Кроме того, это вещество позволяет сэкономить и сократить расход ацетилена.

Реальный ЕГЭ по химии 2020. Задание 34

Представляем вашему вниманию задания 34 из реального ЕГЭ 2020 (основная волна и резервные дни — 16 июля 2020 года, 24 июля 2020) с подробными видео-объяснениями, и (или) с ответами.

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 1.

Железную пластину полностью растворили в 500 г раствора азотной кислоты. При этом выделилась смесь оксида азота(II) и оксида азота (IV) общим объемом 20,16 л. Соотношение атомов кислорода к атомам азота в этой газовой смеси соответственно равно 5:3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 24,6%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 2.

Смесь оксида алюминия и сульфида алюминия, в которой массовая доля алюминия составляет 50%, растворили в избытке 700 г соляной кислоты. Выделившийся газ полностью поглотили 240 г 20% раствора сульфата меди (II), причём исходные вещества прореагировали без остатка. Вычислите массовую долю соли, образовавшейся при взаимодействии исходной твёрдой смеси с соляной кислотой.

Видео-объяснение:

Ответ: 27,52%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 3.

Смесь меди и оксида меди (II), в которой массовая доля атомов меди составляет 96%, растворили в концентрированной серной кислоте массой 472 г, взятой в избытке. Полученный газ растворили в минимальном количестве раствора гидроксида натрия массой 200 г с массовой долей щёлочи 10%. Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном после реакции исходной смеси с кислотой.

Видео-объяснение:

Ответ: 20%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 4.

К смеси пероксида и оксида бария, где отношение количества атомов бария к количеству атомов кислорода равно 5:9, добавили 490 г холодного 20%-го раствора серной кислоты. В результате соединения бария прореагировали полностью, а полученный раствор оказался нейтральным. Найдите массовую долю воды в образовавшемся растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 93,57%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 5.

Смесь цинка и карбоната цинка, в которой соотношение атомов цинка и кислорола 5:6, обработали 500 г раствора разбавленной серной кислоты. В результате исходная смесь и кислота прореагировали без остатка и выделилось 2,24 л газов (н.у.). К получившемуся раствору прилили 500 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 40%. Найдите массовую долю сульфата натрия в получившемся растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 1,4%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 6.

Смесь твёрдых сульфата железа (II) и сульфата железа (III), в которой соотношение атомов серы и железа 4:3, добавили в подкисленный 5% раствор перманганата калия массой 126,4 г. Все вещества, участвовавшие в окислительно-восстановительной реакции, прореагировали полностью. Расчитайте максимальную массу 20%-го раствора гидроксида натрия, который прореагирует с полученным раствором.

Видео-объяснение:

Ответ: 376 г

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 7.

В холодный раствор серной кислоты добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 40,5%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 8.

Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 50%, растворили в избытке соляной кислоты массой 300 г. После завершения всех реакций масса раствора составила 330 г, а выделившуюся газовую смесь пропустили через 200 г 8%-ного раствор гидроксида натрия. В результате чего один из газов полностью поглотился. Определите массовую долю соли в конечном растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 15,44%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 9.

Смесь оксида кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля кальция 62,5%, растворили в 300 г соляной кислоты, которая была в избытке. Масса раствора стала 361,6 г. Выделившийся газ пропустили через 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 18,92%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 10.

Смесь карбида кальция и карбида алюминия, в которой массовая доля углерода 30%, растворили в 547,5 г соляной кислоты, взятой в необходимом стехиометрическом количестве. В полученный раствор добавляли 1260 г 8%-ного раствора гидрокарбоната натрия до завершения реакции. Найдите массовую долю хлороводорода в растворе, в котором растворяли смесь карбидов.

Видео-объяснение:

Ответ: 10%

Также есть альтернативное решение, в котором протекают 4 реакции, тогда ответ получается другой:

Al₄C₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3CH₄

CaC₂ + 2HCl = CaCl₂ + C₂H₂

AlCl₃ + 3NaHCO₃ = Al(OH)₃ + 3CO₂ + 3NaCl

CaCl₂ + 2NaHCO₃ = CaCO₃ + CO₂ + H₂O + 2NaCl

Ответ: w (HCl) = 8%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 11.

Смесь железной окалины и оксида железа (III), в которой отношение числа атомов железа к числу атомов кислорода 7/10, полностью растворили в 500 г концентрированной азотной кислоты. Для поглощения полученного газа необходимо 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Найдите массовую долю соли железа в растворе, полученном после растворения смеси оксидов в кислоте.

Видео-объяснение:

Ответ: 30,77%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 12.

Смесь оксида и пероксида натрия, в которой соотношение атомов натрия к атомам кислорода равна 3:2, нагрели с избытком углекислого газа. Образовавшееся вещество растворили в воде и получили раствор массой 600 г. К полученному раствору добавили 229,6 г раствора хлорида железа (III). При этом получился раствор массой 795 г, а массовая доля карбоната натрия в этом растворе составила 4%. Найдите массу оксида натрия в исходной смеси.

Видео-объяснение:

Ответ: 24,8 г

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 13.

В смеси оксида магния и фосфида магния массовая доля атомов магния составляет 54,4%. Для полного растворения этой смеси потребовалось 365 г 34% соляной кислоты. К полученному раствору добавили 232 г 30% раствора фторида калия. Найдите массовую долю хлорида калия в конечном растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 14,88%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 14.

Смесь оксида лития и нитрида лития с массовой долей атомов лития 56%, растворили в 365 г 20% соляной кислоты, причём все вещества полностью прореагировали. Затем к образовавшемуся раствору добавили 410 г 20% раствора фосфата натрия. Найдите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе.

Ответ: 11,96%

Реальный ЕГЭ 2020. Задание 34. Вариант 15.

В растворе хлоридов железа (II) и (III) на 3 иона железа приходится 8 хлорид-ионов. Через 200 г этого раствора пропустили хлор до прекращения реакции. К полученному раствору добавили раствор гидроксида натрия, в результате чего вещества прореагировали без остатка и получили 526,5 г 20% раствора соли. Рассчитайте массовую долю щёлочи в добавленном растворе.

Видео-объяснение:

Ответ: 18,8%

Резерв

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 1

Сульфид цинка массой 48,5 г сожгли в избытке кислорода. Образовавшееся при этом твёрдое вещество растворили в 230 г 28%- ного раствора гидроксида калия. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

Ответ: w (K₂[Zn(OH)₄]) = 39%, w (KOH) = 3,1%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 2

Медный купорос (CuSO₄ ∙ 5H₂O) массой 37,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г железа и после завершения реакции ещё 200 г 10%-ного раствора серной кислоты. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

Ответ: w (FeSO₄) = 9,5%, w (H₂SO₄) = 4,6%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 3

Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 11,2 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 665,6 г 25%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в полученном растворе.

Ответ: w (BaCl₂) = 3,7%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 4

Через 640 г 20%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 65 г цинка. Определите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе.

Ответ: w (ZnSO₄) = 20,8%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 5

Через 376 г 30%-ного раствора нитрата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,96 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 224 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Ответ: w (NaOH) = 1,46%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 6

Через 376 г 25%-ного раствора нитрата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 10,08 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 848 г 5%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе.

Ответ: w (HNO₃) = 1,1%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 7

Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 11,2 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 200 г 32%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Ответ: w (NaOH) = 2%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 8

Через 624 г 10%-ного раствора хлорида бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 11,2 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 265 г 20%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в полученном растворе.

Ответ: w (Na₂CO₃) = 2,6%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 9

Через 170 г 40%-ного раствора нитрата серебра (I) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 6,72 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 240 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Ответ: w (NaOH) = 2,2%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 10

Через 234 г 20%-ного раствора хлорида натрия пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди (II). Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Ответ: w (NaOH) = 4,7%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 11

Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 50 г. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газа, выделившегося на аноде.

Ответ: w (H₂O) = 88,2%, m (O₂) = 11,2 г

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 12

Через 372,5 г 20%-ного раствора хлорида калия пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 40 г. К образовавшемуся раствору добавили 152 г 20%-ного раствора сульфата железа (II). Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газа, выделившегося на катоде.

Ответ: w (H₂O) = 85,3%, m (H₂) = 1,4 г

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 13

Через 292,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 80 г. К образовавшемуся раствору добавили 13 г цинка. Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газов, выделившихся на аноде.

Ответ: w (H₂O) = 73,4%, m (газов) = 73,9 г

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 14

Через 480 г 20%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 52 г. К образовавшемуся раствору добавили 520 г 32%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газа, выделившегося на аноде.

Ответ: w (H₂O) = 89,4%, m (O₂) = 12,8 г

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 15

Свинцовый сахар ((CH₃COO)₂Pb ∙ 3H₂O) массой 75,8 г растворили в воде и получили 10%-ный раствор соли. К этому раствору добавили 15,6 г цинка и после завершения реакции добавили еще 624 г 5%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

Ответ: w (Na₂S) = 1,27%

Реальный ЕГЭ 2020 (резервные дни). Задание 34. Вариант 16

Оксид цинка массой 32,4 г нагрели в присутствии угарного газа объёмом 2,24 л (н.у.). При этом угарный газ прореагировал полностью. Полученный твёрдый остаток растворили в 448 г 20%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в образовавшемся растворе.

Ответ: w (KOH) = 9,36%

А также вы можете получить доступ ко всем видео-урокам, заданиям реального ЕГЭ с подробными видео-объяснениями, задачам и всем материалам сайта кликнув:

Где и для чего применяется карбид кальция

Карбид кальция – кристаллическое твердое вещество. На изломе продукт имеет кристаллический вид серого цвета с разнообразными оттенками, которые зависят от чистоты.

Внешне карбид представляет собой коричневое или темно-серое твердое вещество, которое отличается высокой степенью поглощения воды.

Даже при низкой температуре, во время взаимодействия с водой вещество разлагается с выделением большого количества тепла и ацетилена. Разложение карбида возможно и под воздействием атмосферной влаги. Получение карбида — это процесс сплавления в печи негашеной извести и кокса, после чего его оставляют затвердевать в изложницах. Далее карбид дробится на куски. Состав технического карбида кальция: 80% чистого карбида и примеси (углерод, кремнекислота, негашеная известь).

Карбид кальция http://moskva.all.biz/karbid-kalciya-bgg1001275 применяется для освещения и автогенных работ, а также для производства продуктов органического синтеза, ацетиленовой сажи и каучука.

Кроме того, из представленного вещества получают винилхлорид, уксусную кислоту, акрилонитрил, этилен, искусственные смолы, хлорпроизводные ацетилена, стирол и ацетон. С помощью карбида кальция получают цианамид кальция, т.е удобрение и карбидно-карбамидный регулятор роста растений. Ацетилен получают во время разложения карбида кальция с помощью воды, в качестве отхода получают гашеную известь. Разложение проходит быстро с выделением большого количества тепла.

Из одного килограмма карбида получают около 250 литров ацетилена, данная величина зависит от его грануляции и сорта. Таким образом, чем крупнее и чище карбид кальция, тем больше ацетилена будет получено во время разложения. Для данного процесса потребуется около 0.5 литров воды. Скорость разложения зависит от чистоты карбида, температуры, грануляции и степени очистки воды.

20.09.2015 08:14

Карбонат кальция Формула

Формула и структура: Химическая формула карбоната кальция — CaCO ₃, а его молярная масса составляет 100,0869 г · моль ^-1. Молекула образована катионом кальция Ca ⁺² и карбонатным анионом CO ₃ ^-2. Структура решетки карбоната кальция зависит от извлекаемого минерала: кальцит содержит гексагональную структуру карбоната кальция, а арагонит — ромбическую решетку.Его химическая структура может быть записана, как показано ниже, в общих представлениях, используемых для органических молекул.

Происхождение: Карбонат кальция часто встречается в природе в составе горных пород, кораллов, жемчуга, раковин морских организмов, яичной скорлупы и скорлупы улиток. Он также встречается в геологических образованиях в минералах кальцита, доломита, варита и арагонита или извести. Он также растворен в жесткой воде.

Приготовление: Большая часть карбоната кальция извлекается из минералов кальцита и арагонита.Хотя его также можно получить реакцией между гидроксидом кальция и диоксидом углерода, используя в качестве исходного материала оксид кальция, который превращается в гидроксид кальция при реакции с водой.

CaO + H ₂ O → Ca (OH) ₂ + H ₂ O → CaCO ₃

Физические свойства: Карбонат кальция представляет собой белый мелкодисперсный порошок без запаха и вкуса. Его плотность 2,711 г / мл. Карбонат кальция плавится при 1339 ºC, а выше этой температуры он разлагается.Он плохо растворим в воде, но растворим в разбавленных кислотах.

Химические свойства: Карбонат кальция вместе с карбонатом магния вызывает временную жесткость воды. Карбонат кальция, как и сульфат кальция, плохо растворяется в воде из-за того, что катион кальция (из второй группы периодической таблицы) имеет большие размеры и образует молекулу, которая неэффективно сольватируется молекулами воды. Когда он находится в воде, образуется равновесие между растворенным карбонатом и твердым веществом (реакция I).Если вода насыщена диоксидом углерода, происходит реакция с образованием бикарбоната кальция (реакция II):

CaCO ₃ ⇌ Ca ²⁺ + CO ₃ ²⁻

Карбонат кальция подвергается аналогичной реакции с карбонатом, когда он реагирует с кислотами с выделением диоксида углерода:

CaCO _{3 (с)} + 2H ⁺ _(водн.) → Ca ²⁺ _(водн.) + CO _{2 (г)} + H ₂ O _(л)

CaCO ₃ + CO ₂ + H ₂ O → Ca (HCO ₃) ₂

Применение: Карбонат кальция находит множество применений в промышленности и непосредственно как лекарство.Подобно другим соединениям кальция и карбонатам металлов второй группы, он в основном используется для получения строительных материалов, таких как штукатурка и цемент. Карбонат кальция также используется при производстве сахара из свеклы и для изготовления мела, используемого для изготовления школьной доски. Он также является добавкой в подгузники, пальто и краски, а также в некоторые полимеры, керамику и клеи, где его добавляют для увеличения жесткости. Кроме того, карбонат кальция широко используется в сельском хозяйстве и медицине как добавка кальция и в диализе при заболеваниях почек.Он также используется в качестве вспомогательного вещества в фармацевтической промышленности.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Карбонат кальция вызывает раздражение кожи, а в больших количествах может вызвать серьезное повреждение глаз. Не горюч.

Осажденный карбонат кальция (PCC) | Minerals Technologies Inc.

Несмотря на то, что этот процесс прост в лабораторном масштабе, получение осажденных карбонатов кальция в промышленных масштабах в больших масштабах требует значительного контроля процесса и технологии процесса, чтобы гарантировать нужный размер, однородность, форму, площадь поверхности и химический состав поверхности.Эта совокупность технологий PCC, разработанная Specialty Minerals Research, — это то, что делает SMI PCC выдающимися по качеству и стабильности.

Из чего сделан осажденный карбонат кальция (PCC)?

PCC обычно производится из карбоната кальция высокой чистоты, называемого известняком. Specialty Minerals Inc. (SMI) использует источники высококачественного известняка для производства своих продуктов PCC, в том числе некоторые из известняковых рудников SMI в Адамсе, Массачусетс, которые эксплуатируются более 150 лет.

Это месторождение известняка — результат очень толстого слоя панцирей и скелетов доисторических морских животных, лежащих на дне океана. Эти раковины и скелеты в основном состояли из карбоната кальция. В течение пятисот миллионов лет это месторождение находилось под высокой температурой и высоким давлением, и оно превратилось в крупнокристаллизованный известняк. Все органические вещества, которые находились в отложении, были удалены путем окисления, процесса, называемого диагенезом.

Если этот вид геологического процесса продолжается очень долго, кристаллы становятся очень маленькими, образуя мрамор, чрезвычайно твердую форму карбоната кальция.Если время, температура и / или давление невелики, морское дно только частично претерпевает изменения, и в результате получается очень мягкий мел, как тот, что формирует Белые скалы Дувра в Англии. В меловых камнях все еще часто встречаются остатки панцирей и скелетов животных.

Почему вся эта обработка выполняется?

Две причины. Во-первых, в процессе ОКК есть несколько моментов, в которых карбонат кальция можно очистить, удалив большую часть породы из отложений, которая не является карбонатом кальция — в любом известняковом месторождении всегда есть примеси.К ним относятся полевой шпат и другие кремнеземистые минералы, а также тяжелые металлы.

Во-вторых, процесс PCC позволяет SMI выращивать кристаллы различной формы. Формируемая частица определяется контролем времени реакции, температуры, перемешивания, давления, скорости добавления диоксида углерода и посткристаллизационной обработки. Эти формы — сгруппированные иглы, кубы, призмы, ромбоэдры — обладают различными физическими свойствами, такими как плотность порошка, площадь поверхности и абсорбция масла, что дает им выдающиеся характеристики во многих областях, где измельченный карбонат кальция не работает.На этой странице показаны снимки некоторых из этих форм, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).

Процесс осаждения также позволяет выращивать очень мелкие частицы размером до нанометров или сотых микрона — гораздо более мелкие, чем можно получить простым измельчением известняковой породы. Эти сверхтонкие нано-PCC используются в особых случаях, когда требуется высокая производительность. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о нано-PCC, которые SMI производит более 25 лет.

В чем уникальность осажденного карбоната кальция?

Различные формы позволяют PCC действовать как функциональная добавка в герметиках, адгезивах, пластмассах, резине, чернилах, бумаге, фармацевтических препаратах, пищевых добавках и во многих других сложных областях применения.Разработчик может выбрать форму и физические свойства, которые являются результатом этой формы, которые обеспечивают наилучшие характеристики при конечном использовании.

В процессе PCC продукты могут изготавливаться с очень маленькими размерами, с большой площадью поверхности, с высоким поглощением масла и / или с различной насыпной плотностью порошка — от сверхнизкой до сверхвысокой плотности порошка.

Почему некоторые PCC имеют покрытие?

ОКК часто покрываются низким процентным содержанием (1-3 процента) жирной кислоты, такой как стеариновая кислота, или другого органического материала для использования в неводных системах.Эти покрытия увеличивают диспергируемость ОКК в полимере или растворителе, а также его совместимость с полимером или растворителем, что, в свою очередь, максимизирует производительность и эффективность ОКК.

Выбор покрытия зависит от типа полимера, в котором будет использоваться РСС, и желаемых характеристик. Поскольку полимеры сильно различаются по полярности и константам растворимости, для обеспечения наилучшей совместимости и / или наилучшего баланса свойств выбираются разные органические вещества.

Чем осажденный карбонат кальция отличается от молотого карбоната кальция (GCC)?

По химическому составу они одинаковы.PCC чище, чем известняк, из которого он сделан, и содержит меньше кремнезема и свинца.

PCC по форме и размеру отличается от измельченного карбоната кальция (GCC). При большом увеличении видно, что GCC имеет неправильную ромбоэдрическую форму. Форма кристаллов PCC зависит от продукта, а частицы более однородные и правильные.

Распределение частиц по размерам в GCC намного шире, чем для PCC того же размера, то есть существует намного больше крупных частиц и намного больше мелких частиц, чем в PCC, и размер самой большой из частиц («верхний размер») намного больше для GCC, чем для PCC.Меньший верхний размер PCC обеспечивает лучшую ударопрочность пластмасс, чем GCC. Более узкий гранулометрический состав позволяет добиться высокого поглощения масла, что полезно в определенных областях применения.

Эти различия можно быстро увидеть на этих фотографиях PCC и GCC с одинаковым средним размером частиц 0,7 мкм.

Карбонат кальция

Кристаллическая структура кальцита

Карбонат кальция представляет собой химическое соединение с формулой CaCO ₃.Это обычное вещество, которое содержится в горных породах во всех частях мира, и является основным компонентом раковин морских организмов, улиток, угольных шариков, жемчуга и яичной скорлупы. Карбонат кальция является активным ингредиентом сельскохозяйственной извести и обычно является основной причиной жесткости воды. Он обычно используется в медицине как добавка кальция или как антацид, но чрезмерное употребление может быть опасным.

Химические свойства

Карбонат кальция обладает типичными свойствами других карбонатов.Примечательно:

реагирует с сильными кислотами с выделением углекислого газа:

CaCO _{3 (с)} + 2 HCl _(вод.) → CaCl _{2 (вод.)} + CO _{2 (г)} + H ₂ O _(л)

он выделяет диоксид углерода при нагревании (выше 840 ° C в случае CaCO ₃) с образованием оксида кальция, обычно называемого негашеной извести, с энтальпией реакции 178 кДж / моль:

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

Карбонат кальция реагирует с водой, насыщенной диоксидом углерода, с образованием растворимого бикарбоната кальция.

CaCO ₃ + CO ₂ + H ₂ O → Ca (HCO ₃) ₂

Эта реакция важна для эрозии карбонатных пород с образованием каверн и приводит к жесткой воде во многих регионах.

Препарат

Подавляющее большинство карбоната кальция, используемого в промышленности, добывается при добыче полезных ископаемых или в карьерах. Чистый карбонат кальция (например, для пищевых или фармацевтических целей) может быть получен из чистого добытого источника (обычно мрамора).

В качестве альтернативы карбонат кальция получают прокаливанием сырого оксида кальция. Добавляют воду, чтобы получить гидроксид кальция, и диоксид углерода пропускают через этот раствор для осаждения желаемого карбоната кальция, который в промышленности называют осажденным карбонатом кальция (PCC): ^[3]

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

CaO + H ₂ O → Ca (OH) ₂

Ca (OH) ₂ + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O

Происшествие

Карбонат кальция встречается в природе в виде следующих минералов в виде полиморфов:

Чаще всего встречается тригональная кристаллическая структура кальцита.

Минералы карбоната кальция встречаются в следующих породах:

Кальцит

Арагонит

Мрамор

Травертин

Геология

Карбонат часто встречается в геологических условиях и представляет собой огромный резервуар углерода.Карбонат кальция встречается в виде полиморфов арагонита и кальцита. Полиморф — это минерал с той же химической формулой, но с другой химической структурой. Карбонатные минералы образуют типы горных пород: известняк, мел, мрамор, травертин, туф и другие. Кальцит обычно встречается в морских условиях в виде отложений. Кальцит обычно встречается в теплых тропиках. Кальцит осаждается в более теплых мелководных средах больше, чем в более холодных средах, поскольку более теплые среды не способствуют растворению CO ₂.Это аналогично растворению CO ₂ в соде. Когда вы снимаете крышку с бутылки с газировкой, CO ₂ вылетает наружу. По мере прогрева газировки выделяется углекислый газ. Тот же принцип можно применить к кальциту в океане. Карбонаты холодной воды существуют в более высоких широтах, но имеют очень медленную скорость роста.

В тропиках вода теплая и прозрачная. В этой среде кораллов больше, чем у полюсов, где вода холодная. Вкладчики карбоната кальция, включая планктон (например, кокколиты и планктонные фораминиферы), кораллиновые водоросли, губки, брахиопод, иглокожие, мшанки и моллюски, обычно встречаются на мелководье, где больше солнечного света и фильтруемой пищи.Процессы кальцификации изменены подкислением океана.

Там, где океаническая кора погружается под континентальную плиту, осадки будут перенесены в более теплые зоны астеносферы и мезосферы, где карбонат кальция разлагается до двуокиси углерода, что вызовет взрывные вулканические извержения.

Глубина компенсации карбоната

Глубина компенсации карбоната (CCD) — это точка в океане, где скорость осаждения карбоната кальция уравновешивается скоростью растворения из-за существующих условий.Глубоко в океане температура падает, а давление увеличивается. Карбонат кальция необычен тем, что его растворимость увеличивается с понижением температуры. Повышение давления также увеличивает растворимость карбоната кальция. ПЗС может находиться в диапазоне от 4 до 6 км ниже уровня моря.

Тафономия

Карбонат кальция может сохранять ископаемые за счет перминерализации. Большинство окаменелостей позвоночных из формации Ту-Медицина, известной своими яйцами утконосых динозавров, сохранилось благодаря перминерализации CaCO ₃.^[4] Этот тип сохранения позволяет сохранить высокий уровень детализации, вплоть до микроскопического уровня. ^[4] Однако он также оставляет образцы уязвимыми к атмосферным воздействиям при воздействии на поверхность. ^[4]

использует

Промышленное применение

Основное применение карбоната кальция — строительная промышленность, либо в качестве строительного материала или известняка для строительства дорог, либо в качестве ингредиента цемента, либо в качестве исходного материала для получения строительной извести путем обжига в печи.Однако из-за выветривания, вызванного, главным образом, кислотными дождями, карбонат кальция (в форме известняка) больше не используется для строительных целей сам по себе, а только как сырье / основное вещество для строительных материалов.

Карбонат кальция также используется для очистки железа от железной руды в доменной печи. Карбонат прокаливают in situ с получением оксида кальция, который образует шлак с различными примесями и отделяется от очищенного железа. ^[5]

В нефтяной промышленности карбонат кальция добавляют в буровые растворы как средство, перекрывающее пласт и герметизирующее корку; это также утяжелитель, который увеличивает плотность бурового раствора для контроля забойного давления.Карбонат кальция добавляют в плавательные бассейны в качестве корректора pH для поддержания щелочности и компенсации кислотных свойств дезинфицирующего средства.

Карбонат кальция традиционно был основным компонентом мела для школьной доски. Однако современный производимый мел — это в основном гипс, гидратированный сульфат кальция CaSO ₄ · 2H ₂ O. Карбонат кальция является основным источником для выращивания Seacrete или Biorock. Осажденный карбонат кальция (ОКК), предварительно диспергированный в виде суспензии, является обычным наполнителем для латексных перчаток с целью достижения максимальной экономии материалов и производственных затрат.^[6]

Тонкоизмельченный карбонат кальция (GCC) является важным ингредиентом микропористой пленки, используемой в детских подгузниках и некоторых строительных пленках, поскольку поры образуются вокруг частиц карбоната кальция во время производства пленки путем двухосного растяжения. GCC или PCC используются в качестве наполнителя в бумаге, потому что они дешевле древесного волокна. Бумага для печати и письма может содержать 10–20% карбоната кальция. В Северной Америке карбонат кальция начал заменять каолин при производстве глянцевой бумаги.В Европе это практикуется как щелочное или бескислотное производство бумаги в течение нескольких десятилетий. PCC имеет очень мелкие и контролируемые частицы диаметром порядка 2 микрометров, которые используются в покрытиях для бумаги.

Карбонат кальция широко используется в качестве наполнителя в красках, ^[7] — в частности, матовой эмульсионной краске, где обычно 30% по массе краски составляет мел или мрамор. Это также популярный наполнитель в пластмассах. ^[7] Некоторые типичные примеры включают от 15 до 20% содержания мела в дренажной трубе из непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ), от 5 до 15% содержания мела с покрытием из стеарата или мрамора в оконном профиле из НПВХ.В кабелях из ПВХ можно использовать карбонат кальция при нагрузках до 70 частей на сто частей смолы для улучшения механических свойств (прочность на разрыв и удлинение) и электрических свойств (объемное удельное сопротивление). Полипропиленовые компаунды часто заполняются карбонатом кальция для увеличения жесткости, что становится важным при высоких температурах использования. ^[8] Он также обычно используется в качестве наполнителя в термореактивных смолах (листовые и объемные формовочные смеси) ^[8], а также смешивается с АБС и другими ингредиентами для формирования некоторых типов прессованных «глиняных» покеров. чипсы.Осажденный карбонат кальция, полученный путем капания оксида кальция в воду, используется сам по себе или с добавками в качестве белой краски, известной как побелка.

Карбонат кальция добавляется в широкий ассортимент торговых и самодельных клеев, герметиков и декоративных наполнителей. ^[7] Клеи для керамической плитки обычно содержат от 70 до 80% известняка. Заполнители для отделки трещин содержат аналогичный уровень мрамора или доломита. Он также смешивается со шпатлевкой при установке витражей и в качестве резиста, предотвращающего прилипание стекла к полкам печи при обжиге глазури и красок при высокой температуре.

В керамике / глазури карбонат кальция известен как whiting , ^[7] и является обычным ингредиентом для многих глазурей в виде белого порошка. Когда глазурь, содержащая этот материал, обжигается в печи, отбеливание действует как флюс в глазури. Молотый карбонат кальция является абразивом (как чистящим порошком, так и ингредиентом бытовых чистящих кремов), в частности в форме кальцита, который имеет относительно низкий уровень твердости 3 по шкале твердости минералов Мооса и поэтому не царапает стекло и большая часть другой керамики, эмали, бронзы, железа и стали, а также оказывают умеренное воздействие на более мягкие металлы, такие как алюминий и медь.Пасту из карбоната кальция и деионизированной воды можно использовать для очистки серебра. ^[9]

Приложения для здоровья и питания

Добавки кальция на 500 миллиграмм, сделанные из карбоната кальция

Карбонат кальция широко используется в медицине в качестве недорогой пищевой добавки с кальцием или желудочного антацида. ^[10] Может использоваться в качестве связывающего фосфата для лечения гиперфосфатемии (в первую очередь у пациентов с хронической почечной недостаточностью). Он также используется в фармацевтической промышленности в качестве инертного наполнителя для таблеток и других фармацевтических препаратов.^[11]

Карбонат кальция известен людям, страдающим СРК, как средство уменьшения диареи. Некоторые люди сообщают, что с момента начала приема добавок у них не было никаких симптомов. Карбонат кальция уменьшает диарею за счет связывания воды в кишечнике, в результате чего стул становится более плотным и лучше сформированным. Добавки карбоната кальция часто сочетаются с магнием в различных пропорциях. Это следует учитывать, поскольку известно, что магний вызывает диарею.

Карбонат кальция используется в производстве зубной пасты и получил возрождение в качестве пищевого консерванта и фиксатора цвета при использовании в таких продуктах, как органические яблоки или пищевые продукты, или с ними.^[12]

Избыток кальция из добавок, обогащенных продуктов и диет с высоким содержанием кальция может вызвать молочно-щелочной синдром, который имеет серьезную токсичность и может быть фатальным. В 1915 году Бертрам Сиппи ввел «режим сиппи» — ежечасное употребление молока и сливок и постепенное добавление яиц и вареных злаков в течение 10 дней в сочетании с щелочными порошками, что обеспечивало облегчение симптомов при язвенной болезни. В течение следующих нескольких десятилетий режим Сиппи привел к почечной недостаточности, алкалозу и гиперкальциемии, в основном у мужчин с язвенной болезнью.Эти побочные эффекты были обращены вспять после отмены режима, но у некоторых пациентов с длительной рвотой это было фатальным. Синдром молочной щелочи у мужчин снизился после появления эффективных методов лечения язвенной болезни. В течение последних 15 лет сообщалось о случаях, когда женщины принимали добавки кальция сверх рекомендуемого диапазона от 1,2 до 1,5 г в день для профилактики и лечения остеопороза, и усугублялись обезвоживанием. Кальций добавлен в безрецептурные продукты, что способствует непреднамеренному чрезмерному потреблению.Чрезмерное потребление кальция может привести к гиперкальциемии, осложнениями которой являются рвота, боли в животе и изменение психического статуса. ^[13]

В качестве пищевой добавки обозначается E170 ^[14]; INS номер 170. Используется в качестве регулятора кислотности, антислеживающего агента, стабилизатора или красителя, он одобрен для использования в ЕС, ^[15] США ^[16] и Австралии и Новой Зеландии. ^[17] Он используется в некоторых соевых молочных продуктах как источник диетического кальция; Одно исследование предполагает, что карбонат кальция может быть столь же биодоступным, как и кальций в коровьем молоке.^[18] Карбонат кальция также используется в качестве укрепляющего агента во многих овощных консервах или бутылках.

Экологические приложения

В 1989 году исследователь Кен Симмонс ввел CaCO ₃ в ручей Уэтстоун в Массачусетсе. ^[19] Он надеялся, что карбонат кальция противодействует кислоте в ручье от кислотного дождя и спасет форель, которая перестала нереститься. Хотя его эксперимент был успешным, он действительно увеличил количество ионов алюминия в области ручья, которая не была обработана известняком.Это показывает, что CaCO ₃ может быть добавлен для нейтрализации воздействия кислотных дождей в речных экосистемах. В настоящее время карбонат кальция используется для нейтрализации кислых условий как в почве, так и в воде. ^[20] ^[21] С 1970-х годов такое известкование в больших масштабах практикуется в Швеции для уменьшения подкисления, и несколько тысяч озер и водотоков многократно покрываются известью. ^[22]

Расчетное равновесие

Кальцинирование известняка с использованием древесного угля для производства негашеной извести практиковалось с древних времен культурами всего мира.Температура, при которой известняк дает оксид кальция, обычно составляет 825 ° C, но указание абсолютного порогового значения вводит в заблуждение. Карбонат кальция находится в равновесии с оксидом кальция и диоксидом углерода при любой температуре. При каждой температуре существует парциальное давление двуокиси углерода, которое находится в равновесии с карбонатом кальция. При комнатной температуре равновесие в подавляющем большинстве случаев благоприятствует карбонату кальция, поскольку равновесное давление CO ₂ составляет лишь крошечную долю от парциального давления CO ₂ в воздухе, которое составляет около 0.035 кПа.

При температурах выше 550 ° C равновесное давление CO ₂ начинает превышать давление CO ₂ в воздухе. Таким образом, при температуре выше 550 ° C карбонат кальция начинает выделять CO ₂ в воздух. Однако в печи, работающей на древесном угле, концентрация CO ₂ будет намного выше, чем в воздухе. Действительно, если весь кислород в печи расходуется на огонь, то парциальное давление CO ₂ в печи может достигать 20 кПа.

Таблица показывает, что это равновесное давление не достигается, пока температура не достигнет почти 800 ° C.Чтобы дегазация CO ₂ из карбоната кальция происходила с экономически приемлемой скоростью, равновесное давление должно значительно превышать давление окружающей среды CO ₂. А чтобы это произошло быстро, равновесное давление должно превышать общее атмосферное давление 101 кПа, что происходит при 898 ° C.

Зависимость давления CO ₂ от CaCO ₃ (P) от температуры (T). ^[23]
P (кПа)	0.055	0,13	0,31	1,80	5,9	9,3	14	24	34	51	72	80	91	101	179	901	3961
T (° C)	550	587	605	680	727	748	777	800	830	852	871	881	891	898	937	1082	1241

Растворимость

С изменяющимся давлением CO ₂

Зависимость растворимости иона кальция от парциального давления CO ₂ при 25 ° C ( K _sp = 4.47 × 10 ⁻⁹)
(атм)	pH	[Ca ²⁺] (моль / л)
10 ⁻¹²	12,0	5,19 × 10 ⁻³
10 ⁻¹⁰	11,3	1,12 × 10 ⁻³
10 ⁻⁸	10,7	2,55 × 10 ⁻⁴
10 ⁻⁶	9.83	1,20 × 10 ⁻⁴
10 ⁻⁴	8,62	3,16 × 10 ⁻⁴
3,5 × 10 ⁻⁴	8,27	4,70 × 10 ⁻⁴
10 ⁻³	7,96	6,62 × 10 ⁻⁴
10 ⁻²	7,30	1,42 × 10 ⁻³
10 ^-1	6.63	3,05 × 10 ⁻³
1	5,96	6,58 × 10 ⁻³
10	5,30	1,42 × 10 ⁻²

Карбонат кальция плохо растворяется в чистой воде (47 мг / л при нормальном атмосферном парциальном давлении CO ₂, как показано ниже).

Равновесие его раствора дается уравнением (с растворенным карбонатом кальция справа):

CaCO ₃ Ca ²⁺ + CO ₃ ^2–

К _sp = 3.7 × 10 ⁻⁹ до 8,7 × 10 ⁻⁹ при 25 ° C

, где произведение растворимости для [Ca ²⁺] [CO ₃ ^2–] дается как любое из значений от K _sp = 3,7 × 10 ⁻⁹ до K _sp = 8,7 × 10 ⁻⁹ при 25 ° C, в зависимости от источника данных. ^[23] ^[24] Уравнение означает, что произведение молярной концентрации ионов кальция (молей растворенного Ca ²⁺ на литр раствора) на молярную концентрацию растворенного CO ₃ ^{2 —} не может превышать значение K _sp.Это, казалось бы, простое уравнение растворимости, однако, следует рассматривать вместе с более сложным равновесием диоксида углерода с водой (см. Угольная кислота). Некоторые из CO ₃ ^2– объединяются с H ⁺ в растворе согласно:

HCO ₃ ^— H ⁺ + CO ₃ ^2–

K _a2 = 5,61 × 10 ⁻¹¹ при 25 ° C

HCO ₃ ^— известен как ион бикарбоната.Бикарбонат кальция во много раз более растворим в воде, чем карбонат кальция — действительно, он существует только в растворе.

Некоторые из HCO ₃ ^— сочетаются с H ⁺ в растворе согласно:

H ₂ CO ₃ H ⁺ + HCO ₃ ^—

K _a1 = 2,5 × 10 ⁻⁴ при 25 ° C

Часть H ₂ CO ₃ распадается на воду и растворенный диоксид углерода в соответствии с:

H ₂ O + CO ₂ (растворенный) H ₂ CO ₃

К _ч = 1.70 × 10 ⁻³ при 25 ° C

Растворенный диоксид углерода находится в равновесии с атмосферным диоксидом углерода в соответствии с:

, где k _H = 29,76 атм / (моль / л) при 25 ° C (константа Генри), что является парциальным давлением CO ₂.

Для окружающего воздуха составляет около 3,5 × 10 ^-4 атмосфер (или эквивалентно 35 Па). Последнее уравнение выше фиксирует концентрацию растворенного CO ₂ как функцию, независимо от концентрации растворенного CaCO ₃.При атмосферном парциальном давлении CO ₂ концентрация растворенного CO ₂ составляет 1,2 × 10 ^-5 моль / л. Уравнение перед этим фиксирует концентрацию H ₂ CO ₃ как функцию [CO ₂]. Для [CO ₂] = 1,2 × 10 ⁻⁵ получается [H ₂ CO ₃] = 2,0 × 10 ⁻⁸ моль на литр. Когда [H ₂ CO ₃] известен, оставшиеся три уравнения вместе с

H ₂ O H ⁺ + OH ^—

К = 10 ⁻¹⁴ при 25 ° C

(что верно для всех водных растворов), и тот факт, что раствор должен быть электрически нейтральным,

2 [Ca ²⁺] + [H ⁺] = [HCO ₃ ^—] + 2 [CO ₃ ^2–] + [OH ^—]

позволяют одновременно решать оставшиеся пять неизвестных концентраций (обратите внимание, что приведенная выше форма уравнения нейтральности действительна только в том случае, если карбонат кальция контактировал с чистой водой или с раствором с нейтральным pH; в случае, когда рН исходной воды растворителя не является нейтральным, уравнение модифицировано).

Отложения карбоната кальция травертина из горячего источника

Таблица справа показывает результат для [Ca ²⁺] и [H ⁺] (в форме pH) как функцию парциального давления CO ₂ ( K _sp) = 4,47 × 10 ⁻⁹ взято для расчета).

При атмосферных уровнях CO в окружающей среде ₂ таблица показывает, что раствор будет слабощелочным с максимальной растворимостью в CaCO ₃ 47 мг / л.

По мере того, как парциальное давление окружающего CO ₂ снижается ниже атмосферного уровня, раствор становится все более и более щелочным. При крайне низком уровне растворенного CO ₂, бикарбонат-ион и карбонат-ион в значительной степени испаряются из раствора, оставляя сильно щелочной раствор гидроксида кальция, который более растворим, чем CaCO ₃. Обратите внимание, что для = 10 ⁻¹² атм продукт [Ca ²⁺] [OH ^—] ² все еще ниже произведения растворимости Ca (OH) ₂ (8 × 10 ⁻⁶).При еще более низком давлении CO ₂, осаждение Ca (OH) ₂ произойдет раньше, чем осаждение CaCO ₃.

По мере того, как парциальное давление CO ₂ в окружающей среде увеличивается до уровней выше атмосферного, pH падает, и большая часть карбонат-иона превращается в бикарбонат-ион, что приводит к более высокой растворимости Ca ²⁺.

Эффект последнего особенно заметен в повседневной жизни людей с жесткой водой. Вода в подземных водоносных горизонтах может подвергаться воздействию CO ₂, намного превышающему атмосферный.Поскольку такая вода просачивается через породу карбоната кальция, CaCO ₃ растворяется в соответствии со второй тенденцией. Когда та же самая вода затем выходит из крана, со временем она приходит в равновесие с уровнем CO ₂ в воздухе за счет выделения излишка CO ₂. В результате карбонат кальция становится менее растворимым, а его избыток выпадает в виде известкового налета. Этот же процесс ответственен за образование сталактитов и сталагмитов в известняковых пещерах.

Две гидратированные фазы карбоната кальция, моногидрокальцита, CaCO ₃ · H ₂ O и икаита, CaCO ₃ · 6H ₂ O, могут выпадать в осадок из воды в условиях окружающей среды и сохраняться в виде метастабильных фаз.

с переменным pH

Рассмотрим проблему максимальной растворимости карбоната кальция в нормальных атмосферных условиях (= 3,5 × 10 ^-4 атм), когда pH раствора регулируется. Это, например, случай плавательного бассейна, где pH поддерживается от 7 до 8 (добавлением бисульфата натрия NaHSO ₄ для снижения pH или бикарбоната натрия NaHCO ₃ для его увеличения). Из приведенных выше уравнений для произведения растворимости, реакции гидратации и двух кислотных реакций можно легко вывести следующее выражение для максимума [Ca ²⁺]:

, показывающий квадратичную зависимость в [H ⁺].Численное приложение с указанными выше значениями констант дает ^{[ требуется ссылка ]}

pH	7,0	7,2	7,4	7,6	7,8	8,0	8,2	8,27	8,4
[Ca ²⁺] _макс. (10 ⁻⁶ моль / л)	180	71,7	28,5	11.4	4,52	1,80	0,717	0,519	0,285
[Ca ²⁺] _макс. (мг / л)	7,21	2,87	1,14	0,455	0,181	0,0721	0,0287	0,0208	0,0114

Комментариев:

уменьшение pH с 8 до 7 увеличивает максимальную концентрацию Ca ²⁺ в 100 раз.Вода с pH, поддерживаемым на уровне 7, может растворять до 15,9 мг / л CaCO ₃. Этим объясняется высокая концентрация Ca ²⁺ в некоторых минеральных водах с pH, близким к 7.
обратите внимание, что концентрация Ca ²⁺ из предыдущей таблицы восстанавливается для pH = 8,27
, поддержание pH на уровне 7,4 в бассейне (что дает оптимальное соотношение HClO / ClO ^– в случае «хлорного» содержания) приводит к максимальной концентрации Ca ²⁺ 1010 мг / л.Это означает, что последовательные циклы испарения воды и частичного обновления могут привести к очень жесткой воде до того, как выпадет в осадок CaCO ₃ (вода с концентрацией Ca ²⁺ выше 120 мг / л считается очень жесткой). Добавление агента, связывающего кальций, или полное обновление воды решит проблему.

Растворимость в растворе сильной или слабой кислоты

Растворы сильной (HCl), умеренно сильной (сульфаминовая) или слабой (уксусная, лимонная, сорбиновая, молочная, фосфорная) кислот имеются в продаже.Они обычно используются в качестве средств для удаления накипи для удаления известковых отложений. Максимальное количество CaCO ₃, которое может быть «растворено» одним литром кислотного раствора, можно рассчитать с помощью приведенных выше уравнений равновесия.

В случае сильной одноосновной кислоты с уменьшающейся концентрацией кислоты [A] = [A ^—], мы получаем (с молярной массой CaCO ₃ = 100 г):

[A] (моль / л)	1	10 ^-1	10 ⁻²	10 ⁻³	10 ⁻⁴	10 ⁻⁵	10 ⁻⁶	10 ⁻⁷	10 ⁻¹⁰
Начальный pH	0.00	1,00	2,00	3,00	4,00	5,00	6,00	6,79	7,00
Конечное значение pH	6,75	7,25	7,75	8,14	8,25	8,26	8,26	8,26	8,27
Растворенный CaCO ₃ (г на литр кислоты)	50,0	5.00	0,514	0,0849	0,0504	0,0474	0,0471	0,0470	0,0470

, где начальное состояние — раствор кислоты без Ca ²⁺ (без учета возможного растворения CO ₂), а конечное состояние — раствор с насыщенным Ca ²⁺. Для сильных кислотных концентраций все частицы имеют незначительную концентрацию в конечном состоянии по отношению к Ca ²⁺ и A ^—, так что уравнение нейтральности сокращается приблизительно до 2 [Ca ²⁺] = [A ^— ] уступая.Когда концентрация уменьшается, [HCO ₃ ^—] становится значимым, так что предыдущее выражение больше не действует. Для исчезающих концентраций кислоты можно восстановить конечный pH и растворимость CaCO ₃ в чистой воде.

В случае слабой одноосновной кислоты (здесь мы берем уксусную кислоту с p K _A = 4,76) при уменьшении общей концентрации кислоты [A] = [A ^—] + [AH], получаем:

[A] (моль / л)	1	10 ^-1	10 ⁻²	10 ⁻³	10 ⁻⁴	10 ⁻⁵	10 ⁻⁶	10 ⁻⁷	10 ⁻¹⁰
Начальный pH	2.38	2,88	3,39	3,91	4,47	5,15	6,02	6,79	7,00
Конечное значение pH	6,75	7,25	7,75	8,14	8,25	8,26	8,26	8,26	8,27
Растворенный CaCO ₃ (г на литр кислоты)	49,5	4.99	0,513	0,0848	0,0504	0,0474	0,0471	0,0470	0,0470

При одинаковой общей концентрации кислоты начальный pH слабой кислоты меньше, чем pH сильной кислоты; однако максимальное количество растворяемого CaCO ₃ примерно такое же. Это потому, что в конечном состоянии pH больше, чем p K _A, так что слабая кислота почти полностью диссоциирует, давая в конечном итоге столько же ионов H ⁺, сколько сильная кислота для «растворения». «карбонат кальция.

Расчет в случае фосфорной кислоты (которая наиболее широко используется в быту) более сложен, поскольку концентрации четырех состояний диссоциации, соответствующих этой кислоте, должны быть рассчитаны вместе с [HCO ₃ ^—] , [CO ₃ ²⁻], [Ca ²⁺], [H ⁺] и [OH ^—]. Система может быть сведена к уравнению седьмой степени для [H ⁺], численное решение которого дает

[A] (моль / л)	1	10 ^-1	10 ⁻²	10 ⁻³	10 ⁻⁴	10 ⁻⁵	10 ⁻⁶	10 ⁻⁷	10 ⁻¹⁰
Начальный pH	1.08	1,62	2,25	3,05	4,01	5,00	5,97	6,74	7,00
Конечное значение pH	6,71	7,17	7,63	8,06	8,24	8,26	8,26	8,26	8,27
Растворенный CaCO ₃ (г на литр кислоты)	62,0	7.39	0,874	0,123	0,0536	0,0477	0,0471	0,0471	0,0470

, где [A] = [H ₃ PO ₄] + [H ₂ PO ₄ ^–] + [HPO ₄ ^2–] + [PO ₄ ³⁻] — общая концентрация кислоты. Таким образом, фосфорная кислота более эффективна, чем монокислота, поскольку при конечном почти нейтральном pH концентрация во втором диссоциированном состоянии [HPO ₄ ^2-] не является незначительной (см. Фосфорную кислоту). «Избранные продукты растворимости и константы образования при 25 ° C». Калифорнийский государственный университет, Домингес-Хиллз. http://www.csudh.edu/oliver/chemdata/data-ksp.htm.

Внешние ссылки

Карбонат кальция | определение карбоната кальция в Медицинском словаре

Adcal (Великобритания), Alka-Mints, Cacit (Великобритания), Calcarb 600, Calci-Chew, Calci-Mix, Caltrate 600, Children’s Pepto Chooz, Florical, Maalox Regular Chewable, Mylanta Children’s, Nephro-Calci, Nu-Cal (Калифорния), Os-Cal, Os-Cal 500, Oysco, Oyst-Cal 500, Oystercal 500, Rapeze (Великобритания), Remegel (Великобритания), Rennie Soft Chews (Великобритания), Rolaids, богатые кальцием , SeapCal (Великобритания), Setlers (Великобритания), Tums, Tums EX, Tums Ultra

Calciject (CA), Cal-San (CA), Cal-500 (CA) Calcarea (CA), Calciforte (CA), Cal Supp (CA)

Фармакологический класс : Минерал

Терапевтический класс : Пищевая добавка, электролитозамещающий агент

Категория риска беременности C (ацетат кальция, хлорид, глубионспинат, глюцепт) , NR (карбонат кальция, цитрат, глюконат, лактат)

Действие

Повышает содержание кальция в сыворотке крови через прямое воздействие на кости, почки и желудочно-кишечный тракт.Уменьшает остеокластический остеолиз за счет уменьшения выделения минералов и разрушения коллагена в кости.

Наличие

Ацетат кальция —

Гелевые капсулы : 667 мг

Таблетки : 667 мг

Карбонат кальция —

Капсулы 9: 1,250 мг Капсулы 9: 1,250 мг

Суспензия для перорального применения : 1,250 мг

Порошок : 6,5 г

Таблетки : 650 мг, 1250 мг, 1500 мг

Таблетки (жевательные ): 750 мг, 1000 мг, 1250 мг

Таблетки (камедь ): 300 мг, 450 мг, 500 мг

Хлорид кальция —

Раствор для инъекций : 10% раствор

Цитрат кальция —

Таблетки : 950 мг

Глюксепт кальция —

Для инъекций : 22% раствор

Глюконат кальция —

Для инъекций : 10% раствор

Таблетки : 500 мг, 650 мг, 975 мг

Лактат кальция —

Таблетки : 325 мг, 650 мг

Фосфат трикальция —

Таблетки : 600 мг

Показания и дозы

➣ Скорая помощь при гипокальциемии

Взрослые: от 7 до 14 мЭкв I.V. 10% раствора глюконата кальция, от 2% до 10% раствора хлорида кальция или 22% раствора глюцепата кальция

Дети: от 1 до 7 мэкв глюконата кальция I.V.

Младенцы: Глюконат кальция до 1 мг-экв. Внутривенно

➣ Гипокальциемическая тетания

Взрослые: От 4,5 до 16 мЭкв глюконата кальция внутривенно, повторять, как указано, до тех пор, пока тетания не будет контролироваться

Дети: От 0,5 до 0,7 мэкв / кг глюконата кальция внутривенно три-четыре раза в день, по показаниям, до тех пор, пока тетания не купируется.

Новорожденные: 2.4 мг-экв / кг глюконата кальция I.V. ежедневно в разделенных дозах

➣ Остановка сердца

Взрослые: 0,027-0,054 мэкв / кг хлорида кальция внутривенно, от 4,5 до 6,3 мэкв глюцепата кальция внутривенно или от 2,3 до 3,7 мэкв глюконата кальция внутривенно.

Дети: 0,27 мг-экв / кг хлорида кальция внутривенно, при необходимости повторить через 10 минут. Перед введением дополнительных доз проверьте уровень кальция.

➣ Магниевая интоксикация

Взрослые: Первоначально 7 мэкв. I.V .; последующие дозы в зависимости от реакции пациента

➣ Обменные переливания

Взрослые: 1,35 мэкв глюконата кальция внутривенно на каждые 100 мл цитратной крови

➣ Гиперфосфатемия у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности

Взрослые: Две таблетки P.O. ежедневно, в разделенных дозах t.i.d. во время еды. Может постепенно повышаться до уровня сывороточного фосфата ниже 6 мг / дл, если не развивается гиперкальциемия.

➣ Пищевая добавка

Взрослые: От 500 мг до 2 г П.O. ежедневно

Использование не по назначению

• Остеопороз

Противопоказания

• Повышенная чувствительность к лекарственным препаратам

• Фибрилляция желудочков

• Гиперкальциемия и гипофосфатемия

• Рак

• Рак000

9 • Почечный камень2 Меры предосторожности

С осторожностью применять:

• почечная недостаточность, пернициозная анемия, болезни сердца, саркоидоз, гиперпаратиреоз, гипопаратиреоз

• камни в почках в анамнезе

• дети.

Администрация

☞ При внутривенном введении не превышайте скорость 200 мг / мин.

• Держите пациента на спине в течение 15 минут после внутривенного введения. администрация для предотвращения ортостатической гипотензии.

• Администрирование P.O. дозы от 1 до 1 ½ часа после еды.

• Знайте, что внутримышечное или подкожное введение никогда не рекомендуется.

• Имейте в виду, что И.В. маршрут предпочтительнее у детей.

• Остерегайтесь экстравазации, вызывающей некроз тканей.

Побочные реакции

ЦНС: головная боль, слабость, головокружение, обморок, парестезия

CV: легкое снижение артериального давления, брадикардия, аритмия, остановка сердца (при быстрой внутривенной инъекции)

GI: тошнота, рвота, диарея, запор, боль или дискомфорт в эпигастрии

GU: Частое мочеиспускание, почечные камни

Метаболические: гиперкальциемия

Скелетно-мышечные: боль в суставах, боль в спине

940

: боль в суставах, боль в спине

: Кожа: сыпь

Другое: измененный или меловой вкус, чрезмерная жажда, аллергические реакции (включая покраснение лица, отек, покалывание, болезненность в руках и анафилаксию)

Взаимодействия

Наркотики. Атенолол, фторхинолоны, тетрациклин : снижение биодоступности этих препаратов

Блокаторы кальциевых каналов : снижение воздействия кальция

Сердечные гликозиды : повышенный риск токсичности сердечных гликозидов

снижение всасывания солей железа Натрия полистиролсульфонат : метаболический алкалоз

Верапамил : обратное действие верапамила

Лекарственные диагностические тесты. Кальций : повышенный уровень

Лекарства. Продукты, содержащие щавелевую кислоту (например, шпинат), фитиновую кислоту (например, цельнозерновые злаки) или фосфор (например, молочные продукты ): мешают абсорбции кальция

Наблюдение за пациентом

• Часто контролируйте уровень кальция, особенно в пожилые пациенты.

Обучение пациента

• Посоветуйте пациенту потреблять много молока и молочных продуктов во время терапии.

• Направьте пациента к диетологу за помощью в планировании и приготовлении еды.

• При необходимости проанализируйте все другие серьезные и опасные для жизни побочные реакции и взаимодействия, особенно те, которые связаны с лекарствами, тестами и продуктами питания, упомянутыми выше.

Исследование показывает, как карбонат кальция образует композиты для изготовления прочных материалов, таких как ракушки и жемчуг

Когда карбонат кальция кристаллизуется в твердую оболочку, он включает в себя мягкие кусочки белков для увеличения прочности.Исследования, проведенные в лаборатории, показывают, как это может происходить и почему это работает. Кредит: Википедия / общественное достояние

Ракушки и клешни омара сложно сломать, но мел достаточно мягкий, чтобы рисовать на тротуарах. Хотя все три состоят из кристаллов карбоната кальция, твердые материалы включают в себя сгустки мягкого биологического вещества, которые делают их намного прочнее. Сегодняшнее исследование, проведенное в журнале Nature Communications , показывает, как мягкие сгустки проникают в кристаллы и наделяют их замечательной прочностью.

Результаты показывают, что такие сгустки включаются в результате химических взаимодействий с атомами в кристаллах — неожиданный механизм, основанный на предыдущем понимании. Предоставляя понимание образования природных минералов, которые представляют собой смесь как мягких, так и твердых компонентов, эта работа поможет ученым разработать новые материалы для устойчивого энергетического будущего на основе этого принципа.

«Эта работа помогает нам понять, как из довольно слабых кристаллов могут образовываться композитные материалы с замечательными механическими свойствами», — сказал материаловед Джим Де Йорео из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США. «Он также дает нам идеи по улавливанию углекислого газа в полезных материалах для борьбы с избыточными парниковыми газами, которые мы выбрасываем в атмосферу, или по включению светочувствительных наночастиц в высокоупорядоченные кристаллические матрицы для приложений солнечной энергии.«

Красиво и функционально

Карбонат кальция — один из важнейших материалов на Земле, кристаллизующийся в мел, ракушки и камни. Животные, от моллюсков до людей, используют карбонат кальция для производства биоминералов, таких как жемчуг, ракушки, экзоскелеты или крошечные органы в ушах, которые поддерживают баланс. Эти биоминералы включают белки или другие органические вещества в кристаллической матрице для преобразования слабого карбоната кальция в твердые и долговечные материалы.

Ученые изучали, как организмы производят эти биоминералы, в надежде определить основные геохимические принципы их образования, а также как создавать синтетические материалы с уникальными свойствами любой желаемой формы и размера.

Прочность материала зависит от того, насколько легко разрушить лежащую в его основе кристаллическую матрицу. Если материал сжат, то разбить матрицу на части становится труднее. Белки, заключенные в кристаллы карбоната кальция, создают сжимающую силу или деформацию внутри кристаллической структуры.

В отличие от деформации, вызывающей болезненные ощущения в мышцах, эта деформация сжатия полезна для материалов, поскольку затрудняет нарушение основной кристаллической структуры, тем самым добавляя прочности.Ученые понимают, как силы, напряжение и деформация объединяются для создания прочных материалов, но они меньше понимают, как создавать эти материалы в первую очередь.

Жемчуг мудрости

Основное объяснение того, как растущие кристаллы включают в себя белки и другие частицы, основано на простой механике.Частицы приземляются на плоскую поверхность карбоната кальция во время его кристаллизации, а единицы карбоната кальция прикрепляются к частицам и вокруг них, захватывая их.

«Стандартное представление состоит в том, что фронт кристалла движется слишком быстро, чтобы включения могли уйти с пути, как волна, омывающая скалу», — сказал Де Йорео.

Недостаток этой идеи в том, что в ней отсутствуют детали, необходимые для объяснения того, откуда происходит деформация материала. Однако новые результаты Де Йорео и его коллег верны.

«Мы нашли совершенно другой механизм», — сказал он.

Чтобы выяснить, как карбонат кальция включает белки или другие компоненты, укрепляющие силу, команда обратилась к атомно-силовой микроскопии, также известной как АСМ, в Molecular Foundry, отделе науки Министерства энергетики США в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. В АСМ наконечник микроскопа аккуратно проходит по поверхности образца, как игла, проходящая по канавкам на виниловой пластинке. Это создает трехмерное изображение образца под прицелом.

Команда использовала карбонат кальция с высокой концентрацией, который естественным образом образует кристаллический минерал, известный как кальцит. Кальцит накапливается слоями, создавая в процессе роста неровные поверхности, такие как ступени и террасы на склоне горы. Или представьте себе лестницу. Терраса — плоская площадка внизу; ступени лестницы имеют вертикальные края, из которых вырастает кальцит, который со временем тоже превращается в террасы.

Для их включений команда создала сферы из органических молекул и добавила их в смесь.Эти сферы, называемые мицеллами, представляют собой молекулы, которые на основе химического состава их тел скручиваются, как толстые жуки: наружу указывают части их молекул, которые хорошо взаимодействуют химически как с окружающей водой, так и с кальцитом, а внутри находятся части, которые не уживаются с водянистой средой.

Лучшие композиты с помощью химии

Первое, что команда заметила под микроскопом, это то, что мицеллы не попадают на плоские террасы случайным образом.Вместо этого они держатся только за края ступенек.

«Край ступеньки имеет химический состав, в отличие от террасы, — сказал Де Йорео. «Есть эти лишние оборванные связи, с которыми мицеллы могут взаимодействовать».

Края удерживают мицеллы, когда ступени карбоната кальция замыкаются вокруг них, одна за другой. Команда наблюдала, как растущие ступени сжимают мицеллы. Когда ступенька замыкалась вокруг вершины мицеллы, сначала образовалась полость, а затем она полностью исчезла под поверхностью растущего кристалла.

Чтобы убедиться, что мицеллы действительно были погребены внутри кристаллов, команда растворила кристалл и снова посмотрела. Как и при просмотре фильма в обратном направлении, команда увидела мицеллы, появляющиеся при исчезновении слоев кристаллов.

Наконец, команда воссоздала процесс с помощью математического моделирования. Это показало им, что мицеллы или любые сферические включения сжимаются, как пружины, когда ступеньки смыкаются вокруг них. Эти сжатые пружины затем создают напряжение в кристаллической решетке между мицеллами, что приводит к повышению механической прочности.Этот штамм, вероятно, объясняет добавленную силу морских ракушек, жемчуга и подобных биоминералов.

«Ступеньки захватывают мицеллы по химической, а не механической причине, и в результате сжатия мицелл ступенями возникают силы, которые объясняют, откуда берется сила», — сказал Де Йорео.

Исследование показывает, что карбонат кальция ведет несколько одновременных дорог к разным минералам.

Дополнительная информация: Кан Рэ Чо и др.Прямое наблюдение за образованием композита минерал-органик выявляет механизм окклюзии, Nature Communications (2016). DOI: 10.1038 / NCOMMS10187 Предоставлено Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория

Ссылка : Исследование показывает, как карбонат кальция образует композиты для изготовления прочных материалов, таких как ракушки и жемчуг (2016, 8 января) получено 14 ноября 2020 с https: // физ.org / news / 2016-01-кальция-карбонат-композиты-сильные-материалы.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Процесс производства карбида кальция и ацетилена

Карбид кальция — очень полезный химикат в промышленных и бытовых использует.Мы можем приготовить газообразный ацетилен путем производства карбида кальция. В этом уроке мы обсудим получение карбида кальция и газообразного ацетилена, а затем их использование в химической промышленности и в быту.

Карбид кальция и ацетилен

Карбид кальция — CaC ₂
Ацетилен газ — C ₂ H ₂

Получение карбида кальция

Сырье

Известняк / карбонат кальция (CaCO ₃)
Кокс (C)
Вода необходима для производства газообразного ацетилена

Производственный процесс

В этом разделе обсуждаются этапы производства, реакции и физические условия.

Разложение карбоната кальция | CaCO ₃ = CaO + CO ₂

Карбонат кальция нагревается до более высокой температуры и принимает оксид кальция (CaO). CaCO ₃ разлагается на CaO и CO ₂ выше 825 ⁰ C.

Оксид кальция и реакция кокса | CaO + C = CaC ₂ + CO

Произведенный CaO и кокс нагреваются до температуры около 2000 ⁰ ° C в дуговой электропечи.Карбид кальция и на этом этапе образуется окись углерода.

Получение ацетилена из карбида кальция

Реакция карбида кальция и воды | CaC ₂ + H ₂ O = HCCH + Ca (OH) ₂

Добавьте карбид кальция в воду. Вы видите, что из воды выходит дым. Этот дым представляет собой легковоспламеняющийся ацетилен. Название ацетилена по ИЮПАК — этин.Это органическое соединение, принадлежащее к группе алкинов.

Ацетилен газ — органическое соединение и принадлежит к группе алкинов.

Процесс производства карбида кальция

На следующем рисунке показано, как CaC ₂ и газообразный ацетилен производятся из сырья и каковы физические условия, которые вы должны поддерживать, чтобы получить более высокий урожай.

Карбидные соединения могут быть получены также из металлов стронция и бария.

Использование ацетиленового газа

для производства оксиацетиленового пламени для сварочной промышленности.
Производство полимеров
для созревания плодов

Получение цианамида кальция

Цианамид кальция (CaNCN) — это удобрение. Карбид кальция нагревают азот поток газа в 1000 ⁰ ° C для производства цианамида кальция.

Проблемы производства карбида кальция

Установка карбида кальция вызывает загрязнение окружающей среды.

Король и известняк используются для получения CaO. Это вызывает прибрежную эрозию.
Энергия, необходимая для получения CaC ₂, выше, чем энергия, получаемая при сжигании C ₂ H ₂.
Вырабатываемое тепло вызывает повышение температуры окружающей среды.
Не может легко транспортировать этин (C ₂ H ₂).
Хранить этин сложно.

Карбид кальция в созревающих продуктах

Карбид кальция запрещен для созревания пищевых продуктов в большинстве стран.

Какого цвета карбид кальция?

Чистый карбид кальция бесцветен. Но куски технического карбида кальция имеют серый или коричневый цвет из-за того, что они содержат оксид кальция, фосфат кальция, сульфид кальция, нитрид кальция и карбид кремния.

Карбид кальция в этин

Ethyne — это название ацетилена по ИЮПАК. Добавьте воду к карбиду кальция. Это дает газ этин, который имеет два атома углерода и два атома водорода.

Какие еще методы получения ацетилена?

Нагревание 1,2-дибромэтана с помощью сильной спиртовой щелочи, такой как NaOH или KOH.
Нагревание подходящего этан-1,2-диола с помощью дегидраторов, таких как концентрированный H ₂ SO ₄, Al ₂ O ₃ или P ₂ O ₅.
No related posts.