Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции


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

 

 

Карбонат кальция – неорганическое вещество, имеет химическую формулу СаСО3.

 

Краткая характеристика карбоната кальция

Физические свойства карбоната кальция

Получение карбоната кальция

Химические свойства карбоната кальция

Химические реакции карбоната кальция

Применение и использование карбоната кальция

 




Краткая характеристика карбоната кальция:

Карбонат кальция – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула карбоната кальция СаСО3.

Карбонат кальция (углекислый кальций) – неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция.

Практически не растворяется в воде. Не растворяется в этаноле. Легко растворяется в кислотах с выделением углекислого газа.

Карбонат кальция при прокаливании разлагается. Однако при избыточном давлении углекислого газа (СО2) плавится без разложения.

Карбонат кальция – основная составная часть осадочных и горных пород (известняк, мел, мрамор, доломит, травертин, арагонит, известковые туфы), а также входит в состав скорлупы яиц птиц. Природные запасы карбоната кальция огромны, является распространенным минералом, обнаружен на всех континентах Земли. Некоторые из указанных горных пород практически полностью состоят из карбоната кальция с небольшими примесями.

Встречается в виде трех кристаллических модификаций:

– кальцита (известняк, мел, мрамор);

– арагонита;

– фатерита или ватерита.

Кальцит и арагонит являются устойчивыми кристаллическими модификациями. Фатерит является наименее стабильной разновидностью карбоната кальция, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. Фатерит в природе встречается относительно редко.

Зарегистрирован как белый пищевой краситель E170.

 


Физические свойства карбоната кальция:

Наименование параметра: Значение:
Химическая формула СаСО3
Синонимы и названия иностранном языке calcium carbonate (англ.)

углекислый кальций (рус.)

Тип вещества неорганическое
Внешний вид белые тригональные кристаллы
Цвет белый
Вкус без вкуса
Запах без запаха
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое вещество
Плотность арагонита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 2830
Плотность арагонита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 2,83
Плотность кальцита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 2740
Плотность кальцита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 2,74
Температура разложения, °C 900-1000
Температура плавления арагонита, °C 1339
Температура плавления кальцита, °C 825
Молярная масса, г/моль 100,0869
Растворимость в воде (25 oС), г/л 0,013

 


Получение карбоната кальция:

Промышленный способ получения карбоната кальция заключается в разработке его месторождений в природе.

В лаборатории карбонат кальция получают гашением негашеной извести и последующим продуванием углекислого газа.

Оксид кальция (негашеная известь) смешивается с водой. В результате образуется так называемое известковое молоко (гидроксид кальция).

CaO + H2O → Ca(OH)2.

Так как гидроксид кальция растворяется в воде в небольшом количестве, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор – известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диоксида углерода (углекислого газа). В результате образуется карбонат кальция, который выпадает в осадок.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3.

 


Химические свойства карбоната кальция. Химические реакции карбоната кальция:

Карбонат кальция – это средняя соль, образованная сильным основанием (гидроксид кальция Ca(OH)2) и слабой кислотой (угольная кислота H2CO3).

Водные растворы CaCO3 имеют слабую щелочную реакцию.

Химические свойства карбоната кальция аналогичны свойствам карбонатов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция термического разложения карбоната кальция – обжиг известняка:

CaCO3  → CaO + CO2 (t = 900-1200 °C).

В результате реакции образуются оксида кальция и оксид углерода (IV). Обжиг известняка – это промышленный способ получения углекислого газа. Технологически этот процесс в промышленности реализуют в специальных шахтных печах.

2. реакция карбоната кальция и углерода (графита, кокса):

CaCO3 + C → CaO + 2CO (t = 800-850 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и оксида углерода (II).

3. реакция карбоната кальция и фтороводорода:

CaCO3 + 2HF → CaF2 + CO2 + H2O.

В результате реакции образуются фторид кальция, оксид углерода (IV) и вода. При этом фтороводород в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

4. реакция взаимодействия карбоната кальция и сероводорода:

CaCO3 + H2S → CaS + H2O + CO2 (t = 900 °C).

В результате реакции образуются сульфид кальция, вода и оксид углерода (IV).

Аналогичные реакции протекают и с другими галогеноводородами.

5. реакция взаимодействия карбоната кальция и азотной кислоты:

CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O.

В результате реакции образуются нитрат кальция, оксид углерода (IV) и вода.

6. реакция взаимодействия карбоната кальция и угольной кислоты:

CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2.

В результате реакции образуется гидрокарбонат кальция.

7. реакция взаимодействия карбоната кальция и бромной кислоты:

CaCO3 + 2HBrO3 → Ca(BrO3)2 + H2O + CO2.

В результате реакции образуются бромат кальция, вода и оксид углерода (IV).

Аналогично проходят реакции карбоната кальция и с другими кислотами. 

8. реакция взаимодействия карбоната кальция, оксида углерода (IV) и воды:

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2.

В результате реакции образуется гидрокарбонат кальция. Реакция протекает при комнатной температуре.

9. реакция взаимодействия карбоната кальция и оксида кремния:

CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2 (t ≈ 800 °C).

В результате реакции образуются метасиликат кальция и оксида углерода (IV).

10. реакция взаимодействия карбоната кальция и оксида титана:

CaCO3 + TiO2 → CaTiO3 + CO2 (t = 800-1100 °C).

В результате реакции образуются титанат кальция и оксида углерода (IV). Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

11. реакция взаимодействия карбоната кальция, оксида серы и кислорода:

2CaCO3 + 2SO2 + O2 → 2CaSO4 + 2CO2.

В результате реакции образуются сульфат кальция и оксида углерода (IV). Данная реакция представляет собой метод очистки смеси газов от SO2.

12. реакция взаимодействия карбоната кальция, оксида свинца и кислорода:

4CaCO3 + 2PbO + O2 → 2Ca2PbO4 + 4CO2 (t ≈ 800 °C).

В результате реакции образуются ортоплюмбат кальция и оксида углерода (IV). Первоначально карбонат кальция и оксид свинца хорошо смешивают друг с другом. Смесь нагревают в трубке для сожжения в потоке воздуха, свободного от диоксида углерода, до среднекрасного каления (около 800°C). Температура не должна превышать 850°C.

13. реакция взаимодействия карбоната кальция и гидроксида натрия:

CaCO3 + 2NaOH → Na2CO3 + Ca(OH)2.

В результате реакции образуются карбонат натрия и гидроксид кальция. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде водного раствора.

14. реакция взаимодействия карбоната кальция и хлорида аммония:

CaCO3 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2NH3 + H2O + CO2 (to).

В результате реакции образуются хлорид кальция, аммиак, вода и оксид углерода (IV). Реакция протекает при кипении.

15. реакция взаимодействия карбоната кальция и сульфида калия:

CaCO3 + K2S → K2CO3 + CaS (t ≈ 1200 °C).

В результате реакции образуются карбонат калия и сульфид кальция.

16. реакция взаимодействия карбоната кальция и сульфида натрия:

Na2S + CaCO3 →  Na2CO3 + CaS (t ≈ 1200 °C).

В результате реакции образуются карбонат натрия и сульфид кальция.

 

Применение и использование карбоната кальция:

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

– для письма на досках;

– в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев;

– в целлюлозно-бумажной промышленности – в производстве бумаги  в качестве отбеливателя, наполнителя, а также раскислителя;

– в качестве пищевой добавки в пищевой промышленности;

– в качестве наполнителя при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии и пр.;

– при производстве предметов гигиены (например, зубной пасты) и лекарственных средств;

– в медицине;

– при производстве силикатного стекла;

– в качестве наполнителя при производстве шпаклёвок и герметиков,

– в сельском хозяйстве для раскисления кислых почв.

 

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

 



Еще технологии...











карта сайта

карбонат кальция реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие карбоната кальция 
реакции