Оксид кальция (СаO) – негашеная или жженая известь – белое огнестойкое вещество, образованное кристаллами. Кристаллизуется в кубической гранецентрированной кристаллической решетке. Температура плавления – 2627 °C, температура кипения – 2850 °C.

Называется жженой известью из-за способа его получения – обжигание карбоната кальция. Обжиг производят в высоких шахтных печах. В печь закладывают слоями известняк и топливо, а затем разжигают снизу. При накаливании происходит разложение карбоната кальция с образованием оксида кальция:

Так как концентрации веществ в твердых фазах неизменны, то константу равновесия этого уравнения можно выразить так: K = .

При этом концентрация газа может быть выражена с помощью его парциального давления, то есть равновесие в системе устанавливается при определенном давлении диоксида углерода.

Давление диссоциации вещества – равновесное парциальное давление газа, получающееся при диссоциации вещества.

Чтобы спровоцировать образование новой порции кальция, необходимо повысить температуру или удалить часть получившегося CO2 , при этом уменьшится парциальное давление. Поддерживая постоянное более низкое парциальное давление, чем давление диссоциации, можно добиться непрерывного процесса получения кальция. Для этого при обжигании извести в печах делают хорошую вентиляцию.

Получение:

1) при взаимодействии простых веществ: 2Ca + O2 = 2CaO;

2) при термическом разложении гидроксида и солей: 2Ca(NO3)2 = 2CaO + 4NO2? + O2?.

Химические свойства:

1) взаимодействует с водой: СаO + H2O = Са(OH)2;

2) реагирует с оксидами неметаллов: СаO + SO2 = CaSO3;

3) растворяется в кислотах, образуя соли: CaO + 2HCl = CaCl2 +H2O.

Гидроксид кальция (Ca(OH)2 – гашеная известь, пушонка) – белое кристаллическое вещество, кристаллизуется в гексагональной кристаллической решетке. Является сильным основанием, плохо растворимым вводе.

Известковая вода – насыщенный раствор гидроксида кальция, имеющий щелочную реакцию. На воздухе мутнеет в результате поглощения углекислого газа, образуя карбонат кальция .

Получение:

1) образуется при растворении кальция и оксида кальция вводе: CaO + H2O = Са(OH)2 + 16 ккал;

2) при взаимодействии солей кальция со щелочами: Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2 + 2NaNO3.

Химические свойства:

1) при нагревании до 580 °C разлагается: Са(OH)2 = СаO + H2O;

2) реагирует с кислотами: Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O.

58. Жесткость воды и способы ее устранения

Так как кальций широко распространен в природе, его соли в большом количестве содержатся в природных водах. Вода, имеющая в своем составе соли магния и кальция, называется жесткой водой . Если соли присутствуют в воде в небольших количествах или отсутствуют, то вода называется мягкой . В жесткой воде мыло плохо пенится, поскольку соли кальция и магния образуют с ним нерастворимые соединения. В ней плохо развариваются пищевые продукты. При кипячении на стенках паровых котлов образуется накипь, которая плохо проводит теп-лоту, вызывает увеличение расхода топлива и изнашивание стенок котла. Жесткой водой нельзя пользоваться, проводя ряд технологических процессов (крашение). Образование накипи: Са + 2НСО3 = Н2О + СО2 + СаСО3?.

Перечисленные выше факторы указывают на необходимость удаления из воды солей кальция и магния. Процесс удаления этих солей называется водоумягчением , является одной из фаз обработки воды (водоподготовки).

Водоподготовка – обработка воды, используемая для различных бытовых и технологических процессов.

Жесткость воды подразделяется на:

1) карбонатную жесткость (временную), которая вызывается наличием гидрокарбонатов кальция и магния и устраняется с помощью кипячения;

2) некарбонатную жесткость (постоянную), которая вызывается присутствием в воде сульфитов и хлоридов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются, поэтому она называется постоянной жесткостью.

Верна формула: Общая жесткость = Карбонатная жесткость + Некарбонатная жесткость.

Общую жесткость ликвидируют добавлением химических веществ или при помощи катиони-тов. Для полного устранения жесткости воду иной раз перегоняют.

При применении химического метода растворимые соли кальция и магния переводят в нерастворимые карбонаты:

Более модернизированный процесс устранения жесткости воды – при помощи катионитов .

Катиониты – сложные вещества (природные соединения кремния и алюминия, высокомолекулярные органические соединения), общая формула которых – Na2R, где R – сложный кислотный остаток.

При пропускании воды через слой катионита происходит обмен ионов (катионов) Na на ионы Са и Mg: Са + Na2R = 2Na + CaR.

Ионы Са из раствора переходят в катионит, а ионы Na переходят из катионита в раствор. Чтобы восстановить использованный катионит, его необходимо промыть раствором поваренной соли. При этом происходит обратный процесс: 2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl.

Оксид кальция - это кристаллическое соединение белого цвета. Другие названия этого вещества - негашеная известь, окись кальция, «кирабит», «кипелка». Оксид кальция, формула которого CaO, и его продукт взаимодействия с (H2O) водой - Ca(OH)2 («пушонка», или гашеная известь) нашли широкое применение в строительном деле.

Как получают оксид кальция?

1. Промышленный способ получения данного вещества заключается в термическом (под воздействием температуры) разложении известняка :

CaCO3 (известняк) = CaO (кальция оксид) + CO2 (углекислый газ)

2. Также кальция оксид можно получить посредством взаимодействия простых веществ:

2Ca (кальций) + O2 (кислород) = 2CaO (кальция оксид)

3. Третий способ кальция заключается в термическом разложении кальция гидроксида (Ca(OH)2) и кальциевых солей нескольких кислородсодержащих кислот:

2Ca(NO3)2 = 2CaO (получаемое вещество) + 4NO2 + O2 (кислород)

оксида кальция

1. Внешний вид: кристаллическое соединение белого цвета. Кристаллизуется по типу хлорида натрия (NaCl) в кубической кристаллической гранецентрированной решетке.

2. Молярная масса составляет 55,07 грамм/моль.

3. Плотность равна 3,3 грамм/сантиметр³.

Термические свойства оксида кальция

1. Температура плавления равна 2570 градусов

2. Температура кипения составляет 2850 градусов

3. Молярная теплоёмкость (при стандартных условиях) равна 42.06 Дж/(моль·К)

4. Энтальпия образования (при стандартных условиях) составляет -635 кДж/моль

Химические свойства оксида кальция

Оксид кальция (формула CaO) - это основной оксид. Поэтому он может:

Растворяться в воде (H2O) с выделением энергии. При этом образуется гидроксид кальция. Эта реакция выглядит так:

CaO (оксид кальция) + H2O (вода) = Ca(OH)2 (кальциевый гидроксид) + 63,7 кДж/моль;

Реагировать с кислотами и кислотными оксидами. При этом образуются соли. Вот примеры реакций:

CaO (кальциевый оксид) + SO2 (сернистый ангидрид) = CaSO3 (сульфит кальция)

CaO (кальциевый оксид) + 2HCl (соляная кислота) = CaCl2 (кальциевый хлорид) + H2O (вода).

Применение оксида кальция:

1. Основные объемы рассматриваемого нами вещества используются при производстве силикатного кирпича в строительстве. Раньше негашеную известь использовали в качестве известкового цемента. Его получали при ее смешивании с водой (H2O). В результате оксид кальция переходил в гидроксид, который потом, поглощая из атмосферы (CO2), сильно твердел, превращаясь в кальция карбонат (CaCO3). Несмотря на дешевизну этого метода, в настоящее время цемент известковый практически не применяется в строительстве, так как он обладает способностью хорошо впитывать и накапливать в себе жидкость.

2. В качестве огнеупорного материала оксид кальция подходит как недорогой и доступный материал. Плавленый кальциевый оксид имеет устойчивость к воздействию воды (H2O), что позволило его применять в качестве огнеупора там, где использование дорогостоящих материалов нецелесообразно.

3. В лабораториях используют кальция для сушения тех веществ, которые с ним не реагируют.

4. В пищевой отрасли данное вещество зарегистрировано в качестве пищевой добавки под обозначением Е 529. Используется в качестве эмульгатора для создания однородной смеси из несмешиваемых между собой веществ - воды, масла и жира.

5. В промышленности кальциевый оксид используют для удаления сернистого ангидрида (SO2) из дымовых газов. Применяют, как правило, 15% раствор водяной. В результате реакции, в которой взаимодействуют и диоксид серы, получается гипс CaCO4 и CaCO3. При проведении экспериментов ученые добивались показателя в 98% отчистки дыма от диоксида серы.

6. Используется в специальной «самогреющейся» посуде. Емкость с небольшим количеством кальциевого оксида располагается между двух стенок сосуда. При прокалывании капсулы в воде начинается реакция с выделением некоторого количества тепла.

Неорганическое соединение, щелочь кальция. Ее формула Ca(OH) 2 . Так как это вещество известно человечеству с древнейших времен, то у него есть традиционные названия: гашеная известь, известковая вода, известковое молоко, пушенка.

Пушенка - тонкоизмельченный порошок. Известковое молоко - водная взвесь щелочи, непрозрачная белая жидкость. Известковая вода - прозрачный водный раствор щелочи, получается после фильтрации известкового молока.

Гашеная известь получила название по способу получения: негашеную известь (оксид кальция) заливают водой (гасят).

Свойства

Мелкий кристаллический порошок белого цвета, без запаха. Очень плохо растворяется в воде, совсем не растворяется в спирте, легко растворяется в разбавленной азотной и соляной кислотах. Пожаробезопасен и даже препятствует возгоранию. При нагревании разлагается на воду и оксид кальция.

Сильная щелочь. Вступает в реакции нейтрализации с кислотами с образованием солей - карбонатов. При взаимодействии с металлами выделяется взрывоопасный и горючий водород. Вступает в реакции с оксидами углерода (IV) и (II), с солями.

Реакция получения гидроокиси кальция методом «гашения» происходит с большим выделением тепла, вода начинает кипеть, едкий раствор разбрызгивается в разные стороны - это надо учитывать при работе.

Меры предосторожности

Попадание на кожу частиц сухого порошка или капель раствора гидроокиси кальция вызывает раздражение, зуд, химический ожог, язвы, сильную боль. Повреждение глаз может вызвать потерю зрения. Проглатывание вещества вызывает ожог слизистой горла, рвоту, кровавую диарею, резкое снижение давления, повреждение внутренних органов. Вдыхание частиц пыли может привести к затрудняющей дыхание опухоли горла.

Перед тем, как вызвать «Скорую помощь»:
- при отравлении дать пострадавшему выпить молока или воды;
- если химикат попал в глаза или на кожу, то места повреждения нужно промывать большим количеством воды хотя бы в течение четверти часа;
- если реактив случайно вдохнули, то пострадавшего нужно вывести из помещения и обеспечить доступ свежего воздуха.

Работать с гидроокисью кальция следует в хорошо проветриваемых помещениях с применением средств защиты: резиновых перчаток, защитных очков и респираторов. Химические эксперименты должны проводиться в вытяжном шкафу.

Применение

В строительной индустрии хим.реактив добавляют в связывающие растворы, штукатурку, белила, гипсовые растворы; на его основе изготавливают силикатный кирпич и бетон; с его помощью подготавливают почву перед укладкой дорожных покрытий. Побелка деревянных деталей конструкций и заборов придает им огнестойкие свойства и защищает от гниения.
- Для нейтрализации кислотных газов в металлургии.
- Для получения твердых масел и добавок к маслам - в нефтеперерабатывающей отрасли.
- В химпроме - для производства щелочей натрия и калия, хлорной извести («хлорки»), стеарата кальция , органических кислот.
- В аналитической химии известковая вода служит индикатором углекислого газа (поглощая его, она мутнеет).
- С помощью гидроокиси кальция очищают сточные и промышленные воды; нейтрализуют кислоты поступающей в водопроводы воды, чтобы снизить ее коррозионное воздействие; удаляют из воды карбонаты (умягчают воду).
- С помощью Ca(OH) 2 удаляют волосяной покров со шкур в кожевенном деле.
- Пищевая добавка Е526 в пищепроме: регулятор кислотности и вязкости, отвердитель, консервант. Используется при изготовлении соков и напитков, кондитерских и мучных изделий, маринадов, соли, детского питания. Применяется в сахарном производстве.
- В стоматологии известковое молоко используют для дезинфекции корневых каналов.
- Для лечения кислотных ожогов - в медицине.
- В сельском хозяйстве: средство для регулирования рН почв; в качестве натурального инсектицида от клещей, блох, жуков; для приготовления популярного фунгицида «бордосская жидкость»; для побелки стволов деревьев от вредителей и солнечных ожогов; как антимикробный и противогрибковый препарат для хранения овощей на складах; как минеральное удобрение.
- Гидроокись кальция снижает электросопротивление почвы, поэтому ею обрабатывают грунт при установке заземления.
- Хим.реактив используется при производстве эбонита, тормозных накладок, кремов для эпиляции.

Купить гашеную известь по хорошей цене, в розницу и оптом, с доставкой или самовывозом можно в химическом магазине PrimeChemicalsGroup.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Гидроксид кальция (гашеная известь, портландит) представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), которое при нагревании разлагается без плавления.

Он плохо растворяется в воде (образуется разбавленный щелочной раствор).

Гидроксид кальция - сильное основание, малорастворимое в воде; 1 л воды растворяет при 20 o С всего 1,56 г Ca(OH) 2 . Насыщенный раствор гидроксида кальция называется известковой водой и имеет щелочную реакцию. На воздухе известковая вода быстро становится мутной вследствие поглощения ею диоксида углерода и образования нерастворимого карбоната кальция.

Рис. 1. Гидроксид кальция. Внешний вид.

Основные характеристики гидроксида кальция приведены в таблице ниже:

Получение гидроксида кальция

Если облить жженую известь (оксид кальция) водой, то вода впитывается пористыми кусками извести и реагирует с ней с выделением значительного количества теплоты. При этом часть воды превращается в пар, а куски извести рассыпаются в рыхлую массу гидроксида кальция:

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 + 65 kJ.

Химические свойства гидроксида кальция

Гидроксид кальция проявляет основные свойства, т.е. реагирует с неметаллами (1, 2), кислотными оксидами (3, 4), кислотами (5, 6) и солями (7):

2Ca(OH) 2 + 2Cl 2 = Ca(ClO) 2 + CaCl 2 + 2H 2 O (1);

3Ca(OH) 2 + 6H 2 O + 2P 4 = 3Ca(PH 2 O 2) 2 + 2PH 3 (2);

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O (3);

Ca(OH) 2 + SO 2 = CaSO 3 ↓ + H 2 O (4);

Ca(OH) 2 + 2HCl dilute = CaCl 2 + 2H 2 O (5);

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 (conc) = CaSO 4 ↓ + 2H 2 O (6);

Ca(OH) 2 + 2NaClO = Ca(ClO) 2 ↓ + 2NaOH (7).

При нагревании гидроксида кальция до температуры 520 - 580 o С он разлагается:

Ca(OH) 2 = CaO + H 2 O.

Применение гидроксида кальция

Гидроксид кальция используют в строительном деле. Смесь его с песком и водой называется известковым раствором и служит для скрепления кирпичей при кладке стен. Гидроксид кальция применяют также в качестве штукатурки. Его затвердевание происходит сначала из-за испарения воды, а затем в результате поглощения гашеной известью диоксида углерода из воздуха и образования карбоната кальция.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Гидроксид кальция, или как его традиционно называют гашеная известь или «пушонка», представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Ca(OH)2.

Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путем смешения оксида кальция с водой, этот процесс называется гашением.

В лабораторных условиях получение гидроксида кальция возможно путем смешивания водного раствора хлорида кальция и гидроксида натрия. В минеральной форме гидроксид кальция содержится в некоторых вулканических, глубинных и метаморфических породах. Также получение гидроксид кальция происходит при сжигании угля.

В избытке гидроксид кальция содержится в агрессивной воде, которая способна растворять горные породы.

Применение гидроксида кальция

Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных материалов, как белило, штукатурка и гипсовые растворы. Он используется в качестве недорогого заменителя щелочи в виде суспензий (известковое молоко), которые используются на дубильнях для удаления волос со шкур, а также в производстве сахара и для побелки стволов деревьев.

Известковая вода представляет собой насыщенный водный раствор гидроксида кальция белого цвета. Антацидные свойства гидроксида кальция используются в медицине для лечения кислотных ожогов.
Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц. Он также используется для повышения рН воды, так как в изначальном виде вода содержит кислоты, способные подвергать сантехнические трубы коррозии.

Также гидроксид кальция широко применяется в таких отраслях, как:

• Дорожное строительство – для улучшения качества земляной почвы;
• Производство металлов – гидроксид кальция вводят в поток отработанного газа, чтобы нейтрализовать кислоты, такие как фториды и хлориды до выпуска в атмосферу;
• В нефтеперерабатывающей промышленности – для производства добавок к маслам;
• В химической промышленности – для производства стеарата кальция;
• В нефтехимической промышленности – для производства твердых масел различных типов;
• Производство антигрибковых и антимикробных консервантов – для хранения овощей в ангарах.

Гидроксид кальция используют в качестве добавки в морскую воду для сокращения атмосферного CO 2 и смягчения парникового эффекта.

Также гидроксид кальция используется как натуральная альтернатива инсектицидов, эффективная в борьбе с клещами, блохами, жуками и их личиками.

В строительстве гидроксид кальция используется для побелки деревянных заборов и обмазывании стропил, чтобы защитить материалы от гниения и возгорания, а также для приготовления силикатного бетона и известкового строительного раствора.

Гидроксид кальция также принимает участие в процессах изготовления эбонита, хлорной извести, баковых смесей, кремов для депиляций и тормозных накладок.

Свойство гидроксида кальция снижать удельное сопротивление грунта используется при устройстве очагов заземления для электротехники.

В стоматологии гидроксид кальция применяется в качестве дезинфектора для корневых зубных каналов.

В пищевой промышленности гидроксид кальция в избытке используется как пищевая добавка Е526, которую добавляют при производстве:

• Сахарного тростника;
• Алкогольных и безалкогольных напитков;
• Энергетиков;
• Фруктовых соков;
• Детского питания;
• Маринованных огурцов;
• Пищевой соли;
• Кондитерских изделий и сладостей;
• Какао-продуктов;
• Кукурузных лепешек;
• Мучных изделий и выпечки.

В Испании гидроксид кальция используют для приготовления мамалыги, так как считают, что он способствует лучшему усвоению блюда.

Коренные племена американских индейцев используют гидроксид кальция в качестве ингредиента для психоделического табака Япу, получаемого из семян бобовых деревьев вида Анаденантера.

В Афганистане гидроксид кальция используется в производстве табака Нисвар, изготавливаемого из свежих листьев табака, индиго, кардамона, ментола, масла, гидроксида кальция и древесной золы. Жители Афганистана также используют гидроксид кальция в качестве краски для своих глинобетонных домов. Самыми крупными потребителями гидроксида кальция в мире считаются такие страны, как Афганистан, Пакистан, Индия, Швеция и Норвегия.

Свойства гидроксида кальция

Гидроксид кальция – бесцветные кристаллы или белый порошок без запаха, которые при нагревании до 580°С распадаются на оксид кальция и воду.

Молярная масса гидроксида кальция составляет 74,093 г/моль, плотность 2,211 г/см3, растворимость в воде 0,189 г/100 мл, кислотность (рКа) 12.4, показатель преломления 1,574.

Гидроксид кальция не растворяется в спирте.

Вред гидроксида кальция

При попадании гидроксида кальция на кожу возникает сильное раздражение, зуд, химические ожоги и некроз кожи.

При случайном употреблении гидроксида кальция внутрь возникает сильная боль в горле, жжение во рту, боль в животе, рвота, кровавый стул и падение артериального давления. Также происходит повышение рН крови, она становится слишком щелочной, что может вызвать повреждение внутренних органов.

При вдыхании порошка гидроксида кальция через нос или рот происходит опухание горла, которое может ограничить дыхание или сделать его затруднительным. Если частицы гидроксида кальция попадают в легкие, необходима неотложная медицинская помощь.

При попадании гидроксида кальция в глаза происходит потеря зрения, сопровождаемая сильной болью.

Оказание первой медицинской помощи при отравлении гидроксидом кальция

Если гидроксид кальция был употреблен внутрь необходимо выпить стакан воды или молока.

При попадании гидроксида кальция на кожу или глаза необходимо тщательно промыть пораженные участки кожи и глаза большим количеством воды в течение не менее 15 минут.

При вдыхании гидроксида кальция необходимо немедленно переместиться на свежий воздух и вызвать скорую помощь.