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:
Карбонат кальция – неорганическое вещество белого цвета.
Химическая формула карбоната кальция СаСО3.
Карбонат кальция при прокаливании разлагается. Однако при избыточном давлении углекислого газа (СО2) плавится без разложения.
Встречается в виде трех кристаллических модификаций:
– кальцита (известняк, мел, мрамор);
– 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/м 3
2830
Плотность арагонита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 3
2,83
Плотность кальцита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м 3
2740
Плотность кальцита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 3
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 o С), 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.
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.
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.
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. реакциякарбоната кальция и углерода (графита, кокса):
CaCO3 + C → CaO + 2CO (t = 800-850 °C).
В результате реакции образуются оксид кальция и оксида углерода (II).
3. реакциякарбоната кальция и фтороводорода:
4. реакция взаимодействия карбоната кальция и сероводорода:
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:
6. реакция взаимодействия карбоната кальция и угольной кислоты:
В результате реакции образуется гидрокарбонат кальция.
7. реакция взаимодействия карбоната кальция и бромной кислоты:
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:
В результате реакции образуется гидрокарбонат кальция. Реакция протекает при комнатной температуре.
9. реакция взаимодействия карбоната кальция и оксида кремния:
В результате реакции образуются метасиликат кальция и оксида углерода (IV).
10. реакция взаимодействия карбоната кальция и оксида титана:
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:
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:
13. реакция взаимодействия карбоната кальция и гидроксида натрия:
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:
В результате реакции образуются хлорид кальция, аммиак, вода и оксид углерода (IV). Реакция протекает при кипении.
15. реакция взаимодействия карбоната кальция и сульфида калия:
В результате реакции образуются карбонат калия и сульфид кальция.
16. реакция взаимодействия карбоната кальция и сульфида натрия:
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;
– при производстве предметов гигиены (например, зубной пасты) и лекарственных средств;
– при производстве силикатного стекла ;
– в качестве наполнителя при производстве шпаклёвок и герметиков,
Карбонат кальция (углекислый кальций) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — . В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.
Содержание
Применение
Используется как белый пищевой краситель Е170. Являясь основой мела, используется для письма на досках. Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.
Массовое производство/использование
Очищенный от посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция — одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и в медицинской промышленности. В пищевой промышленности часто используется в качестве антислеживающего агента и разделителя в сухих молочных продуктах. При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта). Рекомендован при болезнях костных тканей.
Производители пластмассы — одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50 % всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полиолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т. п. Карбонат кальция составляет порядка 20 % красящего пигмента, используемого при производстве красок.
Строительство
Строительство — еще один из основных потребителей карбоната кальция. Шпатлевки, различные герметики — все они содержат карбонат кальция в значительных количествах. Также, карбонат кальция является важнейшим составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.
Карбонат кальция также широко используется в очистительных системах, как средство борьбы с загрязнением окружающей среды, при помощи карбоната кальция восстанавливают кислотно-щелочной баланс почвы.
Нахождение в природе
Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:
Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:
Что такое карбонат кальция, и где мы с ним можем встретиться
Перебирала недавно свои детские книги в поисках, что почитать сыну, и наткнулась на старую, но хорошо запомнившуюся с детства книгу А. Дитриха «Разноцветные истории». Мне подарили ее в третьем классе, и я, помню, зачитала её до заучивания наизусть.
Как ни странно, сейчас её уже не переиздают, по крайней мере, я нигде не смогла найти ни в продаже, ни на «пиратских» сайтах на скачивание.
Моему пятилетнему сыну она пока рановата для чтения, а вот для детей 8-9 лет, думаю, прекрасно подойдет. Здесь рассказывается об окружающем мире: из чего состоят горы, как образуются острова, как ученые прошлого изучали огонь и воздух.
Особенно мне нравилась первая повесть «Черным по белому».
Главный герой этой повести – обычный кусочек мела – и натолкнул меня на тему сегодняшней статьи. А что мы знаем о меле кроме того, что им пишут на школьной доске и на асфальте?
В общих чертах
Кто бы там что ни говорил о «натуральном» меле «без химии», но это как раз – самая типичная химия. Кальция карбонат – это и есть мел. Вещество, в состав которого входят по одному атому кальция и углерода и три атома кислорода.
Еще можете встретить название «углекислый кальций», это тоже верно.
Думаю, о внешнем виде долго говорить не надо – твердое белое вещество, не растворимое в воде, без вкуса и запаха.
Самое частое, где мы с ним сталкиваемся, это не только кусок мела из детского набора, но и скорлупа яиц, мелованная бумага, побелка и многое другое, о чем я напишу чуть ниже.
Кстати, не путайте с восковыми мелками – это совсем другое и не имеет никакого отношения к углекислому кальцию. Обычный мел, которым пишут на школьных досках, состоит из сорока процентов карбоната кальция и шестидесяти процентов гипса.
Так что, если вы прочитали чуть выше, что у мела нет вкуса, и решили со мной поспорить на основе своего опыта со школьным мелом, то знайте, что вы грызете не только карбонат, но и сульфат кальция, то есть гипс – отсюда и такой вкус.
Кому-то он кажется приятным, кому-то – нет. Я отношусь ко второй группе людей.
А насчет содержания карбоната кальция в скорлупе яиц есть интересный опыт, проведенный исследователем Дж. А. Маккеем – как знание химии помогло в экономике.
История, приключившаяся с одним фермером, чуть не разорила его – скорлупа куриных яиц была настолько тонкая, что при перевозке билось огромное количество яиц. Оказалось, что причина – в жаре и воде, которую пью куры.
Как именно была решена проблема, вы можете прочитать в группе « Занимательная химия », ссылки на которую в различных социальных сетях вы найдете под статьей.
Где встречается в природе
Думаю, эти названия вам мало что скажут, кроме, пожалуй, мрамора, его довольно легко представить. Кроме того, как я уже говорила, карбонат кальция входит в состав скорлупы яиц, а также с его помощью образуются сталактиты и сталагмиты в пещерах:
Конепрусские пещеры, Чехия
Ну а мел как осадочная порода также существует. Кроме карбоната кальция в него входит еще карбонат магния и оксиды некоторых металлов.
Где применяется
Два самых активных потребителя карбоната кальция – это строительная промышленность и производство пластмасс.
Ну, со строительством, думаю, все понятно – побелки, шпатлевки, герметики. Кроме того, большое количество этого вещества идет на производство красок (в качестве белого пигмента) и стекла.
Из мрамора строят красивейшие здания:
Церковь Святого Николая, Прага
В производстве пластмасс он используется как наполнитель и наполнитель.
Остальные области применения карбоната кальция не слишком большие, но все равно без него не могут обойтись:
Немного хочу сказать про карбонат кальция в качестве пищевой добавки. Она считается безвредной. В основном, применяется как белый краситель, разрыхлитель, который предотвращает слеживание сыпучих продуктов.
В детском питании, например, он выступает как регулятор кислотности, а в шоколаде работает как стабилизатор.
Чаще всего его добавляют в концентрированное молоко и сливки, твердые сыры, порошок какао.
Как я уже сказала, количество добавляемого углекислого кальция настолько мало, что не может вызвать негативные последствия. Нормой считается 1,5 г чистого вещества в день. Это довольно приличное количество, которое вы никак не наберете с пищей, поэтому беспокоиться не нужно.
Воздействие на организм
Какие же есть полезные свойства этого вещества? Оно влияет на свертываемость крови и давление, поддержание стабильной сердечной деятельности, участвует в формировании костной ткани.
В медицине его применяют для:
Например, если вы пьете «Ренни» при изжоге, то прочитайте в инструкции его состав: карбонаты кальция и магния, так как они вступают в реакцию с соляной кислотой, находящейся в желудке, и нейтрализуют ее. Правда, тут есть свои тонкости, с которыми лучше посоветоваться с врачом.
Кстати, если вы решите, что вам срочно необходимо пополнить запасы кальция в организме, то не надо говорить, что вам нужен чистый кальций – это все-таки металл, причем, достаточно активный (вы же не глотаете железные гвозди, если у вас низкий гемоглобин). А вот его соединения будут в самый раз.
Я уже рассказывала о глюконате кальция и его применении. Иногда возникают споры, что лучше – глюконат или карбонат.
Если разбираться, то оба этих вещества хорошо усваиваются организмом, но глюконата требуется гораздо больше – в его составе кальция почти в четыре раза меньше, чем в карбонате.
Минус применения карбоната в том, что он нерастворим в воде, это может привести к образованию камней в почках.
Кстати, очень смешно читать про «органический» и «неорганический» кальций. Это – чушь! Нет таких понятий.
Сейчас наиболее «удобным» для организма считается цитрат кальция. Именно поэтому на разных «народных» форумах и сайтах можно встретить рецепты типа: истолочь куриную скорлупу, растворить её в лимонной кислоте (лимонном соке) и пить.
В принципе, с точки зрения химии способ правильный. В результате химической реакции между карбонатом кальция, находящемся в скорлупе, и лимонной кислотой образуется соединение под названием цитрат кальция, которое хорошо растворяется в воде.
Но как это повлияет на организм, я сказать не могу, я не врач. По отзывам врачей, оно не влияет на образование камней в почках и на кислотность желудочного сока, хорошо усваивается организмом.
Честно скажу, я этим рецептом не пользовалась – я больше доверяю аптечным препаратам, где строго выверена дозировка, а основной компонент тщательно очищен от ненужных примесей.
Ну а что касается камней в почках, которыми нас так усердно пугают все, кому не лень, то прием препаратов кальция – далеко не единственный «провокатор» их образования. Если вы пьете кофе или/и газированные напитки в бешеных количествах, употребляете много сахара и соли, ведете сидячий образ жизни, то не надо потом грешить на кальций.
Вот, пожалуй, и все на сегодня.
Всем желаю хорошего настроения! Я недавно нашла забавное видео, поделюсь им с вами:
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
В природе встречается в виде многочисленных минералов, например, кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора, мела, входит в состав скорлупы яиц птиц.
Нерастворим в воде и этаноле.
Зарегистрирован как белый пищевой краситель (E170).
Содержание
Применение
Используется как белый пищевой краситель E170. Являясь основой мела, используется для письма на досках. Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.
Массовое производство/использование
Очищенный от примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, в качестве наполнителя при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве.
При производстве бумаги карбонат кальция применяют одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя, а также раскислителя.
Используется при производстве силикатного стекла, — материала для производства оконного стекла, стеклянных бутылок, стекловолокна.
Применяется при производстве предметов гигиены (например, зубной пасты), в медицине.
В пищевой промышленности часто используется в качестве препарата препятствующего слеживанию и для препятствования слипания в комки сухих молочных продуктах.
При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта). Рекомендован при болезнях костных тканей.
Производители пластмассы — одни из основных потребителей чистого карбоната кальция (более 50% всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полиолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т.п. Карбонат кальция составляет порядка 20% красящего пигмента, используемого при производстве красок.
В строительстве
Строительство — ещё один из основных потребителей карбоната кальция. Например, в качестве наполнителя шпаклёвок и герметиков.
Также карбонат кальция является важным составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.
Карбонат кальция широко применяется для раскисления кислых почв.
Нахождение в природе
Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:
Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:
Геология
Залежи карбоната кальция в виде меловых пластов — отложений известковых раковин моллюсков, в основном, мелового периода является распространенным минералом на всех континентах.
В природе встречаются три кристаллические модификации (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит).
Некоторые горные породы (известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы) практически полностью состоят из карбоната кальция с различными примесями.
Кальцит является устойчивой кристаллической модификацией карбоната кальция и встречается в самых разнообразных геологических условиях: в осадочных, метаморфических и магматических горных породах.
Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные преимущественно кальцитовыми остатками раковин морских организмов. Арагонит является второй по распространённости кристаллической модификацией CaCO3 и в основном формируется в раковинах моллюсков и скелетах некоторых других организмов.
Также арагонит может образовываться и в неорганических процессах, например в карстовых пещерах или гидротермальных источниках.
Фатерит является наименее стабильной разновидностью этого карбоната, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями.
Получение
Подавляющее количество карбоната кальция, добывающееся из полезных ископаемых, используется в промышленности. Чистый карбонат кальция (например, для производства продуктов питания или использования в фармацевтических целях), может быть изготовлен из природного минерала с малым количеством вредных примесей, например, из мрамора.
В лаборатории карбонат кальция может быть приготовлен предварительным гашением оксида кальция — негашеной извести. При этом образуется гидроксид кальция, и затем в суспензию продувается углекислый газ для получения карбоната кальция:
Химические свойства
При нагревании до 900—1000 °C разлагается на кислотный оксид — углекислый газ CO2 и основный оксид — негашёную известь CaO:
Растворяется в воде при избытке углекислого газа образуя кислую соль — гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2:
Из-за этой реакции образуются сталактиты, сталагмиты. Природные подземные воды, обильные углекислом газом, растворяют плохо растворимый карбонат кальция с образованием много лучше растворимого в воде гидрокарбоната кальция, при выделении подземной воды в виде капель с потолков пещер при попадании в воздух с низкой концентрацией углекислого газа происходит обратная реакция превращения гидрокарбоната кальция в плохо растворимый осадок карбоната кальция, образующего красивые природные формы в пещерах, и из-за этого же механизма образуются карстовые пещеры.
При обжиге с температурой свыше 1500 °C с углеродом, например, в форме кокса, образует карбид кальция и угарный газ:
. В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.
