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
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.
Природные соединения кальция (мел, мрамор, известняк, гипс) и продукты их простейшей переработки (известь) были известны людям с древних времен. В 1808 г. английский химик Хэмфри Дэви подверг электролизу влажную гашеную известь (гидроксид кальция) с ртутным катодом и получил амальгаму кальция (сплав кальция с ртутью). Из этого сплава, отогнав ртуть Дэви получил чистый кальций.
Он же предложил название нового химического элемента, от латинского "сalx" обозначавшего название известняка, мела и других мягких камней.
Нахождение в природе и получение:
Кальций - пятый по распространенности элемент в земной коре (более 3%), образует множество пород, в основе многих из которых - карбонат кальция. Некоторые из этих пород имеют органическое происхождение (ракушечник), показывающее важную роль кальция в живой природе.
Природный кальций - смесь 6 изотопов с массовыми числами от 40 до 48, причем на 40 Ca приходится 97% общего количества. Ядерными реакциями получены и другие изотопы кальция, например радиоактивный 45 Ca .
Для получения простого вещества кальция используется электролиз расплавов его солей или алюмотермия:
4CaO + 2Al = Ca(AlO 2) 2 + 3Ca
Физические свойства:
Серебристо-серый металл с кубической гранецентрированной решеткой, значительно более твердый, чем щелочные металлы. Температура плавления 842°C, кипения 1484°C, плотность 1,55 г/см 3 . При высоких давлениях и температурах около 20K переходит в состояние сверхпроводника.
Химические свойства:
Кальций не столь активен как щелочные металлы, тем не менее его приходится хранить под слоем минерального масла или в плотно запаянных металлических барабанах. Уже при обычной температуре он реагирует с кислородом и азотом воздуха, а также с водяными парами. При нагревании сгорает на воздухе красно-оранжевым пламенем, образуя оксид с примесью нитридов. Подобно магнию кальций продолжает гореть в атмосфере углекислого газа. При нагревании реагирует с другими неметаллами, образую не всегда очевидные по составу соединения, например:
Ca + 6B = CaB 6 или Ca + P => Ca 3 P 2 (а также CaP или CaP 5)
Во всех своих соединениях кальций имеет степень окисления +2.
Важнейшие соединения:
Оксид кальция CaO - ("негашёная известь") вещество белого цвета, щелочной оксид, энергично реагирует с водой ("гасится") переходя в гидроксид. Получают термическим разложением карбоната кальция.
Гидроксид кальция Ca(OH) 2 - ("гашёная известь") белый порошок, мало растворим в воде (0,16г/100г), сильная щелочь. Раствор ("известковая вода") используется для обнаружения углекислого газа.
Карбонат кальция CaCO 3
- основа большинства природных минералов кальция (мел, мрамор, известняк, ракушечник, кальцит, исландский шпат). В чистом виде вещество белого цвета или бесцв. кристаллы, При нагревании (900-1000 С) разлагается, образуя оксид кальция. Не р-рим, реагирует с кислотами, способен растворяться в воде, насыщенной углекислым газом, переходя в гидрокарбонат: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 . Обратный процесс приводит к появлению отложений карбоната кальция, в частности таких образований, как сталактиты и сталагмиты
Встречается в природе также в составе доломита CaCO 3 *MgCO 3
Сульфат кальция CaSO 4 - вещество белого цвета, в природе CaSO 4 *2H 2 O ("гипс", "селенит"). Последний при осторожном нагревании (180 С) переходит в CaSO 4 *0,5H 2 O ("жжёный гипс", "алебастр") - белый порошок, при замешивании с водой снова образующий CaSO 4 *2H 2 O в виде твердого, достаточно прочного материала. Мало растворим в воде, в избытке серной кислоты способен растворяться, образуя гидросульфат.
Фосфат кальция Ca 3 (PO 4) 2 - ("фосфорит"), нерастворим, под действием сильных кислот переходит в более растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция. Исходное сырье для получения фосфора, фосфорной кислоты, фосфорных удобрений. Фосфаты кальция входят также в состав апатитов, природных соединений с примерной формулой Са 5 3 Y, где Y = F, Cl, или ОН, соответственно фтор-, хлор-, или гидроксиапатит. Наряду с фосфоритом апатиты входят в состав костного скелета многих живых организмов, в т.ч. и человека.
Фторид кальция CaF 2 - (природн.: "флюорит", "плавиковый шпат"), нерастворимое в-во белого цвета. Природные минералы имеют разнообразные окраски, обусловленные примесями. Светится в темноте при нагревании и при УФ-облучении. Увеличивает текучесть ("плавкость") шлаков при получении металлов, чем обусловлено его применение в качестве флюса.
Хлорид кальция CaCl 2 - бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Образует кристаллогидрат CaCl 2 *6H 2 O. Безводный ("плавленый") хлорид кальция - хороший осушитель.
Нитрат кальция Ca(NO 3) 2 - ("кальциевая селитра") бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Составная часть пиротехнических составов, придающее пламени красно-оранжевый цвет.
Карбид кальция CaС 2 - реагирует с водой, к-тами образуя ацетилен, напр.: CaС 2 + H 2 O = С 2 H 2 + Ca(OH) 2
Применение:
Металлический кальций используется как сильный восстановитель при получении некоторых трудновосстанавлиевых металлов ("кальциетермия"): хром, РЗЭ, торий, уран и др. В металлургии меди, никеля, специальных сталей и бронз кальций и его сплавы используется для удаления вредных примесей серы, фосфора, избыточного углерода.
Кальций используется также для связывания малых количеств кислорода и азота при получении глубокого вакуума и очистке инертных газов.
Нейтрон-избыточные ионы 48 Ca используются для синтеза новых химических элементов, например элемента №114, . Другой изотоп кальция, 45 Ca , используется как радиоактивная метка при исследованиях биологической роли кальция и его миграции в окружающей среде.
Основной областью применения многочисленных соединений кальция является производство строительных материалов (цемент, строительные смеси, гипсокартон и т.д.).
Кальций один из макроэлементов в составе живых организмов, образуя соединения необходимые для построения как внутреннего скелета позвоночных животных, так и внешнего многих беспозвоночных, скорлупу яиц.
Ионы кальция также участвуют в регуляции внутриклеточных процессов, обуславливают свертываемость крови. Нехватка кальция в детском возрасте приводит к рахиту, в пожилом - к остеопорозу. Источником кальция служат молочные продукты, гречка, орехи, а его усвоению способствует витамин D.
При нехватке кальция используются различные препараты: кальцекс, раствор хлорида кальция, глюконат кальция и др.
Массовая доля кальция в организме человека 1,4-1,7%, суточная потребность 1-1,3 г (в зависимости от возраста). Избыточное потребление кальция может привести к гиперкальцемии - отложению его соединений во внутренних органах, образованию тромбов в кровеносных сосудах.
Источники:
Кальций (элемент) // Википедия. URL:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Кальций (дата обращения: 3.01.2014).
Популярная библиотека химических элементов:
Кальций. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3.01.2014).
Урок посвящен изучению веществ, которые имеют огромное практическое значение в жизни человека, а именно в такой области его жизни, как строительство. Учитель расскажет о способах получения, свойствах и применении оксида и гидроксида кальция.
Тема: Вещества и их превращения
Урок: Оксид и гидроксид кальция. Свойства и применение
Еще в древние времена люди заметили, что если обжечь известняк, мел или мрамор, то получится белый порошок с особыми свойствами. Основным компонентом мела, мрамора и известняка является вещество, называемое карбонатом кальция. Его химическая формула – СаСО 3 . При обжиге известняка протекает реакция, уравнение которой:
СаСО 3 = СаО + СО 2
Рис. 1. Минералы, основу которых составляет карбонат кальция
Оксид кальция может быть получен и при непосредственном сжигании кальция в атмосфере кислорода:
2Са + О 2 = 2СаО
При этом протекает реакция соединения кальция с кислородом с образованием оксида кальция.
Свойства образовавшегося оксида кальция используют в строительстве до сих пор. Оксид кальция – это номенклатурное название соединения СаО. Кроме номенклатурного, это вещество имеет несколько исторически сложившихся названий. Как вы уже знаете, оксид кальция можно получить путем обжига известняка, поэтому одно из его исторических названий – обожженная известь.
Если к полученному оксиду кальция добавить воду, то вода зашипит, как будто он раскален. Поэтому обожженная известь получила название «кипелка». При соприкосновении с водой оксид кальция как бы гасится, отдавая теплоту. Поэтому происходящий процесс назвали гашением, а оксид кальция – негашеной известью.
Образующийся при гашении водяной пар разрыхляет негашеную известь, она как бы обрастает пухом. В связи с этим получающаяся при взаимодействии с водой гашеная известь еще стала называться пушонкой.
Что же происходит при гашении негашеной извести? Установлено, что одна молекула оксида кальция взаимодействует с одной молекулой воды и образуется только одно новое вещество – гашеная известь. Эта реакция относится к типу соединения.
СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2
Формулу гашеной извести принято записывать так: Са(ОН) 2 . Номенклатурное название данного вещества – гидроксид кальция:
Смесь гашеной извести и воды называется известковым раствором, который используется в строительстве. Так как гидроксид кальция мало растворим в воде, известковый раствор содержит в себе осадок гидроксида кальция и собственно раствор (известковую воду).
Использование известкового раствора в строительстве для прочного соединения камней связано с его отвердеванием на воздухе.
Таким образом, весь процесс получения и применения оксида кальция можно представить в виде схемы (Рис.2).
Рис. 2. Получение и применение оксида кальция
При прокаливании карбоната кальция образуется негашеная известь - оксид кальция. При смешении с водой оксид кальция превращается в гашеную известь – гидроксид кальция. Смесь малорастворимого в воде гидроксида кальция и воды называется известковым раствором. При стоянии на воздухе известковый раствор взаимодействует с углекислым газом и превращается снова в карбонат кальция.
Уравнение реакции, соответствующей процессу затвердевания известкового раствора:
Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 + Н 2 О
Затвердевание известкового раствора происходит потому, что образуется нерастворимое вещество – карбонат кальция.
1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006. (с.92-96)
2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 84-86)
3. Химия. 8 класс. Учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.:Астрель, 2013. (§27)
4. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§33)
5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.
Дополнительные веб-ресурсы
1. Оксид и гидроксид кальция ().
Домашнее задание
1) с. 84-86 №№ 1,2,8 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
2) с.155-156 №№ 2, А1, А2 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.
Ca(OH)2 - это гидроксид кальция (от латинского Calcium hydroxide), он является довольно распространенным химическим веществом. Оно по своей природе считается сильным основанием. Представляет собой мелкокрупинчатый порошок желтоватого цвета или бесцветные кристаллы. Способен разлагаться при нагревании, в результате выделяется оксид кальция. Он плохо растворим в воде. При этом водный раствор гидроксида кальция по своим химическим свойствам является средним основанием. В присутствии металлов может выделять водород, который признан взрывоопасным газом.
Гидроксид кальция при поступлении в организм через рот или в результате вдыхания аэрозоля может всасываться в ткани и накапливаться в них. При обычной комнатной температуре в 20-22 градусов это вещество практически не испаряется, но при распылении его частиц может быть опасно для здоровья. Попадая на кожу, в дыхательные пути или слизистые оболочки глаз, гидроксид кальция оказывает раздражающее, даже разъедающее действие. Длительный контакт с кожными покровами может стать причиной дерматита. Также может поражаться легочная ткань при постоянном воздействии частиц гидроксида кальция.
Это химическое соединение имеет много тривиальных названий, таких как (ее получают методом гашения оксида кальция обычной водой), известковая вода (представляет собой прозрачный водный раствор). Другие названия: пушонка (гидроксид кальция в виде сухого порошка) и известковое молоко (насыщенная водная суспензия). Зачастую или известкой принято называть также оксид кальция.
Гидроксид кальция, химические свойства которого считаются агрессивными по отношению к другим веществам, получают методом гашения извести, то есть, в результате взаимодействия (химической реакции) оксида кальция и воды. Схематически эта реакция выглядит таким образом:
CaO + H2O = Ca(OH)2
Для полученного водного раствора характерна щелочная реакция среды. Как и все типичные кальция реагирует с:
1. неорганическими кислотами с образованием типичных солей кальция
H2SO4 +Ca(OH)2 = CaSO4 + 2H2O
2. углекислым газом, который растворен в воде, поэтому водный раствор очень быстро мутнеет на воздухе, при этом образуется белый нерастворимый осадок - карбонат кальция
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
3. угарным газом при повышении температуры до 400 градусов Цельсия
CO (t°) + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2
4. солями, в результате также выпадает белый осадок - сульфат кальция
Na2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2NaOH
Использование гидроксида кальция очень популярно. Наверняка, каждому известно, что известью обрабатывают стены помещений, стволы деревьев, а также используют ее как компонент строительного известкового раствора. Применение гидроксида кальция в строительстве известно с древнейших времен. А в настоящее время его включают в состав штукатурки, из него производят силикатный кирпич и бетон, составы которых практически одинаковы со строительным раствором. Основное отличие состоит в методе приготовления этих самых растворов.
Гидроксид кальция используется для смягчения для изготовления известковых неорганических удобрений, каустификации карбоната калия и натрия. Также это вещество незаменимо при дублении кож в текстильной промышленности, при получении различных соединений кальция, а также для нейтрализации кислых растворов, и в том числе. На его основе получают органические кислоты.
Гидроксид кальция нашел свое применение и в пищевой промышленности, где он больше известен как пищевая добавка Е526, использующаяся как регулятор кислотности, отвердитель и загуститель. В сахарной промышленности он применяется для обессахаривания патоки.
В лабораторных и демонстрационных опытах известковая вода является незаменимым индикатором обнаружения углекислого газа при протекании химических реакций. Известковым молоком обрабатывают растения в целях борьбы с болезнями и вредителями.