Соль кальция окрашивает пламя в. Химические и физические свойства кальция, его взаимодействие с водой

26.12.2023

Кальций – элемент 4‑го периода и IIA‑группы Периодической системы, порядковый номер 2O. Электронная формула атома [ 18 Ar]4s 2 , степени окисления +II и 0. Относится к щелочноземельным металлам.

Имеет низкую электроотрицательность (1,04), проявляет металлические (основные) свойства. Образует (как катион) многочисленные соли и бинарные соединения. Многие соли кальция малорастворимы в воде.

В природе – шестой по химической распространенности элемент (третий среди металлов), находится в связанном виде. Жизненно важный элемент для всех организмов.

Недостаток кальция в почве восполняется внесением известковых удобрений (СаСO 3 , СаО, цианамид кальция CaCN 2 и др.).

Кальций, катион кальция и его соединения окрашивают пламя газовой горелки в темно‑оранжевый цвет (качественное обнаружение).

Кальций Са. Серебристо‑белый металл, мягкий, пластичный. Во влажном воздухе тускнеет и покрывается пленкой из СаО и Са(ОН) 2 .

Весьма реакционноспособный; воспламеняется при нагревании на воздухе, реагирует с водородом, хлором, серой и графитом:

Восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод – кальцийтержия):

ЗСа + Cr 2 O 3 = ЗСаО + 2Cr (700–800 °C)

5Са + V 2 O 5 = 5СаО + 2V (950 °C)

Энергично реагирует с водой (с высоким экзо ‑эффектом):

Са + 2Н 2 O = Са(ОН) 2 + Н 2 + 413 кДж

В ряду напряжений стоит значительно левее водорода, из разбавленных кислот НCl и H 2 SO 4 вытесняет водород (за счет Н 2 O и Н +):

Ca + 2H+ = Са 2+ + Н 2

Получение кальция в промышленности :

Кальций применяется для удаления примесей неметаллов из металлических сплавов, как компонент легких и антифрикционных сплавов, для выделения редких металлов из их оксидов.

Оксид кальция СаО. Основный оксид. Техническое название негашёная известь. Белый, весьма гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ O 2‑ . Тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при прокаливании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Энергично реагирует с водой (с высоким экзо ‑эффектом), образует сильно щелочной раствор (возможен осадок гидроксида), процесс называется гашение извести. Реагирует с кислотами, оксидами металлов и неметаллов. Применяется для синтеза других соединений кальция, в производстве Са(ОН) 2 , СаС 2 и минеральных удобрений, как флюс в металлургии, катализатор в органическом синтезе, компонент вяжущих материалов в строительстве.

Уравнения важнейших реакций:

Получение СаО в промышленности – обжиг известняка (900–1200 °C):

СаСO 3 =СаО + СO 2

Гидроксид кальция Са(ОН) 2 . Основный гидроксид. Техническое название гашёная известь. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ (ОН ‑) 2 . Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Малорастворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше – в кипящей воде. Прозрачный раствор (известковая вода) быстро мутнеет из‑за выпадения осадка гидроксида (суспензию называют известковое молоко). Качественная реакция на ион Са 2+ – пропускание углекислого газа через известковую воду с появлением осадка СаСO 3 и переходом его в раствор. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, вступает в реакции ионного обмена.

Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов – тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.

Уравнения важнейших реакций:

Получение Са(ОН) 2 в промышленности – гашение извести СаО (см. выше).

5.4. Жёсткость воды

Природная вода, проходя через известковые горные породы и почвы, обогащается солями кальция и магния (а также железа) и становится жёсткой. В жесткой воде при стирке белья увеличивается расход мыла, а ткань, впитывая соли, становится желтой и быстро ветшает. Накипь – нерастворимые соединения кальция и магния и оксид железами), осаждающиеся на внутренних стенках посуды, паровых котлов и трубопроводов. В жесткой воде дольше варятся овощи, крупы и мясо. Различают временную и постоянную жесткость воды.

Временная жесткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов М(НСO 3) 2 (М = Са, Mg) и Fe(HCO 3) 2 . Если количественно определяют содержание ионов HCO 3 ‑ , говорят о карбонатной жесткости, если содержание ионов Са 2+ , Mg 2+ и Fe 2+ – о кальциевой, магниевой или железной жесткости. Временная жесткость тем выше, чем больше содержание этих ионов в воде. Жесткость воды назвали временной потому, что она устраняется простым кипячением:

Са(НСO 3) 2 = СаСO 3 ↓ + Н 2 O + СO 2

Mg(HCO 3) 2 = Mg(OH) 2 ↓ + 2СO 2

4Fe(HCO 3) 2 + O 2 = 2Fe 2 O 3 ↓ + 8CO 2 + 4H 2 O

Постоянная жесткость обусловлена другими солями кальция и магния (сульфаты, хлориды, нитраты, дигидро‑ортофосфаты и др.). Такая жесткость не устраняется кипячением воды. Поэтому для удаления из жесткой воды большей части всех солей ее умягчают, используя химические реактивы и специальные (ионообменные) способы. Умягченная вода пригодна для питья и приготовления пищи.

Умягчение воды достигается, если ее обработать различными осадителями – гашеной известью, содой и ортофосфатом натрия:

устранение временной жесткости:

Са(НСO 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСO 3 ↓ + 2Н 2 O

Mg(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = CaMg(CO 3) 2 ↓ + 2Н 2 O

4Fe(HCO 3) 2 + 8Са(ОН) 2 + O 2 = 4FeO(OH)↓ + 8СаСO 3 ↓ + 10Н 2 O

устранение постоянной жесткости:

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = СаСO 3 ↓ + 2NaNO 3

2MgSO 4 + Н 2 O = Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + СO 2 + 2Na 2 SO 4

3FeCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Fe 3 (PO 4) 2 ↓ + 6NaCl

В химической лаборатории и в промышленности используется полностью обессоленная вода (для питья она непригодна). Для получения обессоленной воды природную воду подвергают перегонке (дистилляции). Такая дистиллированная вода является мягкой, подобно дождевой воде.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Распространенные элементы. строение атомов. Электронные оболочки. Орбитали
Химический элемент – определенный вид атомов, обозначаемый названием и символом и характеризуемый порядковым номером и относительной атомной массой. В табл. 1 перечи

В каждой орбитали может разместиться не более двух электронов
Один электрон на орбитали называется неспаренным, два электрона – электронной парой:

Свойства элементов находятся в периодической зависимости от порядкового номера
Периодически повторяющийся характер изменения состава электронной оболочки атомов элементов объясняет периодическое изменение свойств элементов при движении по периодам и группам Пе

Молекулы. Химическая связь. Строение веществ
Химические частицы, образованные из двух или нескольких атомов, называются молекулами (реальными или условными формульными единицами многоатомных веществ). Атомы в мол

Алюминий
Алюминий – элемент 3‑го периода и IIIA‑группы Периодической системы, порядковый номер 13. Электронная формула атома 3s23p1,

Марганец
Марганец – элемент 4‑го периода и VIIB‑группы Периодической системы, порядковый номер 25. Электронная формула атома 3d54s2;

Общие свойства металлов. Коррозия
Элементы с металлическими свойствами расположены вIA – VIA группах Периодической системы (табл. 7).

Водород
Водород – первый элемент Периодической системы (1‑й период, порядковый номер 1). Не имеет полной аналогии с остальными химическими элементами и не принадлежит ни к како

Хлор. Хлороводород
Хлор – элемент 3‑го периода и VII А‑группы Периодической системы, порядковый номер 17. Электронная формула атома 3s23p5, ха

Хлориды
Хлорид натрия NaCl. Бескислородная соль. Бытовое название поваренная соль. Белый, слабогигроскопичный. Плавится и кипит без разложения. Умеренно раствори

Гипохлориты. Хлораты
Гипохлорит кальция Са(СlO)2. Соль хлорноватистой кислоты HClO. Белый, при нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в холодной воде (обр

Бромиды. Иодиды
Бромид калия КBr. Бескислородная соль. Белый, негигроскопичный, плавится без разложения. Хорошо растворим в воде, гидролиза нет. Восстановитель (более слабый, ч

Кислород
Кислород – элемент 2‑го периода и VIA‑группы Периодической системы, порядковый номер 8, относится к халькогенам (но чаще рассматривается отдельно). Электронная фо

Сера. Сероводород. Сульфиды
Сера – элемент 3‑го периода и VIA‑группы Периодической системы, порядковый номер 16, относится к халькогенам. Электронная формула атома 3s

Диоксид серы. Сульфиты
Диоксид серы SO2. Кислотный оксид. Бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет строение незавершенного треугольника [: S(O)2] (sр

Серная кислота. Сульфаты
Серная кислота H2SO4. Оксокислота. Бесцветная жидкость, очень вязкая (маслообразная), весьма гигроскопичная. Молек

Азот. Аммиак
Азот – элемент 2‑го периода и VA‑группы Периодической системы, порядковый номер 7. Электронная формула атома 2s22p3, характе

Оксиды азота. Азотная кислота
Монооксид азота NO. Несолеобразующий оксид. Бесцветный газ. Радикал, содержит ковалентную σπ‑связь (N=O), в твердом состоянии димер N2

Нитриты. Нитраты
Нитрит калияKNO2. Оксосоль. Белый, гигроскопичный. Плавится без разложения. Устойчив в сухом воздухе. Очень хорошо растворим в воде (образуется бесцв

Углерод в свободном виде
Углерод – элемент 2‑го периода и IVA‑группы Периодической системы, порядковый номер 6. Химия углерода – это в основном химия органических соединений; неорганическ

Оксиды углерода
Монооксид углерода СО. Несолеобразующий оксид. Бесцветный газ, без запаха, легче воздуха. Молекула слабополярна, содержит ковалентную тройную σππ

Карбонаты
Карбонат натрия Na2CO3. Оксосоль. Техническое название кальцинированная сода. Белый, при нагревании плавится и разлагается. Чувстви

Кремний
Кремний – элемент 3‑го периода и IVA‑группы Периодической системы, порядковый номер 14. Электронная формула атома 3s23p2. Х

Алканы. Циклоалканы
Алканы (парафины) – это соединения углерода с водородом, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой одинарной связью (предельные углеводоро

Алкены. Алкадиены
Алкены (олефины) – это углеводороды, в молекулах которых содержатся атомы углерода, соединенные между собой двойной связью (непредельные углеводороды ряд

Спирты. Простые эфиры. Фенолы
Спирты – производные углеводородов, содержащие функциональную группу ОН (гидроксил). Спирты, в которых имеется одна группа ОН, называются одноат

Альдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоны – это производные углеводородов, содержащие функциональную карбонильную группу СО. В альдегидах карбонильная группа связана с а

Карбоновые кислоты. Сложные эфиры. Жиры
Карбоновые кислоты – это производные углеводородов, содержащие функциональную группу СООН (карбоксил). Формулы и названия некоторых распространенных ка

Углеводы
Углеводы (сахара) – важнейшие природные соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Углеводы подразделяются на моносахариды, дисахариды и полис

Нитросоединения. Амины
Очень важны в народном хозяйстве азотсодержащие органические вещества. Азот может входить в органические соединения в виде нитрогруппы NO2, аминогруппы NH2 и а

Аминокислоты. Белки
Аминокислоты – органические соединения, содержащие в своем составе две функциональные группы – кислотную СООН и аминную NH2

Скорость реакций
Количественной характеристикой быстроты течения химической реакции А + B → D + E является ее скорость, т. е. скорость взаимодействия частиц реагентов А

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагентов
если для реакции необходимо столкновение двух реагирующих молекул. Эта зависимость носит название кинетического закона действующих масс (К. Гулльберг, П. Вог

Энергетика реакций
Любая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии в форме теплоты. В исходных веществах химические связи разрываются, и на это энергия затрачивается (т. е. она при это

Обратимость реакций
Химическая реакция называется обратимой, если в данных условиях протекает не только прямая реакция (→), но также и обратная реакция т. е. из исходных веществ образуются

При воздействии на равновесную систему химическое равновесие смещается в сторону, противодействующую этому воздействию
Рассмотрим подробнее влияние таких факторов, как температура, давление, концентрация, на смещение равновесия. 1. Температура. Повышение температуры сме

Растворимость веществ в воде
Раствор – это гомогенная система, состоящая из двух или более веществ, содержание которых можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности.

Электролитическая диссоциация
Растворение любого вещества в воде сопровождается образованием гидратов. Если при этом в растворе не происходит формульных изменений у частиц растворенного вещества, то такие вещест

Диссоциация воды. Среда растворов
Сама вода – это очень слабый электролит:

Реакции ионного обмена
В разбавленных растворах электролитов (кислот, оснований, солей) химические реакции протекают обычно при участии ионов. При этом все элементы реагентов могут сохра

Гидролиз солей
Гидролиз соли – это взаимодействие ее ионов с водой, приводящее к появлению кислотной или щелочной среды, но не сопровождающееся образованием осадка или газа (ниже

Окислители и восстановители
Окислительно‑восстановительные реакции протекают с одновременным повышением и понижением степеней окисления элементов и сопровождаются передачей электронов:

Подбор коэффициентов методом электронного баланса
Метод состоит из нескольких этапов. 1. Записывают схему реакции; находят элементы, повышающие и понижающие свои степени окисления, и выпи

Ряд напряжений металлов
В ряду напряжений металлов стрелка отвечает уменьшению восстановительной способности металлов и увеличению окислительной способности их катионов в водном растворе (кислотная среда):

Электролиз расплава и раствора
Электролизом называется окислительно‑восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через растворы или

Массовая доля растворенного вещества. Разбавление, концентрирование и смешивание растворов
Массовая доля растворенного вещества В (ω в) – это отношение массы вещества В (т в) к массе раствора (m (р)

Объемное отношение газов
Для химической реакции a A + b B = c C + d D выполняется соотношение

Масса (объем, количество вещества) продукта по реагенту в избытке или с примесями
Избыток и недостаток реагентов. Количества, массы и объемы (для газов) реагентов не всегда берутся стехиометрическими, т. е. в соответствии с уравнениями реакции. Ч

Нахождение молекулярной формулы органического соединения
При выведении формул веществ, особенно в органической химии, часто используют относительную плотность газа. Относительная плотность газа X – отношение абсолютной пло

В большинстве случаев пламя камина или костра бывает желто-оранжевым из-за содержащихся в дровах солей. Добавляя определенные химические вещества, можно изменить цвет пламени, чтобы он больше соответствовал особому событию или чтобы просто полюбоваться сменой цветов. Чтобы изменить цвет пламени, вы можете добавить определенные химические соединения непосредственно в огонь, приготовить парафиновые лепешки с химикатами или замочить дрова в специальном химическом растворе. Несмотря на все то удовольствие, которое может подарить вам процесс создания цветного пламени, обязательно соблюдайте особую осторожность, когда работаете с огнем и химическими веществами.

Шаги

Выбор подходящих химикатов

Выберите цвет (или цвета) пламени. Несмотря на то, что у вас есть возможность выбирать среди целого набора различных оттенков пламени, необходимо решить, какие из них вам наиболее важны, чтобы вы могли подобрать подходящие химические вещества. Пламя можно сделать синим, бирюзовым, красным, розовым, зеленым, оранжевым, фиолетовым, желтым или белым.

Определите необходимые вам химические реагенты на основании того цвета, который они создают при горении. Чтобы окрасить пламя в нужный цвет, необходимо подобрать подходящие химикаты. Они должны быть порошковыми и не включать в себя хлораты, нитраты или перманганаты, образующие при горении вредные побочные продукты.

Чтобы создать синее пламя, возьмите хлорид меди или хлористый кальций.
Чтобы сделать пламя бирюзовым, используйте сульфат меди.
Для получения красного пламени возьмите хлорид стронция.
Для создания розового пламени используйте хлорид лития.
Чтобы сделать пламя светло-зеленого цвета, используйте буру.
Чтобы получить зеленое пламя, возьмите квасцы.
Чтобы создать оранжевое пламя, используйте хлорид натрия.
Для создания пламени фиолетового цвета возьмите хлористый калий.
Для получения желтого пламени используйте углекислый натрий.
Чтобы создать белое пламя, возьмите сернокислый магний.

Купите нужные химические вещества. Некоторые из окрашивающих пламя реагентов относятся к широко используемым в хозяйстве веществам, поэтому их можно найти в продуктовом, хозяйственном или садовом магазине. Другие химикаты можно приобрести в специализированных магазинах химических реактивов или купить в интернет-магазинах.
- Сульфат меди используется в сантехнических целях для уничтожения корней деревьев, которые могут повредить трубы, поэтому его можно поискать в хозяйственных магазинах.
- Хлорид натрия – это обычная поваренная соль, поэтому ее можно купить в продуктовом магазине.
- Хлористый калий используется как средство для смягчения воды, поэтому его также можно поискать в хозяйственных магазинах.
- Бура нередко используется для стирки, поэтому ее можно найти в отделе моющих средств некоторых супермаркетов.
- Сернокислый магний содержится в соли Эпсома, которую можно поспрашивать в аптеках.
- Хлорид меди, хлористый кальций, хлорид лития, углекислый натрий и квасцы следует приобретать в магазинах химических реагентов или через интернет-магазины.

Подсыпание химикатов в огонь

Изготовление парафиновых лепешек

Растопите парафин на водяной бане. Поставьте термостойкую миску на кастрюлю с медленно кипящей водой. Добавьте в миску несколько кусочков парафина и дайте им полностью растять.
- Можно использовать покупной кусковой или баночный парафин (или воск) либо остатки парафина от старых свечек.
- Не топите парафин на открытом пламени, иначе вы можете устроить пожар.
Добавьте в парафин химикат и размешайте. Как только парафин полностью растает, снимите его с водяной бани. Добавьте 1–2 столовые ложки (15–30 г) химического реагента и тщательно размешайте до получения однородного состава.
- Если вы не хотите добавлять химикаты напрямую в парафин, их можно предварительно завернуть в использованный абсорбирующий материал и потом положить полученный сверток в емкость, которую вы собираетесь залить парафином.
Дайте парафиновому составу немного остыть и разлейте его по бумажным чашечкам. После приготовления парафиновой смеси с химикатом, дайте ей остыть в течение 5–10 минут. Пока смесь все еще будет жидкой, разлейте ее по бумажным чашечкам для кексов, чтобы приготовить парафиновые лепешки.
- Для приготовления парафиновых лепешек можно использовать как небольшие бумажные чашечки, так и картонную упаковку от яиц.
Позвольте парафину застыть. После того как парафин будет разлит по формам, дайте ему постоять до затвердения. На полное охлаждение уйдет примерно час времени.

Подбросьте парафиновую лепешку в огонь. Когда парафиновые лепешки застынут, освободите одну из них от упаковки. Подбросьте лепешку в самую жаркую часть костра. По мере того как воск будет плавиться, пламя начнет менять свой цвет.
- В огонь можно добавлять сразу несколько парафиновых лепешек с разными химическими добавками, только располагайте их в разных местах.
- Парафиновые лепешки хорошо подходят для костров и каминов.

Обработка древесины химикатами

Соберите сухие и легкие материалы для костра. Вам подойдут такие материалы древесного происхождения, как щепки, обрезки пиломатериалов, сосновые шишки и хворост. Также можно использовать скрученные газеты.

Растворите химикат в воде. Добавьте по 450 г выбранного химиката на каждые 4 л воды, используйте для этого пластиковую емкость. Тщательно размешайте жидкость, чтобы ускорить растворение химиката. Для достижения наилучших результатов добавляйте в воду только один вид химического реагента.
- Можно также взять стеклянную емкость, но избегайте применения металлической тары, которая может вступить в реакцию с химическими веществами. Соблюдайте осторожность, чтобы не уронить и не разбить используемые стеклянные емкости вблизи от очага костра или камина.
- Обязательно наденьте защитные очки, маску (или респиратор) и резиновые перчатки, когда будете готовить химический раствор.
- Лучше всего готовить раствор на открытом воздухе, так как некоторые виды химикатов могут оставлять пятна на рабочей поверхности или выделять вредные испарения.
На сутки замочите в растворе древесные материалы. Перелейте раствор в большую емкость, например, в большой пластиковый контейнер. Положите древесные материалы в сетчатый мешок (такие мешки часто используют для хранения лука или картофеля) для последующего погружения в раствор. Придавите мешок кирпичом или иным тяжелым предметом и оставьте древесину в жидкости на 24 часа.

Выньте сетку с древесными материалами из раствора и оставьте сушиться. Приподнимите сетчатый мешок с древесными материалами над емкостью с раствором, чтобы дать ему немного стечь. Затем положите древесные материалы на газетный лист или подвесьте их в сухом, хорошо проветриваемом месте и дайте просохнуть в течение 24 часов или более.
- Обязательно используйте защитные перчатки, когда будете вытаскивать древесные материалы из химического раствора.
- Если вы не дадите древесине высохнуть, то вам будет трудно разжечь костер.
Сожгите обработанные древесные материалы в огне. Разведите костер или растопите камин. Когда обычные дрова прогорят и огонь уменьшится, подкиньте в него обработанные древесные материалы. Через несколько минут они загорятся, и вы увидите цветное пламя.

Продолжение. См. № 1, 3–15, 18, 19, 21, 22, 24–31, 33–35, 37, 40, 43 –48/98; 1–5/99

Пособие для учителей средних школ и преподавателей технических лицеев

Р.А.Лидин

Справочник по общей и неорганической химии

10.1.3. Кальций

Общая характеристика элемента

Элемент 4-го периода и IIа группы периодической системы, порядковый номер 20, относится к щелочно-земельным металлам. Электронная формула атома [ 18 Ar]4s 2 , характерная степень окисления +2. Имеет низкую электроотрицательность. Проявляет металлические (осноRвные) свойства. Многие соли кальция малорастворимы в воде. Кальций, катион кальция и его соединения окрашивают пламя газовой горелки в темно-оранжевый цвет (качественное обнаружение).

В природе – шестой по химической распространенности элемент. В земной коре (третий – среди металлов) находится в связанном виде, входит в состав многих минералов и горных пород. Присутствует в природных водах и определяет большую часть их «жесткости» (вместе с магнием); 1 л морской соли содержит 0,4 г ионов Ca 2+ .

Жизненно важный элемент для всех организмов. Концентрируется в костях и зубах в виде различных фосфатов, суточная норма для человека составляет ~1г кальция. Ионы Ca 2+ обеспечивают свертываемость крови, недостаток кальция вызывает размягчение костей и рахит. Из карбоната кальция построены кораллы и раковины моллюсков. Недостаток кальция в почве восполняется внесением известковых удобрений (CaCO 3 , CaO, CaCN 2 и др.).

Физические свойства и получения кальция и его соединений

Химические свойства кальция и его соединений

38. Са – кальций. Простое вещество. Белый, пластичный. Во влажном состоянии покрывается оксидно-гидроксидной пленкой. Весьма реакционноспособный, воспламеняется при нагревании на воздухе. Сильный восстановитель, в ряду напряжений стоит значительно левее водорода. Энергично реагирует с водой (с сильным экзоэффектом), кислотами, неметаллами. Катион Са 2+ в растворе – бесцветный аквакомплекс 2+ (протолизу не подвергается).

Применяется для удаления примесей неметаллов из металлических сплавов, как компонент легких и антифрикционных сплавов, для восстановления многих металлов из их оксидов.

1) Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 Ї + H 2 (D H 0 = –413 кДж);

2) Ca + 2HCl (разб.) = CaCl 2 + H 2 ;

3) 4Ca + 10HNO 3 (разб.) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O,

4Ca + 10HNO 3 (оч. разб.) = 4Ca(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O;

4) Ca + H 2 = CaH 2 (500–700 °С);

5) 2Ca + O 2 (воздух) = 2CaO (300–450 °С),

3Ca + N 2 (воздух) = Ca 3 N 2 (нитрид) (200–450 °С);

6) Ca + Cl 2 = CaCl 2 (200–250 °С),

Ca + S = CaS (150 °С),

Ca + 2C (графит) = CaC 2 (550 °С);

7) Ca + 2MCl = CaCl 2 + 2M (700–800 °С, вак., M = Rb, Cs),

3Ca + Cr 2 O 3 = 3CaO + 2Cr (700–800 °С),

5Ca + V 2 O 5 = 5CaO + 2V (950 °С).

39. СаО – оксид кальция. Основной оксид. Белый, весьма гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ О 2– . Тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при прокаливании. Поглощает углекислый газ из воздуха. Энергично реагирует с водой (с высоким экзоэффектом), образует сильнощелочной раствор (возможен осадок гидроксида). Реагирует с кислотами, оксидами металлов и неметаллов.

Применяется для синтеза других соединений кальция, в производстве Ca(ОН) 2 , СаС 2 и минеральных удобрений, как флюс в металлургии, катализатор в органическом синтезе, компонент вяжущих материалов в строительстве.

1) СаО + H 2 O = Ca(OH) 2 (D H 0 = –64 кДж, «гашение» извести);

2) СаО + 2HCl (разб.) = CaCl 2 + H 2 O;

СаО + SiO 2 = CaSiO 3 (1100–1200 °С);

4) СаО + Al 2 O 3 = (CaAl 2)O 4 (1200–1300 °С),

СаО + TiO 2 = (CaTi)O 3 (900–1100 °С),

СаО + Fe 2 O 3 = (CaFe 2)O 4 (900–1000 °С);

5) СаО + 3C (кокс) = CaC 2 + CO (1000–1200 °С);

6) 4СаО + 2Al = 3Ca + (CaAl 2)O 4 (1200 °С).

40. Са(ОН) 2 – гидроксид кальция . Основный гидроксид. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ (ОН –) 2 . Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает углекислый газ из воздуха. Мало- растворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше – в кипящей воде. Реагирует с кислотами, кислотными оксидами. Качественная реакция на ион Са 2+ – см. рубрику 40 6 . Применяется в производстве стекла, вяжущих строительных растворов, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды.

1) Са(ОН) 2 = CaO + H 2 O (520–580 °С);

2) Са(ОН) 2 (насыщ.) = Ca 2+ + 2OH – (pH > 7, «известковая вода»);

3) Са(ОН) 2 + 2HCl (разб.) = CaCl 2 + 2H 2 O;

4) Са(ОН) 2 + H 2 SO 4 (разб.) = CaSO 4 Ї + 2H 2 O,

Са(ОН) 2 + 2H 2 SO 4 (конц.) = Ca(HSO 4) 2 + 2H 2 O,

2Са(ОН) 2 (изб.) + H 2 SO 4 (оч. разб.) = Ca 2 SO 4 (OH) 2 Ї + 2H 2 O;

6) a) Са(ОН) 2 + 2H 3 PO 4 (конц.) = Ca(H 2 PO 4) 2 Ї +2H 2 O,

Б) Са(ОН) 2 + H 3 PO 4 (разб.) = CaHPO 4 Ї + 2H 2 O,

В) 3Са(ОН) 2 + 2H 3 PO 4 (разб.) = Ca 3 (PO 4) 2 Ї + 6H 2 O,

Г) 5Са(ОН) 2 (изб.) + 3H 3 PO 4 (разб.) = Ca 5 (PO 4) 3 OH Ї +9H 2 O;

7) 2Са(ОН) 2 (суспензия) + 2Cl 2 (г.) = CaCl 2 + Ca(ClO) 2 + 2H 2 O;

8) Са(ОН) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O (кип.);

9) Са(ОН) 2 (насыщ.) + Na 2 CO 3 = CaCO 3 Ї + 2NaOH.

41. СаСО 3 – карбонат кальция. Оксосоль. Белый, при прокаливании разлагается, плавится под избыточным давлением СО 2 . Нерастворим в воде. Реагирует с кислотами, солями аммония (в горячем растворе), углеродом. Переводится в раствор в водной среде действием избытка углекислого газа с образованием гидрокарбоната Ca(HCO 3) 2 (существует только в растворе), который определяет «временную» жесткость пресной воды (вместе с солями магния и железа). Устранение жесткости (умягчение воды) проводится кипячением или нейтрализацией гашеной известью. Распространенное в природе вещество (минерал кальцит, горная порода известняк и его разновидности – мел, мрамор, мергель, туф).

Применяется для производства СаО, СО 2 , цемента, стекла и минеральных удобрений, как наполнитель бумаги и резины, строительный камень (щебень) и компонент бетона и шифера, в виде осажденного порошка – для изготовления школьных мелков, зубных порошков и паст, при побелке помещений.

1) СаСО 3 = CaO + CO 2 (900–1200 °С, обжиг известняка);

2) СаСО 3 + 2HCl (разб.) = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O;

4) СаСО 3 + 2NH 4 Cl (конц.) = CaCl 2 + 2NH 3 + CO 2 + H 2 O (кип.);

5) СаСО 3 + C (кокс) = CaO + 2CO (800–850 °С).

Восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод – кальцийтержия):

ЗСа + Cr 2 O 3 = ЗСаО + 2Cr (700–800 °C)

5Са + V 2 O 5 = 5СаО + 2V (950 °C)

Энергично реагирует с водой (с высоким экзо ‑эффектом):

Са + 2Н 2 O = Са(ОН) 2 + Н 2 + 413 кДж

Ca + 2H+ = Са 2+ + Н 2

Получение кальция в промышленности :

Уравнения важнейших реакций:

Получение СаО в промышленности – обжиг известняка (900–1200 °C):

СаСO 3 =СаО + СO 2

Уравнения важнейших реакций:

Получение Са(ОН) 2 в промышленности – гашение извести СаО (см. выше).

5.4. Жёсткость воды

Са(НСO 3) 2 = СаСO 3 ↓ + Н 2 O + СO 2

Mg(HCO 3) 2 = Mg(OH) 2 ↓ + 2СO 2

4Fe(HCO 3) 2 + O 2 = 2Fe 2 O 3 ↓ + 8CO 2 + 4H 2 O

устранение временной жесткости:

Са(НСO 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСO 3 ↓ + 2Н 2 O

Mg(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = CaMg(CO 3) 2 ↓ + 2Н 2 O

4Fe(HCO 3) 2 + 8Са(ОН) 2 + O 2 = 4FeO(OH)↓ + 8СаСO 3 ↓ + 10Н 2 O

устранение постоянной жесткости:

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = СаСO 3 ↓ + 2NaNO 3

2MgSO 4 + Н 2 O = Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + СO 2 + 2Na 2 SO 4

3FeCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Fe 3 (PO 4) 2 ↓ + 6NaCl

Кальций - элемент 4-го периода и ПА-группы Периодической системы, порядковый номер 20. Электронная формула атома [ 18 Ar]4s 2 , степени окисления +2 и 0. Относится к щелочноземельным металлам. Имеет низкую электроотрицательность (1,04), проявляет металлические (основные) свойства. Образует (как катион) многочисленные соли и бинарные соединения. Многие соли кальция малорастворимы в воде. В природе — шестой по химической распространенности элемент (третий среди металлов), находится в связанном виде. Жизненно важный элемент для всех организмов.Недостаток кальция в почве восполняется внесением известковых удобрений (СаС0 3 , СаО, цианамид кальция CaCN 2 и др.). Кальций, катион кальция и его соединения окрашивают пламя газовой горелки в темно-оранжевый цвет (качественное обнаружение ).

Кальций Са

Серебристо-белый металл, мягкий, пластичный. Во влажном воздухе тускнеет и покрывается пленкой из СаО и Са(ОН) 2 .Весьма реакционноспособный; воспламеняется при нагревании на воздухе, реагирует с водородом, хлором, серой и графитом:

Восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод — кальцийтермия ):

Получение кальция в промышленности :

Оксид кальция СаО

Основный оксид. Техническое название негашёная известь. Белый, весьма гигроскопичный. Имеет ионное строение Ca 2+ O 2- . Тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при прокаливании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Энергично реагирует с водой (с высоким экзо- эффектом), образует сильно щелочной раствор (возможен осадок гидроксида), процесс называется гашение извести. Реагирует с кислотами, оксидами металлов и неметаллов. Применяется для синтеза других соединений кальция, в производстве Са(ОН) 2 , СаС 2 и минеральных удобрений, как флюс в металлургии, катализатор в органическом синтезе, компонент вяжущих материалов в строительстве.

Уравнения важнейших реакций:

Получение СаО в промышленности — обжиг известняка (900-1200 °С):

СаСО3 = СаО + СО2

Гидроксид кальция Са(ОН) 2

Основный гидроксид. Техническое название гашёная известь. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ (ОН —) 2 . Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Малорастворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше — в кипящей воде. Прозрачный раствор (известковая вода) быстро мутнеет из-за выпадения осадка гидроксида (суспензию называют известковое молоко). Качественная реакция на ион Са 2+ — пропускание углекислого газа через известковую воду с появлением осадка СаС0 3 и переходом его в раствор. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, вступает в реакции ионного обмена. Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов — тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.