Как получить карбонат кальция

Характеристики и физические свойства карбоната кальция

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Карбонат кальция в обычных условиях представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), которое при прокаливании разлагается, однако плавится без разложения (условие – избыточное давление CO2).

Практически не растворяется в воде.

Рис. 1. Карбонат кальция. Внешний вид.

Основные характеристики карбоната кальция приведены в таблице ниже:

Молярная масса, г/моль

Плотность, г/см 3

Температура плавления, o С

Температура разложения, o С

Растворимость в воде (25 o С), г/100 мл

Получение карбоната кальция

Основной способ получения карбоната кальция заключается в смешивании твердого оксида кальция с водой — образуется так называемое известковое молоко. Так как гидроксид кальция немного растворяется в воде, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор – известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диоксида углерода.

Получение Карбоната Кальция — чистого мела. CaCO3.

Химические свойства карбоната кальция

Карбонат кальция — это средняя соль, образованная сильным основанием (гидроксид кальция Ca(OH)2) и слабой кислотой (угольная H2CO3). В водном растворе он гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону. Наличие анионов OH — свидетельствует о щелочном характере среды.

Ca 2+ +CO3 2- + HOH ↔ HCO3 — + Ca 2+ + OH — ;

Карбонат кальция взаимодействует с концентрированными растворами сильных минеральных кислот:

Он способен реагировать с щелочами в водных растворах:

Взаимодействие карбоната кальция с другими солями возможно только если продукт взаимодействия выводится из реакционной среды:

При нагревании данная соль разлагается:

CaCO3 = CaO + CO2↑ (t, o С = 900 — 1000).

Пропускание диоксида углерода через раствор карбоната кальция приводит к образованию кислой соли – гидрокарбоната кальция:

Применение карбоната кальция

Карбонат кальция нашел широкое применение в различных отраслях промышленности. Так, например, его используют в пищевой (добавка Е710 – белый краситель) и бумажной промышленности, при производстве полимеров, лакокрасочных материалов, бытовой химии и т.д.

Примеры решения задач

Задание	Вычислите массу карбоната кальция, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 200 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168кг/л). Определите объем диоксида углерода, выделяющийся в результате этой реакции.
Решение	Запишем уравнение реакции:

Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем:

msolution =0,2 × 1,168 = 0,2336 кг = 233,6 г.

msolute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×msolution;

msolute (HCl) = 34 / 100% × 233,6 = 79,424 г.

Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль):

n(HCl) = m (HCl) / M (HCl);

n (HCl) = 79,424 / 36,5 = 2,176 моль.

Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (CO2) =2: 1. Значит,

n(CO2) = ½ n(HCl) = ½×2,176 = 1,088моль.

Тогда, объем выделившегося диоксида углерода будет равен:

V (CO2) = 1,088 × 22,4 = 24,37л.

Согласно уравнению реакции n(HCl) :n (CaCO3) =2: 1. Значит,количество вещества карбоната кальция будет равно:

n (CaCO3) = ½ ×n (NaOH) = ½× 2,176 = 1,088моль.

Тогда масса карбоната кальция, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса – 100 г/моль):

m (CaCO3) = 1,088 × 100 = 108,8г.

Задание	Вычислите массу оксида кальция, который потребуется для получения карбоната кальция по реакции взаимодействия с диоксидом углерода массой 3,5 г.
Решение	Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида кальция и диоксида углерода с образованием карбоната кальция:

Рассчитаем количество вещества диоксида углерода (молярная масса – 44 г/моль):

n (CO2) = 3,5 / 44 = 0,08 моль.

Согласно уравнению реакции n(CO2) : n(CaO) = 1:1 . Тогда количество моль оксида кальция будет равно:

n (CaO) = n (CO2) = 0,08 моль.

Найдем массу оксида кальция (молярная масса – 56 г/моль):

m (CaO) = n (CaO) × M (CaO);

m (CaO) = 0,08 × 56 = 4,48 г.

Источник: ru.solverbook.com

Карбонат кальция

Карбонат кальция (углекислый кальций) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула CaCO3 .

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).

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

Таблетки из карбоната кальция

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

Кристаллическая структура кальцита

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

См. также: Карбонаты

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:

Соединения кальция

• Кальций (Ca)
• Азид кальция (Ca(N3)2) Тринидрид кальция
• Альгинат кальция ((C12H14O12Ca)n) Кальций альгиновокислый
• Арсенат кальция (Ca3(AsO4)2) Кальций мышьяковокислый
• Ацетат кальция (Ca(CH3COO)2) Кальций уксуснокислый
• Бензоат кальция (Ca(C6H5COO)2) Кальций бензойнокислый
• Борат кальция (Ca3(BO3)2) Кальций борнокислый
• Борат кальция-натрия (NaCaBO3) Кальций натрий борнокислый
• Бромат кальция (Ca(BrO3)2) Кальций бромноватокислый
• Бромид кальция (CaBr2) Кальций бромистый
• Вольфрамат кальция (CaWO4) Кальций вольфрамовокислый
• Гексафторосиликат кальция (CaSiF6) Кальций-кремний фтористые
• Гексацианоферрат II кальция (Ca2[Fe(CN)6]) Кальций железистосинеродистый
• Гексацианоферрат III кальция (Ca3[Fe(CN)6]2) Кальций железосинеродистый
• Гидрокарбонат кальция (Ca(HCO3)2) Кальций двууглекислый
• Гидроксид кальция (Ca(OH)2) Гашеная известь
• Гидросульфид кальция (Сa(HS)2) Бисульфид кальция
• Гидросульфит кальция (Ca(HSO3)2) Бисульфит кальция
• Гипофосфит кальция (Ca(PH2O2)2) Кальций фосфорноватистокислый
• Гипохлорит кальция (Сa(ClO)2) Кальций хлорноватистокислый
• Глюконат кальция (C12H22CaO14) Кальций глюконат
• Дитионат кальция (CaS2O6) Кальций дитионовокислый
• Дихромат кальция (CaCr2O7) Бихромат кальция (Кальций хромовокислый)
• Добезилат кальция (C12H10CaO10S2)
• Йодат кальция (Ca(IO3)2) Кальций йодноватокислый
• Йодид кальция (CaI2) Кальций йодистый
• Карбид кальция (CaC2) Кальций углеродистый
• Карбонат кальция (CaCO3) Кальций углекислый
• Карбонат кальция-калия (K2Ca(CO3)2) Кальций-калий углекислый
• Карбонат магния-кальция (CaMg(CO3)2) Магний-кальций углекислый
• Лактат кальция (2(C3H5O3)·Ca) Кальций молочнокислый
• Метаборат кальция (Ca(BO2)2) Тетраоксодиборат кальция
• Метасиликат магния-кальция (CaMg(SiO3)2) Магний-кальций кремнекислые мета
• Молибдат кальция (CaMoO4) Кальций молибденовокислый
• Нитрат кальция (Ca(NO3)2) Кальций азотнокислый
• Нитрит кальция (Ca(NO2)2) Кальций азотистокислый
• Оксалат кальция (CaC2O4) Кальций щавелевокислый
• Олеат кальция (Ca(C18H33O2)2) Кальций олеиновокислый
• Пальмитат кальция (Ca(C15H31COO)2) Кальций пальмитиновокислый
• Перманганат кальция (Ca(MnO4)2) Кальций марганцовокислый
• Перхлорат кальция (Ca(ClO4)2) Кальций хлорнокислый
• Пропионат кальция (Ca(C2H5COO)2) Кальций пропионовокислый
• Селенат кальция (CaSeO4) Кальций селеновокислый
• Селенид кальция (CaSe) Кальций селенистый
• Силикат кальция (CaSiO3) Кальций кремнекислый
• Станнат кальция (CaSnO3) Кальций оловяннокислый
• Стеарат кальция (Ca(C17H35COO)2) Кальций стеариновокислый
• Сукцинат кальция (CaC4H4O4) Кальций янтарнокислый
• Сульфат кальция (CaSO4) Кальций сернокислый
• Сульфид кальция (CaS) Кальций сернистый
• Сульфит кальция (CaSO3) Кальций сернистокислый
• Тартрат кальция (CaC4H4O6) Кальций виннокислый
• Теллурит кальция (CaTeO3) Кальций теллуристокислый
• Тетраборат кальция (CaB4O7) Кальций борнокислый тетра
• Тиосульфат кальция (CaS2O3) Кальций тиосернокислый
• Тиоцианат кальция (Ca(SCN)2) Кальций роданистый
• Формиат кальция (Ca(HCOO)2) Кальций муравьинокислый
• Фосфонат кальция (CaPHO3) Кальций фосфористокислый
• Фторид кальция (CaF2) Кальций фтористый
• Хлорат кальция (Ca(ClO3)2) Кальций хлорноватокислый
• Хлорид кальция (CaCl2) Кальций хлористый
• Хлорит кальция (Ca(ClO2)2) Кальций хлористокислый
• Хромат кальция (CaCrO4) Жёлтый ультрамарин
• Цианамид кальция (CaCN2)
• Цианид кальция (Ca(CN)2) Кальций цианистый
• Цианплав Чёрный цианид
• Цирконат кальция (CaZrO3) Кальций циркониевокислый
• Цитрат кальция (Ca3(C6H5O7)2) Кальций лимоннокислый

Источник: chem.ru

Карбонат кальция

Кальция карбонат представляет собой твердые белые кристаллы без запаха и вкуса нерастворимые в воде, этаноле и легко растворимые в кислотах с выделением углекислого газа. Это неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. В природе встречается в виде минералов, различающиеся кристаллической структурой — широко распространённый кальцит, арагонит и ватерит, является главной составной частью известняка, мела и мрамора, одно из самых распространенных на Земле соединений.

Плотность карбоната кальция

Плотность (кальцит) 2,74 г/см³, (арагонит) 2,83 г/см³.

Температура плавления карбонат кальция

Температура плавления (кальцит) 825° C, (арагонит) 1339° C,

Температура разложения карбоната кальция

Температура разложения 900-1000° C.

Формула карбоната кальция

Химическая формула: CaCO3.

Получение карбоната кальция

Кальция карбонат получают взаимодействием известкового молока с углекислотой или хлоридом кальция (СаСl2) с карбонатом натрия (Na2CO3) в водном растворе.

Применение карбоната кальция

Кальция карбонат (углекислый кальций, мел, кальциевая соль угольной кислоты) применяется:

• в лакокрасочной промышленности, в производстве красок и отделочных материалов;
• в химической промышленности при производстве карбида кальция;
• в стекольной промышленности при изготовлении стекла;
• в строительстве при производстве шпатлевок, различных герметиков и др.;
• в сельском хозяйстве, как известковое удобрение и для комплексного агрохимического окультуривания полей;
• в качестве наполнителя для резиновых смесей, бумаги, линолеума;
• в медицине как антацидное, противоязвенное, восполняющее дефицит кальция средство;
• в косметической промышленности при производстве зубного порошка, как наполнитель косметических средств;
• в пишевой промышленности, как пищевая добавка краситель E170.

Таблица 1. Физико-химические показатели карбоната кальция

Наименование показателяНорма

Содержание хлоридов, %, не более	0,033
Содержание cульфатов, %, не более	0,25
Содержание мышьяка (As), %, не более	0,0001
Содержание бария (Ba), %, не более	0,0001
Содержание железа (Fe), %, не более	0,01
Содержание фтора (F), %, не более	0,005
Содержание ртути (Hg), %, не более	0,00005
Содержание свинца (Pb), %, не более	0,0003
Содержание тяжелых металлов, %, не более	0,002

Электрические свойства наполнителей на основе карбоната кальция (2 таблицы):

Диэлектрическая проницаемость (при 17-22°C) при 10 4 Гц: Диэлектрическая проницаемость (при 17-22°C) при 10 8 Гц:

кальцит в направлении, перпендикулярном оптической оси	8,5
кальцит в направлении параллельном оптической оси	8,0
доломит, в направлении, перпендикулярном оптической оси	8,0
доломит, в направлении параллельном оптической оси	6,8

Удельное электрическое сопротивление мрамора при 20°C: Удельное электрическое сопротивление дисперсии 5г CaCO3 в 100 мл воды при 23 °C, Ом:

объемное, Ом·см	10 9 -10 11
поверхностное при 50%-ной отн. влажности, Ом	(3-8)·10 9
поверхностное при 90%-ной отн. влажности, Ом	(1-3)·10 7
кальцит (CaCO3)	17 000-25 000
доломит (CaCO3·MgCO3)	3 000-5 000
pH кальцита	9,0-9,5
pH доломита	9-10
Удельное объемное электрическое сопротивление ПВХ композиции электроизоляционного назначения при 50°C, Ом·см	>4·10 14

Таблица 4. Физические свойства различных типов карбонатов.

ПоказателиКальцит CaCO3 (наиболее устойчивая модификация)Арагонит CaCO3 (метастабильная модификация, переходит в кальцит)Доломит CaCO3-MgCO3 (45% масс. MgCO3)Магнезит MgCO3

Плотность, кг/м 3	2600 — 2750	2920 — 2940	2800 — 2900	3000 — 3100
Твердость по Мосу	3,0	3,5 — 4,0	3,5 — 4,0	3,5 — 4,5
Содержание растворимых фракций	0,99·10 -8 (при 15°C)0,87·10 -8 (при 25°C)	—	—	2,6·10 -5 (при 12°C)
Растворимость при 18°С
г/100 г воды	0,0013	0,0019	0,032	0,0106
г/100 г водного раствора СО2	0,13	0,19	3,2	1,06
Температура разложения, °C	900	825, переходит в кальцит при Т>400°C	730-760	350
Природные источники	Известняк, мрамор, известковый шпат, яичная скорлупа, кости (с примесью фосфата кальция), горные породы (в сочетании с доломитом)	Панцири моллюсков, кораллы.Образуется при Т>30°C; переходит в кальцит при Т>400°C и Т	—	—

Статьи по теме

Основные пигменты

Название элемента хрома происходит от греческого слова «хром», что означает «цвет», «краска». Оксид хрома — лишь одно из ярко окрашенных соединений элемента № 24.

Окрашивание пигментами

Пигменты полидисперсны; гранулометрии, (дисперсионный) состав их оказывает большое влияние на оптич. и технико-эко-номич. характеристики.

Красящие пигменты

Сегодня лакокрасочная продукция является достаточно распространенной. Она предназначена не только для нанесения декоративного слоя на различные виды поверхностей, но и для защиты отдельных видов материалов от появления ржавчины или коррозии.

Источник: lkmprom.ru