Основные оксиды. Оксид кальция: свойства, получение, применение

Оксид кальция является веществом в виде кристаллов белого цвета. Он также носит название негашеной извести, окиси кальция, кирабита, кипелки. Самым распространенным наименованием является негашеная известь.

Одним из свойств этого вещества является растворимость в воде, в результате которой образуется гидроксид кальция. Кроме того, соединение не растворяется в эталоне, но растворяется в глицерине.

Оксид кальция образуется путем температурного воздействия на известняк. В нем содержится карбонат кальция, который распадается на оксид и углекислый газ при изменении температурного режима. Кроме этого, пищевую добавку Е529 получают через взаимодействие таких простых веществ, как кислород и кальций.

Сферы применения

Благодаря свойствам оксида кальция его можно отнести к группе добавок, которые находят применение во время производства хлебобулочных изделий и муки. Считается, что соединение способно улучшать качественные и вкусовые характеристики продукции продовольственного назначения. Чаще всего эту добавку можно встретить в составе разнообразных пекарских порошков, которые применяются для выпечки.

Основные объемы соединения применяются в строительной сфере во время производства силикатного кирпича. Ранее вещество использовалось как известковый цемент: во время смешивания оксида и воды образуется гидроксид, который твердеет при условии поглощения углекислого газа из воздуха, при этом превращаясь в карбонат кальция. На сегодняшний день в данном ключе соединение не используется, поскольку полученные строения обладают способностью накапливать, а также поглощать сырость. Известковый цемент недопустим также для применения во время кладки печей, поскольку при температурном воздействии происходит выделение удушливого диоксида углерода.

Кроме этого, оксид кальция может использоваться как недорогой и вполне доступный огнеупорный материал, поскольку плавленое соединение обладает некой степенью устойчивости к влиянию воды. Именно данный факт позволяет использовать оксид как огнеупор в тех случаях, когда применение дорогих материалов не представляется возможным.

Оксид кальция является также осушителем веществ. В данной роли он применяется в лабораторной практике.

Водный раствор оксида 15% используется в промышленности с целью удаления из дымовых газов диоксида серы. В результате реакции диоксида серы и гашеной извести получают гипс.

Кроме того, соединение нашло применение в самогреющей посуде: между двух стенок стакана размещается контейнер с оксидом, во время прокалывания капсулы с водой происходит реакция, в итоге выделяется тепло.

Оксид кальция используется и с целью нейтрализации кислых сред, например, во время сброса сточных вод в водоемы. Соединение также применяется в нефтехимической промышленности для производства смазок и присадок, в нефтеперерабатывающей промышленности, кожевенной в качестве наполнителя и реагента, химической для производства стеарата кальция.

Вред оксида кальция

Саму по себе добавку можно считать безвредной, поскольку она не сможет вызвать неблагоприятных последствий для здоровья или жизни человека. Но при неосторожном применении вещества в концентрированном либо чистом виде, это может отразиться в значительной степени на человеческом самочувствии. Если соединение попадает в организм либо на кожные покровы, то это вызывает красноту глаз, стекловидный отек глаз, химический ожог, раны на коже, ожог желудка либо пищевода. Возможно даже развитие дерматита или конъюнктивита.

Популярные статьи Читать больше статей

02.12.2013

Все мы много ходим в течение дня. Даже если у нас малоподвижный образ жизни, мы все равно ходим – ведь у нас н...

604458 65 Подробнее

10.10.2013

Пятьдесят лет для представительниц прекрасного пола – это своеобразный рубеж, перешагнув который каждая вторая...

443914 117 Подробнее

02.12.2013

В наше время бег уже не вызывает массу восторженных отзывов, как это было лет тридцать назад. Тогда общество б...

354295 41 Подробнее

Оксид кальция, формула CaO, нередко называют негашеной известью. Настоящая публикация поведает вам о свойствах, получении, а также применении этого вещества.

Определение

Оксид кальция является белым кристаллическим веществом. В некоторых источниках его могут обозвать окисью кальция, негашеной известью, "кипелкой" или кирабитом. Негашеная известь - наиболее популярное тривиальное название данного вещества. Это единственный и высший оксид кальция.

Свойства

Оксид представляет собой кристаллическое вещество, имеющее кубическую границентрированную кристаллическую решетку.

Он плавится при температуре 2570 о С, а кипит при 2850 о С. Это основный оксид, его растворение в воде приводит к образованию гидроксида кальция. Вещество может образовывать соли. Для этого его необходимо добавить к кислоте или кислотному оксиду.

Получение

Его можно получить с помощью термического разложения известняка. Реакция проходит так: карбонат кальция постепенно нагревают, и, когда температура среды достигает 900-1000 о С, он распадается на газообразный четырехвалентный оксид углерода и искомое вещество. Другой способ его получения - простейшая реакция соединения. Для этого небольшое количество чистого кальция опускают в жидкий кислород, далее последует реакция, продуктом которой станет нужный оксид. Также последний можно получить в процессе разложения гадроксида кальция или кальциевых солей некоторых кислородсодержащих кислот при высоких температурах. Например, рассмотрим разложение последних. Если взять нитрат кальция (остаток взят из азотной кислоты) и нагреть его до 500 о С, то продуктами реакции станут кислород, диоксид азота и искомый оксид кальция.

Применение

В основном данное вещество используют отрасли строительства, где с его помощью производят силикатный кирпич. Раньше оксид кальция применяли и при изготовлении известкового цемента, но вскоре последний перестали эксплуатировать из-за впитывания и накапливания этим соединением влаги. А если его использовать для кладки печи, то при накаливании в помещении будет витать удушливый углекислый газ. Также обсуждаемое сейчас вещество известно свей устойчивостью к воздействию воды. Из-за данного свойства оксид кальция применяют в качестве дешевого и доступного огнеупора. Это соединение является необходимым в любых лабораториях при осушении не реагирующих с ним веществ. Оксид кальция в одной из отраслей промышленности известен как пищевая добавка Е529. Также 15-процентный раствор этого вещества нужен для того, чтобы удалять диоксид серы из некоторых газообразных соединений. С помощью оксида кальция также производят "самогреющую" посуду. Это свойство обеспечивается процессом выделения тепла при реакции оксида кальция с водой.

Заключение

Вот и все основные сведения об этом соединении. Как уже упоминалось выше, его часто называют негашеной известью. А знаете ли вы, что понятие извести в химии весьма растяжимое? Существуют также гашеная, хлорная и натровая извести.

Окси́д ка́льция (окись кальция, негашёная и́звесть или «кипелка») - белое кристаллическое вещество, формула .

Негашёная известь и продукт её взаимодействия с водой - Ca(OH) 2 (гашёная известь или «пушонка») находят обширное использование в строительном деле.

Получение

В промышленности оксид кальция получают термическим разложением известняка (карбоната кальция):

$\backslash mathsf\{CaCO\_3\; \backslash rightarrow\; CaO\; +\; CO\_2\}$

Также оксид кальция можно получить при взаимодействии простых веществ:

$\backslash mathsf\{2Ca\; +\; O\_2\; \backslash rightarrow\; 2CaO\}$

или при термическом разложении гидроксида кальция и кальциевых солей некоторых кислородсодержащих кислот:

$\backslash mathsf\{2Ca(NO\_3)\_2\; \backslash rightarrow\; 2CaO\; +\; 4NO\_2\; +\; O\_2\}$

Физические свойства

Оксид кальция - белое кристаллическое вещество, кристаллизующееся в кубической гранецентрированной кристаллической решётке , по типу хлорида натрия .

Химические свойства

$\backslash mathsf\{CaO\; +\; H\_2O\; \backslash rightarrow\; Ca(OH)\_2\}$ + 63,7 Дж /моль .

При температуре выше 580 °C эта реакция обратима.

Как основной оксид реагирует с кислотными оксидами и кислотами, образуя соли:

$\backslash mathsf\{CaO\; +\; SO\_2\; \backslash rightarrow\; CaSO\_3\}$ $\backslash mathsf\{CaO\; +\; 2HCl\; \backslash rightarrow\; CaCl\_2\; +\; H\_2O\}$

При нагревании с углеродом в пламени электрической дуги образует карбид кальция (исходное вещество для получения ацетилена):

$\backslash mathsf\{CaO\; +\; 3C\; \backslash rightarrow\; CaC\_2\; +\; CO\}$

Несмотря на разработку новых, более эффективных способов производства ацетилена, эта реакция сохраняет некоторое промышленное значение, так как карбид кальция является удобным (портативным) источником ацетилена для сварочных работ.

Применение

Основные объёмы используются в строительстве при производстве силикатного кирпича . Раньше известь также использовали в качестве известкового цемента - при смешивании с водой оксид кальция переходит в гидроксид, который далее, поглощая из воздуха углекислый газ , сильно твердеет, превращаясь в карбонат кальция . Однако в настоящее время известковый цемент при строительстве жилых домов стараются не применять, так как полученные строения обладают способностью впитывать и накапливать сырость.

Некоторое применение также находит в качестве доступного и недорогого огнеупорного материала - плавленный оксид кальция имеет некоторую устойчивость к воздействию воды , что позволяет его использовать в качестве огнеупора там, где применение более дорогих материалов нецелесообразно.

В небольших количествах оксид кальция также используется в лабораторной практике для осушения веществ, которые не реагируют с ним.

В промышленности для удаления диоксида серы из дымовых газов как правило используют 15 % водяной раствор. В результате реакции гашеной извести и диоксида серы получается гипс СаСO 3 и СаSO 4 . В экспериментальных установках добивались показателя в 98 % отчистки дымовых газов от диоксида серы .

Также используется в «самогреющей» посуде. Контейнер с небольшим количеством оксида кальция помещается между двух стенок стакана, а при прокалывании капсулы с водой начинается реакция с выделением тепла.

Напишите отзыв о статье "Оксид кальция"

Литература

• Монастырев А. Производство цемента, извести. Москва, 2007.
• Штарк Йохан, Вихт Бернд. Цемент и известь (перевод с немецкого). Киев, 2008.

Ссылки

• Крупский А. К. , Менделеев Д. И. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Отрывок, характеризующий Оксид кальция

– Он там у костра грелся. Эй, Висеня! Висеня! Весенний! – послышались в темноте передающиеся голоса и смех.
– А мальчонок шустрый, – сказал гусар, стоявший подле Пети. – Мы его покормили давеча. Страсть голодный был!
В темноте послышались шаги и, шлепая босыми ногами по грязи, барабанщик подошел к двери.
– Ah, c"est vous! – сказал Петя. – Voulez vous manger? N"ayez pas peur, on ne vous fera pas de mal, – прибавил он, робко и ласково дотрогиваясь до его руки. – Entrez, entrez. [Ах, это вы! Хотите есть? Не бойтесь, вам ничего не сделают. Войдите, войдите.]
– Merci, monsieur, [Благодарю, господин.] – отвечал барабанщик дрожащим, почти детским голосом и стал обтирать о порог свои грязные ноги. Пете многое хотелось сказать барабанщику, но он не смел. Он, переминаясь, стоял подле него в сенях. Потом в темноте взял его за руку и пожал ее.
– Entrez, entrez, – повторил он только нежным шепотом.
«Ах, что бы мне ему сделать!» – проговорил сам с собою Петя и, отворив дверь, пропустил мимо себя мальчика.
Когда барабанщик вошел в избушку, Петя сел подальше от него, считая для себя унизительным обращать на него внимание. Он только ощупывал в кармане деньги и был в сомненье, не стыдно ли будет дать их барабанщику.

От барабанщика, которому по приказанию Денисова дали водки, баранины и которого Денисов велел одеть в русский кафтан, с тем, чтобы, не отсылая с пленными, оставить его при партии, внимание Пети было отвлечено приездом Долохова. Петя в армии слышал много рассказов про необычайные храбрость и жестокость Долохова с французами, и потому с тех пор, как Долохов вошел в избу, Петя, не спуская глаз, смотрел на него и все больше подбадривался, подергивая поднятой головой, с тем чтобы не быть недостойным даже и такого общества, как Долохов.
Наружность Долохова странно поразила Петю своей простотой.
Денисов одевался в чекмень, носил бороду и на груди образ Николая чудотворца и в манере говорить, во всех приемах выказывал особенность своего положения. Долохов же, напротив, прежде, в Москве, носивший персидский костюм, теперь имел вид самого чопорного гвардейского офицера. Лицо его было чисто выбрито, одет он был в гвардейский ваточный сюртук с Георгием в петлице и в прямо надетой простой фуражке. Он снял в углу мокрую бурку и, подойдя к Денисову, не здороваясь ни с кем, тотчас же стал расспрашивать о деле. Денисов рассказывал ему про замыслы, которые имели на их транспорт большие отряды, и про присылку Пети, и про то, как он отвечал обоим генералам. Потом Денисов рассказал все, что он знал про положение французского отряда.
– Это так, но надо знать, какие и сколько войск, – сказал Долохов, – надо будет съездить. Не зная верно, сколько их, пускаться в дело нельзя. Я люблю аккуратно дело делать. Вот, не хочет ли кто из господ съездить со мной в их лагерь. У меня мундиры с собою.
– Я, я… я поеду с вами! – вскрикнул Петя.
– Совсем и тебе не нужно ездить, – сказал Денисов, обращаясь к Долохову, – а уж его я ни за что не пущу.
– Вот прекрасно! – вскрикнул Петя, – отчего же мне не ехать?..
– Да оттого, что незачем.
– Ну, уж вы меня извините, потому что… потому что… я поеду, вот и все. Вы возьмете меня? – обратился он к Долохову.
– Отчего ж… – рассеянно отвечал Долохов, вглядываясь в лицо французского барабанщика.
– Давно у тебя молодчик этот? – спросил он у Денисова.
– Нынче взяли, да ничего не знает. Я оставил его пг"и себе.
– Ну, а остальных ты куда деваешь? – сказал Долохов.
– Как куда? Отсылаю под г"асписки! – вдруг покраснев, вскрикнул Денисов. – И смело скажу, что на моей совести нет ни одного человека. Разве тебе тг"удно отослать тг"идцать ли, тг"иста ли человек под конвоем в гог"од, чем маг"ать, я пг"ямо скажу, честь солдата.
– Вот молоденькому графчику в шестнадцать лет говорить эти любезности прилично, – с холодной усмешкой сказал Долохов, – а тебе то уж это оставить пора.
– Что ж, я ничего не говорю, я только говорю, что я непременно поеду с вами, – робко сказал Петя.
– А нам с тобой пора, брат, бросить эти любезности, – продолжал Долохов, как будто он находил особенное удовольствие говорить об этом предмете, раздражавшем Денисова. – Ну этого ты зачем взял к себе? – сказал он, покачивая головой. – Затем, что тебе его жалко? Ведь мы знаем эти твои расписки. Ты пошлешь их сто человек, а придут тридцать. Помрут с голоду или побьют. Так не все ли равно их и не брать?

Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. Оксиды могут быть солеобразующими и несолеобразующими: одним из видов солеобразующих оксидов являются основные оксиды. Чем они отличаются от других видов, и каковы их химические свойства?

Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные оксиды. Если основным оксидам соответствуют основания, то кислотным – кислоты, а амфотерным оксидам соответствуют амфотерные образования. Амфотерными оксидами называют такие соединения, которые в зависимости от условий могут проявлять либо основные, либо кислотные свойства.

Рис. 1. Классификация оксидов.

Физические свойства оксидов очень разнообразны. Они могут быть как газами (CO 2), так и твердыми (Fe 2 O 3) или жидкими веществами (H 2 O).

При этом большинство основных оксидов является твердыми веществами различных цветов.

оксиды, в которых элементы проявляют свою высшую активность называются высшими оксидами. Порядок возрастания кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.

Химические свойства основных оксидов

Основными оксидами называются оксиды, которым соответствуют основания. Например, основным оксидам K 2 O, СaO соответствуют основания KOH, Ca(OH) 2 .

Рис. 2. Основные оксиды и соответствующие им основания.

Основные оксиды образуются типичными металлами, а также металлами переменной валентности в низшей степени окисления (например, CaO, FeO), реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя при этом соли:

CaO (основной оксид)+CO 2 (кислотный оксид)=СaCO 3 (соль)

FeO (основной оксид)+H 2 SO 4 (кислота)=FeSO 4 (соль)+2H 2 O (вода)

Основные оксиды также взаимодействуют с амфотерными оксидами, в результате чего происходит образование соли, например:

С водой реагируют только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов:

BaO (основной оксид)+H 2 O (вода)=Ba(OH) 2 (основание щелочнозем. металла)

Многие основные оксиды имеют характер восстанавливаться до веществ, состоящих из атомов одного химического элемента:

3CuO+2NH 3 =3Cu+3H 2 O+N 2

При нагревании разлагаются только оксиды ртути и благородных металлов:

Рис. 3. Оксид ртути.

Список основных оксидов:

Название оксида	Химическая формула	Свойства
Оксид кальция	CaO	негашенная известь, белое кристаллическое вещество
Оксид магния	MgO	белое вещество, малорастворимое в воде
Оксид бария	BaO	бесцветные кристаллы с кубической решеткой
Оксид меди II	CuO	вещество черного цвета практически нерастворимое в воде
	HgO	твердое вещество красного или желто-оранжевого цвета
Оксид калия	K 2 O	бесцветное или бледно-желтое вещество
Оксид натрия	Na 2 O	вещество, состоящее из бесцветных кристаллов
Оксид лития	Li 2 O	вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, которые имеют строение кубической решетки

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

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

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

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

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

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

Получение:

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

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

Химические свойства:

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

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

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

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

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

Получение:

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

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

Химические свойства:

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

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

58. Жесткость воды и способы ее устранения

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

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

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

Жесткость воды подразделяется на:

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

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

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

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

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

Более модернизированный процесс устранения жесткости воды – при помощи катионитов .

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

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

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