Гидроксид кальция — щелочь, востребованное во многих областях экономики вещество. Оксид кальция: свойства, получение, применение Оксид кальция плюс вода получается
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.
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.
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
Оксид кальция - это кристаллическое соединение белого цвета. Другие названия этого вещества - негашеная известь, окись кальция, «кирабит», «кипелка». Оксид кальция, формула которого CaO, и его продукт взаимодействия с (H2O) водой - Ca(OH)2 («пушонка», или гашеная известь) нашли широкое применение в строительном деле.
Как получают оксид кальция?
1. Промышленный способ получения данного вещества заключается в термическом (под воздействием температуры) разложении известняка :
CaCO3 (известняк) = CaO (кальция оксид) + CO2 (углекислый газ)
2. Также кальция оксид можно получить посредством взаимодействия простых веществ:
2Ca (кальций) + O2 (кислород) = 2CaO (кальция оксид)
3. Третий способ кальция заключается в термическом разложении кальция гидроксида (Ca(OH)2) и кальциевых солей нескольких кислородсодержащих кислот:
2Ca(NO3)2 = 2CaO (получаемое вещество) + 4NO2 + O2 (кислород)
оксида кальция
1. Внешний вид: кристаллическое соединение белого цвета. Кристаллизуется по типу хлорида натрия (NaCl) в кубической кристаллической гранецентрированной решетке.
2. Молярная масса составляет 55,07 грамм/моль.
3. Плотность равна 3,3 грамм/сантиметр³.
Термические свойства оксида кальция
1. Температура плавления равна 2570 градусов
2. Температура кипения составляет 2850 градусов
3. Молярная теплоёмкость (при стандартных условиях) равна 42.06 Дж/(моль·К)
4. Энтальпия образования (при стандартных условиях) составляет -635 кДж/моль
Химические свойства оксида кальция
Оксид кальция (формула CaO) - это основной оксид. Поэтому он может:
Растворяться в воде (H2O) с выделением энергии. При этом образуется гидроксид кальция. Эта реакция выглядит так:
CaO (оксид кальция) + H2O (вода) = Ca(OH)2 (кальциевый гидроксид) + 63,7 кДж/моль;
Реагировать с кислотами и кислотными оксидами. При этом образуются соли. Вот примеры реакций:
CaO (кальциевый оксид) + SO2 (сернистый ангидрид) = CaSO3 (сульфит кальция)
CaO (кальциевый оксид) + 2HCl (соляная кислота) = CaCl2 (кальциевый хлорид) + H2O (вода).
Применение оксида кальция:
1. Основные объемы рассматриваемого нами вещества используются при производстве силикатного кирпича в строительстве. Раньше негашеную известь использовали в качестве известкового цемента. Его получали при ее смешивании с водой (H2O). В результате оксид кальция переходил в гидроксид, который потом, поглощая из атмосферы (CO2), сильно твердел, превращаясь в кальция карбонат (CaCO3). Несмотря на дешевизну этого метода, в настоящее время цемент известковый практически не применяется в строительстве, так как он обладает способностью хорошо впитывать и накапливать в себе жидкость.
2. В качестве огнеупорного материала оксид кальция подходит как недорогой и доступный материал. Плавленый кальциевый оксид имеет устойчивость к воздействию воды (H2O), что позволило его применять в качестве огнеупора там, где использование дорогостоящих материалов нецелесообразно.
3. В лабораториях используют кальция для сушения тех веществ, которые с ним не реагируют.
4. В пищевой отрасли данное вещество зарегистрировано в качестве пищевой добавки под обозначением Е 529. Используется в качестве эмульгатора для создания однородной смеси из несмешиваемых между собой веществ - воды, масла и жира.
5. В промышленности кальциевый оксид используют для удаления сернистого ангидрида (SO2) из дымовых газов. Применяют, как правило, 15% раствор водяной. В результате реакции, в которой взаимодействуют и диоксид серы, получается гипс CaCO4 и CaCO3. При проведении экспериментов ученые добивались показателя в 98% отчистки дыма от диоксида серы.
6. Используется в специальной «самогреющейся» посуде. Емкость с небольшим количеством кальциевого оксида располагается между двух стенок сосуда. При прокалывании капсулы в воде начинается реакция с выделением некоторого количества тепла.
Гидроксид кальция – химическое вещество имеющее сильное основание. Каковы его особенности и химические свойства рассмотрим в данной статье.
Характеристика гидроксида кальция
Кристаллический гидроксид кальция – это порошок белого цвета, который разлагается при нагревании, но практически нерастворимый в воде. Формула гидроксида кальция – Ca(OH) 2 . В ионном виде уравнение образования гидроксида кальция выглядит так:
Рис. 1. Уравнение образование гидроксида кальция.
Гидроксид кальция имеет и другие названия: гашеная известь, известковое молоко, известковая вода
Молярная масса гидроксида кальция составляет 74.09 г/моль. Это значит, что 74,09 г/моль количества вещества гидроксида кальция содержат 6,02*10^23 атомов или молекул этого вещества.
Гидроксид кальция используется для побелки в строительстве, дезинфекции стволов деревьев, в сахарной промышленности, для дублении кож, для получения хлорной извести. Тестообразная смесь гашеной извести с цементом и песком используется в строительстве.
Рис. 2. Гидроксид кальция.
Химические свойства гидроксида кальция
Гидроксид кальция, как и все основания, вступает в реакцию с кислотами:
Ca(OH) 2 (гидроксид кальция)+H 2 SO 4 (серная кислота)=CaSo 4 (соль – сульфат кальция)+2H 2 O (вода).
Гидроксид кальция также способен образовывать соединения с углекислым газом. Раствор этого вещества на воздухе становится мутным, так как гидроксид кальция, подобно другим сильным основаниям, взаимодействует с растворенным в воде углекислым газом:
Ca(OH) 2 +CO 2 (гидроксид кальция)=CaCO 3 (карбонат кальция)+H 2 O (вода)
При нагревании до 400 градусов гидроксид кальция вступает в реакцию с оксидом углерода:
Ca(OH) 2 (гидроксид кальция)+CO (оксид углерода)=CaCO 3 (карбонат кальция)+H 2 (водород).
Гидроксид кальция может взаимодействовать с солями, в результате чего образуется осадок:
Сa(OH) 2 (гидроксид кальция)+Na 2 SO 3 (сульфит натрия)=CaSO 3 (сульфит кальция)+2NaOH (гидроксид натрия).
При температуре 520-580 градусов гидроксид кальция подвержен реакции разложения. В результате образуются оксид кальция и вода:
Рис. 3. Гашеная известь.
Ca(OH) 2 (гидроксид кальция)=CaO (оксид кальция)+H 2 O (вода).
Получение гидроксида кальция происходит при химической реакции оксида кальция (негашеной извести) с водой. Этот процесс получил название «гашение извести». Уравнение реакции гашения извести выглядит следующим образом:
CaO (оксид кальция)+H 2 O (вода)=Ca(OH) 2 (гидроксид кальция).
Что мы узнали?
Гидроксид кальция – сильное основание, малорастворимое в воде. Как и любой химический элемент он обладает рядом свойств т способен вступать в реакцию с углекислым газом, солями, а также разлагается при высокой температуре. Гидроксид кальция используют в строительстве и промышленности.
