Ossidi basici. Nomi banali di alcuni composti inorganici

La calce viva è ossido di calcio. È ottenuto in laboratorio e industrialmente da materiali naturali. La sostanza è utilizzata attivamente nell'edilizia e nell'industria.

Proprietà fisiche

L'ossido di calcio è una sostanza cristallina inorganica sotto forma di polvere bianca o grigio-bianca, inodore e insapore. Il solido cristallizza in reticoli cristallini cubici a facce centrate simili al cloruro di sodio (NaCl).

Riso. 1. Reticoli cristallini cubici a facce centrate.

Una descrizione generale della sostanza è presentata nella tabella.

L'ossido di calcio è una sostanza caustica appartenente alla seconda classe di pericolo. Presenta proprietà aggressive quando interagisce con l'acqua, formando calce spenta.

Riso. 2. Polvere di ossido di calcio.

Ricevuta

L'ossido di calcio è anche chiamato calce bruciata a causa del metodo di produzione. La calce viva viene prodotta riscaldando e decomponendo il calcare - carbonato di calcio (CaCO 3).

Questa è una sostanza naturale che si trova sotto forma di minerali: aragonite, vaterite, calcite. Incluso in marmo, gesso, pietra calcarea.

La reazione per produrre ossido di calcio dal calcare è la seguente:

CaCO 3 → CaO + CO 2 .

Inoltre, la calce viva può essere ottenuta in due modi:

• da sostanze semplici, costruendo uno strato di ossido sul metallo -

  2Ca+O2→2CaO;

• durante il trattamento termico dell'idrossido di calcio o dei sali -

  Ca(OH)2 → CaO + H2O; 2Ca(NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2.

Le reazioni avvengono ad alte temperature. La temperatura di combustione del calcare è di 900-1200°C. A 200-300°C inizia a formarsi l'ossido sulla superficie del metallo. Per la decomposizione dei sali e dell'idrossido è necessaria una temperatura di 500-600°C.

Proprietà chimiche

L'ossido di calcio è un ossido superiore e presenta le massime proprietà ossidanti. I composti interagiscono con sostanze inorganiche e alogeni liberi. Le principali proprietà chimiche dell'ossido sono riportate nella tabella.

Applicazione

L'ossido viene utilizzato nell'industria alimentare come:

• miglioratore della farina e del pane;
• additivo alimentare E529;
• correttore di acidità;
• mezzo nutritivo del lievito;
• catalizzatore per l'idrogenazione (aggiunta di idrogeno) dei grassi.

Inoltre, la calce viva viene utilizzata nell'industria chimica e nell'edilizia per la produzione di varie sostanze:

• oli;
• stearato di calcio;
• Grasso;
• materiali ignifughi;
• gesso;
• cemento ad alto contenuto di allumina;
• mattone di arenaria calcarea.

Riso. 3. Cemento, mattoni, gesso sono ottenuti dall'ossido di calcio.

Cosa abbiamo imparato?

L'ossido di calcio o calce viva è una sostanza cristallina che reagisce violentemente con l'acqua e forma calce spenta. Ampiamente utilizzato nell'industria, in particolare alimentare e nell'edilizia. Registrato come additivo alimentare E529. Ha punti di fusione e di ebollizione elevati ed è solubile solo in glicerolo. Si forma quando il carbonato di calcio viene bruciato. Presenta proprietà ossidanti, forma sali con ossidi e acidi e interagisce con carbonio e alluminio.

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Calcio- elemento del 4° periodo e gruppo PA della tavola periodica, numero di serie 20. Formula elettronica dell'atomo [ 18 Ar]4s 2, stati di ossidazione +2 e 0. Si riferisce ai metalli alcalino terrosi. Ha una bassa elettronegatività (1,04) e presenta proprietà metalliche (basiche). Forma (come catione) numerosi sali e composti binari. Molti sali di calcio sono leggermente solubili in acqua. In natura - sesto In termini di abbondanza chimica, l'elemento (terzo tra i metalli) si trova in forma legata. Un elemento vitale per tutti gli organismi La mancanza di calcio nel terreno viene compensata applicando fertilizzanti a base di calce (CaC0 3, CaO, calciocianamide CaCN 2, ecc.). Il calcio, il catione di calcio e i suoi composti colorano la fiamma di un bruciatore a gas di arancione scuro ( rilevazione qualitativa).

Calcio Ca

Metallo bianco-argentato, morbido, duttile. Con l'aria umida sbiadisce e si ricopre di un film di CaO e Ca(OH) 2. Molto reattivo; si accende se riscaldato all'aria, reagisce con idrogeno, cloro, zolfo e grafite:

Riduce altri metalli dai loro ossidi (un metodo importante dal punto di vista industriale - calciotermia):

Ricevuta calcio dentro industria:

Il calcio viene utilizzato per rimuovere le impurità non metalliche dalle leghe metalliche, come componente di leghe leggere e antiattrito e per separare i metalli rari dai loro ossidi.

Ossido di calcio CaO

Ossido basico. Nome tecnico: calce viva. Bianco, molto igroscopico. Ha una struttura ionica Ca 2+ O 2- . Refrattario, termicamente stabile, volatile quando acceso. Assorbe l'umidità e l'anidride carbonica dall'aria. Reagisce vigorosamente con l'acqua (con elevata eso- effetto), forma una soluzione fortemente alcalina (è possibile un precipitato di idrossido), un processo chiamato spegnimento della calce. Reagisce con acidi, ossidi metallici e non metallici. Viene utilizzato per la sintesi di altri composti del calcio, nella produzione di Ca(OH) 2, CaC 2 e fertilizzanti minerali, come fondente nella metallurgia, catalizzatore nella sintesi organica e componente di materiali leganti nella costruzione.

Equazioni delle reazioni più importanti:

Ricevuta Sao nell'industria— cottura del calcare (900-1200 °C):

CaCO3 = CaO + CO2

Idrossido di calcio Ca(OH)2

Idrossido basico. Il nome tecnico è grassello di calce. Bianco, igroscopico. Ha una struttura ionica: Ca 2+ (OH -) 2. Si decompone se riscaldato moderatamente. Assorbe l'umidità e l'anidride carbonica dall'aria. Leggermente solubile in acqua fredda (si forma una soluzione alcalina) e ancor meno solubile in acqua bollente. Una soluzione limpida (acqua di calce) diventa rapidamente torbida a causa della precipitazione dell'idrossido precipitato (la sospensione è chiamata latte di calce). Una reazione qualitativa allo ione Ca 2+ è il passaggio dell'anidride carbonica attraverso l'acqua di calce con l'aspetto di un precipitato CaCO 3 e la sua transizione in soluzione. Reagisce con acidi e ossidi acidi, entra in reazioni di scambio ionico. Viene utilizzato nella produzione di vetro, calce sbiancante, fertilizzanti minerali a base di calce, per causticizzare la soda e addolcire l'acqua dolce, nonché per preparare malte di calce - miscele pastose (sabbia + calce spenta + acqua), che fungono da materiale legante per pietra e muratura, finitura (intonacatura) di pareti e altri scopi edili. L'indurimento (“presa”) di tali soluzioni è dovuto all'assorbimento di anidride carbonica dall'aria.

L'ossido di calcio è un composto cristallino bianco. Altri nomi per questa sostanza sono calce viva, ossido di calcio, “kirabit”, “kipelka”. L'ossido di calcio, la cui formula è CaO, e il suo prodotto dell'interazione con l'acqua (H2O) - Ca(OH)2 ("lanugine" o calce spenta) sono ampiamente utilizzati nelle costruzioni.

Come si ottiene l'ossido di calcio?

1. Il metodo industriale per ottenere questa sostanza è la decomposizione termica (sotto l'influenza della temperatura) del calcare:

CaCO3 (calcare) = CaO (ossido di calcio) + CO2 (anidride carbonica)

2. L'ossido di calcio può essere ottenuto anche attraverso l'interazione di sostanze semplici:

2Ca (calcio) + O2 (ossigeno) = 2CaO (ossido di calcio)

3. Il terzo metodo del calcio è la decomposizione termica dell'idrossido di calcio (Ca(OH)2) e dei sali di calcio di diversi acidi contenenti ossigeno:

2Ca(NO3)2 = 2CaO (sostanza risultante) + 4NO2 + O2 (ossigeno)

ossido di calcio

1. Aspetto: Composto cristallino bianco. Cristallizza come il cloruro di sodio (NaCl) in un reticolo cristallino cubico a facce centrate.

2. La massa molare è 55,07 grammi/mol.

3. La densità è di 3,3 grammi/centimetro³.

Proprietà termiche dell'ossido di calcio

1. Il punto di fusione è 2570 gradi

2. Il punto di ebollizione è 2850 gradi

3. La capacità termica molare (in condizioni standard) è 42,06 J/(mol K)

4. L'entalpia di formazione (in condizioni standard) è -635 kJ/mol

Proprietà chimiche dell'ossido di calcio

L'ossido di calcio (formula CaO) è un ossido basico. Pertanto può:

Si scioglie in acqua (H2O) liberando energia. Questo produce idrossido di calcio. Questa reazione assomiglia a questa:

CaO (ossido di calcio) + H2O (acqua) = Ca(OH)2 (idrossido di calcio) + 63,7 kJ/mol;

Reagire con acidi e ossidi acidi. In questo caso si formano i sali. Ecco alcuni esempi di reazioni:

CaO (ossido di calcio) + SO2 (anidride solforosa) = CaSO3 (solfito di calcio)

CaO (ossido di calcio) + 2HCl (acido cloridrico) = CaCl2 (cloruro di calcio) + H2O (acqua).

Applicazioni dell'ossido di calcio:

1. I volumi principali della sostanza che stiamo considerando sono utilizzati nella produzione di mattoni in arenaria calcarea nell'edilizia. In precedenza, la calce viva veniva utilizzata come cemento di calce. È stato ottenuto mescolandolo con acqua (H2O). Di conseguenza, l'ossido di calcio si è trasformato in idrossido, che poi, assorbendo CO2 dall'atmosfera, si è fortemente indurito, trasformandosi in carbonato di calcio (CaCO3). Nonostante l'economicità di questo metodo, attualmente il cemento di calce non viene praticamente utilizzato nelle costruzioni, poiché ha la capacità di assorbire e accumulare bene i liquidi.

2. Come materiale refrattario, l'ossido di calcio è adatto come materiale poco costoso e facilmente disponibile. L'ossido di calcio fuso è resistente all'acqua (H2O), il che ne rende possibile l'utilizzo come refrattario laddove l'uso di materiali costosi non è pratico.

3. Nei laboratori, il calcio viene utilizzato per essiccare sostanze che non reagiscono con esso.

4. Nell'industria alimentare, questa sostanza è registrata come additivo alimentare con la denominazione E 529. Viene utilizzata come emulsionante per creare una miscela omogenea di sostanze immiscibili: acqua, olio e grasso.

5. Nell'industria, l'ossido di calcio viene utilizzato per rimuovere l'anidride solforosa (SO2) dai gas di scarico. Di norma viene utilizzata una soluzione acquosa al 15%. Come risultato della reazione in cui reagiscono calce spenta e anidride solforosa, si ottengono gesso CaCO4 e CaCO3. Durante gli esperimenti, gli scienziati hanno ottenuto una rimozione del 98% dell'anidride solforosa dal fumo.

6. Utilizzato in speciali piatti “autoriscaldanti”. Tra le due pareti del recipiente si trova un contenitore con una piccola quantità di ossido di calcio. Quando la capsula viene immersa nell'acqua, inizia una reazione e viene rilasciata una certa quantità di calore.

calce viva(Russo) Calce viva; Inglese Calce viva; Tedesco Ungelöschter Kalk)- un composto binario inorganico di calcio e ossigeno con la composizione CaO. Sostanza minerale cristallina refrattaria astringente di colore bianco. Punto di fusione 2585°C Presenta forti proprietà basiche.

In ingegneria, l'ossido di calcio è solitamente chiamato calce viva o calce bruciata. Il cognome deriva dal metodo di preparazione: arrostire o “bruciare” il calcare. Si ottiene bruciando calcare, gesso e altre rocce carbonatiche. Il processo viene effettuato a basse temperature di decomposizione del carbonato di calcio.

Distribuzione in natura

L'ossido di calcio è uno dei composti più abbondanti in natura. Si trova spesso nei carbonati naturali, parallelamente all'ossido di magnesio. I principali composti da cui si estrae CaO sono calcite, marmo, calcare, aragonite, dolomite e molti altri.

Proprietà chimiche

L'ossido di calcio reagisce molto vigorosamente con l'acqua, rilasciando una quantità significativa di calore e formando idrossido di calcio:

La reazione dell'ossido di calcio con l'acqua è tecnicamente chiamata “spegnimento” della calce, e il prodotto della reazione, l'idrossido di calcio, è chiamato calce spenta.

CaO presenta forti proprietà basiche: interagisce con acidi e ossidi acidi (in particolare, assorbe attivamente l'anidride carbonica dall'aria), con ossidi anfoteri:

Il calcio viene ridotto dal suo ossido mediante alluminio e coke:

Ricevuta

Produzione industriale

La calce viva (ossido di calcio) si ottiene calcinando (bruciando) calcare o gesso. Il carbonato di calcio inizia a decomporsi a 850°C Più alta è la temperatura, più veloce è il processo. Ma sopra i 1200°C le impurità nel calcare cominciano a sciogliersi e questo complica il processo di decomposizione. Pertanto, la "bruciatura" del calcare viene effettuata a 1000-1200 ° C.

Il processo di “cottura” viene effettuato in forni a tino verticale rivestiti internamente con mattoni refrattari. La carica, cioè una miscela di calcare e coke, viene caricata nel forno attraverso l'apertura superiore. Pezzi di calcare e coke sono realizzati in modo tale che il loro diametro sia di circa 10 cm, quindi l'aria e i gas di scarico passano facilmente attraverso la carica e il calcare si decompone uniformemente in tutta la massa.

I gas caldi derivanti dalla combustione di carburante e calcare, salendo verso l'alto, si raffreddano gradualmente, riscaldando la carica. La calce cotta viene calata nella parte inferiore del forno, dove viene raffreddata dall'aria fornita dal basso.

Ottenuto in laboratorio

La sintesi dell'ossido di calcio può essere effettuata bruciando il calcio metallico o il suo idruro:

Un'altra opzione è la decomposizione termica dei composti dell'ossigeno del calcio:

Applicazione

La calce è molto utilizzata nell'edilizia, così come nell'industria chimica per produrre candeggina. La produzione mondiale annua di calce ammonta a centinaia di milioni di tonnellate.

Nella costruzione viene utilizzata la calce spenta, ovvero l'idrossido di calcio. A questo scopo la calce viva viene trattata con acqua. In questo caso, pezzi porosi di ossido di calcio (calce viva) assorbono avidamente l'acqua e reagiscono con essa, rilasciando una quantità significativa di calore. Di conseguenza, parte dell'acqua evapora e l'ossido di calcio si trasforma in una massa sciolta di idrossido di calcio (calce spenta), chiamata soffice. Quando c'è acqua in eccesso, la calce spenta si forma sotto forma di una massa simile a un impasto.

Immagini correlate

I composti naturali del calcio (gesso, marmo, pietra calcarea, gesso) e i prodotti della loro lavorazione più semplice (calce) sono noti all'uomo fin dai tempi antichi. Nel 1808, il chimico inglese Humphry Davy elettrolizzò la calce spenta umida (idrossido di calcio) con un catodo di mercurio e ottenne un amalgama di calcio (una lega di calcio e mercurio). Da questa lega, allontanato il mercurio, Davy ottenne il calcio puro.
Propose anche il nome di un nuovo elemento chimico, dal latino "calx" che denota il nome del calcare, del gesso e di altre pietre tenere.

Trovare in natura e ottenere:

Il calcio è il quinto elemento più abbondante nella crosta terrestre (più del 3%), forma molte rocce, molte delle quali sono a base di carbonato di calcio. Alcune di queste rocce sono di origine organica (shell rock), a dimostrazione dell'importante ruolo del calcio nella natura vivente. Il calcio naturale è una miscela di 6 isotopi con numero di massa da 40 a 48, di cui 40 Ca rappresentano il 97% del totale. Le reazioni nucleari hanno prodotto anche altri isotopi del calcio, ad esempio il radioattivo 45 Ca.
Per ottenere una semplice sostanza di calcio si utilizza l'elettrolisi dei sali di calcio fusi o l'alluminotermia:
4CaO + 2Al = Ca(AlO2)2 + 3Ca

Proprietà fisiche:

Un metallo grigio-argento con un reticolo cubico a facce centrate, molto più duro dei metalli alcalini. Punto di fusione 842°C, punto di ebollizione 1484°C, densità 1,55 g/cm3. Ad alte pressioni e temperature di circa 20 K passa allo stato di superconduttore.

Proprietà chimiche:

Il calcio non è attivo come i metalli alcalini, ma deve essere conservato sotto uno strato di olio minerale o in fusti metallici ermeticamente chiusi. Già a temperature normali reagisce con l'ossigeno e l'azoto presenti nell'aria, nonché con il vapore acqueo. Quando riscaldato, brucia all'aria con una fiamma rosso-arancione, formando un ossido con una miscela di nitruri. Come il magnesio, il calcio continua a bruciare in un’atmosfera di anidride carbonica. Quando riscaldato, reagisce con altri non metalli, formando composti non sempre evidenti nella composizione, ad esempio:
Ca + 6B = CaB 6 o Ca + P => Ca 3 P 2 (anche CaP o CaP 5)
In tutti i suoi composti, il calcio ha uno stato di ossidazione +2.

I collegamenti più importanti:

Ossido di calcio CaO- (“calce viva”), una sostanza bianca, un ossido alcalino, reagisce vigorosamente con l'acqua (“spenta”) trasformandosi in idrossido. Ottenuto dalla decomposizione termica del carbonato di calcio.

Idrossido di calcio Ca(OH)2- ("calce spenta") polvere bianca, poco solubile in acqua (0,16 g/100 g), alcali forti. Una soluzione ("acqua di calce") viene utilizzata per rilevare l'anidride carbonica.

Carbonato di calcio CaCO3- la base della maggior parte dei minerali di calcio naturali (gesso, marmo, calcare, conchiglia, calcite, longarone islandese). Nella sua forma pura, la sostanza è bianca o incolore. cristalli. Quando riscaldato (900-1000 C) si decompone formando ossido di calcio. Non p-rim, reagisce con gli acidi, è in grado di dissolversi in acqua satura di anidride carbonica, trasformandosi in bicarbonato: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2. Il processo inverso porta alla comparsa di depositi di carbonato di calcio, in particolari formazioni come stalattiti e stalagmiti
Si trova anche in natura come parte della dolomite CaCO 3 * MgCO 3

Solfato di calcio CaSO4- una sostanza bianca, in natura CaSO 4 * 2H 2 O (“gesso”, “selenite”). Quest'ultimo, se riscaldato con cura (180 C), si trasforma in CaSO 4 *0,5H 2 O ("gesso bruciato", "alabastro") - una polvere bianca che, se miscelata con acqua, forma nuovamente CaSO 4 *2H 2 O sotto forma di un materiale solido e abbastanza resistente. Leggermente solubile in acqua, può sciogliersi in eccesso di acido solforico, formando idrogeno solforato.

Fosfato di calcio Ca 3 (PO 4) 2- (“fosforite”), insolubile, sotto l'influenza di acidi forti si trasforma in idro- e diidrogenofosfati di calcio più solubili. Materia prima per la produzione di fosforo, acido fosforico, fertilizzanti fosfatici. I fosfati di calcio sono inclusi anche nelle apatiti, composti naturali con la formula approssimativa Ca 5 3 Y, dove Y = F, Cl o OH, rispettivamente, fluoro, cloro o idrossiapatite. Insieme alla fosforite, le apatiti fanno parte dello scheletro osseo di molti organismi viventi, incl. e l'uomo.

Fluoruro di calcio CaF2 - (naturale:"fluorite", "fluorite"), sostanza insolubile di colore bianco. I minerali naturali hanno una varietà di colori a causa delle impurità. Si illumina al buio se riscaldato e sotto l'irradiazione UV. Aumenta la fluidità (“fusibilità”) delle scorie durante la produzione di metalli, il che spiega il suo utilizzo come fondente.

Cloruro di calcio CaCl2- incolore Cristo. È ben solubile in acqua. Forma l'idrato cristallino CaCl 2 *6H 2 O. Il cloruro di calcio anidro ("fuso") è un buon essiccante.

Nitrato di calcio Ca(NO3)2- ("nitrato di calcio") incolore. Cristo. È ben solubile in acqua. Parte integrante delle composizioni pirotecniche che conferisce alla fiamma un colore rosso-arancio.

Carburo di calcio CaС 2- reagisce con l'acqua, formando acetilene, ad esempio: CaС 2 + H 2 O = С 2 H 2 + Ca(OH) 2

Applicazione:

Il calcio metallico viene utilizzato come forte agente riducente nella produzione di alcuni metalli difficili da ridurre (“calciotermia”): cromo, terre rare, torio, uranio, ecc. Nella metallurgia di rame, nichel, acciai speciali e bronzi , il calcio e le sue leghe vengono utilizzati per rimuovere le impurità nocive di zolfo, fosforo, carbonio in eccesso.
Il calcio viene utilizzato anche per legare piccole quantità di ossigeno e azoto quando si ottiene l'alto vuoto e si purificano i gas inerti.
Gli ioni Ca 48 in eccesso di neutroni vengono utilizzati per la sintesi di nuovi elementi chimici, ad esempio l'elemento n. 114, . Un altro isotopo del calcio, 45Ca, viene utilizzato come tracciante radioattivo negli studi sul ruolo biologico del calcio e sulla sua migrazione nell'ambiente.

Il principale campo di applicazione di numerosi composti del calcio è la produzione di materiali da costruzione (cemento, miscele edili, cartongesso, ecc.).

Il calcio è uno dei macroelementi degli organismi viventi, formando composti necessari per la costruzione sia dello scheletro interno dei vertebrati che dello scheletro esterno di molti invertebrati, il guscio delle uova. Gli ioni calcio partecipano anche alla regolazione dei processi intracellulari e determinano la coagulazione del sangue. La mancanza di calcio durante l'infanzia porta al rachitismo, nella vecchiaia all'osteoporosi. La fonte di calcio sono i latticini, il grano saraceno, le noci e il suo assorbimento è facilitato dalla vitamina D. Se c'è carenza di calcio, vengono utilizzati vari farmaci: calcex, soluzione di cloruro di calcio, gluconato di calcio, ecc.
La frazione di massa del calcio nel corpo umano è dell'1,4-1,7%, il fabbisogno giornaliero è di 1-1,3 g (a seconda dell'età). Un'assunzione eccessiva di calcio può portare all'ipercalcemia, ovvero alla deposizione dei suoi composti negli organi interni e alla formazione di coaguli di sangue nei vasi sanguigni. Fonti:
Calcio (elemento) // Wikipedia. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Calcium (data di accesso: 03/01/2014).
Libreria popolare di elementi chimici: calcio. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3/01/2014).