Карбонат кальция

Карбонат кальция
Общие
Систематическое наименование карбонат кальция
Традиционные названия углекислый кальций
Химическая формула CaCO3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) твёрдые белые кристаллы
Молярная масса 100.0869 г/моль
Плотность (кальцит) 2.74 г/см³
(арагонит) 2.83 г/см³
Термические свойства
Температура плавления (кальцит) 825 °C,
(арагонит) 1339 °C
Температура разложения 900−1000 °C
Химические свойства
pKa 9.0
Растворимость в воде (25 °C) 0.00015 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления 1,60
Структура
Кристаллическая структура тригональная, пространств. гр. 32/m
Безопасность
Токсичность

Карбонат кальция (углекислый кальций) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — . В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.

Зарегистрирован как белый пищевой краситель (E170).

Применение

Используется как белый пищевой краситель Е170. 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 посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция — одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и в медицинской промышленности. В пищевой промышленности часто используется в качестве антислеживающего агента и разделителя в 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 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.

Строительство

Строительство — еще один из основных потребителей карбоната кальция. Шпатлевки, различные герметики — все они содержат карбонат кальция в значительных количествах. Также, карбонат кальция является важнейшим составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.

Карбонат кальция также широко используется в очистительных системах, как средство борьбы с загрязнением окружающей среды, при помощи карбоната кальция восстанавливают кислотно-щелочной баланс почвы.

Нахождение в природе

Кристаллическая структура кальцита

Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:

  • Арагонит
  • Кальцит
  • Фатерит (или μ-CaCO3)

Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.

Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:

  • Мел
  • Известняк
  • Мрамор
  • Травертин
  • Кальцит

  • Арагонит

  • Мрамор

  • Травертин

Геология

Карбонат часто встречается в геологической среде. Он находится как полиморф. Полиморфами являются минералы с той же химической формулой, но разной химической структуры. Арагонит, кальцит, известняк, мел, мрамор, травертин, туф и др. — все они имеют формулу CaCO3, но каждый из них имеет несколько иной химический состав. Кальцит, как карбонат кальция, геологи обычно находят в морских условиях. Также кальцит, как правило, находится около теплых тропических условий. Это связано с его химией и свойствами. Кальцит может выпадать чаще как осадок в теплой среде, чем в холодной, поскольку теплая среда не дает улетучиваться в больших объемах CO2. Это аналогично тому как CO2 растворяется в воде. Когда вы открываете крышку пластиковой бутылки происходит выделение CO2. Из-за того что сода нагревается, выделяется углекислый газ. Этот же принцип может быть применен к кальциту и в океане. Карбонаты данного вещества в холодной воде существуют в более высоких широтах, но имеют очень медленный темп роста.

В тропических условиях вода теплая и чистая. Таким образом, вы можете увидеть много кораллов в данной среде по сравнению с холодной, где вода холодная. Производители карбоната кальция, такие как кораллы, водоросли и микроорганизмы, которые обычно встречаются в мелководных водоемах, как фильтраторы, требуют солнечный свет для производства карбоната кальция.

Изготовление

Подавляющее большинство 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 чистого источника (как правило, мрамор).

В качестве альтернативы карбонат кальция может быть приготовлен кальцинацией оксида кальция. Вода добавляется к этому оксиду, давая гидроксид кальция, и затем проводится углекислый газ, который проходит через этот раствор для осаждения желаемого карбоната кальция:

Химические свойства

См. также: Карбонаты

При нагревании до 900−1000 °C расщепляется на кислотный оксид — углекислый газ CO2 и оксид — негашёную известь CaO по уравнению:

.

В воде с углекислым газом растворяется, образуя кислую соль — гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2:

.

Существование именно этой реакции дает возможность образовываться сталактитам, сталагмитам и прочим красивейшим формам, да и вообще развиваться карсту.

При 1500 °C вместе с углеродом образует карбид кальция и оксид углерода (II)

.

Примечания

  1. Solvay Precipitated Calcium Carbonate: Production. Solvay S. A. (9 марта 2007). Архивировано из первоисточника 9 февраля 2012.

Ссылки

  • Польза и возможный вред от карбоната кальция как пищевой добавки — е170

Соединения кальция

Шаблон:АТХ код A02

Растворимость кислот, оснований и солей в воде

Пищевая добавка карбонат кальция обозначается как Е 170 и в природе встречается в виде привычного мела. Вещество относится к неорганическим пигментам и используется в пищевой промышленности, медицине, строительстве, других отраслях.

Карбонат кальция не растворяется в воде и спирте, обладает свойствами разрыхлителя, антиокислителя, красителя. В материале разберем, какую пользу несет вещество и ознакомимся с оптимальными дозировками, чтобы исключить опасные побочные эффекты.

Состав пищевой добавки Е 170

Химическая формула добавки Е 170 — CaCO3. Очищенный мел поступает в продажу в форме белого порошка мелкой фракции. Источником карбоната служит мрамор. Также соль угольной кислоты присутствует в панцирях ракообразных и моллюсков.

Где добывают карбонат кальция?

Для изготовления промышленной добавки Е 170 берут природное сырье, которое содержится в минералах: ватерите, арагоните, кальците. Источником углекислого кальция также служат мрамор, известняк, мел. Сырье перерабатывают и очищают от примесей перед продажей. Наиболее ценен карбонат кальция, полученный из мрамора.

Ведущие производители добавки — 10 европейских компаний, включая Omya (Швейцария) и Imerys (Франция). С начала XXI века заводы по переработке углекислого кальция действуют в Китае. Свои меловые месторождения есть и в России. Карбонаты добывают в Белгородской и Воронежской областях. Промышленным производством занимаются предприятия АО «Мелстром», ООО «Воронежглавмел» и ОАО «Клинцевский силикатный завод».

Краситель Е170 (карбонат кальция) — вреден или нет?

Потребляемый в разумных дозировках карбонат кальция вред организму не наносит. По этой причине пищевой краситель разрешен к применению в России. При превышении суточной нормы вещество может вызвать отравление, симптомами которого становятся:

  • тошнота и рвота;
  • дискомфорт в желудке;
  • метеоризм;
  • нарушение координации движений.

Избежать этих неприятных последствий помогает соблюдение дозировки.

В сутки медики рекомендуют применять взрослому человеку не более 1,2–1,5 г карбоната кальция.

Применение карбоната кальция в промышленности

Углекислый кальций используется сразу в нескольких отраслях промышленности.

  • Производство средств гигиены — вещество добавляют в зубную пасту.
  • Бумажное производство — кальцием отбеливают бумагу и наполняют картон.
  • Стекольная промышленность — карбонаты входят в состав стекла.
  • Производство бытовой химии — компонент кремов для обуви, чистящих средств.
  • Производство сантехники — карбонат кальция используется в изготовлении фарфора и фаянса, а также керамической плитки.
  • Лакокрасочное производство — в лаки и краски вещество добавляют в качестве красителя.
  • Строительство — карбонаты входят в состав герметиков, шпаклевки.

Кроме того, вещество используется при производстве очистных сооружений и фильтров, а также в сельском хозяйстве — для восстановления кислотности грунта.

Применение в продуктах питания

Природный карбонат кальция применим в кулинарии как натуральный пищевой краситель, разрыхлитель, регулятор кислотности, наполнитель.

Также вещество предупреждает слеживание и комкование сыпучих изделий.

Карбонат кальция встречается в составе молочных и молочнокислых продуктов: сыра, сгущенки, сливок, йогуртов. Также полезную добавку используют при приготовлении детского питания, консервов, шоколадных плиток.

Польза и вред карбоната кальция для организма

Как мы уже выяснили, карбонат кальция не несет вреда организму. Доказательством тому служит использование в фармацевтике: вещество присутствует в БАДах и витаминных препаратах, направленных на устранения дефицита кальция.

Польза Е 170 очевидна: вещество поддерживает жизнедеятельность организма, стабилизирует кровяное давление, стимулирует работу сердечной мышцы, отвечает за свертываемость крови и формирование костных структур.

Для лучшего усвоения карбонат кальция рекомендуется употреблять совместно с витамином D.

Научно-исследовательская работа по химии. «Многоликий карбонат кальция: в природе, промышленности и быту»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя образовательная школа № 102»

Научно-исследовательская работа

«Многоликий карбонат кальция: в природе,

промышленности и быту»

Выполнила:

Воскубенко Олеся Сергеевна, 8Б класс

Руководитель:

Зонова

Валерия Юрьевна

Барнаул, 2018

1. Введение……………………………………………………………………….4

1.1. Цель………………………………………………………………………3

1.2.Задачи……………………………………………………………………..3

1.3. Основная часть…………………………………………………………..5

1.3.1.История открытия и происхождения названия кальция………..… 5

1.3.2.Нахождение кальция в природе………………………………..…… 5

1.3.3. Основные характеристики карбоната кальция………………….….7

1.3.4. Химические свойства карбоната кальция…………………………. 8

1.3.5. Применение карбоната кальция в промышленности……………… 8

1.3.6. Применение карбоната кальция в быту……………………….…..10

1.3.7. Применение карбоната кальция в медицине………………………11

1.3.8. Карбонат кальция в природе………………………………….…. 12

1.4. Практикум……………………………………………………………….. 14

1.4.1. Выводы…………………………………………………………..…16

2. Заключение…………………………………………………………………. 17

3. Список литературы………………………………………………………… 19

1. Введение

Говорят, что карбонат кальция является одним из самых наиболее используемых материалов в жизни человека. Он охватывает не только промышленности, но медицину, быт и многие другие сферы деятельности. К тому же, обладает интересным химическими свойствами и является абсолютно безопасным для человека. Действительно ли это так?

1.1. Цель

1. Выяснить, какую роль в жизни человека и окружающей среде играет карбонат кальция.

2. Практически подтвердить и опровергнуть химические свойства карбоната кальция, а именно его взаимодействие с кислотами.

1.2.Задачи

1. С помощью опытов сделать выводы о химической активности карбоната кальция в составе веществ.

2. При помощи дополнительных источников литературы выяснить, каким образом карбонат кальция влияет на организм человека.

1.3 Основная часть

1.3.1. История открытия и происхождение названия кальция

Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым телом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём — вещества сложные.

Раньше всего состоялось знакомство человека с известью. Весь мел и известняк — один из наиболее распространенных на Зеле горных пород. Тысячи лет назад люди уже возводили стены из камней, скрепленных известняковым раствором.

Древние римляне называли известняк и получаемую из них известь одним словом – «калькс», отсюда произошел термин «кальцинировать», «обжигать».

В средние века известью стали называть не только вещество, получаемое при обжиге мела и известняка, но и вещества, которые получаются при кальцинировании металлов. Из железа получали «железную известь», из ртути — «ртутную известь» и «водного». Следующий шаг сделал Джозеф Блэк, он понял, в чем суть обжига известняка – в удалении из него углерода.

Третий шаг сделал Лавуазье. Он доказал, что известь – это окисел еще не выделенного нового металла.

Название элемента происходит от латинского языка — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций. Дэви подверг электролизу смесь влажной гашенной извести с оксидом ртути HgO на платиновой пластине. В результате электролиза получалась амальгама кальция. Отогнав из нее ртуть, Дэви получил металл, названный – кальцием.

1.3.2. Нахождение в природе

Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.

На долю кальция приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Содержание элемента в морской воде — 400 мг/л.

Рисунок 1 — Кальций в атмосфере аргона

1.3.3. Основные характеристики карбоната кальция

Карбонат кальция — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — CaCO3. В природе встречается в виде минералов — кальцита и арагонита, является главной составной частью известняка, мрамора, мела, входит в состав скорлупы яиц, одно из самых распространенных на Земле соединений. Нерастворим в воде и этаноле. Карбонат кальция представляет собой твердые белые кристаллы без запаха и вкуса нерастворимые в воде, этаноле и легко растворимые в кислотах с выделением углекислого газа.

Рисунок 2 – Кальций в чистом виде

Температура плавления карбоната кальция: (кальцит) 825° C, (арагонит) 1339° C. Температура разложения карбоната кальция: 900-1000° C.

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

1.3.4. Химические свойства карбоната кальция

При нагревании до 900−1000 °C разлагается на оксид — углекислый газ CO2 и оксид — негашёную известь CaO:

При обжиге с температурой около 1500 °C с углеродом, например, в форме кокса, образует карбид кальция и угарный газ:

1.3.5. Применение карбоната кальция в промышленности

Очищенный от примесей карбонат кальция широко используется в бытовой и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, бытовой химии и в строительстве.

В огромных количествах карбонат кальция используют при производстве стеклянных бутылок, так как кальций является одним из основных элементов, необходимых при создании стекла.

В пищевой промышленности часто используется и пищевой добавки Е-170. Е-170 Карбонат кальция — безопасная пищевая добавка природного происхождения. Эта безопасная пищевая добавка природного происхождения используется как пищевой краситель, стабилизатор, разделитель, питание для дрожжей, регулятор кислотности.

В пищевой промышленности E-170 используют в составе и для:

— консервированного питания для детей

— концентрированного молока и сливок

— некоторых видов твердых сыров

— какао-порошке, а также шоколаде

— для обработки виноградного сока

— декорирования пищевых продуктов

При употреблении продуктов с карбонатом кальция следует помнить о рекомендуемой врачами дневной дозе: от 1,2 до 1,5 г в день. В продуктах питания содержание добавки Е-170 в разы меньше, что говорит о том, что краситель Е-170 можно отнести к безопасным пищевым добавкам. В противном случае карбонат может вызвать молочно-щелочной синдром или гиперкальциемию.

При производстве косметических средств используются некоторые свойства карбоната, например.

— Карбонат кальция абсорбирует излишки кожного сала, не нарушая при этом защитных свойств кожи.

— Карбонат кальция регулирует кислотность продукта, абсорбирует излишки воды, предотвращает образование комков в косметике. Придает средству белоснежный оттенок.

— В составе зубной пасты может не только очищает зубы, но и придавать им блеск.

Производство пластмасс является одним из основных потребителей карбоната кальция. Изделия из видов пластмасс, содержащих это вещество, используются повсеместно – трубы, кафельная плитка, линолеум, ковровые покрытия и т.д.

В строительстве карбонат в значительных количествах входит в состав шпатлевок и герметиков.

1.3.6. Применение карбоната кальция в быту

Раньше использовался в быту для побелки стен и потолков. Сейчас уже практически и не встретишь квартиры с известкой.

Интересно, что для того чтобы определить, содержится ли карбонат кальция в извести, используемой для побелки, необходимо взять пробу гашеной извести и смешать ее со столовым уксусом. Если карбонат присутствует, то смесь «закипает» под действием образующегося углекислого газа.

Также хотелось бы отметить, что известь со временем в любом случае превратится в карбонат и процесс этот необратим. Причина в том, что под действием углекислого газа карбонат хорошо укрепляет известь, в последствие чего он становится кристаллическим веществом.

В сельском хозяйстве используется, как известковое удобрение и для комплексного агрохимического окультуривания полей, для покраски стволов деревьев, что необходимо для отпугивания грызунов, а также для подщелачивания почвы.

Является основой мела, что используется для письма на досках.

1.3.7. Применение карбоната кальция в медицине

Действующее средство: «Карбонат кальция».

Фармакологическое действие: противоязвенное, восполняющее дефицит кальция.

Карбонат кальция нейтрализует соляную кислоту, тем самым снижая кислотность желудочного сока. Кальций является элементом, который участвует в процессах свертывания крови, стабилизации кровяного давления, формирования костной ткани, необходим для стабильной работы сердца, осуществления передачи нервных импульсов.

В качестве лекарственного средства карбонат кальция ценится за его свойства. Некоторые педиатры рекомендуют при уходе за новорожденными отдавать предпочтение присыпкам, где вместо талька значится карбонат кальция, поскольку тальк иногда может раздражать дыхательные пути, а карбонат кальция – нет.

При передозировке карбонатом кальция развивается молочно-щелочной синдром или гиперкальциемия, слабость, головная боль, нарушение аппетита (возможна анорексия), тошнота, рвота, боли в животе, жажда, вялость, боль в суставах и мышцах, поражения почек, нарушение сердечного ритма.

1.3.8. Карбонат кальция в природе

Сталакти́ты — отложения в пещерах в виде образований, свешивающихся с потолка. Термины «сталактит» и «сталагмит» введены в литературу в 1655 г. датским натуралистом Оле Вормом.

В узком смысле сталактитами называют кальцитовые натёчно-капельные образования, имеющие форму сосульки с внутренним питающим каналом («трубчатые сталактиты») или без такового.

Механизм образования.

Вода, проникающая в пещеру, растворяет известняк в химической реакции:

CaCO3 + H2O + CO2 <=> Ca2+ + 2 HCO3-

При определённых условиях реакция идёт в обратную сторону, и происходит отложение карбоната кальция — растут сталактиты. Происходит это весьма медленно, характерное время — десятки, сотни лет. Длина сталактитов в отдельных случаях достигает нескольких метров.

При достаточном количестве карбоната кальция в растворе в месте падения капель с конца сталактита на полу пещеры вырастает встречное образование — сталагмит. Со временем сталактит и сталагмит сливаются и образуют колонну — сталагнат.

Рисунок 4 — Сталактиты в Венгрии

Рисунок 5 — Сталагмиты в Германии

1.4. Практикум

Для практической части понадобится:

— известняк

— уксусная кислота

— мел

После добавления уксусной кислоты в известняк, мы видим, что реакция не происходит. Все дело в том, что мы использовали известняк, в котором карбонат кальция под действием углекислого газа закристаллизовался, что не позволило вступить извести в химическую реакцию.

Затем добавляем уксусную кислоту в мел и видим, что началась реакция. Мел начал «кипеть», что говорит о выделении углекислого газа, а так же, в последствие образуется вода, что говорит об окончании реакции замещения.

Уксусная кислота сильнее угольной, поэтому вытесняет ее из соли.

1.4.1. Выводы

1. С помощью химических опытов нам удалось выяснить, что карбонат кальция легко растворяется в кислотах, в составе веществ только в незакристаллизованном виде.

2. В ходе изучения материала выяснили, что карбонат кальция является полностью нетоксичным и безопасным для человека, исключая случаи передозировки употребления.

2. Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что карбонат кальция является одним из наиболее полезных и применяемых соединений.

Он играет огромную роль, как в природе, так и в промышленности и в быту, находит себе множество применений во всех отраслях. Является не токсичным и практически безвредным для здоровья человека.

Следовательно, мы можем с полной уверенностью сказать, что карбонат кальция является действительно многоликим и разнообразным в каждой сфере его использования.

3. Список литературы

Книжные издания:

1. Б.В. Мартыненко «Кислоты – основания». М.: Химия, 2002.

2. В. Рич «Охота за элементами». М.: Химия, 1988.

3. О.С. Габриелян «Химия». 8 класс – М.: Дрофа, 2013.

4. Г.Д. Харламович, А.С. Семенов, В.А. Попов «Многоликая химия». М.: Химия, 1988.

5. А.М. Юдин, В.Н. Сучков «Химия в быту». М.: Химия, 1998.

6. Харлампович Г. Д. Многоликая химия — М.: Просвещение, 1992.

Интернет-ресурсы:

CaCO3: разложение, получение, химические свойства, применение

Карбонат кальция – неорганическое соединение без запаха и вкуса, относящееся по классификации химических веществ к средним солям. Его химическая формула – CaCO3. Это соединение белого цвета, обычно входит в состав мела. Разложение CaCO3 происходит при его прокаливании в определенных условиях.

Получение

Чтобы получить это вещество, проводят смешивание в несколько этапов. Для начала производят известковое молоко (гидроксид кальция), путем взаимодействия твердого оксида кальция (СаО) и воды. Гидроксид в воде растворяется, поэтому его фильтруют до получения прозрачного раствора – известковой воды. Через нее уже пропускают углекислый газ (СО2), в результате чего она мутнеет, а потом образуется белый осадок в виде карбоната. Процесс осуществляется согласно следующим реакциям:

  • СаО + Н2О = Са(ОН)2;
  • Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3.

Также при определенной температуре происходит разложение СаСО3.

Химические свойства

Карбонат кальция в воде не растворяется и имеет молярную массу, равную 100 г/моль. Осуществляется разложение CaCO3 при температуре от 900 до 1000 градусов Цельсия. Так как соль образована слабой кислотой (Н2СО3) и сильным основанием (Са(ОН)2), то она гидролизуется по аниону, находясь в щелочной среде.

Карбонат кальция вступает в следующие реакции:

  1. Реагирует со щелочами с образованием другой соли и другого основания.
  2. Взаимодействует с другими солями c выделением газа или выпадением осадка.
  3. Разложение CaCO3 происходит при очень высокой температуре по следующей реакции: СаСО3 = СаО + СО2.
  4. При взаимодействии водного раствора этой соли с углекислым газом образуется кислая соль – гидрокарбонат кальция.
  5. Может вступать в реакцию с концентрированными растворами сильных кислот с образованием углекислого газа, воды и новой соли.

В настоящее время в Сети выложено много видео с реакциями этого вещества, где показан и процесс разложения CaCO3.

Применение

Карбонат кальция применяют в качестве пищевой добавки (краситель Е170), при производстве бытовой химии, шпатлевок в строительстве, полимеров, в медицине в качестве средства, восполняющего дефицит кальция.

Карбонад кальция

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *