Карбонат кальция: способы получения и химические свойства
Карбонат кальция CaCO3 — соль кальция и угольной кислоты. Белый, при прокаливании разлагается, плавится без разложения под избыточным давлением CO2. Практически не растворяется в воде.
Относительная молекулярная масса Mr = 100,09; относительная плотность для тв. и ж. состояния d= 2,93; tпл = 1242º C при избыточном давлении.
Способ получения
2. В результате взаимодействия при комнатной температуре оксида кальция и углекислого газа происходит образование карбоната кальция:
3.Гидроксид кальция вступает в взаимодействие с углекислым газом и образует карбонат кальция и воду:
Качественная реакция
Качественная реакция на карбонат кальция — взаимодействие его с раствором сильных кислот. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, образование которого можно проверить, если пропустить его через известковую воду, которая мутнеет из-за образования осадка:
1. При взаимодействии с хлороводородной кислотой, карбонат кальция образует хлорид кальция, углекислый газ и воду:
Химические свойства
1. Карбонат кальция разлагается при температуре выше 900 — 1200º С, с образованием оксида кальция и углекислого газа:
2. Карбонат кальция вступает в реакцию со многими сложными веществами :
2.1. Карбонат кальция реагирует с оксидами :
2.1.1. Карбонат лития вступает в взаимодействие с оксидом кремния при 800º С и образует на выходе силикат кальция и углекислый газ:
2.2. Карбонат кальция реагирует с кислотами :
2.2.1. При взаимодействии с разбавленной хлороводородной кислотойкарбонат кальция образует хлорид кальция, углекислый газ и воду:
2.2.3. Карбонат кальция взаимодействует с сероводородной кислотой при 900º С и образует сульфид кальция, воду и углекислый газ:
3. Карбонат кальция реагирует с простыми веществами:
3.1. Карбонат кальция при 800 — 850º С вступает в реакцию с углеродом (коксом) образуя оксид кальция и угарный газ:
При нагревании карбоната кальция часть вещества разложилась, при этом выделился газ объемом 4,48 л (в пересчете на н. у.). К твердому остатку массой 41,2 г добавили избыток соляной кислоты. Масса добавленного раствора равнялась 465,5 г. Определите массовую долю соли в образовавшемся растворе. В ответе напишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.
При прокаливании карбоната кальция образуется оксид кальция и выделяется углекислый газ:
Вычислим количество вещества углекислого газа: следовательно, и
Масса и количество вещества непрокаленного карбоната кальция равна:
С соляной кислотой реагируют и оксид кальция, и карбонат кальция:
Поскольку в реакции карбоната кальция с соляной кислотой выделяется углекислый газ, необходимо учитывать его массу:
Общие количество вещества и масса хлорида кальция равны:
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.
Содержание
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
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
Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:
Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:
Карбонат кальция (мел, углекислый кальций, известняк) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита. Карбонат кальция является главной составной частью известняка, мела и мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.
Содержание
Применение
Используется как белый пищевой краситель Е170. Являясь основой мела, используется для письма на школьных досках. Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.
Использование в пищевой промышленности
Массовое производство/использование
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 даже 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
Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:
Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:
Чтобы понять, наносит ли карбонат кальция вред или дает пользу, важно разобраться в особенностях его состава. Природный минерал, известный всем нам как белый мел, химическая наука относит к красящим веществам неорганического происхождения. В действующей классификации пищевых добавок карбонату кальция присвоен код Е 170.
В естественных условиях вещество:
Кроме того, кальций является частью яичной скорлупы, а также беспозвоночных организмов: губок, моллюсков и пр. Собственно, окаменевшие останки этих животных считаются основным источником образования карбоната в природной среде.
Е170 — что за состав?
По химическому составу карбонат кальция относится к солям угольной кислоты. Лабораторный процесс получения этого вещества двухступенчатый:
Очищенный кальций, т. е. краситель Е 170, — белый порошок, который не растворяется в воде и этиловом спирте.
Где добывают карбонат кальция?
Залежи карбоната кальция в форме меловых отложений имеются на всех континентах. Добычей занимается множество компаний, но 70 % производства принадлежит десятку фирм из Европы, среди которых лидируют швейцарская Omya и французская Imerys. Однако около 10 лет назад добычей природных карбонатов и изготовлением Е 170 активно занялись китайские предприятия. Сейчас их доля на рынке постоянно растет, постепенно сужая сбыт европейской продукции.
Меловые пласты, пригодные для добычи карбоната кальция, есть и на российской территории, например, в Белгороде и Воронеже.
Лучший порошок получается в результате промышленной обработки мрамора. Для изготовления фармацевтического компонента и пищевого красителя Е 170 камень подвергается измельчению и многоступенчатой очистке.
Применение карбоната кальция в промышленности
Физико-химические свойства карбоната кальция обусловили широкий потенциал его применения в разных отраслях промышленности. Мел используется при производстве:
Также природный карбонат кальция задействуется в разнообразных промышленных системах очистки. Он эффективно заменяет опасные синтетические препараты, чем помогает сохранять экологию. Углекислый кальций полезен для сельхозугодий — с его помощью восстанавливают и поддерживают кислотно-щелочной баланс почвы.
Применение в продуктах питания
При производстве продуктов питания очищенный карбонат кальция играет тройную роль:
Помимо карбоната производители продуктов питания используют для улучшения их свойств цитрат (соль лимонной кислоты) и другие добавки, закодированные буквой Е и цифровыми обозначениями.
Вреден или нет краситель Е170 (карбонат кальция) в пище?
Поступающий в нормальных количествах в организм вместе с пищей карбонат кальция вреда не наносит. Потенциальная опасность существует только при значительной передозировке вещества. Переизбыток Е 170, т. е. гиперкальцемия, может выражаться приступами рвоты и тошноты, болями в животе, раздражительностью, нарушением координации движений. Но повторимся — это редчайшие ситуации, когда человек существенно злоупотреблял пищевой добавкой.
Разрешенная медиками доза углекислого кальция составляет 1,2–1,5 грамма. В продуктах питания количество добавки Е 170 значительно меньше, поэтому она считается максимально безопасной. О безвредности этого компонента пищи свидетельствует тот факт, что вещество законодательно разрешено к использованию практически во всех странах, включая РФ.
Фармацевтическая польза и вред карбоната кальция для организма человека
Карбонат кальция способен положительно влиять на состояние человеческого организма, обеспечивая комплексную пользу:
Благодаря этим свойствам карбонат используют в составе фармацевтических биоактивных добавок. Правильно дозированное применение таких препаратов помогает компенсировать дефицит кальция. Однако польза обеспечивается только качественным, хорошо очищенным веществом природного происхождения.
Вред от использования меловых добавок, напомним, может быть связан только с передозировкой.
следовательно, 
и 
. В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.
