Карбонат кальция в природе, в промышленности и в быту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, молодёжной политики и науки Краснодарского края

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края «Ахтырский техникум Профи-Альянс»

Проект на тему: «Карбонат кальция в природе, в промышленности и в быту»

Работу выполнил: Студент группы № 4.1-20

По профессии: «мастер отделочных строительных работа»

Воробьев Юрий Сергеевич

Руководитель проектной работы: Честнейшина Анна Викторовна

Пгт. Ахтырский, 2022 г.

Содержание

карбонат кальций химический промышленность

Введение

1. Основная часть

1.1 История открытия и происхождения названия кальция

1.2 Нахождение кальция в природе

1.3 Основные характеристики карбоната кальция

1.4 Химические свойства карбоната кальция

1.5 Применение карбоната кальция в промышленности

1.6 Применение карбоната кальция в быту

1.7 Применение карбоната кальция в медицине

1.8 Карбонат кальция в природе

2. Практикум

Заключение

Список литературы

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? Я решил подробнее узнать об ответе на эти вопросы. Для этого мне нужно провести исследование, в результате которого я узнаю о карбонате кальция подробнее. Намой взгляд, эта тема является достаточно актуальной в настоящее время, потому что потребности человека растут в каждым днем, а реализовывать их становится все труднее и труднее.

Цель проекта:

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

Задачи проекта:

1. С помощью интернет-ресурсов и книг узнать, что такое карбонат кальция и почему он является одним их наиболее используемых материалов.

2. При помощи дополнительных источников литературы выяснить, в каких отраслях применяется карбонат кальция и как его получают.

1. Основная часть

1.1 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.

1.2 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 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.

1.4 Химические свойства карбоната кальция

1) При нагревании до 900?1000 °C разлагается на оксид -- углекислый газ CO₂ и оксид -- негашёную известь CaO:

2) {\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}\longrightarrow CaO+CO_{2}\uparrow }}}Растворяется в воде при избытке углекислого газа, образуя кислую соль -- гидрокарбонат кальция Ca(HCO₃)₂:

{\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+CO_{2}+H_{2}O\longrightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}} Благодаря именно этой реакции образуются сталактиты, сталагмиты и прочие красивые природные формы и образуются карстовые пещеры.

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

1.5 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.

1.6 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.

1.7 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.

1.8 Карбонат кальция в природе

Сталактимты -- 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

2. 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.

Из проделанного опыта можно сделать следующие 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.

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.

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:

1. http://www.yaneuch.ru/cat_35/mnogolikij-karbonat-kalciya-v-prirode/454256.2997474.page1.html - «Карбонат кальция в промышленности».

2. http://cosmetic.ua/karbonat_kaltsiya - «Карбонат кальция в косметике».

3. https://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2012/10/21/karbonat-kaltsiya-v-prirode - «Карбонат кальция в природе».

Размещено на Allbest.ru