Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: CCaO 3

Химический состав Карбоната кальция

Молекулярная масса: 100,088

Карбонат кальция (углекислый кальций) - неорганическое химическое соединение, угольной кислоты и кальция. Химическая формула - CaCO 3 . В природе встречается в виде минералов - кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора, мела, входит в состав скорлупы яиц. 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

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 - ещё 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:

• Арагонит
• Кальцит
• Фатерит (или μ-CaCO 3)

Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.
Минералы карбоната кальция находятся в следующих горных породах:

• Известняк
• Мрамор
• Травертин

Геология

Карбонат кальция является распространенным минералом. В природе встречаются три полиморфные модификации (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит). Некоторые горные породы (известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы) практически полностью состоят из карбоната кальция с некоторыми примесями. Кальцит является стабильным полиморфом карбоната кальция и встречается в самом разнообразном геологическом окружении: в осадочных, метаморфических и магматических горных породах. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные преимущественно кальцитовыми остатками раковин морских организмов. Арагонит является вторым по устойчивости полиморфом CaCO 3 и в-основном образуется в раковинах моллюсков и скелетах некоторых других организмов. Также арагонит может образовываться и в неорганических процессах, например в карстовых пещерах или гидротермальных источниках. Фатерит является наименее стабильной разновидностью этого карбоната, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями.

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. растворяется, образуя кислую соль - гидрокарбонат кальция Ca(HCO 3) 2: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 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) CaCO 3 + 4C → CaC 2 + 3CO.

Ну, надеюсь, все догадались, что речь идет о веществе, одна из модификаций которого известна нам как «мел», и этот выпуск посвящен наступающему началу учебного года - хотя в школы сейчас и приходят всякие новшества вроде белых досок с маркерами или даже интерактивных досок, темная доска - черная, коричневая или зеленая и мел до сих пор остаются главной атрибутикой учебного процесса.

Даже если кто-то, окончив школу, прекращает свой контакт с органами образования раз и навсегда, его руки не прекращают прикасаться к ближайшему родственнику мела - каждый раз когда мы берем в руки яйцо, чтобы очистить его от скорлупы, мы касаемся известняка - формы карбоната кальция, придающей жесткость яичной скорлупе и раковинам моллюсков.

… и каррарский мрамор не стал бы смотреть тебе вслед…

Итак, сегодняшнее замечательное вещество - многоликий карбонат калия, существующий (и известный) в виде различных форм. Формула этого соединения - CaCO 3 , оно представляет собой соль, в которой катион кальция связан ионной связью с карбонат-анионом. Это вещество достаточно распространено в природе, в качестве единственного вещества оно образует два минерала - кальцит и арагонит, а также является основным компонентом таких минералов, как известняк, мел и мрамор. В состав последней троицы помимо карбоната кальция входит его «кузен» - карбонат магния MgCO 3 , а также оксиды металлов; именно оксиды переходных металлов придают мрамору характерную окраску - оксид трехвалентного железа дает оттенки красного, а оксид трехвалентного хрома - оттенки зеленого.

Старый рисунок, актуальный в связи с вводящимся в этом году в 4 классе курсом «Основы религиозной культуры и светской этики»

Что же касается школьных мелков, времена, когда они состояли практически из чистого мела, канули в Лету. Гарантированно, что в моем школьном детстве мы писали практически чистым мелом, в котором иногда попадались кусочки раковин (почему это признак чистого мела - будет буквально в следующем абзаце), и мы, любили испытывать нервы учителей, специально проводя таким кусочком раковины по доске (ну а эту тему, пожалуй, я развивать не буду). Современный формованный школьный мелок на 40 % состоит из собственно мела (карбоната кальция) и на 60 % из гипса (это еще один родственник нашего сегодняшнего «героя» - двухводный кристаллогидрат сульфата кальция - CaSO 4 ˙H 2 O), ну а добавление к нему пигментов - органического или неорганического происхождения позволяет разнообразить белый цвет школьного мелка, придав ему окраску.

Меловые скалы на южном побережье Англии недалеко от городов Сифорд и Истборн

Большая часть известных в настоящее время скальных пород, содержащих карбонат кальция, имеют осадочное происхождение - они образовались из раковин и скелетов мертвых обитателей моря, уплотнявшихся в результате давления следующих слоем осадочных пород. Мел и известняк представляют собой похожие друг на друга материалы, различие в том, что мел является менее компактным и по этой причине более мягким. Для формирования мрамора, кальцита и арагонита требуется большее время - исходным веществом для образования мрамора является известняк или мел, которые под воздействием высоких давлений и температур - условий обычных для геологического формирования минералов, перестраиваются в форму с более компактной и плотной кристаллической решеткой.

Био- (а точнее - зоогенные) отложения карбоната кальция дали название целому геологическому периоду - Меловому периоду (мили Мелу). Этот период - последний период Мезозойской эры, он продолжался 80 миллионов лет, начался 145 миллионов лет назад, закончился 65 миллионов лет и наиболее известен «меловой катастрофой», в результате которой произошло массовое вымирание видов - вымерли многие голосеменные растения, водные рептилии, птерозавры, все динозавры (но уцелели птицы). Исчезли аммониты, многие брахиоподы, практически все белемниты. В уцелевших группах вымерло 30-50 % видов.

Одним из интересных форм минералов карбоната кальция является прозрачный кальцит или исландский шпат. В 1669 датский естествоиспытатель Расмус Бартолин в работе Experimentia Crystalli Islandici Disdiaclastici описал странное свойство исланского шпата, известное в настоящее время как «двойное лучепреломление». Оно заключается в том, что если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным, второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным, и, соответственно, глядя через кристалл кальцита, мы видим «удвоенное» изображение.

Двойное лучепреломление в кристаллах исландского шпата применялось и применяется на практике, например для дальномеров в бомбовых прицелах, однако, естественно, что применение человечеством карбоната кальция началось очень давно.

Так, одним из первых примеров «ландшафтного дизайна» могут считаться считающиеся доисторическими белые лошади британского графства Вилшир, которые получали, удаляя дерн и плодородный слой почвы, обнажая лежащий ниже слой мела.

Карбонат кальция в форме известняка и мрамора использовался с древних времен в качестве строительного материала. Несмотря на определенную мягкость известняка, человечество не отказывалось от их практического применения - так великая пирамида Гизы, четыре тысячелетия остававшаяся самым высоким зданием в мире, построена примерно из двух с половиной миллионов блоков известняка.

Опять же с древности карбонат кальция породил еще один строительный материал, правда, для этого потребовалось первое химическое производство. Со времен Древнего Египта зодчие знали, что прокаливание карбоната позволяет получить гашеную (или прокаленную) известь, основным компонентом которой является оксид кальция СаО. Негашеная известь используется в связующих строительных растворах и при изготовлении цемента - сама по себе или после обработки водой (гашеная известь или гидроксид кальция Ca(OH) 2) . Известны случаи применения негашеной извести при обороне замков - негашеная известь активно взаимодействует с водой, а поскольку кожа здорового человека всегда влажна (особенно если этот здоровый человек ползет по осадной лестнице на чужую крепостную стену) осажденные высыпал на осаждающих негашеную известь, вызывая у них ожоги кожи и органов зрения.

Также с древних времен карбонат кальция применяется для понижения кислотности почвы (это в том числе и тот самый рецепт садовода-любителя, коих в стране советов было миллионы - бросать в почву, на которой начал «колоситься» мох, скорлупу от яиц - мох растет на кислых почвах, а карбонат кальция, являясь солью слабой кислоты, реагирует со свободной кислотой почвы, связывая ее).

С начала двадцатого века карбонат кальция находит применение во многих промышленных производствах помимо строительной отрасли, например - целлюлозно-бумажной для производства высококачественной мелованной бумаги. Карбонат кальция используется в качестве наполнителя, придающего дополнительную прочность полимерным материалам, его использовали в хлебопекарном производстве (для увеличения потребления кальция). В наши дни карбонат кальция применяется в пищевой промышленности как белый пищевой краситель (E170). Карбонат кальция применялся и применяется в зубных порошках и зубных пастах, правда для этой цели применяют не «органический» мел, образовавшийся из останков вымерших видов животных, а синтетический - для гигиены полости рта карбонат кальция получают, пропуская углекислый газ через гашеную известь: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O. Почему так - специально не объясняю, подумайте сами, активируя мозги к началу учебного года, но подсказываю, что причину этого явления можно найти, внимательно прочитав пост (догадки кидайте в комменты, права, скринить я их не буду ).

К сожалению, то, что карбонат кальция реагирует с кислотами в настоящее время стало целой проблемой для сохранения архитектурного и художественного наследия - здания и скульптуры и различных форм карбоната кальция - в особенности из менее плотного известняка, хотя и мрамора эта проблема касается, хотя он разрушается с меньшей скоростью, повреждаются из-за кислотной эрозии, причиной которой являются кислотные дожди.

Итак, мы можем сказать, что ни одно вещество не внесло такой вклад в культуру человечества и продолжает вносить его до наших дней, как карбонат кальция. Мы можем проследить его путь в человеческой цивилизации от первых наскальных рисунков на стенах пещеры мелом, пирамид до школьной доски и мела и зданий из стекла и бетона. И, зная, как человеческая цивилизация обязана карбонату кальцию, мы не ошибемся, если скажем, что человеческая цивилизация выросла на костях - костях огромного количества вымерших в конце мелового периода организмов.

This entry was originally posted at

Мел, мрамор и известняк с химической точки зрения одно и то же вещество — карбонат кальция, а точнее, одна из его кристаллических модификаций — кальцит.

Мел — это мягкая горная порода, ко-торую легко истереть в порошок. Мел используется в качестве белого пигмен-та в лакокрасочной и резиновой про-мышленности, в производстве порт-ландцемента, как пишущий материал.

Известняк обладает большей твёрдо-стью: издавна его использовали как материал для каменных сооружений. Большинство храмов великокняже-ской Москвы было построено из мячковского известняка, который добыва-ли у села Мячково на Москве-реке и на специальных судах доставляли к месту постройки. Недаром Москву в старину называли белокаменной. В настоящее время известняк служит ценным материалом при производст-ве цемента, в металлургии в качестве флюса (флюсом в металлургии называ-ют вещества, вводимые в шихту для связывания примесей, например Р 2 О 5 , SiO 2 , в легкоплавкие шлаки,) и в хими-ческой промышленности при произ-водстве соды, хлорной извести, карби-да кальция.

Мел и известняк — это осадочные горные породы, образовавшиеся из остатков панцирей живых организмов (в первую очередь древних простей-ших — радиолярий и фораминифер).

Успенский собор на Городке. Звенигород. Около 1399 г.

Белокаменная резьба Успенского собора на Городке.

Мрамор — метаморфическая горная порода, образующаяся при перекри-сталлизации под давлением осадочных карбонатных пород — главным образом известняков. Он также состоит из каль-цита (карбоната кальция), однако, в от-личие от мела и известняка, это круп-нокристаллический материал: на сколе

куска мрамора хорошо заметна его зернистая структура. По сравнению с мелом и известняком мрамор твёрд: не-даром древние строили из него храмы. Благодаря различным примесям мрамор часто бывает окрашен, мрамор некоторых месторождений имеет краси-вую структуру, в которой чередуются слои разной окраски. В древности осо-бенно ценились белоснежный каррар-ский мрамор, розовый паросский, жёл-тый сиенский. Главный храм афинского акрополя — знаменитый Парфенон по-строен из блоков пентелийского мрамо-ра, который добывали в местечке Пентеликон к северо-востоку от Афин. Пентелийский мрамор имеет едва за-метный золотистый оттенок, который усиливается, когда смотришь на Парфе-нон вечером, на закате солнца. В Ита-лии распространённым сортом мрамо-ра является чипполино — так называют белый мрамор с мелкими жёлтыми или зелёными прожилками. А вот знамени-тый красный веронский мрамор (rosso di Verona ) — на самом деле известняк коричнево-красного цвета, в котором часто встречаются окаменелости.

Известняк — очень известный материал, который используется разными сферами народной промышленности. Одним из ярких его представителей является обычный мел, используемый для получения негашеной извести.

Также существуют и другие виды данной породы, которые являются намного прочней, что позволяет делать из них облицовочную плитку. Такой материал очень востребован в строительном мире, так обладает уникальными декоративными характеристиками.

При выборе таких изделий, цена на плитку из известняка может варьироваться в зависимости от ее качества.

Состав известняков

Данная порода образовалась при наслоении органических кальциевых останков живых существ. Известняк, в основной своей массе, состоит из нескольких видов минералов:

1. Кальцит входит в состав всех видов пород. Его массовая доля в чистых известняка может достигать более 90%.

2. Глинистые минералы.

3. Доломит.

4. Кварц.

5. Гипс (очень редко может присутствовать в составе).

6. Органические останки и много др.

Точный состав такого вещества зависит конкретно от условий среды, в котором оно и образовывалось. Например, если говорить о доломитизированном известняке, то в его состав входит оксид магния (MgO), процентное соотношение которого может достигать 17%, а в мергелистом известняке наоборот присутствует соотношение SiO2+R3О3 в количестве от 6% до 21%.

Зачастую известняки называют по преобладающему в составе веществе. Так, песчанистые породы вмещают в себе кварц, опал и халцедон.

Основные характеристики

Известняки имеют определенную цветовую гамму. Основным цветом считается белый с оттенками серого и желтого. Также существуют породы, которые имеют бурый или красноватый окрас, что свидетельствует о наличии железа и марганца в его составе.

Если при образовании известняка брали участие и водоросли, тогда они могут окрасить его в зеленоватый цвет. Также существует материал черного цвета, но такие виды пород встречаются очень редко.

Плотность данной породы также варьируется и для каждого вида вещества может отличаться в разы.

Известняк используется для изготовления различных видов плит для облицовки, а также его применяют для строительства дорог и других покрытий. Иногда его применяют в качестве фильтров для установки на специальные гидросооружения.

Известняк — уникальное вещество, которое обладает разными свойствами, что делает его очень популярным в различных сферах.

Из чего состоит известняк, детально рассказывает видео: