Кальций образует оксид характера. Оксид кальция: применение

Оксид кальция (е529) – пищевая добавка группы эмульгаторов.

Характеристика

На вид оксид кальция является твердой гигроскопичной массой или порошком белого или серовато-белого цвета без запаха. Добавка хорошо растворяется в глицерине, не растворяется в этаноле, а при взаимодействии с водой образует гашеную известь.

Получение оксида кальция

Получают добавку несколькими способами. Распространено получение оксида кальция при термическом разложении карбоната кальция, известняка, а также при термическом разложении гидроксида кальция и кальциевых солей кислородсодержащих кислот.

Применение оксида кальция

Свойства оксида кальция позволяют применять его в качестве реагента и наполнителя. Используют его в кожевной промышленности, для нейтрализации избыточной кислоты, в нефтеперерабатывающей промышленности при производстве присадок к маслам (сульфатным, фенатным, алкилсалицилатным). В химической промышленности свойства оксида кальция применяют при производстве стеарата кальция.

Добавку е529 в пищевой промышленности применяют в производстве хлебобулочных изделий в качестве улучшителя муки и хлеба (количество добавки регламентировано технологическими инструкциями). Оксид кальция является одним из ингредиентов в комплексных хлебопекарных улучшителях. Для дрожжей добавка является питательной средой. В пищевых хлебопекарных и кондитерских продуктах е529 поддерживает определенный уровень кислотности.

Кроме того, е529 применяют в сахарной промышленности в качестве флокулянта, сорбента, осветляющего и фильтрующего материала. Применяют е529 при производстве пищевых масел в качестве катализатора гидрогенизации. При помощи оксида кальция обрабатывают воду, используемую для производства алкогольных напитков.

Незаменимо данное химическое соединение для нейтрализации кислых сред, в частности при сбросе сточных вод в водоемы. В агрохимии вещество служит для обработки кислых почв, а при производстве пищевой и фармакопейной соли – для очистки рассола от карбонатов кальция и магния. В нефтехимической промышленности оксид кальция применяют при производстве солидолов и тормозных колодок.

Добавляют е529 при изготовлении различных сухих смесей для отделочных работ, а также при производстве эбонита. Часто оксид кальция добавляют в смеси, помогающие в борьбе с вредителями различных сельскохозяйственных культур.

Влияние на организм человека

При работе с оксидом кальция необходимо соблюдать меры безопасности (носить очки и защитные перчатки). В случае попадания химического соединения на кожу или в организм человека возможны следующие последствия: стекловидный отек глаз, краснота глаз, химический ожог, трудно заживающие раны на коже, ожог пищевода или желудка. Возможно возникновение конъюнктивита и дерматита.

В продуктах питания е529 не оказывает негативного влияния на здоровье человека. Установлены четкие нормы, контролирующие количество добавки е529 в продуктах питания, которые гарантируют ее безопасность для человека.

Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. Оксиды могут быть солеобразующими и несолеобразующими: одним из видов солеобразующих оксидов являются основные оксиды. Чем они отличаются от других видов, и каковы их химические свойства?

Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные оксиды. Если основным оксидам соответствуют основания, то кислотным – кислоты, а амфотерным оксидам соответствуют амфотерные образования. Амфотерными оксидами называют такие соединения, которые в зависимости от условий могут проявлять либо основные, либо кислотные свойства.

Рис. 1. Классификация оксидов.

Физические свойства оксидов очень разнообразны. Они могут быть как газами (CO 2), так и твердыми (Fe 2 O 3) или жидкими веществами (H 2 O).

При этом большинство основных оксидов является твердыми веществами различных цветов.

оксиды, в которых элементы проявляют свою высшую активность называются высшими оксидами. Порядок возрастания кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.

Химические свойства основных оксидов

Основными оксидами называются оксиды, которым соответствуют основания. Например, основным оксидам K 2 O, СaO соответствуют основания KOH, Ca(OH) 2 .

Рис. 2. Основные оксиды и соответствующие им основания.

Основные оксиды образуются типичными металлами, а также металлами переменной валентности в низшей степени окисления (например, CaO, FeO), реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя при этом соли:

CaO (основной оксид)+CO 2 (кислотный оксид)=СaCO 3 (соль)

FeO (основной оксид)+H 2 SO 4 (кислота)=FeSO 4 (соль)+2H 2 O (вода)

Основные оксиды также взаимодействуют с амфотерными оксидами, в результате чего происходит образование соли, например:

С водой реагируют только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов:

BaO (основной оксид)+H 2 O (вода)=Ba(OH) 2 (основание щелочнозем. металла)

Многие основные оксиды имеют характер восстанавливаться до веществ, состоящих из атомов одного химического элемента:

3CuO+2NH 3 =3Cu+3H 2 O+N 2

При нагревании разлагаются только оксиды ртути и благородных металлов:

Рис. 3. Оксид ртути.

Список основных оксидов:

Оксид кальция, формула CaO, нередко называют негашеной известью. Настоящая публикация поведает вам о свойствах, получении, а также применении этого вещества.

Определение

Оксид кальция является белым кристаллическим веществом. В некоторых источниках его могут обозвать окисью кальция, негашеной известью, "кипелкой" или кирабитом. Негашеная известь - наиболее популярное тривиальное название данного вещества. Это единственный и высший оксид кальция.

Свойства

Оксид представляет собой кристаллическое вещество, имеющее кубическую границентрированную кристаллическую решетку.

Он плавится при температуре 2570 о С, а кипит при 2850 о С. Это основный оксид, его растворение в воде приводит к образованию гидроксида кальция. Вещество может образовывать соли. Для этого его необходимо добавить к кислоте или кислотному оксиду.

Получение

Его можно получить с помощью термического разложения известняка. Реакция проходит так: карбонат кальция постепенно нагревают, и, когда температура среды достигает 900-1000 о С, он распадается на газообразный четырехвалентный оксид углерода и искомое вещество. Другой способ его получения - простейшая реакция соединения. Для этого небольшое количество чистого кальция опускают в жидкий кислород, далее последует реакция, продуктом которой станет нужный оксид. Также последний можно получить в процессе разложения гадроксида кальция или кальциевых солей некоторых кислородсодержащих кислот при высоких температурах. Например, рассмотрим разложение последних. Если взять нитрат кальция (остаток взят из азотной кислоты) и нагреть его до 500 о С, то продуктами реакции станут кислород, диоксид азота и искомый оксид кальция.

Применение

В основном данное вещество используют отрасли строительства, где с его помощью производят силикатный кирпич. Раньше оксид кальция применяли и при изготовлении известкового цемента, но вскоре последний перестали эксплуатировать из-за впитывания и накапливания этим соединением влаги. А если его использовать для кладки печи, то при накаливании в помещении будет витать удушливый углекислый газ. Также обсуждаемое сейчас вещество известно свей устойчивостью к воздействию воды. Из-за данного свойства оксид кальция применяют в качестве дешевого и доступного огнеупора. Это соединение является необходимым в любых лабораториях при осушении не реагирующих с ним веществ. Оксид кальция в одной из отраслей промышленности известен как пищевая добавка Е529. Также 15-процентный раствор этого вещества нужен для того, чтобы удалять диоксид серы из некоторых газообразных соединений. С помощью оксида кальция также производят "самогреющую" посуду. Это свойство обеспечивается процессом выделения тепла при реакции оксида кальция с водой.

Заключение

Вот и все основные сведения об этом соединении. Как уже упоминалось выше, его часто называют негашеной известью. А знаете ли вы, что понятие извести в химии весьма растяжимое? Существуют также гашеная, хлорная и натровая извести.

Негашёная известь - это оксид кальция. Его получают в лабораториях и промышленным путём из природных материалов. Вещество активно используется в строительстве и промышленности.

Физические свойства

Оксид кальция - неорганическое кристаллическое вещество в виде белого или серо-белого порошка без запаха и вкуса. Твёрдое вещество кристаллизуется в кубические гранецентрированные кристаллические решётки по типу хлорида натрия (NaCl).

Рис. 1. Кубические гранецентрированные кристаллические решётки.

Общее описание вещества представлено в таблице.

Оксид кальция - едкое вещество, относящееся ко второму классу опасности. Агрессивные свойства проявляет при взаимодействии с водой, образуя гашёную известь.

Рис. 2. Порошок оксида кальция.

Получение

Оксид кальция также называют жжёной известью из-за способа получения. Получают негашёную известь путём нагревания и разложения известняка - карбоната кальция (CaCO 3).

Это природное вещество, встречающееся в форме минералов - арагонита, ватерита, кальцита. Входит в состав мрамора, мела, известняка.

Реакция получения оксида кальция из известняка выглядит следующим образом:

CaCO 3 → CaO + CO 2 .

Кроме того, негашёную известь можно получить двумя способами:

• из простых веществ, наращивая оксидный слой на металле -

  2Ca + O 2 → 2CaO;

• при термической обработке гидроксида или солей кальция -

  Ca(OH) 2 → CaO + H 2 O; 2Ca(NO 3) 2 → 2CaO + 4NO 2 + O 2 .

Реакции протекают при высоких температурах. Температура сожжения известняка - 900-1200°C. При 200-300°C на поверхности металла начинает образовываться оксид. Для разложения солей и гидроксида необходима температура в 500-600°C.

Химические свойства

Оксид кальция является высшим оксидом и максимально проявляет окислительные свойства. Соединения взаимодействует с неорганическими веществами и свободными галогенами. Основные химические свойства оксида приведены в таблице.

Применение

Оксид используется в пищевой промышленности в качестве:

• улучшителя муки и хлеба;
• пищевой добавки Е529;
• регулятора кислотности;
• питательной среды для дрожжей;
• катализатора гидрогенизации (присоединения водорода) жиров.

Кроме того, негашёная известь применяется в химической и строительной промышленности для производства различных веществ:

• масел;
• стеарата кальция;
• солидола;
• огнеупорных материалов;
• гипса;
• высокоглиноземистого цемента;
• силикатного кирпича.

Рис. 3. Цемент, кирпич, гипс получают из оксида кальция.

Что мы узнали?

Оксид кальция или негашёная известь - кристаллическое вещество, бурно реагирующее с водой и образующее гашёную известь. Широко используется в промышленности, в частности пищевой и строительной. Зарегистрирован как пищевая добавка Е529. Имеет высокие температуры плавления и кипения, растворяется только в глицерине. Образуется при сжигании карбоната кальция. Проявляет окислительные свойства, образует соли с оксидами и кислотами, взаимодействует с углеродом и алюминием.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.7 . Всего получено оценок: 99.

Природные соединения кальция (мел, мрамор, известняк, гипс) и продукты их простейшей переработки (известь) были известны людям с древних времен. В 1808 г. английский химик Хэмфри Дэви подверг электролизу влажную гашеную известь (гидроксид кальция) с ртутным катодом и получил амальгаму кальция (сплав кальция с ртутью). Из этого сплава, отогнав ртуть Дэви получил чистый кальций.
Он же предложил название нового химического элемента, от латинского "сalx" обозначавшего название известняка, мела и других мягких камней.

Нахождение в природе и получение:

Кальций - пятый по распространенности элемент в земной коре (более 3%), образует множество пород, в основе многих из которых - карбонат кальция. Некоторые из этих пород имеют органическое происхождение (ракушечник), показывающее важную роль кальция в живой природе. Природный кальций - смесь 6 изотопов с массовыми числами от 40 до 48, причем на 40 Ca приходится 97% общего количества. Ядерными реакциями получены и другие изотопы кальция, например радиоактивный 45 Ca .
Для получения простого вещества кальция используется электролиз расплавов его солей или алюмотермия:
4CaO + 2Al = Ca(AlO 2) 2 + 3Ca

Физические свойства:

Серебристо-серый металл с кубической гранецентрированной решеткой, значительно более твердый, чем щелочные металлы. Температура плавления 842°C, кипения 1484°C, плотность 1,55 г/см 3 . При высоких давлениях и температурах около 20K переходит в состояние сверхпроводника.

Химические свойства:

Кальций не столь активен как щелочные металлы, тем не менее его приходится хранить под слоем минерального масла или в плотно запаянных металлических барабанах. Уже при обычной температуре он реагирует с кислородом и азотом воздуха, а также с водяными парами. При нагревании сгорает на воздухе красно-оранжевым пламенем, образуя оксид с примесью нитридов. Подобно магнию кальций продолжает гореть в атмосфере углекислого газа. При нагревании реагирует с другими неметаллами, образую не всегда очевидные по составу соединения, например:
Ca + 6B = CaB 6 или Ca + P => Ca 3 P 2 (а также CaP или CaP 5)
Во всех своих соединениях кальций имеет степень окисления +2.

Важнейшие соединения:

Оксид кальция CaO - ("негашёная известь") вещество белого цвета, щелочной оксид, энергично реагирует с водой ("гасится") переходя в гидроксид. Получают термическим разложением карбоната кальция.

Гидроксид кальция Ca(OH) 2 - ("гашёная известь") белый порошок, мало растворим в воде (0,16г/100г), сильная щелочь. Раствор ("известковая вода") используется для обнаружения углекислого газа.

Карбонат кальция CaCO 3 - основа большинства природных минералов кальция (мел, мрамор, известняк, ракушечник, кальцит, исландский шпат). В чистом виде вещество белого цвета или бесцв. кристаллы, При нагревании (900-1000 С) разлагается, образуя оксид кальция. Не р-рим, реагирует с кислотами, способен растворяться в воде, насыщенной углекислым газом, переходя в гидрокарбонат: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 . Обратный процесс приводит к появлению отложений карбоната кальция, в частности таких образований, как сталактиты и сталагмиты
Встречается в природе также в составе доломита CaCO 3 *MgCO 3

Сульфат кальция CaSO 4 - вещество белого цвета, в природе CaSO 4 *2H 2 O ("гипс", "селенит"). Последний при осторожном нагревании (180 С) переходит в CaSO 4 *0,5H 2 O ("жжёный гипс", "алебастр") - белый порошок, при замешивании с водой снова образующий CaSO 4 *2H 2 O в виде твердого, достаточно прочного материала. Мало растворим в воде, в избытке серной кислоты способен растворяться, образуя гидросульфат.

Фосфат кальция Ca 3 (PO 4) 2 - ("фосфорит"), нерастворим, под действием сильных кислот переходит в более растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция. Исходное сырье для получения фосфора, фосфорной кислоты, фосфорных удобрений. Фосфаты кальция входят также в состав апатитов, природных соединений с примерной формулой Са 5 3 Y, где Y = F, Cl, или ОН, соответственно фтор-, хлор-, или гидроксиапатит. Наряду с фосфоритом апатиты входят в состав костного скелета многих живых организмов, в т.ч. и человека.

Фторид кальция CaF 2 - (природн.: "флюорит", "плавиковый шпат"), нерастворимое в-во белого цвета. Природные минералы имеют разнообразные окраски, обусловленные примесями. Светится в темноте при нагревании и при УФ-облучении. Увеличивает текучесть ("плавкость") шлаков при получении металлов, чем обусловлено его применение в качестве флюса.

Хлорид кальция CaCl 2 - бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Образует кристаллогидрат CaCl 2 *6H 2 O. Безводный ("плавленый") хлорид кальция - хороший осушитель.

Нитрат кальция Ca(NO 3) 2 - ("кальциевая селитра") бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Составная часть пиротехнических составов, придающее пламени красно-оранжевый цвет.

Карбид кальция CaС 2 - реагирует с водой, к-тами образуя ацетилен, напр.: CaС 2 + H 2 O = С 2 H 2 + Ca(OH) 2

Применение:

Металлический кальций используется как сильный восстановитель при получении некоторых трудновосстанавлиевых металлов ("кальциетермия"): хром, РЗЭ, торий, уран и др. В металлургии меди, никеля, специальных сталей и бронз кальций и его сплавы используется для удаления вредных примесей серы, фосфора, избыточного углерода.
Кальций используется также для связывания малых количеств кислорода и азота при получении глубокого вакуума и очистке инертных газов.
Нейтрон-избыточные ионы 48 Ca используются для синтеза новых химических элементов, например элемента №114, . Другой изотоп кальция, 45 Ca , используется как радиоактивная метка при исследованиях биологической роли кальция и его миграции в окружающей среде.

Основной областью применения многочисленных соединений кальция является производство строительных материалов (цемент, строительные смеси, гипсокартон и т.д.).

Кальций один из макроэлементов в составе живых организмов, образуя соединения необходимые для построения как внутреннего скелета позвоночных животных, так и внешнего многих беспозвоночных, скорлупу яиц. Ионы кальция также участвуют в регуляции внутриклеточных процессов, обуславливают свертываемость крови. Нехватка кальция в детском возрасте приводит к рахиту, в пожилом - к остеопорозу. Источником кальция служат молочные продукты, гречка, орехи, а его усвоению способствует витамин D. При нехватке кальция используются различные препараты: кальцекс, раствор хлорида кальция, глюконат кальция и др.
Массовая доля кальция в организме человека 1,4-1,7%, суточная потребность 1-1,3 г (в зависимости от возраста). Избыточное потребление кальция может привести к гиперкальцемии - отложению его соединений во внутренних органах, образованию тромбов в кровеносных сосудах. Источники:
Кальций (элемент) // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Кальций (дата обращения: 3.01.2014).
Популярная библиотека химических элементов: Кальций. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3.01.2014).