Процеси глобалізації, захоплюючі населення Землі, змушують людське суспільство створювати нову штучне середовище проживання - мегаполіси, все більше нагадують гігантські бджолині стільники, стрімко зростаючі вгору. Будівельна індустрія стає однією з найперспективніших і вигідних галузей виробництва, вимагаючи для своїх потреб найбільш дешеве і доступне будівельне сировину. Тому щорічно в усьому світі збільшується видобуток вапняку, крейди та портландіта. Багатотонні вантажі гірничодобувної промисловості переробляються хімічними підприємствами. В результаті отримують оксид кальцію, гідроксид кальцію і їх солі, які потім використовують в будівництві.
Приміські джерела карбонатів
Оксид кальцію - CaO - є вихідною речовиною в ланцюзі отримання найважливіших будівельних матеріалів, таких як гідроксид кальцію, портландцемент, силікатний бетон. Для його виробництва використовують широко поширені на Землі осадові породи, наприклад, такі як вапняк і крейда, є природними різновидами карбонату кальцію.
Мудра природа протягом мільйонів років трудилася, відкладаючи і зберігаючи відмерлі залишки водоростей, черепашки двостулкових і черевоногих молюсків, вапняні скелети колоніальних морських тварин - мшанок. Потім все це склеювалося частинками мулу. Таким чином сформувалися масиви осадових порід в Криму, Молдові, Казахстані, країнах Середземного моря, вік яких датується крейдяним періодом Мезозойської ери.
Назв багато, а речовина одне
Чим старше вік використовуваного людиною хімічної сполуки, тим більше у нього з`являється різних назв. Кипелка, негашене вапно, палена вапно - всі ці слова належать до одного з`єднанню - CaO. Кіпелкой його називають тому, що в реакції з водою оксид кальцію кипить, виділяючи водяна пара, і суміш сильно розігрівається. Це хімічна сполука можна погасити водою і отримати гашене вапно - гідроксид кальцію, який також має назву «пушонка» або «вапняне тісто». Якщо ж речовина не взаємодіє з водою, то має назву «негашене вапно». Розчин гідроксиду кальцію називають вапняним молоком. Термін «палена вапно» вказує на спосіб отримання: випалюванням вапняку або крейди.
Промислове виробництво з`єднань кальцію
Технологія випалювання вапняку практично не змінилася з часів побудови пірамід в Гізі і споруди перших православних храмів з «білого каменю» на Русі. Білим каменем наші прабатьки називали вапняк і портландіт - мінерал, що містить гідроксид кальцію. У спеціальних шахтних печах сировину і паливо, наприклад, антрацит або кокс, завантажують шарами і підпалюють знизу. Важливу роль в технологічному процесі відіграє вентиляція, вона повинна бути безперервною. Це сприяє видаленню непотрібного діоксиду вуглецю і зниження температури реакції що важливо з точки зору економічності і безпеки роботи шахтної печі.
Продукт випалювання вапняку CaO є біле, дуже тугоплавкое кристалічна речовина, температура плавлення якого становить 2627 ° C. Він служить вихідним матеріалом, з якого можна отримати гідроксид кальцію.
Раніше ми вже згадували специфічну особливість CaO: якщо шматки цього з`єднання залити водою, то відбувається сильне розігрівання і шипіння. На очах щільні шматки перетворюються в пухкий порошок білого кольору - гідроксид кальцію. Рівняння екзотермічної реакції:
CaO + H2O = Ca (OH)2 H = -64 кДж
Саме цією особливістю і пояснюється назва «пушонка», що використовується в будівництві.
Обережність не завадить
Перш ніж перейти до розгляду областей застосування цих сполук кальцію, саме час нагадати, що в класифікаційної таблиці шкідливих хімічних речовин вони знаходяться в 3 класі небезпеки. Це рідини і суспензії (розчини твердих речовин з низькою розчинністю), що виділяють легкозаймисті пари, що мають температуру спалаху 61 ° C і нижче. Тому в хімічних лабораторіях гідроксид кальцію зберігають у спеціальних сейфах. Так як розчин має сильнощелочной реакцією і його рН> 12, категорично заборонено потрапляння крапель речовини на слизову оболонку очей, шкіру обличчя і рук.
Якщо все ж таки це сталося, слід негайно промити уражену ділянку під струменем холодної води протягом 5-10 хвилин. Потім обробити його фізіологічним (фізіологічним) 0,9% розчином хлориду натрію NaCl або 1% розчином аскорбінової кислоти. Якщо використовувати під час роботи захисні окуляри і рукавички, це може підвищити безпеку і зберегти здоров`я.
Застосування гідроксиду кальцію в будівництві
Вапняний будівельний розчин (або, простіше кажучи, вапно) використовується в будівництві дуже давно. Ще в цивілізаціях ацтеків і майя, в період розквіту Вавилонського царства, стародавні зодчі застосовували суміш вапна, піску і води для будівельної кладки, пов`язуючи нею цеглу і цілі блоки, витесані з граніту або мармуру. Дуже пластичне, жирне на дотик вапняне тісто, що представляє собою суміш Ca (OH)2 і води в пропорції 1: 3, використовується для санації архітектурних композицій Москви, Санкт-Петербурга і міст Золотого Кільця Росії. Реставраційні роботи, що виконуються при дуже сильних пошкодженнях історичних пам`яток, також не обходяться без використання вапняного тесту.
Інші галузі застосування сполук кальцію
Хоча пріоритетною галуззю, що використовує з`єднання кальцію, можна вважати будівництво, проте, цікаво і незвично застосування їх в інших областях людський життя.
Так, (CaOH)2 використовується як харчова добавка E 526. Наприклад, в кожному кілограмі вершкового масла присутній 2 г цього з`єднання, що виконує роль емульгатора і регулятора кислотності, тобто оберігає харчовий продукт від швидкого псування внаслідок окислення. E 526 додають з такою ж метою в фруктові соки, вино, заморожені овочі, в`ялену рибу.
Лікарі-стоматологи використовують Ca (OH)2 в складі тимчасових або постійних пломб, а бактерицидні властивості дозволяють застосовувати його в якості внутріканального наповнювача, а також для профілактики і лікування каріозних порожнин.
незамінна гашене вапно для видалення карбонатної жорсткості питної води, зумовленої присутністю в ній розчинних гідрокарбонатів. Їх реакції з гідроксидом кальцію в молекулярної та іонної формі мають такий вигляд:
Ca (HCO3)2+Ca (OH)2 = 2CaCO3darr- + 2H2O
Ca2++2HCO3- + Ca (OH)2 -CaCO3darr- + 2H2O
Науково-технічний прогрес не стоїть на місці. З кожним роком вчені винаходять все більше нових і сучасних матеріалів на основі сполук кальцію, наприклад, композитів, що володіють більш цінними якостями і властивостями.
