Химия Элементов.

1 Вопрос

Водород – единственный элемент периодической системы, который занимает двойственное положение: в IA и в VIIA группах.

Водород имеет 1 электрон на внешнем уровне, может его отдавать, превращаясь в протон Н+: Н – 1е = Н+ (протон) С другой стороны, как атом галогенов, атом Н может присоединять 1е, завершая при этом свою электр. оболочку и превращаясь в гидроксид-ион. Водород – самый распространённый элемент; в свободном виде в природе не встречается, только в виде соединений.

Способы получения:

В промышленности:

1. Электролиз водных растворов NaCl или KCl 2NaCl+2H₂O=H₂+2NaOH+Cl₂

2. Электролиз воды 2H₂O=2H₂+O₂

3. Железо-паровой способ: 3Fe+4H₂O=Fe₃O₄+4H₂

4. Конверсия углерода: С(кокс)+H₂O=CO+H₂

5. Конверсия метана: CH₄+H₂O=CO+3H₂; CO+H₂O=CO₂+H₂

6. Каталитическое окисление метана: 2CH₄+O₂+2H₂O=2CO₂ +6H₂O

7. Каталитический крекинг метана: 2CH₄=C+2H₂

Лабораторные способы:

1. Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂

2. 2Al+2NaOH+10H₂O=2Na[Al(OH)₄(Н₂О)₂]+3Н₂

3. Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

2Na+H₂O=2NaOH+H₂

2Ca+2H₂O=Ca(OH)₂+H₂

Химические свойства:

Водород – газ без цвета, запаха и вкуса, очень плохо растворим в воде. Связь Н-Н очень прочная, поэтому химически малоактивен.

Его реакционная способность значительно повышается в присутствии катализатора и при высокой температуре. Степени окисления: +1; 0; -1.

В химических реакциях водород может быть и восстановителем, и окислителем. Восстановительные свойства в реакциях с неметаллами:

H₂+Cl₂=2HCl

2H₂+O₂=2H₂O

H₂+S =H₂S

3H₂+N₂=2NH₃

2H₂+C=CH₄

Восстановителем водород является и в реакциях с оксидами:

CuO+H₂=Cu+H₂O

Fe₃O₄+4H₂=3Fe+4H₂O

Окислительные свойства водород проявляет в реакциях с активными металлами: 2Na+H₂=2NaH (гидрид натрия) Ca+H₂=CaH₂ (гидрид кальция)

Гидрид кальция восстанавливает воду до водорода: CaH₂+2H₂O=2H₂+Ca(OH)₂

Водород образует 2 бинарных соединения с кислородом – воду и пероксид водорода (Н₂O₂)

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2 Вопрос

Натрий (Natrium), Na, химический элемент I группы периодической системы Менделеева: атомный номер 11, атомная масса 22,9898; серебристо-белый мягкий металл, на воздухе быстро окисляющийся с поверхности. Природный элемент состоит из одного стабильного изотопа 23Na.

Историческая справка. Природные соединения Натрия - поваренная соль NaCl, сода Na2CO3 - известны с глубокой древности. Название "Натрий", происходящее от арабского натрун, греч. nitron, первоначально относилось к природной соде. Уже в 18 веке химики знали много других соединений Натрия. Однако сам металл был получен лишь в 1807 году Г. Дэви электролизом едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент называется Sodium (от испанского слова soda - сода), в Италии - sodio.

Распространение Натрия в природе. Натрий - типичный элемент верхней части земной коры. Среднее содержание его в литосфере 2,5% по массе, в кислых изверженных породах (граниты и другие) 2,77, в основных (базальты и другие) 1,94, в ультраосновных (породы мантии) 0,57. Благодаря изоморфизму Na+ и Ca2+, обусловленному близостью их ионных радиусов, в магматических породах образуются натриево-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы). В биосфере происходит резкая дифференциация Натрия: осадочные породы в среднем обеднены Натрием (в глинах и сланцах 0,66%), мало его в большинстве почв (среднее 0,63%). Общее число минералов Натрия 222. Na слабо задерживается на континентах и приносится реками в моря и океаны, где его среднее содержание 1,035% (Na - главный металлический элемент морской воды). При испарении в прибрежно-морских лагунах, а также в континентальных озерах степей и пустынь осаждаются соли Натрия, формирующие толщи соленосных пород. Главные минералы, являющиеся источником Натрия и его соединений, - галит (каменная соль) NaCl, чилийская селитра NaNO3, тенардит Na2SO4, мирабилит Na2SO4·10H2O, трона NaH(CO3)2·2H2O. Na - важный биоэлемент, в живом веществе в среднем содержится 0,02% Na; в животных его больше, чем в растениях.

Физические свойства Натрия. При обычной температуре Натрий кристаллизуется в кубической решетке, а = 4,28Å. Атомный радиус 1,86Å, ионный радиус Na+ 0,92Å. Плотность 0,968 г/см3(19,7 °C), tпл 97,83 °C, tкип 882,9 °C; удельная теплоемкость (20 °C) 1,23·103дж/(кг·К) или 0,295 кал/(г·град); коэффициент теплопроводности 1,32·102 вт/(м·К) или 0,317 кал/(см·сек·град); температурный коэффициент линейного расширения (20 °C) 7,1·10-5; удельное электрическое сопротивление (0 °C) 4,3·10-8 ом·м (4,3·10-6 ом·см). Натрий парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость +9,2·10-6; весьма пластичен и мягок (легко режется ножом).

Химические свойства Натрия. Нормальный электродный потенциал Натрия -2,74 в; электродный потенциал в расплаве -2,4 в. Пары Натрия окрашивают пламя в характерный ярко-желтый цвет. Конфигурация внешних электронов атома 3s1; во всех известных соединениях Натрий одновалентен. Его химическая активность очень высока. При непосредственном взаимодействии с кислородом в зависимости от условий образуется оксид Na2O или пероксид Na2O2 - бесцветные кристаллические вещества. С водой Натрий образует гидрооксид NaOH и H2; реакция может сопровождаться взрывом. Минеральные кислоты образуют с Натрием соответствующие растворимые в воде соли, однако по отношению к 98-100%-ной серной кислоте Натрий сравнительно инертен.

Реакция Натрия с водородом начинается при 200 °C и приводит к получению гидрида NaH - бесцветного гигроскопического кристаллического вещества. С фтором и хлором Натрий взаимодействует непосредственно уже при обычной температуре, с бромом - только при нагревании; с иодом прямого взаимодействия не наблюдается. С серой реагирует бурно, образуя сульфид натрия, взаимодействие паров Натрия с азотом в поле тихого электрического разряда приводит к образованию нитрида Na3N, а с углеродом при 800-900 °C - к получению карбида Na2C2.

Натрий растворяется в жидком аммиаке (34,6 г на 100 г NH3 при 0°C) с образованием аммиачных комплексов. При пропускании газообразного аммиака через расплавленный Натрий при 300-350 °C образуется натрийамин NaNH2 - бесцветное кристаллическое вещество, легко разлагаемое водой. Известно большое число натрийорганических соединений, которые по химические свойствам весьма сходны с литийорганическими соединениями, но превосходят их по реакционной способности. Применяют натрийорганические соединения в органическом синтезе как алкилирующие агенты.

Натрий входит в состав многих практически важных сплавов. Сплавы Na - К, содержащие 40-90% K (по массе) при температуре около 25°C, - серебристо-белые жидкости, отличающиеся высокой химической активностью, воспламеняющиеся на воздухе. Электропроводность и теплопроводность жидких сплавов Na - K ниже соответствующих величин для Na и K. Амальгамы Натрия легко получаются при введении металлического Натрия в ртуть; при содержании свыше 2,5% Na (по массе) при обычной температуре являются уже твердыми веществами.

Получение Натрия. Основной промышленный метод получения Натрия - электролиз расплава поваренной соли NaCl, содержащей добавки KCl, NaF, CaCl2 и другие, которые снижают температуру плавления соли до 575-585 °C. Электролиз чистого NaCl привел бы к большим потерям Натрия от испарения, так как температуры плавления NaCl (801 °C) и кипения Na (882,9 °C) очень близки. Электролиз проводят в электролизерах с диафрагмой, катоды изготовляют из железа или меди, аноды - из графита. Одновременно с Натрием получают хлор. Старый способ получения Натрия - электролиз расплавленного едкого натра NaOH, который значительно дороже NaCl, однако электролитически разлагается при более низкой температуре (320-330 °C).

Применение Натрия. Натрий и его сплавы широко применяются как теплоносители для процессов, требующих равномерного обогрева в интервале 450-650 °C - в клапанах авиационных двигателей и особенно в ядерных энергетических установках. В последнем случае жидкометаллическими теплоносителями служат сплавы Na - K (оба элемента имеют малые сечения поглощения тепловых нейтронов, для Na 0,49 барн), эти сплавы отличаются высокими температурами кипения и коэффициентами теплопередачи и не взаимодействуют с конструкционными материалами при высоких температурах, развиваемых в энергетических ядерных реакторах. Соединение NaPb (10% Na по массе) применяется в производстве тетраэтилсвинца - наиболее эффективного антидетонатора. В сплаве на основе свинца (0,73% Ca, 0,58% Na и 0,04% Li), применяемом для изготовления осевых подшипников железнодорожных вагонов, Натрий является упрочняющей добавкой. В металлургии Натрий служит активным восстановителем при получении некоторых редких металлов (Ti, Zr, Та) методами металлотермии; в органических синтезе - в реакциях восстановления, конденсации, полимеризации и других.

Вследствие большой химической активности Натрия обращение с ним требует осторожности. Особенно опасно попадание на Натрий воды, которое может привести к пожару и взрыву. Глаза должны быть защищены очками, руки - толстыми резиновыми перчатками; соприкосновение Натрия с влажной кожей или одеждой может вызвать тяжелые ожоги.

Натрий в организме. Натрий - один из основные элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека. Содержится главным образом во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека около 10 ммолъ/кг, в сыворотке крови 143 ммолъ/кг); участвует в поддержании осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, в проведении нервных импульсов. Суточная потребность человека в хлористом натрии колеблется от 2 до 10 г и зависит от количества этой соли, теряемой с потом. Концентрация ионов Натрия в организме регулируется в основном гормоном коры надпочечников - альдостероном. Содержание Натрия в тканях растений относительно высокое (около 0,01% на сырую массу). У галофитов (виды, произрастающие на сильно засоленных почвах) Натрий создает высокое осмотическое давление в клеточном соке и тем самым способствует извлечению воды из почвы.

В медицине из препаратов Натрия наиболее часто применяют сульфат натрия, хлорид NaCl (при кровопотерях, потерях жидкости, рвоте и т. п.), борат Na2B4О7·10H2O (как антисептическое средство), гидрокарбонат NaHCO3 (как отхаркивающее средство, а также для промываний и полосканий при ринитах, ларингитах и других), тиосульфат Na2S2O3·5H2O (противовоспалительное, десенсибилизирующее и противотоксическое средство) и цитрат Na3C6H5O7·5½H2O (препарат из группы антикоагулянтов).

Искусственно полученные радиоактивные изотопы 22Na (период полураспада Т½ = 2,64 г.) и 24Na (Т½ = 15 ч) применяют для определения скорости кровотока в отдельных участках кровеносной системы при сердечно-сосудистых и легочных заболеваниях, облитерирующем эндартериите и других. Радиоактивные растворы солей Натрия (например, 24NaCl) используют также для определения сосудистой проницаемости, изучения общего содержания обменного Натрия в организме, водно-солевого обмена, всасывания из кишечника, процессов нервной деятельности и в некоторых других экспериментальных исследованиях.

НАТРИЯ ОКСИД

НАТРИЯ ОКСИД Na2O, бесцв. кристаллы кубич. сингонии (а = 0,556 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m); при 750 °С эта модификация (a) переходит в кубич. модификацию b; при 970 °С b-Na2O превращ. в кубич. модификацию g. Т. пл. 1132°С (в инертной атмосфере), плавление сопровождается сублимацией натрия оксида, к-рый в газообразном состоянии частично диссоциирует на Na и О2; для a-Na2O: плотн. 2,37 г/см3, C0p 69,0 ДжДмоль.К), DH0обр -414,8 кДж/моль, DG0обр -376,1 кДж/моль, DH0пл 36,0 кДж/моль, S0298 75,3 ДжДмоль.К). Натрия оксид с водой образует NaOH, с серой -Na2S и Na2SO4, с CO2-Na2CO3, с аммиаком -NaNH2 и NaOH, с водородом - NaH и NaOH, с хлором-Na2O2 и NaCl. При нагр. на воздухе до 400°С натрия оксид превращ. в Na2O2.

Чистый натрия оксид получить непосредств. окислением Na нельзя, т.к. одновременно образуется Na2O2, к-рый восстанавливается до Na2O в присут. избытка Na с большим трудом. Натрия оксид всегда содержится в виде примеси в Na2O2, образующемся при горении Na на воздухе.

Хранить Na2O лучше всего в безводном бензоле.

Гидроксид натрия

Традиционные названия: едкий натр, каустик, каустическая сода, едкая щелочь

Химическая формула NaOH

Молярная масса 39,997 г/моль

Температура плавления 323 °C

Температура кипения 1403 °C

Растворимость в воде 108,7 г/100 мл

Свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь)— сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде).

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксид-ион (OH-), (c фенолфталеином — малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) — жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксид-ионов находится в растворе, тем сильнее щёлочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1.Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твёрдых веществ:

c кислотами — с образованием солей и воды

с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твёрдыми при сплавлении, так и с растворами

с кислотными оксидами — с образованием солей; это свойство используется для очистки промышленных выбросов от кислотных газов (например: CO2, SO2 и H2S)

2. Обмена с солями в растворе:

Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия, действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.

3. С неметаллами:

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия, с галогенами

4. С металлами:

Гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкий электрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксиалюмината натрия и водорода.

5. С эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин. Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путём вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века. В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для производства кускового мыла), а с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла, в зависимости от состава жира.

6. С многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов

7. Со стеклом: в результате длительного воздействия горячей гидроокиси натрия поверхность стекла становится матовой (выщелачивание силикатов)

Качественное определение ионов натрия

1. По цвету пламени горелки — ионы натрия придают пламени жёлтую окраску:

2. С использованием специфических реакций на ионы натрия:

Способы получения

Промышленные способы получения

В промышленном масштабе гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (каменная соль NaCl) с одновременным получением водорода и хлора

В настоящее время едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них — электролиз с твёрдым асбестовым или полимерным катодом (диафрагменный и мембранный методы производства), третий — электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод производства). В ряду электрохимических методов производства самым лёгким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, наименее энергоёмкий и наиболее экологичный, но и самый капризный, в частности, требует сырьё более высокой чистоты.

Едкие щёлочи, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом. Для некоторых производств это важно. Так, в производстве искусственных волокон можно применять только каустик, полученный при электролизе с жидким ртутным катодом. В мировой практике используются все три метода получения хлора и каустика, при явной тенденции в сторону увеличения доли мембранного электролиза. В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % — электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).

Диафрагменный метод — Полость электролизёра с твёрдым катодом разделена пористой перегородкой — диафрагмой — на катодное и анодное пространство, где соответственно размещены катод и анод электролизёра. Поэтому такой электролизёр часто называют диафрагменным, а метод получения — диафрагменным электролизом. В анодное пространство диафрагменного электролизёра непрерывно поступает поток насыщенного анолита. В результате электрохимического процесса на аноде за счёт разложения галита выделяется хлор, а на катоде за счёт разложения воды — водород. Хлор и водород выводятся из электролизёра раздельно, не смешиваясь:

2Cl- − 2е = Cl20,

H2O − 2e − 1/2 О2 = H2↑.

При этом прикатодная зона обогащается гидроксидом натрия. Раствор из прикатодной зоны, называемый электролитическим щёлоком, содержащий неразложившийся анолит и гидроксид натрия, непрерывно выводится из электролизёра. На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до 42—50 % в соответствии со стандартом. Галит и сульфат натрия при повышении концентрации гидроксида натрия выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или на стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией. Кристаллический галит (обратную соль) возвращают на электролиз, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. Из него во избежание накапливания сульфата в растворах перед приготовлением обратного рассола извлекают сульфат. Убыль анолита возмещают добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов или растворением твёрдого галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния. Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.

Калий (Kalium), K , химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 19, атомная масса 39,098; серебряно-белый, очень легкий, мягкий и легкоплавкий металл. Элемент состоит из двух стабильных изотопов - 39K (93,08%), 41K (6,91%) и одного слабо радиоактивного 40K (0,01%) с периодом полураспада 1,32·109 лет.

Историческая справка. Некоторые соединения Калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 веке было показано различие между "растительной щелочью" (поташем K2СО3) и "минеральной щелочью" (содой Na2CO3). В 1807 году Г. Дэви электролизом слегка увлажненных твердых едких кали и натра (KOH и NaOH) выделил Калий и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название "калий" (от арабского аль-кали - поташ) и "натроний" (от арабского натрун - природная сода); последнее И. Я. Берцелиус в 1811 году изменил на "натрий". Название "потассий" и "содий" сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых других странах. В России эти названия в 1840-х годах были заменены на "калий" и "натрий", принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах.

Распространение Калия в природе. Калий - распространенный элемент: содержание в литосфере 2,50% по массе. В магматических процессах Калий, как и натрий, накапливается в кислых магмах, из которых кристаллизуются граниты и других породы (среднее содержание Калия 3,34%). Калий входит в состав полевых шпатов и слюд. В основных и ультраосновных породах, богатых железом и магнием, Калия мало. На земной поверхности Калий, в отличие от натрия, мигрирует слабо. При выветривании горных пород Калий частично переходит в воды, но оттуда его быстро захватывают организмы и поглощают глины, поэтому воды рек бедны Калием и в океан его поступает много меньше, чем натрия. В океане Калий поглощается организмами и донными илами (например, входит в состав глауконита); поэтому океанические воды содержат лишь 0,038% Калия - в 25 раз меньше, чем натрия. В прошлые геологические эпохи, особенно в пермском периоде (около 200 млн. лет назад) на поздних стадиях испарения морской воды в лагунах, после осаждения NaCl, кристаллизовались соли Калия и магния - карналлит KCl·MgCl2·6H2O и другие (Соликамское месторождение в России, Штасфуртское в Германии и т. д.). В большинстве почв растворимых соединений Калия мало, и культурные растения нуждаются в калийных удобрениях.

Радиоактивный изотоп 40K - важный источник глубинного тепла, особенно в прошлые эпохи, когда этого изотопа было больше. При распаде 40K образуются 40Ca и аргон 40Ar, уходящий в атмосферу. Некоторые минералы Калия не теряют аргона, и по его содержанию можно определить абсолютный возраст горных пород (так называемый калий-аргоновый метод).

Физические свойства Калия. Калий - серебряно-белый, очень легкий и мягкий металл (без труда режется ножом). Кристаллическая решетка Калия объемноцентрированная кубическая, а = 5,33 Å. Атомный радиус 2,36 Å, ионный радиус K+ 1,33 Å. Плотность 0,862 г/см3(20 °C), tпл 63,55 °C, (кип 760 °C; коэффициент термического расширения 8,33·10-5 (0-50 °C); теплопроводность при 21°C 97,13 вт/(м-Калий) [0,232 кал/(см·сек·°C)]; удельная теплоемкость (при 20 °C) 741,2 дж/(кг·К), то есть 0,177 кал/(г·°C), удельное электросопротивление (при 20 °C) 7,118·10-8ом·м; температурный коэффициент электросопротивления 5,8·10-5 (20 °C). Твердость по Бринеллю 400 кн/м2 (0,04 кгс/мм2).

Химические свойства Калия. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Калия 4s1, в соответствии с чем его валентность в соединениях постоянно равна 1. Единственный валентный электрон атома Калия более удален от его ядра, чем валентные электроны лития и натрия, поэтому химическая активность Калия выше, чем этих двух металлов. На воздухе, особенно влажном, Калий быстро окисляется, вследствие чего его хранят в бензине, керосине или минеральном масле. При комнатной температуре Калий реагирует с галогенами; при слабом нагревании соединяется с серой, при более сильном - с селеном и теллуром. При нагревании выше 200 °С в атмосфере водорода Калий образует гидрид KH, самовоспламеняющийся на воздухе. Азот и Калий не взаимодействуют даже при нагревании под давлением, но под влиянием электрического разряда эти элементы образуют азид Калия KN3 и нитрид Калия K3N. При нагревании Калия с графитом получаются карбиды KC8 (при 300 °С) и KC16 (при 360 °C). В сухом воздухе (или кислороде) Калий образует желтовато-белый оксид K2O и оранжевый пероксид KO2 (известны также перекиси K2O2 и K2O3, получаемые действием кислорода на раствор Калия в жидком аммиаке).

Калий весьма энергично, иногда со взрывом реагирует с водой, выделяя водород (2К + 2Н2О = 2KOH + H2), а также с водными растворами кислот, образуя соли. В аммиаке Калий медленно растворяется; полученный синий раствор - сильный восстановитель. При нагревании Калий отнимает кислород от оксидов и солей кислородных кислот с образованием K2O и свободных металлов (или их оксидов). Калий со спиртами дает алкоголяты, ускоряет полимеризацию олефинов и диолефинов, с галогеналкилами и галогенарилами образует калийалкилы и калийарилы. Присутствие Калия легко определить по фиолетовому окрашиванию пламени.

Получение Калия. В промышленности Калий получают по обменным реакциям между металлическим натрием и KOH или же KCl, соответственно: KOH + Na = NaOH + К, KCl + Na = NaCl + К.

В первом случае реакция идет между расплавленным гидрооксидом KOH и жидким Na - противотоком в тарельчатой реакционной колонке из никеля при 380-440 °С. Во втором - через расплавленную соль KCl пропускают пары Na при 760-800 °С; выделяющиеся пары Калия конденсируют. Возможно также получение Калия нагреванием выше 200 °C смесей хлорида Калия с алюминием (или кремнием) и известью. Получение Калия электролизом расплавленных KOH или KCl мало распространено вследствие низких выходов Калия по току и трудности обеспечения безопасности процесса.

Применение Калия. Основное применение металлического Калия - приготовление пероксида Калия, служащего для регенерации кислорода (в подводных лодках и других). Сплавы натрия с 40-90% Калия, сохраняющие жидкое состояние при комнатной температуре, используются в ядерных реакторах как теплоносители, как восстановители в производстве титана и как поглотители кислорода. Сельское хозяйство - главный потребитель солей Калия.

Калий в организме. Калий - один из биогенных элементов, постоянная составная часть растений и животных. Суточная потребность в Калии у взрослого человека (2-3 г) покрывается за счет мяса и растительных продуктов; у грудных детей потребность в Калии (30 мг/кг) полностью покрывается грудным молоком, в котором 60-70 мг% Калия. Многие морские организмы извлекают Калий из воды. Растения получают Калий из почвы. У животных содержание Калия составляет в среднем 2,4 г/кг. В отличие от натрия, Калий сосредоточен главным образом в клетках, во внеклеточной среде его много меньше. В клетке Калий распределен неравномерно.

Ионы Калия участвуют в генерации и проведении биоэлектрических потенциалов в нервах и мышцах, в регуляции сокращений сердца и других мышц, поддерживают осмотическое давление и гидратацию коллоидов в клетках, активируют некоторые ферменты. Метаболизм Калия тесно связан с углеводным обменом; ионы Калия влияют на синтез белков. K+ в большинстве случаев нельзя заменить на Na+. Клетки избирательно концентрируют K+. Угнетение гликолиза, дыхания, фотосинтеза, нарушение проницаемости наружной клеточной мембраны приводят к выходу K+ из клеток, часто в обмен на Na+. Выделяется Калий из организма главным образом с мочой. Содержание Калия в крови и тканях позвоночных регулируется гормонами надпочечников - кортикостероидами. В растениях Калий распределяется неравномерно: в вегетативных органах растения его больше, чем в корнях и семенах. Много Калия в бобовых, свекле, картофеле, листьях табака и кормовых злаковых травах (20- 30 г/кг сухого вещества). При недостатке Калия в почвах замедляется рост растений, повышается заболеваемость. Норма калийных удобрений зависит от типа сельскохозяйственной культуры и почвы.

В биосфере микроэлементы Rb и Cs сопутствуют Калию. Ионы Li+ и Na+ - антагонисты K+, поэтому важны не только абсолютные концентрации K+ и Na+, но и оптимальные соотношения K+/Na+ в клетках и среде. Естественная радиоактивность организмов (гамма-излучение) почти на 90% обусловлена присутствием в тканях естественного радиоизотопа 40K.

КАЛИЯ ОКСИД К2О, бесцв. кристаллы; до 372 °С устойчива модификация с кубич. решеткой (а = 0,644 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m), выше 372 °С - с гексагональной; DH0 перехода 4,1 кДж/моль. Т. пл. 740 °С; плотн. 2,32 г/см3; С°р 72 Дж/(моль.К); DH0пл 27,2 кДж/моль, DH0обр -361,7 кДж/моль; S0298 96 Дж/(моль.К). На воздухе расплывается, поглощает СО2, давая К2СО3. Бурно взаимод. с водой с образованием КОН. Реагирует со спиртом и эфиром. Реагирует с Н2 при 250 °С, давая КОН, с NH3 образует КОН и KNH2. Энергично взаимод. с галогенами, расплавл. серой, разб. к-тами. При нагр. с В2О3, Аl2О3 и SiO2 образует соотв. бораты, алюминаты и полисиликаты, с NO2 - смесь KNO3 и KNO2. Получают калия оксид: взаимод. К с КОН, К2О2, КNО2 или KNO3 при нагр., напр.: КNО2 + 3К = 2К2О + 1/2N2; из смеси KN3 и KNO2 при ее нагревании; окислением К, растворенного в жидком NH3, кислородом. Ккалия оксид - активатор катализатора - губчатого железа, используемого в синтезе NH3. Б. Д. Степин.

КАЛИЯ ГИДРОКСИД

КАЛИЯ ГИДРОКСИД КОН, бесцв. кристаллы; до 247 °С устойчива моноклинная модификация, выше 247 °С - кубическая типа NaCl (а = 0,533 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m); DH0 перехода 5,6 кДж/моль; т. кип. 1325°С; плотн. 2,044 г/см3 (см. также табл.). Раств. в воде (49,4% по массе при 0°С), этаноле (27,9% при 28 °С), метаноле (35,5% при 28 °С); DH0 растворения (для бесконечно разб. р-ра) - 57,6 кДж/моль. Сильно гигроскопичен. Образует тетра-, ди- и моногидраты. Р-римость в воде (г в 100 г): дигидрата -117,4 (25 °С); моногидрата -147,0 (60 °С), 311,5 (150 °С).

281_301-2.jpg

Калия гидроксид - сильное основание, относится к щелочам. С влажными газообразными СО2, SO2, H2S и NO2 образует соотв. КНСО3, KHSO3, полисульфиды и смеси KNO2 и KNO3, с HF - смесь KF, KHF2 и KH2F3, с СО - НСООК. Безводный КОН взаимод. с Вr2 и Сl2 только выше 600 °С. Расплавл. КОН реагирует с Be, Al, Ga, Zn, Sn, Pb, Sb и их оксидами и гидроксидами с образованием оксометаллатов (напр., КАlO2, K2ZnO2) и выделением соотв. Н2 или Н2О. Водные р-ры КОН с перечисл. выше металлами дают гидроксокомплексы (напр., К3[Аl(ОН)6], К2[Ве(ОН)4]), при этом выделяется Н2. Водные р-ры КОН и его расплав взаимод. с В, Si, Ge и их оксидами и к-тами с образованием соотв. КВО2, К[В(ОН)4], К2В4О7, полисиликатов и полигерманатов С LiOH дает KOH.2LiOH (т. пл. 313 °С, с разл.), с NaOH - твердые р-ры и эвтектику (т. пл. 170°С; 50 мол. % КОН), с RbOH - непрерывный ряд твердых р-ров, с Ва(ОН)2 - твердые р-ры и фазу состава КОН.4Ва(ОН)2 (т. пл. 390 °С), с К2СО3 - эвтектику (т. пл. 360 °С; 22% по массе К2СО3). Калия гидроксид получают: электролизом водных р-ров КСl или К2СО3 с железным (диафрагменный метод) или ртутным катодом, с использованием ионообменных мембран; взаимод. р-ра К2СО3 и Са(ОН)2 или конц. р-ра K2SO4 с Ва(ОН)2 (фильтрат после отделения соотв. СаСО3 или BaSO4 упаривают в никелевых реакторах под вакуумом, для удаления следов влаги КОН выдерживают при 360-400 °С в вакууме); фильтрованием водного р-ра K2SO4 через анионит в ОН-форме. Применяют для получения жидкого мыла, мерсеризованного хлопка, соед. К, в щелочных аккумуляторах, как абсорбент H2S, SO2 и СО2, осушающий агент для NH3, N2O, PH3 и др. не реагирующих с ним газов. Калия гидроксид и его р-ры вызывают тяжелые ожоги кожи и слизистых оболочек. Водные р-ры разрушают стекло, расплавы - фарфор.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3 Вопрос

Магний (лат. Magnesium), Mg, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный Магний состоит из трех стабильных изотопов: 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%). Магний открыт в 1808 году Г. Дэви, который подверг электролизу с ртутным катодом увлажненную магнезию (давно известное вещество); Дэви получил амальгаму, а из нее после отгонки ртути - новый порошкообразный металл, названный магнием. В 1828 году французский химик А. Бюсси восстановлением расплавленного хлорида Магния парами калия получил Магний в виде небольших шариков с металлическим блеском.

Распространение Магния в природе. Магний - характерный элемент мантии Земли, в ультраосновных породах его содержится 25,9% по массе. В земной коре Магния меньше, средний кларк его 1,87%; преобладает Магний в основных породах (4,5%), в гранитах и других кислых породах его меньше (0,56%). В магматических процессах Mg2+ - аналог Fe2+, что объясняется близостью их ионных радиусов (соответственно 0,74 и 0,80 Å). Mg2+ вместе с Fe2+ входит в состав оливина, пироксенов и других магматических минералов.

Минералы Магния многочисленны - силикаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и другие. Более половины из них образовались в биосфере - на дне морей, озер, в почвах и т. д.; остальные связаны с высокотемпературными процессами.

В биосфере наблюдается энергичная миграция и дифференциация Магния; здесь главная роль принадлежит физико-химическим процессам - растворению, осаждению солей, сорбции Магний глинами. Магний слабо задерживается в биологическом круговороте на континентах и с речным стоком поступает в океан. В морской воде в среднем 0,13% Магния - меньше, чем натрия, но больше всех других металлов. Морская вода не насыщена Магнием и осаждения его солей не происходит. При испарении воды в морских лагунах в осадках вместе с солями калия накапливаются сульфаты и хлориды Магния. В илах некоторых озер накапливается доломит (например, в озере Балхаш). В промышленности Магний получают в основном из доломитов, а также из морской воды.

Физические свойства Магния. Компактный Магний - блестящий серебристо-белый металл, тускнеющий на воздухе вследствие образования на поверхности окисной пленки. Магний кристаллизуется в гексагональной решетке, а = 3,2028Å, с = 5,1998Å. Атомный радиус 1,60Å, ионный радиус Mg2+ 0,74Å. Плотность Магния 1,739 г/см3 (20 °С); tпл 651 °С; tкип 1107 °С. Удельная теплоемкость (при 20 °С) 1,04·103 дж/(кг·К), то есть 0,248 кал/(г·°С); теплопроводность (20 °С) 1,55·102 вт/(м·К), то есть 0,37 кал/(см·сек·°С); термический коэффициент линейного расширения в интервале 0-550 °С определяется из уравнения 25,0·10-6 + 0,0188 t. Удельное электрическое сопротивление (20 °С) 4,5·10-8 ом·м (4,5 мком·см). Магний парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость +0,5·10-6, Магний - относительно мягкий и пластичный металл; его механические свойства сильно зависят от способа обработки. Например, при 20 °С свойства соответственно литого и деформированного Магния характеризуются следующими величинами: твердость по Бринеллю 29,43·107 и 35,32·107 н/м2(30 и 36 кгс/мм2), предел текучести 2,45·107 и 8,83·107 н/м2 (2,5 и 9,0 кгс/мм2), предел прочности 11,28·107 и 19,62·107 н/м2(11,5 и 20,0 кгс/мм2), относительное удлинение 8,0 и 11,5%.

Химические свойства Магния. Конфигурация внешних электронов атома Магния 3s2. Во всех стабильных соединениях Магний двухвалентен. В химическом отношении Магний - весьма активный металл. Нагревание до 300-350 °С не приводит к значительному окислению компактного Магния, так как поверхность его защищена оксидной пленкой, но при 600-650 °С Магний воспламеняется и ярко горит, давая оксид магния и отчасти нитрид Mg3N2. Последний получается и при нагревании Магния около 500 °С в атмосфере азота. С холодной водой, не насыщенной воздухом, Магний почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет водород; реакция с водяным паром начинается при 400 °С. Расплавленный Магний во влажной атмосфере, выделяя из Н2О водород, поглощает его; при застывании металла водород почти полностью удаляется. В атмосфере водорода Магний при 400-500 °С образует MgH2.

Магний вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей; стандартный электродный потенциал Mg при 25 °С - 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами Магний взаимодействует на холоду, но в плавиковой кислоте не растворяется вследствие образования защитной пленки из нерастворимого фторида MgF2. В концентрированной H2SО4 и смеси ее с НNО3 Магний практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду Магний не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония. Едкие щелочи осаждают из растворов солей гидрооксид Магния Mg(OH)2, растворимость которой в воде ничтожна. Большинство солей Магния хорошо растворимо в воде, например сульфат магния, мало растворимы MgF2, MgCО3, Mg3(PO4)2 и некоторые двойные соли.

При нагревании Магний реагирует с галогенами, давая галогениды; с влажным хлором уже на холоду образуется MgCl2. При нагревании Магний до 500-600 °С с серой или с SO2 и H2S может быть получен сульфид MgS, с углеводородами - карбиды MgC2 и Mg2C3. Известны также силициды Mg2Si, Mg3Si2, фосфид Mg3P2 и других бинарные соединения. Магний - сильный восстановитель; при нагревании вытесняет другие металлы (Be, Al, щелочные) и неметаллы (В, Si, С) из их оксидов и галогенидов. Магний образует многочисленные металлоорганические соединения, определяющие его большую роль в органических синтезе. Магний сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных легких сплавов.

Получение Магния. В промышленности наибольшее количество Магния получают электролизом безводного хлорида MgCl2 или обезвоженного карналлита KCl·MgCl2·6H2O. В состав электролита входят также хлориды Na, К, Са и небольшое количество NaF или CaF2. Содержание MgCl2 в расплаве - не менее 5-7%; по мере хода электролиза, протекающего при 720-750 °С, проводят корректировку состава ванны, удаляя часть электролита и добавляя MgCl2 или карналлит. Катоды изготовляют из стали, аноды - из графита. Расплавленный Магний, всплывающий на поверхность электролита, периодически извлекается из катодного пространства, отделенного от анодного перегородкой, не доходящей до дна ванны. В состав чернового Магния входят до 2% примесей; его рафинируют в тигельных электрических печах под слоем флюсов и разливают в изложницы. Лучшие сорта первичного Магния содержат 99,8% Mg. Последующая очистка Магния проводится сублимацией в вакууме: 2-3 сублимации повышают чистоту Магний до 99,999%. Анодный хлор после очистки используется для получения безводного MgCl2 из магнезита, тетрахлорида титана TiCl4 из оксида ТiO2 и других соединений.

Другие способы получения Магния - металлотермический и углетермический. По первому брикеты из прокаленного до полного разложения доломита и восстановителя (ферросилиция или силикоалюминия) нагревают при 1280-1300°С в вакууме (остаточное давление 130-260 н/м2, т.е. 1-2 мм рт.ст.). Пары Магния конденсируют при 400-500 °С. Для очистки его переплавляют под флюсом или в вакууме, после чего разливают в изложницы. По углетермическому способу брикеты из смеси угля с окисью Магний нагревают в электропечах выше 2100 °С; пары Магния отгоняют и конденсируют.

Применение Магния. Важнейшая область применения металлического Магния - производство сплавов на его основе. Широко применяют Магний в металлотермических процессах получения трудновосстанавливаемых и редких металлов (Ti, Zr, Hf, U и других), используют Магний для раскисления и десульфурации металлов и сплавов. Смеси порошка Магния с окислителями служат как осветительные и зажигательные составы. Широкое применение находят соединения Магния.

Магний в организме. Магний - постоянная часть растительных и животных организмов (в тысячных - сотых долях процента). Концентраторами Магния являются некоторые водоросли, накапливающие до 3% Магний (в золе), некоторые фораминиферы - до 3,5%, известковые губки - до 4% . Магний входит в состав зеленого пигмента растений - хлорофилла (в общей массе хлорофилла растений Земли содержится около 100 млрд. т Магний), а также обнаружен во всех клеточных органеллах растений и рибосомах всех живых организмов. Магний активирует многие ферменты, вместе с кальцием и марганцем обеспечивает стабильность структуры хромосом и коллоидных систем в растениях, участвует в поддержании тургорного давления в клетках. Магний стимулирует поступление фосфора из почвы и его усвоение растениями, в виде соли фосфорной кислоты входит в состав фитина. Недостаток Магния в почвах вызывает у растений мраморность листа, хлороз растений (в подобных случаях используют магниевые удобрения). Животные и человек получают Магний с пищей. Суточная потребность человека в Магнии - 0,3-0,5 г; в детском возрасте, а также при беременности и лактации эта потребность выше. Нормальное содержание Магния в крови - примерно 4,3 мг%; при повышенном содержании наблюдаются сонливость, потеря чувствительности, иногда паралич скелетных мышц. В организме Магний накапливается в печени, затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах Магний участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов. Антагонистом Магния в организме является кальций. Нарушение магниево-кальциевого равновесия наблюдается при рахите, когда Магний из крови переходит в кости, вытесняя из них кальций. Недостаток в пище солей Магния нарушает нормальную возбудимость нервной системы, сокращение мышц. Крупный рогатый скот при недостатке Магния в кормах заболевает так называемой травяной тетанией (мышечные подергивания, остановка роста конечностей). Обмен Магния у животных регулируется гормоном паращитовидных желез, понижающим содержание Магний в крови, и проланом, повышающим содержание Магния. Из препаратов Магния в медицинской практике применяют: сульфат Магния (как успокаивающее, противосудорожное, спазмолитическое, слабительное и желчегонное средство), магнезию жженую (магния оксид) и карбонат Магния (как щелочи, легкое слабительное).

МАГНИЯ ОКСИД (жженая магнезия) MgO, бесцв. кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,4213 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m); т. пл. 2827 °С, т. кип. 3600 °С; плотн. 3,58 г/см3 (25°С); С0р 37,24 Дж/(моль.К); DH0обр -601,50 кДж/моль, DH0пл 77 кДж/моль; S0298 26,95 Дж/(моль.К). В природе минерал периклаз. Св-ва магния оксид (реакц. способность, адсорбц. свойства, теплопроводность. плотность и др.) зависят от температуры его получения. магния оксид, приготовленный при 500-700°С, т. наз. легкая магнезия, - бесцв. порошок. легко реагирует с разб. кислотами и водой с образованием соотв. солей и Mg(OH)2; с метанолом дает (CH3O)2Mg. С растворами солей Mg образует основные соли (напр., основные хлориды. входящие в состав магнезиальных цементов), с растворами солей трехвалентных металлов - двойные основные соли. Поглощает СО2 и влагу из воздуха. давая основной карбонат Mg (см. Магния карбонат). С повышением температуры получения магния оксид его реакц. способность снижается. магния оксид, приготовленный при 1200-1600°С, т. наз. тяжелая магнезия, или металлургич. порошок. состоит из крупных кристаллов периклаза и характеризуется кислотостойкостью и водостойкостью. магния оксид при сплавлении с Аl2О3, Fe2O3, Сr2О3 и др. оксидами М2О3 образует шпинели MgM2IIIO4. Восстанавливается при высокой температуре до металла калием, Са, Si, CaC2. магния оксид получают обжигом магнезита MgCO3, доломита MgCO3.CaCO3, основного карбоната Mg, прокаливанием MgCl2.6H2O (бишофита) в атмосфере водяного пара, а также прокаливанием Mg(OH)2 и др. термически нестойких соед. Mg. Легкие сорта магнезии [к ним относят также Mg(OH)2 и основной карбонат] применяют для очистки нефтепродуктов, в медицине в качестве ср-ва для понижения кислотности желудка и легкого слабительного. Менее легкие сорта магнезии, например каустич. магнезит, полученный прокаливанием магнезита при 700-900 °С, используют для приготовления магнезиального цемента и строит. материалов на его основе (ксилолита, фибролита и др.), в качестве вулканизирующего агента в резиновой промышленности; тяжелые сорта магнезии - в произ-ве огнеупоров.

Гидроксид магния (е528) – пищевая добавка группы эмульгаторов.

Характеристика

Внешне химическое Гидроксид магния представляет собой кристаллический порошок белого цветасоединение представляет собой кристаллический порошок белого цвета, без запаха, с характерным вкусом щелочи. Применяют е528 в качестве пищевой добавки. Основное ее предназначение – стабилизация оттенков продуктов и регуляция кислотности.

При температуре 350 градусов по Цельсию гидроксид магния разлагается на воду и оксид магния. В воде практически не растворяется. Из воздуха поглощает углекислый газ и воду, при этом образуя основной карбонат магния. В природе е528 можно встретить в виде особого минерала – брусита.

Получение гидроксида магния

В промышленных масштабах получение гидроксида магния происходит посредством взаимодействия солей магния с различными щелочами.

Также химическое соединение получают путем реакции раствора магния хлорида с обожженным доломитом, либо при взаимодействии паров воды с металлическим магнием.

Кальций (Calcium), Ca, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 20, атомная масса 40,08; серебряно-белый легкий металл. Природный элемент представляет смесь шести стабильных изотопов: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, из которых наиболее распространен 40Ca (96, 97%).

Соединения Ca - известняк, мрамор, гипс (а также известь - продукт обжига известняка) уже в глубокой древности применялись в строительном деле. Вплоть до конца 18 века химики считали известь простым телом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозем и кремнезем - вещества сложные. В 1808 году Г. Дэви, подвергая электролизу с ртутным катодом смесь влажной гашеной извести с оксидом ртути, приготовил амальгаму Ca, а отогнав из нее ртуть, получил металл, названный "Кальций" (от лат. calx, род. падеж calcis - известь).

Распространение Кальция в природе. По распространенности в земной коре Ca занимает 5-е место (после О, Si, Al и Fe); содержание 2,96% по массе. Он энергично мигрирует и накапливается в различных геохимических системах, образуя 385 минералов (4-е место по числу минералов). В мантии Земли Ca мало и, вероятно, еще меньше в земном ядре (в железных метеоритах 0,02%). Ca преобладает в нижней части земной коры, накапливаясь в основные породах; большая часть Ca заключена в полевом шпате - анортите Ca[Al2Si2O8]; содержание в основных породах 6,72%, в кислых (граниты и другие) 1,58% . В биосфере происходит исключительно резкая дифференциация Ca, связанная главным образом с "карбонатным равновесием": при взаимодействии углекислого газа с карбонатом СаСО3 образуется растворимый бикарбонат Ca(HCO3)2: CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Са2++ 2HCO3-. Эта реакция обратима и является основой перераспределения Ca. При высоком содержании CO2 в водах Ca находится в растворе, а при низком содержании CO2 в осадок выпадает минерал кальцит CaCO3, образуя мощные залежи известняка, мела, мрамора.

Огромную роль в истории Ca играет и биогенная миграция. В живом веществе из элементов-металлов Ca - главный. Известны организмы, которые содержат более 10% Ca (больше углерода), строящие свой скелет из соединений Ca, главным образом из СаСО3 (известковые водоросли, многие моллюски, иглокожие, кораллы, корненожки и т. д.). С захоронением скелетов мор. животных и растений связано накопление колоссальных масс водорослевых, коралловых и прочих известняков, которые, погружаясь в земные глубины и минерализуясь, превращаются в различные виды мрамора.

Огромные территории с влажным климатом (лесные зоны, тундра) характеризуются дефицитом Ca - здесь он легко выщелачивается из почв. С этим связано низкое плодородие почв, низкая продуктивность домашних животных, их малые размеры, нередко болезни скелета. Поэтому большое значение имеет известкование почв, подкормка домашних животных и птиц и т. д. Напротив, в сухом климате СаСО3 труднорастворим, поэтому ландшафты степей и пустынь богаты Ca. В солончаках и соленых озерах часто накапливается гипс CaSO4·2H2O.

Реки приносят в океан много Ca, но он не задерживается в океанической воде (среднее содержание 0,04%), а концентрируется в скелетах организмов и после их гибели осаждается на дно преимущественно в форме CaCO3. Известковые илы широко распространены на дне всех океанов на глубинах не более 4000 м (на больших глубинах происходит растворение СаСО3, организмы там нередко испытывают дефицит Ca).

Важную роль в миграции Ca играют подземные воды. В известняковых массивах они местами энергично выщелачивают CaCO3, с чем связано развитие карста, образование пещер, сталактитов и сталагмитов. Помимо кальцита, в морях прошлых геологических эпох было широко распространено отложение фосфатов Ca (например, месторождения фосфоритов Каратау в Казахстане), доломита CaCO3·MgCO3, а в лагунах при испарении - гипса.

В ходе геологической истории росло биогенное карбонатообразование, а химическое осаждение кальцита уменьшалось. В докембрийских морях (свыше 600 млн. лет назад) не было животных с известковым скелетом; они приобрели широкое распространение начиная с кембрия (кораллы, губки и т. д.). Это связывают с высоким содержанием CO2 в атмосфере докембрия.

Физические свойства Кальция. Кристаллическая решетка α-формы Ca (устойчивой при обычной температуре) гранецентрированная кубическая, а = 5,56Å. Атомный радиус 1,97Å, ионный радиус Ca2+, 1,04Å. Плотность 1,54 г/см3(20 °C). Выше 464 °C устойчива гексагональная β-форма. tпл 851 °C, tкип 1482 °C; температурный коэффициент линейного расширения 22·10-6 (0-300 °C); теплопроводность при 20 °C 125,6 Вт/(м·К) или 0,3 кал/(см·сек·°C); удельная теплоемкость (0-100 °C) 623,9 дж/(кг·К) или 0,149 кал/(г·°C); удельное электросопротивление при 20 °C 4,6·10-8 ом·м или 4,6·10-6ом·см; температурный коэффициент электросопротивления 4,57·10-3 (20 °C). Модуль упругости 26 Гн/м2 (2600 кгс/мм2); предел прочности при растяжении 60 Мн/м2 (6 кгс/мм2); предел упругости 4 Мн/м2 (0,4 кгс/мм2), предел текучести 38 Мн/м2 (3,8 кгс/мм2); относительное удлинение 50%; твердость по Бринеллю 200-300 Мн/м2 (20-30 кгс/мм2). Кальций достаточно высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддается обработке резанием.

Химические свойства Кальция. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ca 4s2, в соответствии с чем Ca в соединениях 2-валентен. Химически Ca очень активен. При обычной температуре Ca легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят в герметически закрытых сосудах или под минеральным маслом. При нагревании на воздухе или в кислороде воспламеняется, давая основной оксид CaO. Известны также пероксиды Ca - CaO2 и CaO4. С холодной водой Ca взаимодействует сначала быстро, затем реакция замедляется вследствие образования пленки Ca(OH)2. Ca энергично взаимодействует с горячей водой и кислотами, выделяя H2 (кроме концентрированной HNO3). С фтором реагирует на холоду, а с хлором и бромом - выше 400 °C, давая соответственно CaF2, CaCl2 и CaBr2. Эти галогениды в расплавленном состоянии образуют с Ca так называемых субсоединения - CaF, CaCl, в которых Ca формально одновалентен. При нагревании Ca с серой получается сульфид кальция CaS, последний присоединяет серу, образуя полисульфиды (CaS2, CaS4 и другие). Взаимодействуя с сухим водородом при 300-400 °C, Ca образует гидрид CaH2 - ионное соединение, в котором водород является анионом. При 500 °C Ca и азот дают нитрид Ca3N2; взаимодействие Ca с аммиаком на холоду приводит к комплексному аммиакату Ca [NH3]6. При нагревании без доступа воздуха с графитом, кремнием или фосфором Ca дает соответственно карбид кальция CaC2, силициды Ca2Si, CaSi, CaSi2 и фосфид Ca3P2. Ca образует интерметаллические соединения с Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn и другие.

Получение Кальция. В промышленности Ca получают двумя способами: 1) нагреванием брикетированной смеси CaO и порошка Al при 1200 °C в вакууме 0,01-0,02 мм рт. ст.; выделяющиеся по реакции: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al2O3 + 3Ca пары Ca конденсируются на холодной поверхности; 2) электролизом расплава CaCl2 и KCl с жидким медно-кальциевым катодом приготовляют сплав Cu - Ca (65% Ca), из которого Ca отгоняют при температуре 950-1000 °C в вакууме 0,1-0,001 мм рт. ст.

Применение Кальция. В виде чистого металла Ca применяют как восстановитель U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и некоторых редкоземельных металлов из их соединений. Его используют также для раскисления сталей, бронз и других сплавов, для удаления серы из нефтепродуктов, для обезвоживания органических жидкостей, для очистки аргона от примеси азота и в качестве поглотителя газов в электровакуумных приборах. Большое применение в технике получили антифрикционные материалы системы Pb-Na-Ca, а также сплавы Pb-Ca, служащие для изготовления оболочки электрич. кабелей. Сплав Ca-Si-Ca (силикокальций) применяется как раскислитель и дегазатор в производстве качественных сталей.

Кальций в организме. Ca - один из биогенных элементов, необходимых для нормального протекания жизненных процессов. Он присутствует во всех тканях и жидкостях животных и растений. Лишь редкие организмы могут развиваться в среде, лишенной Ca. У некоторых организмов содержание Ca достигает 38%; у человека - 1,4-2%. Клетки растительных и животных организмов нуждаются в строго определенных соотношениях ионов Ca2+, Na+ и K+ во внеклеточных средах. Растения получают Ca из почвы. По их отношению к Ca растения делят на кальцефилов и кальцефобов. Животные получают Ca с пищей и водой. Ca необходим для образования ряда клеточных структур, поддержания нормальной проницаемости наружных клеточных мембран, для оплодотворения яйцеклеток рыб и других животных, активации ряда ферментов. Ионы Ca2+ передают возбуждение на мышечное волокно, вызывая его сокращение, увеличивают силу сердечных сокращений, повышают фагоцитарную функцию лейкоцитов, активируют систему защитных белков крови, участвуют в ее свертывании. В клетках почти весь Ca находится в виде соединений с белками, нуклеиновыми кислотами, фосфолипидами, в комплексах с неорганических фосфатами и органических кислотами. В плазме крови человека и высших животных только 20-40% Ca может быть связано с белками. У животных, обладающих скелетом, до 97-99% всего Ca используется в качестве строительного материала: у беспозвоночных в основном в виде CaCO3 (раковины моллюсков, кораллы), у позвоночных - в виде фосфатов. Многие беспозвоночные запасают Ca перед линькой для построения нового скелета или для обеспечения жизненных функций в неблагоприятных условиях.

Содержание Ca в крови человека и высших животных регулируется гормонами паращитовидных и щитовидной желез. Важнейшую роль в этих процессах играет витамин D. Всасывание Ca происходит в переднем отделе тонкого кишечника. Усвоение Ca ухудшается при снижении кислотности в кишечнике и зависит от соотношения Ca, P и жира в пище. Оптимальные соотношения Са / Р в коровьем молоке около 1,3 (в картофеле 0,15, в бобах 0,13, в мясе 0,016). При избытке в пище P или щавелевой кислоты всасывание Ca ухудшается. Желчные кислоты ускоряют его всасывание. Оптимальные соотношения Са / жир в пище человека 0,04-0,08 г Ca на 1 г жира. Выделение Ca происходит главным образом через кишечник. Млекопитающие в период лактации теряют много Ca с молоком. При нарушениях фосфорно-кальциевого обмена у молодых животных и детей развивается рахит, у взрослых животных - изменение состава и строения скелета (остеомаляция).

Оксид кальция (е529) – пищевая добавка группы эмульгаторов.

Характеристика

На вид оксидПри взаимодействии с водой оксид кальция образует гашеную известь 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 солиОксид кальция применяется при производстве хлебобулочных изделий – 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.

Гидроксид кальция

Гидроксид кальция, или как его традиционно называют гашеная известь или «пушонка», представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Ca(OH)2.

Получение Гидроксид кальция – белый порошок без запаха гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путем смешения оксида кальция с водой, этот процесс называется гашением.

В лабораторных условиях получение гидроксида кальция возможно путем смешивания водного раствора хлорида кальция и гидроксида натрия. В минеральной форме гидроксид кальция содержится в некоторых вулканических, глубинных и метаморфических породах. Также получение гидроксид кальция происходит при сжигании угля.

В избытке гидроксид кальция содержится в агрессивной воде, которая способна растворять горные породы.

Применение гидроксида кальция

Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных материалов, как белило, штукатурка и гипсовые растворы. Он используется в качестве недорогого заменителя щелочи в виде суспензий (известковое молоко), которые используются на дубильнях для удаления волос со шкур, а также в производстве сахара и для побелки стволов деревьев.

Известковая вода представляет собой насыщенный водный раствор гидроксида кальция белого цвета. Антацидные свойства гидроксида кальция используются в медицине для лечения кислотных ожогов.

Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц. Он также используется для повышения рН воды, так как в изначальном виде вода содержит кислоты, способные подвергать сантехнические трубы коррозии.

Также гидроксид кальция широко применяется в таких отраслях, как:

Дорожное строительство – для улучшения качества земляной почвы;

Производство металлов – гидроксид кальция вводят в поток отработанного газа, чтобы нейтрализовать кислоты, такие как фториды и хлориды до выпуска в атмосферу;

В нефтеперерабатывающей промышленности – для производства добавок к маслам;

В химической промышленности – для производства стеарата кальция;

В нефтехимической промышленности – для производства твердых масел различных типов;

Производство антигрибковых и антимикробных консервантов – для хранения овощей в ангарах.

Гидроксид кальция используют в качестве добавки в морскую воду для сокращения атмосферного CO2 и смягчения парникового эффекта.

Также гидроксид кальция используется как натуральная альтернатива инсектицидов, эффективная в борьбе с клещами, блохами, жуками и их личиками.

В строительстве гидроксид кальция используется для побелки деревянных заборов и обмазывании стропил, чтобы защитить материалы от гниения и возгорания, а также для приготовления силикатного бетона и известкового строительного раствора.

Гидроксид кальция также принимает участие в процессах изготовления эбонита, хлорной извести, баковых смесей, кремов для депиляций и тормозных накладок.

Свойство гидроксида кальция снижать удельное сопротивление грунта используется при устройстве очагов заземления для электротехники.

В стоматологии гидроксид кальция применяется в качестве дезинфектора для корневых зубных каналов.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4 Вопрос

Бор. Химические с-ва. Характеристика оксида, кислот, солей. Комплексные соединения бора.

Бор — элемент главной подгруппы третьей группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 5. Обозначается символом В . В свободном состоянии бор — бесцветное, серое или красное кристаллическое либо тёмное аморфное вещество

Химические свойства:

Кристаллический бор химически инертен.

1.Взаимодействие с фтором

2В + 3F2 = 2BF3

2.Взаимодействие с кислородом

Бор реагирует с кислородом при 750 °С:

4В + 3О2 = 2В2О3.

3.Взаимодействие с другими неметаллами

При температуре выше 1200°С бор реагирует с хлором и азотом:

2В + 3Cl2 = 2BCl3,

2B + N2 = 2BN.

4.Восстановительные свойства

При сильном нагревании реагирует с устойчивыми оксидами:

3SiO2 + 4B = 3Si + 2B2O3.

5.Взаимодействие с кислотами

Кристаллический бор не взаимодействует даже с кипящими концентрированными растворами кислот. Аморфный бор окисляется горячими концентрированными растворами азотной, серной кислот и царской водкой:

B + 3HNO3 = H3BO3 + 3NO2.

6.Взаимодействие со щелочами

Со щелочами бор взаимодействуют только в присутствии окислителей:

4B + 4NaOH + 3O2 = 4NaBO2 + 2H2O.

Оксид бора - В2О3 - кислотный оксид, растворяясь в воде дает слабую борную кислоту - Н3ВО3. Борная кислота это твердое белое вещество, при нагревании утрачивает воду, превращаясь в тетраборную кислоту, а затем и в оксид бора. При действии щелочей на борную кислоту образуются соли тетраборной кислоты. Борно-натровая соль, или бура, Na 2B4O7 + 10Н 2 Бесцветные прозрачные, легко выветривающиеся кристаллы или белый кристаллический порошок. Растворим в воде (1:25 в холодной и 2:1 в кипящей), глицерине, нерастворим в спирте. Водные растворы имеют солоновато-щелочной вкус и щелочную реакцию.Плотность: 1.73. Свойства: Эмульгатор, консервант, очищающее вещество. Антисептическое (обеззараживающее) средство.Часто используемая как компонент соли для ванн бура смягчает воду.Области применения:Бура – натуральный минерал, широко применяемый в косметической промышленности

Соединения бора

Карбид бора применяется в компактном виде для изготовления газодинамических подшипников.Пербораты / пероксобораты (содержат ион [B2(O2)2(OH)4]2-) Технический продукт содержит до 10,4% «активного кислорода», на их основе производят отбеливатели, «не содержащие хлор» («персиль», «персоль» и др.).Отдельно также стоит указать на то что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твёрдостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме нитрида углерода, алмаза, нитрида бора по микротвёрдости), а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы.Сплав бора с магнием (диборид магния MgB2) обладает, на данный момент, рекордно высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди сверхпроводников первого рода..Борная кислота (H3BO3) широко применяется в атомной энергетике в качестве поглотителя нейтронов в ядерных реакторах типа ВВЭР (PWR) на «тепловых» («медленных») нейтронах. Благодаря своим нейтронно-физическим характеристикам и возможности растворяться в воде, применение борной кислоты делает возможным плавное (не ступенчатое) регулирование мощности ядерного реактора путем изменения ее концентрации в теплоносителе— так называемое «борное регулирование».

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5 Вопрос

Алюминий. Химические свойства. Характеристика оксида, гидроксида, солей. Амфотерность. Комплексные соединения алюминия.

III А группа. Это самый распространенный металл на Земле. Он не встречается в свободном состоянии, так как у него очень высокая химическая активность. Соединения: Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O – белая глина; K₂O*Al₂O₃*6SiO₂ - полевой шпат; Al₂O₃*nH₂O – боксит. Алюминий получают гидролизом в оксидах 2Al₂O₃ = 4Al (катод) + 3О₂ (анод). Серебристо-белый, на воздухе покрывается оксидной пленкой и тускнеет. Валентность алюминия = III, степень окисления +3. В ряду напряжений стоит значительно левее водорода. Он сильный восстановитель. При удалении оксидной пленки взаимодействует с водой: 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃ – хлорид алюминия; 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ – оксид алюминия; 2Al + 3S = Al₂S₃ – сульфид алюминия; 2Al + N₂ = 2AlN – нитрид алюминия; Al + P = AlP – фосфид алюминия; 4Al + 3C = Al₄C₃ – карбид алюминия;

Оксид алюминия. Al₂O₃. Белое тугоплавкое вещество, не растворим в воде. Он проявляет амфотерные свойства. Основные свойства: Al₂O₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄); Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O. Кислотные свойства: Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O (сплавление, t˚); Al₂O₃ + 6NaOH + 2Na₃AlO₃ + 3H₂O (сплавление, t˚); Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaAlO₂ + CO₂ (t˚); Al₂O₃ + 2NaOH + H₂O = 2Na[Al(OH)₄(H₂O)₂] (раствор, t˚); Al₂O₃ + 2NaOH + 7H₂O = 2Na[Al(OH)₄(H₂O)₂] (раствор, t˚); Al₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O = 2Na₃[Al(OH)₆] (раствор, t˚) Оксид алюминия получают методом восстановления алюминием металлов из их оксидов: хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и др.: Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr

Гидроксид алюминия. Твердое вещество белого цвета, нерастворимое в воде. Получение: AlCl₃ + 3NaOH (недостаток) = Al(OH)₃↓ + 3NaCl. Во избежание растворения его осаждают водным раствором аммиака: Al₂(SO₄)₃ + 6NH₄OH = 2Al(OH)₃↓ + 3(NH₄)₂SO₄. Гидроксид проявляет амфотерные свойства. Основные: Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O; 2Al(OH)₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O; Кислотные: Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O; Al(OH)₃ + 3NaOH = Na₃AlO₃ + 3H₂O; Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Из гидроксида алюминия можно получить практически все соли алюминия. Почти все соли алюминия хорошо растворимы в воде; плохо растворяется в воде фосфат алюминия. В растворе соли алюминия показывают кислую реакцию. Примером может служить обратимое воздействие с водой хлорида алюминия: AlCl₃ + 3H₂O  Аl(ОН)₃ + 3НСl

Алюминий – амфотерный металл. Он может реагировать и с кислотами, и с щелочами. Реагирует с разбавленной соляной кислотой с выделением водорода. 2Al + HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑ Алюминий пассивируется холодными концентрированными H₂SO₄ и HNO₃. Пассивация металлов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии. Алюминий с щелочами образует комплексы: 2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑; 2Al + 2NaOH + 10H₂O =2Na[Al(OH)₄(H₂O)₂] + 3H₂↑; 2Al + 6NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₆] + 3H₂↑ Алюминий восстанавливает менее активные металлы: 2Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr (t˚); 8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe (t˚)

Вопрос 6.

Углерод. Химические свойства. Аллотропия. Характеристика оксидов, угольной кислоты и ее солей.

IV A группа. Находится в природе как в свободном состоянии (в виде 2 модификаций – алмаз и графит), так и в виде соединений. Основные минералы: CaCO₃ – мел, мрамор, известняк; Cu(OH)₂CO₃ – малахит; MgCO₃ – белая магнезия. В воздухе находится в виде углекислого газа CO₂. В воде находится в виде карбонатов кальция и магния. Углерод – основная составная часть полезных ископаемых, главный элемент биосферы, входящий в состав белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Свойства: валентность II; IV. Степень окисления -4; +2; +4.

Образует несколько аллотропных модификаций. У алмаза sp³-гибридизация атомов углерода. У графита sp², у карбина sp. Фуллерены – также аллотропные формы углерода. Они имеют форму шара. Они имеют четное количество атомов углерода. Углерод проявляет окислительно-восстановительные свойства. Восстановительные – с более сильными окислителями: C + 2Cl₂ = CCl₄; 2C + O2 =2CO (в недостатке O); c + O₂ = CO₂ (в избытке О). Он восстанавливает металлы, неметаллы и их оксиды: 4C + 2Fe₃O₄ = 4CO₂ + 6Fe (t˚); C +CO₂ = 2CO (t˚); 2C + SiO₂ = 2CO + Si (t˚); C + H₂O = CO + H₂ (t˚); Взаимодействие с кислотами: C + 2H₂SO₄ (конц) = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O; C + 4HNO₃ (конц) = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O; Окислительные свойства углерод проявляет с более сильными восстановителями: Ca + 2C = CaC₂ (карбид кальция); 4Al + 3C = Al₄C₃ (карбид алюминия); C + 2H₂ = CH₄ (метан). Карбиды разлагаются водой и кислотами: CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂; Al₄C₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3CH₄.

Оксид углерода II. CO – угарный газ. Получают в промышленном масштабе окислением углерода кислородом, углекислым газом и водяным паром. 2С + O₂ = 2CO (t˚); C + CO₂ = 2CO (t˚); C + H₂O = CO + H₂ (t˚); В лаборатории получают дегидратацией муравьиной и щавелевой кислот: HCOOH = CO + H₂O (t˚); HOOC-COOH = CO₂ + CO + H₂O. Оксид углерода II – это газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, очень ядовит, не является солеобразующим. В этом оксиде степень окисления углерода +2, поэтому он является сильным восстановителем. 2CO + O₂ = 2CO₂ (t˚); CO + CL₂ = COCl₂ (фосин) (t˚, катализатор Pt); CO + FeO = CO₂ + Fe (t˚), используется в металлургии; CO может быть лигандом в комплексных соединениях: Fe + 5CO = [Fe(CO)₅] пентакарбонилжелезо; Ni + 4CO = [Ni(CO)₄] тетракарбонилникель.

Оксид углерода IV. CO₂ – углекислый газ. В промышленности получают обжигом известняка, сжиганием угля и метана: CaCO₃ = COO + CO₂ (t˚); C + O₂ = CO₂ (t˚); CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (t˚). В лаборатории получают действием соляной кислоты на мрамор: CaCO₃ + 2HCl = CO₂ + 2H₂O. CO₂ – кислотный оксид, он взаимодействует с основными оксидами и щелочами: CO₂ + Li₂O = Li₂CO₂; CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₂ + H₂O. В молекуле CO₂ атом имеет высшую степень окисления + 4. Он проявляет окислительные свойства. CO₂ + 2Mg = C + 2MgO (t˚); CO₂ + C = 2CO (t˚); CO₂ + 4H₂ = CH₄ + H₂O (t˚); 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ - фотосинтез (свет, хлорофилл)

CO₂ соответствует угольная кислота. Она неустойчивая, слабая, двухосновная, образует 2 ряда солей – кислые карбонаты и средние гидроксиды. CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂; Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃ + 2H₂O. Карбонаты (кроме карбоната натрия) и гидроксиды имеют общее свойство – термическую неустойчивость. Li₂CO₃ → Li₂O + CO₂; Na₂CO₃ → реакция не идет; 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O; (NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + CO₂ + H₂O; CaCO₃ → CaO + CO₂;

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7 Вопрос

Кре́мний — элемент главной подгруппы четвёртой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14. Обозначается символом Si (лат. Silicium), неметалл.