Кальций и его соединения
Кальций (лат. calcium) широко распространен, в земной коре его содержится примерно 3% по массе. В природе встречается в связанном состоянии, важнейшие соединения - карбонат кальция CaCO3 (мел, известняк, мрамор), гипс CaSO4*2H2O, силикаты.
Кальций - это твердый металл белого цвета, проявляет степень окисления +2. Свободный кальций химически активен. При нагревании легко окисляется кислородом воздуха с образованием оксида:
2Ca + O2 = 2CaO
Кальций взаимодействует со всеми неметаллами. С галогенами реакция идет уже на холоде (с иодом только в присутствии влаги):
Ca+ Cl2 = CaCl2
При нагревании кальций реагирует с серой, фосфором, углеродом, азотом. Карбид кальция является ацетиленидом и при взаимодействии с водой разлагается с выделением ацетилена:
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca (OH)2
Соединяется с водородом, образуя солеобразный гидрид CaH2. С холодной водой реагирует довольно медленно, быстрее при нагревании:
Ca + 2H2O = Ca (OH)2 + H2
Кальций бурно реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей:
Ca + 2HCl = CaCl2 + H2
Получают кальций электролизом расплава хлорида кальция либо методом алюмотермии:
3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca
Соединения кальция используются очень широко: в строительном деле, производстве удобрений, химической промышленности.
Оксид кальция CaO - белое тугоплавкое вещество, называется негашеной или жженой известью. Оксид кальция бурно реагирует с водой, образуя гидроксид кальция Ca (OH)2, также называемый гашеной известью. Гидроксид кальция - сильное основание, плохо растворимое в воде. Насыщенный водный раствор гидроксида кальция - известковая вода - жадно поглощает углекислый газ:
Ca (OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
От содержания в воде ионов Ca2+ и Mg2+ зависит жесткость воды. Если концентрация этих ионов велика, вода называется жесткой, если мала - мягкой. Существует карбонатная ( иначе временная), и некарбонатная ( иначе постоянная) жесткость. Временная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов, а постоянная - солей кальция и магния других кислот (хлоридов, сульфатов).
При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, причем выпадает осадок карбоната кальция:
Ca (HCO3)2 = CaCO3Ї + CO2 + H2O
Добавление гидроксида кальция убирает карбонатную жесткость воды, при этом выпадает осадок карбоната:
Ca (HCO3)2 + Ca (ОН) 2 = 2СаСО3Ї + 2H2O