Фосфаты. Оксиды и гидроксиды

Пищевая, или питьевая сода, — широко известное в медицине, кулинарии и бытовом потреблении соединение. Это кислая соль, молекула которой образована положительно заряженными ионами натрия и водорода, анионом кислотного остатка угольной кислоты. Химическое название соды — бикарбонат или гидрокарбонат натрия. Формула соединения по системе Хилла: CHNaO 3 (брутто-формула).

Отличие кислой соли от средней

Угольная кислота образуют две группы солей — карбонаты (средние) и гидрокарбонаты (кислые). Тривиальное название карбонатов — соды — появилось еще в древности. Следует различать среднюю и кислую соли по названиям, формулам и свойствам.
Na 2 CO 3 — карбонат натрия, динатриевая соль угольной кислоты, кальцинированная стиральная сода. Служит сырьем для получения стекла, бумаги, мыла, используется как моющее средство.

NaHCO 3 — натрия гидрокарбонат. Состав подсказывает, что вещество является мононатриевой солью угольной кислоты. Это соединение отличается наличием двух разных положительных ионов — Na + и Н + . Внешне кристаллические белые вещества похожи, их трудно отличить друг от друга.

Вещество NaHCO 3 считается питьевой содой не потому, что употребляется внутрь для утоления жажды. Хотя с помощью этого вещества можно приготовить шипучий напиток. Раствор этого гидрокарбоната принимают внутрь при повышенной кислотности желудочного сока. При этом происходит нейтрализация избытка протонов Н + , которые раздражают стенки желудка, вызывают боль и жжение.

Физические свойства пищевой соды

Бикарбонат — это белые моноклинные кристаллы. В составе этого соединения присутствуют атомы натрия (Na), водорода (Н), углерода (С) и кислорода. Плотность вещества составляет 2,16 г/см3. Температура плавления — 50-60 °С. Натрия гидрокарбонат — порошок молочно-белого цвета — твердое мелкокристаллическое соединение, растворимое в воде. Питьевая сода не горит, а при нагревании свыше 70 °С разлагается на карбонат натрия, углекислый газ и воду. В производственных условиях чаще применяется гранулированный бикарбонат.

Безопасность пищевой соды для человека

Соединение не обладает запахом, его вкус — горько-соленый. Однако не рекомендуется нюхать и пробовать вещество на вкус. Вдыхание гидрокарбоната натрия может вызвать чихание и кашель. Одно из применений основано на способности пищевой соды нейтрализовать пахнущие вещества. Порошком можно обработать спортивную обувь, чтобы избавиться от неприятного запаха.

Питьевая сода (гидрокарбонат натрия) — безвредное вещество при контакте с кожей, но в твердом виде может вызвать раздражение слизистой оболочки глаз и пищевода. В низких концентрациях раствор не токсичен, его можно принимать внутрь.

Гидрокарбонат натрия: формула соединения

Брутто-формула CHNaO 3 редко встречается в уравнениях химических реакций. Дело в том, что она не отображает связь между частицами, которые образуют гидрокарбонат натрия. Формула, обычно используемая для характеристики физических и химических свойств вещества, — NaHCO 3 . Взаимное расположение атомов отражает шаро-стержневая модель молекулы:

Если узнать из периодической системы значения атомных масс натрия, кислорода, углерода и водорода. то можно подсчитать молярную массу вещества гидрокарбонат натрия (формула NaHCO 3):
Ar(Na) — 23;
Ar(O) — 16;
Ar(C) — 12;
Ar(H) — 1;
М (CHNaO 3) = 84 г/моль.

Строение вещества

Гидрокарбонат натрия — ионное соединение. В состав кристаллической решетки входит катион натрия Na + , замещающий в угольной кислоте один атом водорода. Состав и заряд аниона — НСО 3 - . При растворении происходит частичная диссоциация на ионы, которые образуют гидрокарбонат натрия. Формула, отражающая структурные особенности, выглядит так:

Растворимость питьевой соды в воде

В 100 г воды растворяется 7,8 г гидрокарбоната натрия. Вещество подвергается гидролизу:
NaHCO 3 = Na + + НСО 3 - ;
Н 2 О ↔ Н + + ОН - ;
При суммировании уравнений выясняется, что в растворе накапливают гидроксид-ионы (слабощелочная реакция). Жидкость окрашивает фенолфталеин в розовый цвет. Окраска универсальных индикаторов в виде бумажных полосок в растворе соды меняется с желто-оранжевой на серую или синюю.

Реакция обмена с другими солями

Водный раствор гидрокарбоната натрия вступает в реакции ионного обмена с другими солями при условии, что одно из вновь получившихся веществ — нерастворимое; либо образуется газ, который удаляется из сферы реакции. При взаимодействии с хлоридом кальция, как показано на схеме ниже по тексту, получается и белый осадок сарбоната кальция, и углекислый газ. В растворе остаются ионы натрия и хлора. Молекулярное уравнение реакции:

Взаимодействие питьевой соды с кислотами

Гидрокарбонат натрия взаимодействует с кислотами. Реакция ионного обмена сопровождается образованием соли и слабой угольной кислоты. В момент получения она разлагается на воду и углекислый газ (улетучивается).

Стенки желудка человека вырабатывают соляную кислоту, существующую в виде ионов
Н + и Cl - . Если принимать внутрь натрия гидрокарбонат, реакции происходят в растворе желудочного сока с участием ионов:
NaHCO 3 = Na + + НСО 3 - ;
HCl = Н + + Cl - ;
Н 2 О ↔ Н+ + ОН - ;
НСО 3 - + Н + = Н 2 О + СО 2 .
Врачи не рекомендуют постоянно использовать при повышенной кислотности желудка гидрокарбонат натрия. Инструкция к препаратам перечисляет различные побочные действия ежедневного и длительного приема питьевой соды:

• повышение давления крови;
• отрыжка, тошнота и рвота;
• тревожность, плохой сон;
• снижение аппетита;
• боли в животе.

Получение пищевой соды

В лаборатории бикарбонат натрия можно получить из кальцинированной соды. Такой же метод применялся раньше в химическом производстве. Современный промышленный способ основан на взаимодействии аммиака с углекислым газом и слабой растворимости питьевой соды в холодной воде. Через раствор хлорида натрия пропускают аммиак и диоксид углерода (углекислый газ). Образуются хлорид аммония и раствор гидрокарбоната натрия. При охлаждении растворимость питьевой соды понижается, тогда вещество легко отделяется с помощью фильтрования.

Где используется гидрокарбонат натрия? Применение пищевой соды в медицине

Многим известно, что атомы металлического натрия энергично взаимодействуют с водой, даже ее парами в воздухе. Реакция начинается активно и сопровождается выделением большого количества теплоты (горением). В отличие от атомов, ионы натрия — стабильные частицы, не наносящие вреда живому организму. Наоборот, они принимают активное участие в регуляции его функций.

Как используется неядовитое для человека и полезное во многих отношениях вещество — гидрокарбонат натрия? Применение основано на физических и химических свойствах питьевой соды. Важнейшие направления — бытовое потребление, пищевая промышленность, здравоохранение, народная медицина, получение напитков.

Среди основных свойств бикарбоната натрия — нейтрализация повышенной кислотности желудочного сока, кратковременное устранение болевого синдрома при гиперацидности желудочного сока, язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки. Антисептическое действие раствора питьевой соды применяется при лечении боли в горле, кашля, интоксикации, морской болезни. Промывают им полости рта и носа, слизистые оболочки глаз.

Широко используются разные лекарственные формы бикарбоната натрия, например порошки, которые растворяют и применяют для инфузий. Назначают растворы для приема пациентами внутрь, промывают ожоги кислотами. Для изготовления таблеток и ректальных суппозиториев также используется гидрокарбонат натрия. Инструкция к препаратам содержит подробное описание фармакологического действия, показаний. Список противопоказаний очень короткий — индивидуальная непереносимость вещества.

Использование пищевой соды в быту

Гидрокарбонат натрия — это «скорая помощь» при изжоге и отравлении. С помощью питьевой соды в домашних условиях отбеливают зубы, уменьшают воспаление при угревой болезни, протирают кожу для удаления избытка жирного секрета. Бикарбонат натрия смягчает воду, помогает очистить загрязнения с разных поверхностей.

При ручной стирке вещей из шерстяного трикотажа можно добавить в воду питьевую соду. Это вещество освежает цвет ткани и удаляет запах пота. Нередко при глажении изделий из шелка появляются желтые подпалины от утюга. В таком случае поможет кашица из питьевой соды и воды. Вещества надо как можно быстрее смешать и нанести на пятно. Когда кашица подсохнет, ее следует почистить щеткой, а изделие прополоскать в холодной воде.

В реакции с уксусной кислотой получается ацетат натрия и бурно выделяется углекислый газ, вспенивающий всю массу: NaHCO 3 + СН 3 СООН = Na + + СН 3 СОО - + Н 2 О + СО 2 . Этот процесс идет всякий раз, когда при изготовлении шипучих напитков и кондитерских изделий питьевую соду «гасят» уксусом.

Вкус выпечки будет нежнее, если использовать не магазинный синтетический уксус, а сок лимона. На крайний случай можно заменить его смесью 1/2 ч. л. порошка лимонной кислоты и 1 ст. л. воды. Питьевая сода с кислотой добавляется в тесто в числе последних ингредиентов, чтобы можно было сразу ставить выпечку в духовку. Кроме бикарбоната натрия, иногда в качестве разрыхлителя используется гидрокарбонат аммония.

Оксиды

Кварц (SiO 2). Простой оксид магматического происхождения, стоек к выветриванию. Кварц встречается как в кристаллическом, так и в скрытокристаллическом виде (сплошные зернистые массы), а также сростков кристаллов (горный хрусталь). Цвет у зернистых масс кварца различный: бесцветный, дымчатый, желтый. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Спайность отсутствует или весьма несовершенная, излом раковистый. Прозрачный. Твердость 7, плотность 2,65.

Выделяются следующие важнейшие разновидности кристаллического кварца: горный хрусталь – бесцветный, прозрачный; аметист – фиолетовый; раухтопаз – дымчатый, сероватый или бурый; морион – черный; цитрин - золотистый или лимонно-желтый. Кварц входит в граниты, пегматиты, гнейсы, сланцы, пески и глины. Растворяется только в плавиковой и фосфорной кислотах. Имеет четыре разновидности - халцедон, яшма, кремень, агат.

Кварц используется в радиотехнике (пьезоэлектрический эффект), в ювелирном деле, в оптике, для производства прочного огнеупорного и кислотостойкого стекла.

Халцедон (SiO 2). Окрашен в самые различные цвета и оттенки: серые (халцедон); желтые, красные, оранжевые (сердолик); коричневые и бурые (сардер); зеленые (плазма); яблочно-зеленые в связи с присутствием никеля (хризопраз); зеленые с ярко-красными пятнышками (гелиотроп) и др. Блеск восковой, излом раковистый, спайность отсутствует. Твердость 6,5-7. Часто образует псевдоморфозы; известен в натечных формах.

Яшма (SiO 2 , древнее название «яспис»). Плотная осадочная кремнистая порода. Сложена в основном халцедоном и кварцем с примесью железных окислов. Окрашена в самые разнообразные цвета: красный, зеленый, желтый, чёрный, оранжевый, голубовато-зеленый и др. Твердость 6-7, блеск матовый, излом неровный. Используется в художественно-декоративных изделиях.

Кремень (SiO 2). Состоит из халцедона на 96-98%. Это халцедон, загрязненный примесью глины и песка. Цвет серый, бурый и жёлтый. Блеск матовый, спайность отсутствует, излом раковистый. Твердость 2,5.

Агат (SiO 2 , оникс). Состоит из халцедона. Имеет самые различные сочетания оттенков: чёрный с белым (оникс), бурый с белым (сардоникс), красный с белым (оникс сердоликовый), серый с белым (халцедоникс). Блеск восковой, спайность несовершенная, излом неровный. Твердость 6,5-7. Используется в точном приборостроении.

Корунд (Al 2 O 3). Обычно образует хорошие боченкообразные, пирамидальные, столбчатые и пластинчатые кристаллы тригональной сингонии. Иногда слагает сплошные зернистые массы. Цвет обычно синевато или желтовато-серый; но встречаются и прозрачные кристаллы (синие называются сапфирами, красные - рубинами). Блеск стеклянный, спайность отсутствует. Мелкозернистые массы корунда называют наждаком. Твердость 9, плотность 3,95-4,1.

Иногда корунд встречается в магматических породах и в пегматитах, но обычно образуется в результате процессов метаморфизма в известняках и глинистых породах. Широко используется как абразив в металлообрабатывающей промышленности, для обработки оптического стекла, в камнерезном деле. Рубины и сапфиры – драгоценные камни.

Магнетит (Fe 3 O 4). Сложный оксид (FeO·Fe 2 O 3). Часто встречается в хорошо октаэдрических кристаллах, но обычно распространен в сплошных зернистых массах и в виде вкраплений в изверженных породах. Цвет желто-черный, черта черная. Блеск полуметаллический, непрозрачен. Спайность отсутствует, сильно магнитен. Твердость 5,5-6,5, плотность 4,9-5,2.

Магнетит образуется в восстановительных условиях и встречается в самых различных типах месторождений и горных пород. Используется как железная руда. Железа содержит 72%.

Гематит (Fe 2 O 3 , красный железняк). Название происходит от греческого слова «гема» - кровь. Встречается в виде сплошных плотных скорлуповатых зернистых и чешуйчатых масс, иногда в виде таблитчатых кристаллов. Цвет изменяется от красного до темно-красного и черного. Черта вишнево-красная. Блеск полуметаллический, спайность отсутствует. Твердость 5,5-6,5, плотность 4,9-5,3. Образуется в тех же условиях, что и магнетит. применяется как руда на железо. Железа содержит около 70%.

Гидроксиды

Боксит (Al 2 O 3 ·nH 2 O). Название дано по деревне Бо в Провансе (Франция). Он состоит из нескольких минералов гидраргиллита Al(OH) 3 , диаспора и бомита AlO(OH), а также каолинита, кремнезема и окислов железа. Поэтому боксит надо рассматривать как горную породу осадочного происхождения. Цвет чаще красный, коричневый, реже розовый, белый. Блеск матовый, строение аморфное, излом землистый. Твердость 1-3, у наиболее плотных разностей достигает 6. Происхождение экзогенное. Бокситы являются рудой для получения алюминия.

Лимонит (2Fe 2 O 3 ·3H 2 O, бурый железняк). Обычно содержит примеси SiO 2 , фосфора. Название получил от греческого слова «лимон» - луг (луговые, болотные руды). Встречается в сплошных ноздреватых массах в виде натеков и в землистых массах. Цвет у натеков темно-бурый до почти черного, землистые разновидности охряно-желтые и коричнево-желтые; черта желтовато-бурая.

Лимонит является смесью землистых минералов гетита (HFeO 2) и лепидокрокита (FeOOH), он также ближе к осадочным горным породам. Твердость 1 – у рыхлых и землистых, до 5 – у плотных разновидностей, плотность 2,7-4,3. Происхождение экзогенное. Образуется при разложении железосодержащих минералов, а также в виде химических и биохимических осадков на дне озер и прибрежной части морей. Лимонит используется как руда на железо и для получения охры – основы для водных и масляных красок.

Опал (SiO 2 ·nH 2 O). В переводе с санскритского языка «упола» - драгоценный камень. Твердый гидрогель кремнезема с содержанием воды до 3-9%, аморфный. Обычно образует натечные плотные массы, слагает скелеты и панцири некоторых организмов (диатомий, радиолярий и др.). бесцветен, но благодаря примесям бывает окрашен в желтые, бурые, красные, зеленые и черные цвета. Полупрозрачный, излом раковистый. Твердость 5,5, плотность 1,9-2,3. Блеск стеклянный. Образуется при выветривании силикатов и алюмосиликатов, а также накапливается на дне морей в результате биологической деятельности морских организмов. Толщи опок, трепелов, диатомитов и радиоляритов состоят в основном из опала. Встречается деревянистый опал (окаменелое дерево) – псевдоморфоза опала по дереву. Употребляется как поделочный и драгоценный камень, как абразив для полировки металлов, камней, а также для изготовления фильтров, огнеупорных кирпичей, керамики и др.

Карбонаты

К ним относятся около 80 минералов солей угольной кислоты (H 2 CO 3), которые составляют около 1,7% массы земной коры.

Кальцит (CaCO 3 , известковый шпат). Кристаллизуется в виде ромбоэдров и скаленоэдров, но чаще встречается в виде различных зернистых, землистых агрегатов и натечных форм. Цвет молочно-белый, желтоватый, серый, иногда розовый и голубой. Блеск стеклянный, прозрачный. Твердость 3, плотность 2,7. Спайность совершенная. Бурно вскипает с HCl с выделением CO 2 . Прозрачные, бесцветные кристаллы кальцита (ромбоэдры) называются исландским шпатом. Они обладают двойным лучепреломлением.

Кальцит образуется преимущественно из водных растворов как неорганическим (туфы), так и биогенным путем (известняки). Это связано с процессами химического выветривания и деятельностью морских растений и беспозвоночных животных.

Кальцит в смеси с глинистым минералом образует толщи мергелей. Грунтовые воды переносят значительные массы бикарбоната кальция, образуя в пещерах причудливые натечные формы кальцита в виде сталактитов и сталагмитов. При метаморфизме мелов, известняков и мергелей образуются толщи мрамора, состоящего в основном из кальцита.

Практическое применение кальцита весьма разнообразно: он употребляется как строительный и поделочный материал как флюс в металлургии. Исландский шпат применяется в оптике.

Доломит (CaMg 2). Название дано в честь французского минеролога Доломье. Обычно встречается в плотных мраморовидных массах и очень редко в кристаллах. Окрашен в белый, желтый и серый цвета. Спайность совершенная по трем направлениям. Твердость 3,5-4, плотность 2,8-2,9. Блеск стеклянный. С HCl реагирует в порошке. Образуется экзогенным путем в водных бассейнах как продукт изменения кальцита под действием магнезиальных растворов.

Используется как строительный и облицовочный камень, как огнеупорный материал и флюс в металлургии, для получения карбоната магния.

Сидерит (FeCO 3 , железный шпат). Название происходит от греческого слова «сидерос» - железо. Образует сплошные мраморовидные агрегаты и шаровидные конкреции, встречается также в виде сростков кристаллов. Цвет серый, бурый, слегка гороховый. Блеск стеклянный, спайность совершенная. Твердость 3,5-4,5, плотность 3,7-3,9. Реагирует с HCl при подогреве. Образуется как при эндогенном процессе (спутник сульфидов), так и при экзогенных процессах (желваки и шаровидные конкреции в осадочных породах). Используется как руда на железо.

Фосфаты

К ним относятся около 350 минералов солей ортофосфорной кислоты (H 3 PO 4) и составляют около 1% массы земной коры.

Апатит (Ca 5 3 (F,Cl)). Название происходит от греческого слова «апато» - обманываю, так как долгое время его принимали за другие минералы. Кристаллизуется в гексогональной сингонии в таблитчатых шестигранных, призматических и игольчатых кристаллах. Часто образует сплошные массы зернисто-кристаллического строения. Цвет белый, зеленый, голубой, желтый, бурый, фиолетовый иногда бесцветный. Блеск стеклянный, хрупкий. Излом неровный, спайность несовершенная. Твердость 5, плотность 3,2. Происхождение эндогенное, в основных магматических породах встречаются крупные скопления апатитовых руд.

Используется как удобрение, в спичечном производстве и в керамической промышленности.

Фосфорит по составу аналогичен апатиту. Содержит большое количество примесей в виде кварца, глины, кальцита, окислов и гидроокислов железа и алюминия, органических веществ. Он ближе по составу к осадочным горным породам. Залегает в форме конкреций, всевозможных псевдоморфозов по различным органическим остаткам, в виде желваков, плит, пластов. Строение аморфное. Цвет черный, темно-серый, серый, бурый, желтовато-бурый. Блеск матовый. Твердость 5. При трении издает запах серы, чеснока или жженой кости. Происхождение экзогенное. Используется как фосфорное удобрение.

Лабораторная работа 4

Силикаты

Силикаты относятся к чрезвычайно широко распространенным в природе минералам часто очень сложного химического состава. Они составляют примерно третью часть всех известных минералов и около 75-80% массы всей земной коры. Многие силикаты являются важнейшими породообразующими минералами, многие – ценным минеральным сырьем (изумруды, топазы, аквамарины, асбест, каолин и др.). Рентгенометрическими исследованиями удалось установить, что основной структурной единицей всех силикатов является кремнекислородный тетраэдр 4- , в центре кремний, а по четырем вершинам располагаются ионы кислорода.

В зависимости от характера сочленения и расположения кремнекислородных тетраэдров различают типы структур: островные, кольцевые, цепочечные (пироксены), ленточные (амфиболы) и каркасные силикаты (полевые шпаты, фельдшпатиды). Образование силикатов связано с эндогенными процессами, преимущественно с кристаллизацией остывающих магматических расплавов.

Островные силикаты

Островными эти силикаты называются потому, что ион кремния находится в центре, «на острове», окруженный четырьмя ионами кислорода. свободные валентности замещаются катионами металлов Ca, Mg, K, Na, Al и др. Островные силикаты могут иметь и более сложные радикалы, путем объединения между собой через кислород нескольких тетраэдров.

Оливин ((Mg,Fe) 2 , перидот). Название происходит от оливково-зеленого цвета минерала. Кристаллизуется в ромбической сингонии. Хорошо образованные кристаллы редки, чаще встречается в зернистых агрегатах. Цвет может изменяться от светло-желтого до темно-зеленого и черного, но нередки и бесцветные, совершенно прозрачные кристаллы. Блеск стеклянный, спайность несовершенная. Излом раковистый, хрупкий. Твердость 6,5-7, плотность 3,3-3,5. Происхождение эндогенное. Встречается в ультраосновных (дуниты, перидотиты) и основных (габбро, диабаз и базальт) магматических горных породах. Неустойчив, разлагается с образованием минералов: серпентина, асбеста, талька, оксидов железа, гидрослюд, магнезита и др.

Маложелезистые чисто оливиновые породы идут на изготовление огнеупорных кирпичей. Прозрачные кристаллы оливина красивой зеленой окраски (хризолиты) используются как драгоценные камни.

Гранаты. Название происходит от латинского слова «гранум» - зерно, а также по сходству с зернами плода граната. Объединяют обширную группу минералов кубической сингонии с характерным обликом кристаллов - прекрасно ограненных многогранников (ромбические додекаэдры, иногда в комбинации с тетрагон-триоктаэдрами). Цвета разнообразные (кроме синего). Блеск стеклянный. Черта белая или светлоокрашенная разных оттенков. Спайность несовершенная. Твердость 6,5-7,5, плотность 3,5-4,2. Наибольшее распространение получили:

Пироп – Mg 3 Al 2 3 темно-красный, розовато красный, черный;

Альмандин – Fe 3 Al 2 3 красный, буро-красный, черный;

Спессартин – Mn 3 Al 2 3 темно-красный, оранжево-бурый, бурый;

Гроссуляр – Ca 3 Al 2 3 медно-желтый, бледно-зеленый, бурый, красный;

Андрадит – Ca 3 Fe 2 3 желтый, зеленоватый, буро-красный, серый;

Уваровит – Ca 3 Cr 2 3 изумрудно-зеленый.

Гранаты образуются при метаморфизме (в кристаллических сланцах), в контакте кислых магм с карбонатными породами и иногда в изверженных породах. Благодаря химической стойкости часто переходят в россыпи. Прозрачные разности альмандинов, пиропов, андрадитов используются как драгоценные камни. Непрозрачные гранаты применяются в абразивной промышленности.

Топаз (Al(OH,F) 2). Название минерала происходит от названия острова Топазос в Красном море. Кристаллизуется в ромбической сингонии. Встречается в призматических кристаллах с совершенной спайностью. Кристаллы обычно бесцветные или окрашены в голубой, розовый и желтый цвета. Твердость 8, плотность 3,4-3,6ристаллы обычно бесцветные или окрашены в голубой, розовый и желтый цвета. нов, пиропов, андрадитов используются как драгоц. Блеск стеклянный. Встречается в кислых магматических породах и в пегматитах. Легко переходят в россыпи.

Топаз применяется как образив и в качестве материала для опорных камней, подпятников и других частей точных приборов. Прозрачные топазы гранятся, как драгоценные камни.

Сфен (CaTi×O, титанит). По-гречески «сфен» - клин, так как кристаллы имеют клинообразную форму. Цвет коричневый, бурый, золотистый. Блеск алмазный. Твердость 5,5. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Используется как руда на титан.

Кольцевые силикаты

Кремнекислородные тетраэдры соединены в кольца из трех, четырех, шести тетраэдров.

Турмалин ((Na, Ca) (Mg, Al)). Кристаллизируется в тригональной сингонии в виде удлиненных призм. Цвет темно-зеленый, черный, бурый, розовый, синий, есть бесцветные разности. Блеск стеклянный, спайность отсутствует. Твердость 7-7,5, плотность 2,98-3,2. Встречается в гранитах, пегматитах, а также в сланцах и зонах контактов с магматическими породами. Применяется в электротехнике (пьезоэлектрический эффект) и в ювелирном деле.

Берилл (Be 2 Al 2 ). Сингония гексогональная, встречается в шестигранных призмах. Цвет желтовато- и изумрудно-зеленый, синий, голубоватый, редко розовый. Синевато-зеленые разности называют аквамаринами, изумрудно-зеленые – изумрудами. Твердость 7,5 – 8, плотность 2,6 – 2,8. Чаще всего встречаются в пегматитах и иногда гранитах (грейзенах). Используются в ювелирном деле, приборостроении, для получения бериллия, в ракето- и самолетостроении.

Цепочечные силикаты

Цепочечные силикаты называются пироксенами и составляют важную группу породообразующих минералов. Тетраэдры их соединены в цепочки.

Авгит (Ca,Na (Mg, Fe, Al) 2 O 6). Название происходит от греческого слова «авге» - блеск. Встречается в короткостолбчатых кристаллах и в неправильных зернах. Цвет черный, зеленовато- и буровато-черный. Черта серая или серовато-зеленая. Блеск стеклянный, спайность средняя. Твердость 6,5, плотность 3,3 – 3,6. Является главным породообразующим минералом для основных и ультраосновных магматических горных пород. При выветривании разлагается, образуя тальк, каолин, лимонит.

Ленточные силикаты

Ленточные силикаты называются амфиболами. Состав и строение их более сложное, чем у пироксенов. У ленточных силикатов тетраэдры соединены в сдвоенные цепочки. Вместе с пироксенами они составляют около 15% массы земной коры.

Роговая обманка ((Ca, Na) 2 (Mg, Fe, Al, Mn, Ti) 5 2 (OH, F) 2). кристаллизуется в длиннопризматических столбчатых кристаллах, иногда агрегатах волокнистого или игольчатого строения. Цвет зеленый разных оттенков, от буро-зеленого до черного. Черта белая с зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный, спайность совершенная. Излом занозистый. Твердость 5,5 – 6, плотность 3,1 – 3,5. Встречается в магматических метаморфических (сланцы, гнейсы, амфиболиты) горных породах. При выветривании разлагается, образуя лимонит, опал, карбонаты.

Актинолит (Ca 2 (Mg, Fе) 5 2 2). Встречается в длиннопризматических игольчатых кристаллах. Характерны игольчато-лучистые агрегаты. Цвет бутылочно-зеленый различных оттенков, спайность совершенная. Твердость 5,5 – 6, плотность 3,1 – 3,3. Часто образуется при метаморфизме известняков, доломитов и основных изверженных пород. Является составной частью многих сланцев. Иногда образует волокнистые массы (амфиболовый асбест) и образует поделочный камень нефрит. Используется как поделочный и облицовочный камень.

Листовые силикаты

Характеризуются весьма совершенной спайностью в одном направлении, благодаря которой они расщепляются на тончайшие упругие листочки. Кристаллизуются в моноклинной сингонии, чаще всего в виде табличек, листочков и призм. Тетраэдры соединены непрерывным слоем в одной плоскости. В формулу входит (OH), поэтому раньше их относили к водным силикатам. Кроме кремния и кислорода в их состав входят K, Na, Al и Ca – элементы, связывающие слои друг с другом. В зависимости от химического состава делятся на тальк-серпентин, слюды, гидрослюды и глинистые минералы.

Тальк (Mg 3 , 2 , жировик). Название происходит от арабского слова «тальг» - жировик. Горная порода, состоящая из талька, называется горшечным камнем. Кристаллизуется в моноклинальной сингонии в виде плотных масс, листоватых агрегатов с весьма совершенной спайностью в одном направлении. Цвет светло-зеленый до белого иногда желтоватый. Мягкий, жирный на ощупь. Твердость 1, плотность 2,6. Происхождение метаморфическое, при нагревании твердость повышается до 6. Слагает часто тальковые сланцы. Образуется в верхних горизонтах земной коры в результате действия воды и углекислоты на породы богатые магнием (перидотиты, пироксениты, амфиболиты). Применяется в бумажной, резиновой, парфюмерной, кожевенной, фармацевтической и фарфоровой промышленности, а также для изготовления огнеупорной посуды и кирпичей.

Серпентин (Mg 6 , змеевик). «Серпинтария» с латинского переводится как змеевидный (похож на цвет змеиной кожи). встречается в скрытокристаллических агрегатах. Цвет желто-зеленый, темно-зеленый, до буро-черного с желтыми пятнами. Блеск жирный восковой. твердость 2,5 – 4. Тонковолокнистый серпентин с шелковистым блеском называется асбестом (горный лен). «Асбест» по-гречески – негорючий. Образуется из оливина в результате воздействия гидротермальных растворов на ультраосновные и карбонатные горные породы (метаморфический процесс серпентинизации). Неустойчив, распадается на карбонаты и опал.

Используется как облицовочный, поделочный камень, а асбестовое волокно – для изготовления огнестойких тканей, иногда как магнезиальное удобрение.

Мусковит (KAl 2 2 , калиевая слюда). Название происходит от старинного итальянского названия Московии (Московского государства). Из Московии в XVI-XVII вв. вывозились листы мусковита под названием «московского стекла». Обычно образует таблитчатые или пластинчатые кристаллы шестиугольного или ромбического сечения. Бесцветен, но часто с желтоватым, сероватым, зеленоватым и редко с красноватым оттенком. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый и серебристый. Твердость 2 – 3, плотность 2,76 – 3,10. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Встречается как породообразующий минерал в кислых изверженных породах и кристаллических сланцах (слюдистые пески).

Ценится высокими электроизоляционными качествами. Применяется в конденсаторах, реостатах, телефонах, магнето, электрических лампах, генераторах, трансформаторах и т.д. Свойства тугоплавкости позволяют использовать мусковит для окон плавильных печей, глазков в горнах, а также для изготовления рубероида, художественных обоев, бумаги, красок, смазочных материалов.

Кроме мусковита встречаются биотит (черная слюда), флагопит (бурая, коричневая слюда), гидрослюды (образования между слюдами и глинами) и глауконит.

Каолинит (Al 4 8 , фарфоровая земля). Название происходит от горы Кау-Линг в Китае, где добывался впервые этот минерал. Залегает рыхлыми землистыми массами, является основной составляющей глин, а также входит в состав мергелей и глинистых сланцев. Цвет белый с желтоватым или сероватым оттенком. Черта белая, излом землистый, спайность весьма совершенная в одном направлении. Блеск матовый, твердость 1. Жирный на ощупь, пачкает руки. Образуется при выветривании полевых шпатов, слюд и других алюмосиликатов, залегает пластами мощностью до нескольких десятков метров. Используется в строительном деле, электроизоляционной, керамической, бумажной промышленности, при производстве линолеума, красок.

Монтмориллонит ((Al 2 Mg) 3 3 ×nH 2 O). Название дано по месту нахождения в Монтмориллоне (Франция). Залегает сплошными землистыми массами, распространен в глинистых осадочных породах. Цвет белый, розовый, серый в зависимости от примесей. Жирный на ощупь, спайность весьма совершенная. Твердость 1 – 2. Образуется в процессе химического выветривания основных магматических горных пород (габбро, базальтов). А также пеплов и туфов. Хороший адсорбент. Используется в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности.

Каркасные силикаты

Каркасные силикаты являются алюмосиликатами, так как алюминий входит в радикал. Тетраэдры в каркасных силикатах имеют непрерывное сцепление. Каркасные силикаты занимают около 50% массы земной коры. Для них характерна высокая твердость (6 – 6,5), совершенная спайность в 2-х направлениях и стеклянный блеск. Каркасные силикаты делятся на две группы – полевые шпаты и фельдшпатиды. Полевые шпаты, в свою очередь, делятся на калиевые полевые шпаты (ортоклаз и микроклин) и натрово-кальциевые (плагиоклазы).

Ортоклаз (K, прямоколящийся). В переводе с греческого orthos – прямой; klasis – раскалывающийся. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Встречается в призматических кристаллах. Цвет желтоватый, розовый, белый, буроватый и мясо-красный; черта белая. Спайность совершенная по двум направлениям, пересекающимся под прямым углом. Твердость 6, плотность 2,56. Входит в состав кислых и средних магматических горных пород. При выветривании распадается до глин.

Температура плавление - 145°С. Применяется в фарфоровой и фаянсовой промышленности, а также при производстве стекла.

Микроклин. По формуле и физическим свойствам неотличим от ортоклаза. В переводе с греческого микроклин – «отклоненный», потому, что угол между плоскостями спайности отклоняется от прямого на 20". Кристаллизуется в триклинной сингонии. Кроме калия, обычно содержит некоторое количество натрия. От ортоклаза можно отличить только под микроскопом. Применяется как и ортоклаз, за исключением амазонита (зеленого или зеленовато-голубого цвета), который используется в декоративных целях.

Плагиоклазы (натрово-кальциевые шпаты) представляют бинарный ряд изоморфных смесей, в котором крайними членами являются чисто натровый плагиоклаз – альбит и чисто кальциевый – анортит. Остальные члены ряда имеют номера, исходя из процентного содержания анортита. При этом происходит замещение Na и Si на Ca и Al и обратно. Название происходит от греческого слова «плагиоклаз» - косораскалывающийся, так как плоскости спайности отличаются от прямого угла на 3,5 - 4°.

Альбит – Na одержание анортита 0 до 10

Олигоклаз 10 – 30

Андезин 30 – 50

Лабрадор 50 – 70

Битовнит 70 – 90

Анортит – Ca 90 – 100

Таким образом, лабрадор, например, не имеет формулы. Он содержит от 50 до 70% анортита и соответственно 50-30% альбита. Его номер может быть 50, 51, 52…70. Содержание окиси кремния от альбита к анортиту падает, поэтому альбит и олигоклаз называются кислыми, андезин – средним, а лабрадор, битовнит, анортит – основными.

Все плагиоклазы кристаллизуются в триклинной сингонии. Хорошо образованные кристаллы встречаются относительно редко и имеют таблитчатый или таблитчато-призматический вид. Часто они встречаются в виде сплошных мелкокристаллических агрегатов. По внешним признакам можно определить альбит, алигоклаз и лабрадор, а остальные с помощью химического анализа и микроскопа.

Цвет плагиоклазов белый, сероватый иногда с зеленоватым, синеватым и реже красноватым оттенком, спайность совершенная. Блеск стеклянный. Твердость 6 – 6,5; плотность возрастает от 2,61 (альбит) до 2,76 (анортит). Встречаются в магматических горных породах от кислых до основных.

Альбит (Na). Название происходит от латинского слова «альбус», что означает белый. Твердость 6, блеск стеклянный, цвет белый. Спайность совершенная, излом неровный. Используется как облицовочный и поделочный камень. При выветривании переходит в каолинит.

Лабрадор. Назван по полуострову Лабрадор в Северной Америке, где встречаются лабрадориты (породы, состоящие из лабрадора). Цвет чаще темно-серый, блеск стеклянный, черта белая. Спайность совершенная. Хорошо полируется, обладает иризацией – отливает на плоскостях спайности зелеными, синими, фиолетовыми тонами. Используется в ювелирной промышленности и как облицовочный и поделочный камень. Выветривается до глинистых минералов.

Фельдшпатиды. Они имеют каркасную структуру. По химическому составу близки к полевым шпатам, но имеют в своем составе меньше кремнекислоты.

Нефелин (Na – масляный камень). От греческого слова «нефели» - облако. Кристаллизуется в гексагональной сингонии, образуя призматические короткостолбчатые кристаллы, но чаще встречается в виде сплошных крупнозернистых масс. Цвет желтовато-серый, зеленоватый, коричнево-красный. Блеск жирный. Спайность отсутствует. Твердость 5,5. Встречается в нефелиновых сиенитах и щелочных пегматитах. Является сырьем для керамической и стекольной промышленности, а также для получения алюминия.

Лейцит (Ka). «Лейкос» по-гречески – светлый. Образует характерные многогранные кристаллы (тетрагон-триоктаэдры), похожие на кристаллы гранатов. Цвет белый с сероватым и желтоватым оттенком или пепельно-серый. Блеск стеклянный, излом раковистый, спайность отсутствует. Твердость 5 – 6, плотность 2,5. Встречается в эффузивных породах, часто в больших количествах. Служит сырьем для получения алюминия и калийных удобрений.

Цеолиты. Светло окрашены, часто белые минералы – алюмосиликаты натрия и кальция. Содержат большое количество воды, легко выделяющейся при нагревании без разрушения кристаллической решетки минерала. По сравнению с безводными алюмосиликатами цеолиты характеризуются меньшей твердостью и меньшим удельным весом. Более легко разлагаются. Они образуются при низких температурах и встречаются вместе с кальцитом, халцедоном. Они заполняют часто пустоты в пузырчатых лавах и имеют большое значение в почвенных процессах.

Лабораторная работа 5

Горные породы

Горными породами называются геологические самостоятельные части земной коры более или менее постоянного химического и минералогического состава, отличающиеся определенным строением, физическими свойствами и условиями образования.

Горные породы могут быть мономинеральными и полиминеральными. Мономинеральные породы состоят из одного минерала (гипс, лабрадорит). Полиминеральные горные породы состоят из нескольких минералов. Гранит, например, состоит из кварца, полевых шпатов, слюды, роговой обманки и других минералов.

По происхождению все горные породы принято разделять на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы составляют около 95% массы земной коры, а осадочные породы всего лишь 5%, но роль их весьма велика. Они покрывают около 75% всей земной поверхности, на них формируются почвы, они являются основаниями для строящихся объектов.

Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются в результате остывания огненно-жидких каменных расплавов – магмы. По условиям образования магматические горные породы подразделяют на интрузивные, которые затвердели в недрах земли, и эффузивные, затвердевшие на земной поверхности. Глубинные горные породы подразделяются на собственно глубинные, или абиссальные (глубина более 5 км), и полуглубинные, или гипабиссальные (от 5 км и ближе к поверхности земли) и являющиеся переходными от интрузивных пород к эффузивным.

Условия образования интрузивных и эффузивных пород значительно отличаются друг от друга, что сказывается на строении горной породы, которое характеризуется структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности внутреннего строения горной породы, зависящие от степени кристаллизации слагающих ее минералов, размеров зерен и их формы.

По степени кристаллизации различают структуры полнокристаллические, неполнокристаллические и стекловатые.

1. Зернистая (полнокристаллическая) подразделяется на крупно-, средне- и мелкозернистую. Порода состоит из зерен минералов, плотно прижатых друг к другу. Характерна для глубинных пород (граниты, сиениты, габбро) и др.

2. Некристаллическая (пирокристаллическая) – порода зерен на образует (вулканический туф).

3. Неполнокристаллическая . У этих пород на фоне стекловатой массы выделяется большее или меньшее количество мелких кристаллов (микролитов). Характерна для излившихся и некоторых полуглубинных пород (трахиты, порфиры, андезиты) и др.

4. Скрытокристаллическая . Зерна различимы только под микроскопом (базальт, диабаз).

По относительной величине кристаллических зерен выделяют структуры равномернозернистые, неравномернозернистые и порфировые.

5. Порфировые . Кристаллы отдельных минералов резко выделяются своими размерами на фоне мелкозернистой или стекловатой массы. Вкрапления по размерам превышают размеры зерен основной массы породы в десятки раз (порфирит, трахит). Иногда выделяют порфировидную структуру, когда вкрапления только в два-три раза превышают размеры основных зерен.

6. Диабазовая (игольчатая). Эта структура характерна наличием продолговатых кристаллов. В основном такая структура присуща диабазу, но бывают диабазы и с порфировой структурой.

7. Стекловатая . Особенность стекловатой структуры заключается в том, что излившаяся лава на поверхности застывает, не успев раскристаллизоваться. Такую структуру имеют обсидиан и пемза с характерным стеклянным блеском и раковистым изломом.

По форме минеральных зерен также выделяют ряд структур: аплитовую, габбровую, гранитную и др.

Под текстурой понимают особенность внешнего строения породы, характеризующейся расположением минеральных зерен их ориентировкой и окраской. По расположению зерен в породе выделяют массивную и пятнистую текстуру, а для излившихся пород – флюидальную.

1. Массивная (монолитная). Характеризуется равномерным расположением минералов в массе породы – все участки породы одинаковы (обсидиан, диабаз, базальт, гранит).

2. Пятнистая . Отличается неравномерным распределением светлых и темных минералов в объеме породы (порфириты).

3. Флюидальная . Характерная для излившихся пород со стекловатой структурой, связанная с течением лавы (следы течения).

4. Пористая . Также характерна для излившихся пород и обусловлена выделением газов из застывшей лавы (вулканический туф, пемза).

5. Сланцеватая . Характерна для метаморфических пород. Зерна таких текстур сплющены и расположены параллельно друг к другу (сланцы).

В основу классификации магматических горных пород, кроме их происхождения, положена их химическая характеристика или минералогический состав. До настоящего времени используется химическая классификация Левинсона – Лессинга, согласно которой все магматические горные породы делятся в зависимости от содержания SiO 2 в магме на четыре группы: кислые (65 – 75%), средние (52 – 65%), основные (40 – 52%) и ультраосновные (менее 40%). Магматические горные породы распространены в земной коре не одинаково. Так граниты и липариты составляют 47%, андезиты – 24%, базальты – 21%, а все остальные магматические породы – только 8% (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация магматических горных пород

Кислые породы

Натрий относится к щелочным металлам и расподожен вглавной подгруппе первой группы ПСЭ им. Д.И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне его атома на сравнительно большом удалении от ядра находится один электрон, который атомы щелочных металлов довольно легко отдают, превращаясь в однозарядные катионы; этим объясняется очень высокая химическая активность щелочных металлов.

Общим способом получения щелочных является электролиз расплавов их солей (обычно хлоридов).

Натрий, как щелочной металл, характеризуются незначительной твёрдостью, малой плотностью и низкими температурами плавления.

Натрий, взаимодействуя с кислородом, образует преимущественно пероксид натрия

2 Na + O2 Na2O2

Восстановлением пероксидов и надпероксидов избытком щелочного металла можно получить оксид:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

Оксиды натрия взаимодействует с водой с образованием гидроксида: Na2O + H2O → 2 NaOH .

Пероксиды полностью гидролизуются водой с образованием щёлочи: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

Как и все щелочные металлы, натрий является сильным восстановителем и энергично взаимодействуют со многими неметаллами (за исключением азота, иода, углерода, благородных газов):

С азотом реагирует крайне плохо в тлеющем разряде, образуя очень неустойчивое вещество - нитрид натрия

С разбавленными кислотами взаимодействует как обычный металл:

С концентрированными окисляющими кислотами выделяются продукты восстановления:

Гидроксид натрия NaOH (едкая щелочь) – сильное химическое основание. В промышленности гидроксид натрия получают химическими и электрохимическими методами.

Химические методы получения:

Известковый, который заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:

Na 2 CО 3 + Са (ОН) 2 → 2NaOH + CaCО 3

Ферритный, который включает два этапа:

Na 2 CО 3 + Fe 2 О 3 → 2NaFeО 2 + CО 2

2NaFeО 2 + xH 2 О = 2NaOH + Fe 2 O 3 *xH 2 О

Электрохимически гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (минерала, состоящего в основном из поваренной соли NaCl) с одновременным получением водорода и хлора. Этот процесс можно представить суммарной формулой:

2NaCl + 2H 2 О ±2е- → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1) нейтрализации:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

2) обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

3) реагирует с неметаллами

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O

4) реагирует с металлами

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na

Гидроксид натрия широко используется в различных отраслях промышленности, например, при варке целлюлозы, для омыления жиров при производстве мыла; как катализатор химических реакций, при получении дизельного топлива и т.д.

Карбонат натрия вырабатывается или в виде Na 2 CO 3 (кальцинированная сода), или в виде кристаллогидрата Na 2 CO 3 *10Н 2 О (кристаллическая сода), или в виде гидрокарбоната NaНCO 3 (питьевая сода).

Сода чаще всего производится по аммиачно-хлоридному методу, основанному на реакции:

NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl

Потребляют карбонаты натрия многие отрасли промышленности: химическая, мыловаренная, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая и т.д.

Товарным продуктом в рассмотренных выше методах переработки литийсодержащего сырья является карбонат лития. Исключение составляет известковый метод. Карбонат лития используется непосредственно и, кроме того, он служит источником получения различных соединений лития, основными из которых являются гидроксид и хлорид.

Получение гидроксида лития. Единственным промышленным способом получения гидроксида лития является каустификация известью в растворе:

Li 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → 2LiOH + CaCO 3 (36)

Приведенные ниже данные по растворимости (20 ºС) ком-понентов реакции 34 (табл. 5) показывают, что равновесие реакции должно быть сдвинуто вправо:

Таблица 5

В то же время из данных по растворимости в системе Li 2 CO 3 - Ca(OH) 2 - H 2 O при 75 ºС следует, что максимальная концентрация LiOH не может быть выше 36 г/л, т.е. можно получать только разбавленные растворы LiOH. Исходным продуктом при каустификации является влажный карбонат лития. Карбонат лития и гидроксид кальция замешивают в реакторе; известь берется в количестве 105 % от теоретического. Реакционная масса нагревается до кипения. Затем пульпу отстаивают и осветленный раствор декантируют. Он содержит 28,5-35,9 г/л LiOH. Шлам (карбонат кальция) подвергают трехстадийной противоточной промывке для доизвлечения лития. Основной раствор упаривают до 166,6 г/л LiOH. Затем температура понижается до 40 ºС. Гидроксид лития выделяется в виде моногидрата LiOH∙H 2 O, кристаллы которого отделяют от маточного раствора центрифугированием. Для получения чистого соединения первичный продукт перекристаллизовывают. Выход лития в готовый продукт – 85-90 %. Основной недостаток метода – высокие требования к чистоте исходных продуктов. Карбонат лития должен содержать минимальное количество примесей, особенно хлоридов. Известь не должна содержать алюминия, чтобы избежать образования малорастворимого алюмината лития.

Получение хлорида лития. Промышленный способ получения хлорида лития основан на растворении карбоната или гидроксида лития в соляной кислоте, причем обычно используют карбонат:

Li 2 CO 3 + HCl → 2LiCl + H 2 O + CO 2 (37)

LiOH + HCl → LiCl + H 2 O (38)

Технические карбонат и гидроксид лития содержат значительное количество примесей, которые необходимо предварительно удалять. Карбонат лития обычно очищают, переводя его в хорошо растворимый гидрокарбонат с последующей декарбонизацией и выделением Li 2 CO 3 . После очистки карбоната лития, содержащего 0,87 г/л SO 4 2- и 0,5 % щелочных металлов, получают продукт, содержащий следы серы и 0,03-0,07 % щелочных металлов. Для очистки гидроксида используют перекристаллизацию или осаждение Li 2 CO 3 карбонизацией раствора. Принципиальная схема получения хлорида лития из карбоната представлена на рис. 16.

Рис. 16. Принципиальная схема получения хлорида лития

Процесс получения хлорида лития связан с двумя трудностями – упариванием растворов и обезвоживанием соли. Хлорид лития и его растворы обладают высокой коррозионной способностью, а безводная соль – большой гигроскопичностью. Хлорид лития при нагревании разрушает почти все металлы, кроме платины и тантала, поэтому для упаривания растворов LiCl применяется аппаратура из спецсплавов, а для обезвоживания - керамическая.

Для получения хлорида лития используют влажный карбонат, который обрабатывают 30 %-ной HCl. Полученный раствор содержит ~360 г/л LiCl (плотность 1,18-1,19 г/см 3). Для растворения дают небольшой избыток кислоты и после перемешивания осаждают сульфат-ионы хлоридом бария. Затем раствор нейтрализуют карбонатом лития и добавляют LiOH для получения 0,01 н раствора по LiOH. Раствор кипятят для выделения Ca, Ba, Mg, Fe и других примесей в виде гидроксидов, карбонатов или основных карбонатов.

После фильтрования получают 40 %-ный раствор LiCl, часть которого находит непосредственное применение, а большая часть перерабатывается на безводную соль, Безводный хлорид лития получают в последовательно со-единенных выпарной башне и сушильном барабане. Содержание примесей в хлориде лития приводится ниже (табл. 6):

Таблица 6

Кальций... Что вам о нем известно? "Это металл", - только и ответят многие. А какие соединения кальция существуют? При этом вопросе все начнут чесать в затылке. Да, негусто знаний про последние, да и про сам кальций тоже. Ладно, о нем поговорим потом, а сегодня давайте разберем хотя бы три его соединения - карбонат, гидроксид и гидрокарбонат кальция.

1. Карбонат кальция

Он является солью, которую образуют кальций и остаток угольной кислоты. Формула данного карбоната - СаСО 3 .

Свойства

Имеет вид белого порошка, нерастворимого водой и этиловым спиртом.

Получение карбоната кальция

Он образовывается при кальцинации оксида кальция. К последнему добавляют воду, а затем через полученный раствор проводят углекислый газ. Продуктами реакции становятся искомый карбонат и вода, которые легко отделяются друг от друга. Если его нагреть, то произойдет расщепление, продуктами которого будут углекислый газ и При растворении этого карбоната и оксида углерода (II) в воде можно получить гидрокарбонат кальция. Если соединить углерод и карбонат кальция, продукты данной реакции будут и угарным газом.

Применение

Данный карбонат - это мел, который мы регулярно встречаем в школах и других начальных и высших учебных заведениях. Также им белят потолки, красят весной стволы деревьев и подщелачивают почву в отрасли садоводства.

2. Гидрокарбонат кальция

Является Имеет формулу Са(НСО 3) 2 .

Свойства

Растворяется водой, подобно всем гидрокарбонатам. Однако он на некоторое время делает ее жесткой. В живых организмах гидрокарбонат кальция и некоторые другие соли с таким же остатком имеют функцию регуляторов постоянства реакций в крови.

Получение

Его получают при взаимодействии углекислого газа, карбоната кальция и воды.

Применение

Он содержится в питьевой воде, где его концентрация может быть разной - от 30 до 400 мг/л.

3. Гидроксид кальция

Формула - Ca(OH) 2 . Данное вещество является сильным основанием. В различных источниках его могут обозвать или "пушонкой".

Получение

Образуется, когда взаимодействуют оксид кальция и вода.

Свойства

Он имеет вид белого порошка, мало растворяющегося в воде. С повышением температуры последней числовое значение растворимости уменьшается. Также обладает способностью нейтрализовать кислоты, при данной реакции образуются соответствующие соли кальция и вода. Если к нему добавить растворенный в воде углекислый газ, получатся все та же вода, а еще карбонат кальция. При продолжении барботации СО 2 произойдет образование гидрокарбоната кальция.

Применение

Им белят помещения, деревянные заборы, а также обмазывают стропила. С помощью этого гидроксида готовят известковый строительный раствор, особые удобрения и силикатный бетон, а еще устраняют карбонатную (умягчают последнюю). Посредством данного вещества проводят каустификацию карбонатов калия и натрия, дезинфицируют корневые каналы зубов, дубят кожи и излечивают некоторые болезни растений. Гидроксид кальция также известен как пищевая добавка E526.

Заключение

Теперь вы понимаете, почему в данной статье я решила описать именно эти три вещества? Ведь данные соединения "встречаются" между собой при разложении и получении каждого из них. Есть еще много других связанных между собой веществ, но о них поговорим в другой раз.