Карбонаты
Карбонаты - соли слабой угольной кислоты Н2С03. Различают нормальные (средние) карбонаты - с анионом СО ? (например, СаС03), кислые карбонаты (гидрокарбонаты, или бикарбонаты), с анионом
5
НС03 (например, КНС03) и основные карбонаты (например, (Си0Н)2С03 - минерал малахит).
В воде растворимы нормальные карбонаты щелочных металлов, аммония и таллия. В результате значительного гидролиза растворы их показывают сильную щелочную реакцию; например, в растворе карбоната натрияИа2С03 + Н20 = ИаНС03 + ИаОН
pH достигает значений 12-13.
Наиболее труднорастворимы нормальные карбонаты кальция, стронция, бария и свинца. Кислые карбонаты хорошо растворимы в воде (гидрокарбонаты кальция и магния обусловливают карбонатную жесткость природной воды).
При нагревании карбонаты, как правило, разлагаются с выделением углекислого газа, еще до достижения точки плавления, например,
Исключение представляют карбонаты щелочных металлов и таллия: они плавятся конгруэнтно, образуя прозрачный щелочной расплав.
Гидрокарбонаты при нагревании переходят в нормальные карбонаты:
Кислотами все карбонаты разлагаются с выделением С02:
Важнейшим представителем карбонатов является карбонат кальция. Кальций - один из самых распространенных элементов (3,4 % мае.). Соединения кальция: известняк, мрамор, мел, гипс, а также известь - продукт обжига известняка - уже в глубокой древности использовались в строительном деле. До конца XVIII в. известь считали простым
6
веществом. Металлический кальций выделил из извести в 1808 г. Г. Дэви. Название «кальций» переводится с латинского как «известковый» (calx - известь, calcis - род.
падеж от calx). Отсюда некоторая путница в названиях, так как иногда словом «известковый» обозначают любые соединения кальция.Карбонат кальция СаС03 (теор. состав: 56 % мае. СаО и 44 % мае. С02) представлен в природе двумя минералами: кальцитом и арагонитом.
Кальцит (известковый шпат) - один из самых распространенных минералов на поверхности Земли. Он образуется главным образом хе- могенно-осадочным путем из водных растворов. В больших количествах кальцит осаждается в мелководных морских бассейнах в виде тонкодисперсной взвеси («известковое молоко»), из которой впоследствии образуются известняки. Кальцит биохимического происхождения слагает ракушники, коралловые известняки и рифы. Плотность кальцита равна 2,6-2,8 г/см3, твердость по шкале Мооса - 3.
Арагонит - менее распространенный минерал. От кальцита он отличается игольчатой формой кристаллов, несколько большей плотностью - 2,9-3,0 г/см3 и твердостью - 3,5-4. Это связано с особенностями кристаллической структуры минерала (рис. 1).
![]() Рис. 1. Модели кристаллической структуры: а - кальцита; б - арагонита. Черные шарики - катионы кальция, белые «треугольники из четырех шариков» - анионы СО, [1] |
Кристаллы кальцита имеют самый разнообразный облик. Чаще всего встречаются скаленоэд- рические, реже - таблитчатые, призматические, ромбоэдрические (рис. 2).
![]() Рис. 2. Форма кристаллов кальцита: а - ромбоэдрические; б - скаленоэдри- ческие; в - призматические; г - таблитчатые |
В структуре кальцита атомы кальция и углерода расположены в узлах ромбоэдрических решеток, как бы вдвинутых одна в другую (рис. 3). Атомы кислорода группируются по три вокруг атомов углерода, располагаясь в одной с ними плоскости (т.
е. образуя ионСО: ). Такую же структуру имеют другие карбонаты: доломит, магне
зит, сидерит и др.
![]() Рис. 3. Элементарная ячейка кальцита [1] |
Чистый кальцит - белого цвета (в кристаллах прозрачный), примеси (может содержать до 8 % М§, Бе, Ми) окрашивают его в разнообразные цвета - от светло-желтого до черного. Кальцит является главной составной частью известняков, мрамора, мела и др.
Кальцит легко (с вскипанием) растворяется в кислотах, даже в слабой уксусной, с выделением углекислого газа:
СаС03 + 2СН3СООН = Са(СН3СОО)2 + Н20 + С02
Кальцит очень мало растворяется в воде (при 20 °С не более 13 мг/л). Однако если в воде содержится достаточно много С02, то кальцит растворяется по реакции
СаС03 + Н20 + С02 = Са(НС03)2
Данная реакция обратима: в водах с высоким содержанием С02 ион кальция находится в растворе, а при уменьшении концентрации С02 выпадает осадок СаС03 (например, образование сталактитов и сталагмитов).
Кальцит - это не только природное соединение, он весьма часто встречается в строительной практике. Кальцит образуется при карбонизации извести, является основным компонентом высолов и натеков на бетоне и т. п.
Кальцит часто образует двойные соли, например минерал доломит ]У^С03 • СаС03. Плотность доломита составляет 2,8-2,9 г/см3, твердость по шкале Мооса - 3,5-4. В отличие от кальцита доломит не вскипает в холодной соляной кислоте, но растворяется при нагревании.
Арагонит очень часто находится в тесной ассоциации с кальцитом. Он обычно генетически связан с биогенными процессами, из него состоят раковины многих моллюсков и скелеты животных, особенно образованные в теплых морях (например, залежи арагонита образуют Багамские острова). Все же арагонит для нас является экзотикой, в подавляющем большинстве случаев мы имеем дело с карбонатом кальция в виде кальцита.
В строительной индустрии помимо кальцита и доломита используются другие карбонаты: магнезит 1У^С03 (для производства магнезиальных вяжущих); витерит ВаС03 (как компонент баритовых цемен
тов и как добавка против высолов при производстве кирпича); техническая или кальцинированная содапоташ К2С03 (добавки раз
личного назначения).
1.2.
Еще по теме Карбонаты:
- Монопороза
- Процессы декарбонизации
- Оглавление
- ПВХ-полы
- КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ КИСЛЫХ ГАЗОВ
- Предисловие
- Глава 1. ХИМИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
- Уход за плиткой
- Физико-химические основы получения цементного клинкера
- Физические, физико-химические и химические процессы, происходящие при промышленном производстве минеральной ваты
- Силикаты
- Уход за бассейном
- КОРРОЗИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ
- Стеклянное волокно и изделия из него
- МОНОЛИТНЫЕ БЕТОННЫЕ ПОЛЫ
- НОВИНКИ В ПЛИТНОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ
- ВОЛОКНИСТО-ЦЕМЕНТНЫЕ ЛИСТЫ
- Заполнители для тяжелого бетона