Соединения кальция в природе.

Соединения кальция в природе.

Выполнила: Гольцева Наталья Михайловна .

СОДЕРЖАНИЕ

• Кальций в земной коре

• Мрамор

• Известь

• Жемчуг

• Кораллы

• Гипс

• Алебастр

Кальций в земной коре.

Среди металлов к самым распространенным в природе элементам относится кальций. Массовая доля кальция в земной коре – 4,1%. Строение атомов кальция, элемента главной подгруппы II группы ПС Д. И. Менделеева, обуславливает его химическую активность. Поэтому в среде, насыщенной кислородом и водными парами, существование кальция в форме простого вещества невозможно. Зато в составе соединений кальций участвует в образовании пластов горных пород, что позволило широко использовать породы и минералы, образованные им, в строительстве, архитектуре, скульптуре.

В образовании соединений кальция огромную роль играл углекислый газ, который являлся продуктом жизнедеятельности организмов и в обилии содержался и в атмосфере, и в воде. При его участии образовывались соли, в том числе карбонаты СaCO 3 и гидрокарбонаты кальция Ca(HCO 3 ) 2.

Большая часть этих солей была смыта природными водами и снесена реками в Мировой океан, насытив его воды ионами кальция. На протяжении миллионов лет растворенные в морской воде соединения кальция использовались как строительный материал для наружных скелетов беспозвоночных – моллюсков, полипов и др. В неживой природе минерал, который почти на 100% состоит из карбоната кальция, - это кальцит.

Кальцит

Карбонат

кальция

Памуккале́ — природный объект в провинции Денизли на юго-западе Турции.

Ослепительно белые террасы (травертиновые образования) возникли на склоне горы в результате отложения солей из насыщенных кальцием источников.

Мрамор

Мрамор (от греч. мармарос – «блестящий камень») представляет собой горную породу, состоящую из кристаллов минерала кальцита. Мраморы различаются по свойствам, поскольку обладают различным строением. Строение зависит от условий возникновения, от химического состава и строения известняков, из которых образовался данный конкретный мрамор.

Мраморы могут быть сложены из более или менее крупных зерен кальцита. Например, греческие мраморы – паросский, добываемый на острове Парос, и пентелийский из горы Пентиликон – среднезернистые. Каррарский мрамор из Италии – мелкозернистый.

В России каррарский мрамор использовали при строительстве нескольких фонтанов Петергофа.

Благодаря зернистому строению мраморы не предрасположены к растрескиванию. Окончательная обработка пемзой и полировка придают их поверхности блеск и прочность.

Окраска мрамора зависит от содержащихся в нем химических примесей. На Урале разрабатывают месторождение, дающее белый, белый с желтыми прожилками, черный, серо-белый, серый с прожилками, пестрый и др. мраморы. Белые сорта являются самыми предпочтительными для ваяния. Окрашенные мраморы тивдийский розовый, красный из Прибайкалья, кремовый, медовый, серый с Урала применяются для облицовки стен, колонн.

Мраморный дворец в Санкт-Петербурге, построенный по проекту Антонио Ринальди

Розовый мрамор в облицовке колонн

Тадж-Махал

Ханский дворец в Бахчисарае.

Известь

В качестве сырья для производства извести используется мел, известняк и другие природные источники CaCO 3. Термическим разложением кальцита получают негашеную, или жженую, известь - оксид кальция: CaCO 3 →CaO+CO 2

Обжиг известняка проводят в специальных печах при 900-1100⁰ С. Этот процесс называют кальцинированием. Сырье смешивают с коксом и сжигают в токе воздуха. Известь образуется в виде крупных комьев серого или желтоватого цвета, содержит много примесей.

Чтобы известь могла служить связующим материалом, ее «гасят» водой, и получают гашеную известь. CaO+H 2 O→Ca(OH) 2 +65кДж

Гашение сопровождается выделением большого количества тепла, вода закипает, водяные пары разрыхляют известь, и она превращается в высокодисперсный порошок.

Известь – основа строительства, фресковой живописи. С глубокой древности стены культовых зданий и дворцов украшали настенной росписью – фресками. Прежде чем создавать фреску, стены покрывали слоем специального грунта – штукатурки, содержащей известь.

Известь

гашеная

Известь негашеная

комовая.

Фреска с изображением Посейдона и его жены Амфитриты .

Применение извести в настоящее время.

Штукатурные смеси

Силикатная

Производство бетонов

промышленность

известь

Известкование кислых почв

Текстильная промышленность

Производство сахара

Кальций в океане: кораллы и жемчуг.

Жемчуг

Жемчуг образуется в раковинах невзрачных морских и пресноводных моллюсков. Жемчуг может разрушится от нагревания и охлаждения, под действием кислот, щелочей, мыльной воды. Природный жемчуг имеет форму, близкую к шарообразной. Обычный размер жемчужин до 1 см в диаметре. Самая крупная из известных жемчужин имеет размеры от 16,5 до 24 см и массу 6,4 кг. В раковинах образуется 1-2 жемчужины, редко 6-7. У берегов Индии была найдена раковина, содержавшая более 80 жемчужин.

Химический состав жемчуга

Химические компоненты жемчуга: кальцит (CaCO 3 ) и аргонит ( минерал белого цвета, неустойчив со временем переходит в кальцит), белок конхиолин и вода. Чистый CaCO 3 имеет белый цвет, оттенки жемчуга обуславливают окрашивающие пигменты. Оттенок жемчуга может быть розовым (присутствие Na и Zn), кремовый и золотистый - повышенное содержание Cu и Ag.

Жемчужина «живет» примерно 70 лет. Иногда она сохраняет блеск дольше 150-200 лет. Жемчуг «умирает» в результате окисления конхиолина (основу его составляют аминокислоты и глицерин).

Изделия из жемчуга

Кораллы

Коралловые полипы - большая группа высокоорганизованных кишечнополостных. Они существуют в виде отдельных особей, но чаще всего образуют колонии, состоящие из огромного числа живых организмов, снаружи соединенных общим скелетом. Остовы многих поколений коралловых полипов слагают целые рифы.

В ювелирном деле используют материал карбонатного остова лишь нескольких представителей класса6 красного коралла, реже – голубого и черного кораллов. Колонии красного коралла населяют Средиземное и Красное моря, встречаются у берегов Японии, Малайзии, Австралии.

В состав скелета кораллов входит 85% минерала кальцита (CaCO 3 ), 3% MgCO 3 , 1,5-4% конхиолина, и следы Fe 2 O 3 . На цветовую палитру коралла влияют состав и количества органического вещества, примеси неорганических веществ, например ионы Fe придают красный оттенок.

Кораллы высоко ценятся ювелирами всего мира.

Изделия из кораллов.

Гипс

Гипс образован кристаллами, состоящими из сульфата кальция и молекул воды, встроенных в его кристаллическую решетку. Гипс является кристаллогидратом сульфата кальция, который имеет формулу CaSO 4 •2H 2 O. Главное его свойство – способность отщеплять воду при прокаливании:

Уравнение: 120-180⁰C

CaSO 4 •2H 2 O CaSO 4 •0,5H 2 O+1,5H 2 O

Образующийся в результате жженый гипс способен вновь поглощать воду. При этом он застывает в прочную камнеподобную массу. В этом и состоит вяжущая способность гипса , на котором основаны все способы его применения.

Гипс широко применяют в медицине, в скульптуре, гипсовые формы - в производстве фарфоровых изделий. С глубокой древности его используют в архитектуре. В Древнем Египте гипс служил связующим веществом в каменном строительстве, материалом для оштукатуривания стен и основой под роспись храмов и гробниц. Благодаря замечательным свойствам гипса люди на протяжении столетий имеют возможность изготовлять копии шедевров скульптуры и архитектуры, которые выставлены в самых разных музеях мира.

В XIII столетии из этого вещества стали делать искусственный мрамор . Этот материал был дешевле натурального камня, прекрасно поддавался шлифовке и

полировке, а главное – можно изготовить «мрамор» любого

требуемого оттенка. Эти замечательные качества хорошо отвечали

задачам архитекторов.

Минерал гипс (Роза пустыни)

Павловский дворец, колонны выполнены из искусственного мрамора.

(Санкт-Петербург)

Алебастр

Алебастр – мелкозернистый гипс. Он бывает снежно-белым, желтоватым, розовым. Из-за глинистых прожилок иногда имеет сероватый оттенок.

Это мягкий минерал - его легко поцарапать ногтем, он поддается резьбе. С давних времен алебастр использовали как строительный материал, для изготовления различных ритуальных и бытовых предметов – чаш, светильников, сосудов для благовоний, а также для барельефов и погребальных саркофагов. Легкость обработки делала его излюбленным материалом мастеров-резчиков.

Алебастр отличается полупрозрачностью, предметы из него особенно хороши на свету, поэтому их обычно устанавливают в те места, куда падают солнечные лучи, например вазы – в проемы окон.

В эпоху Возрождения итальянские мастера, возрождая традиции древних, вновь обратились к алебастру, изготовляя из него люстры, ажурные вазы и другие сосуды. Эти предметы украшали многие европейские дворцы.

Рельеф из алебастра, изображающий человеко-быка.