Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции Кислород
Содержание
  1. Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции.
  2. Краткая характеристика карбоната кальция:
  3. Положение в периодической системе химических элементов
  4. Получение карбоната кальция:
  5. Применение и использование карбоната кальция:
  6. Разложение гидроксидов
  7. Разложение кислот
  8. Разложение нитратов
  9. Разложение оксидов
  10. Разложение перманганата калия
  11. Разложение солей аммония
  12. Разложение сульфатов
  13. Разложение сульфитов
  14. Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов
  15. Разложение хлоридов
  16. Распределение стабильных изотопов углерода и кислорода в карбонатах из осадков центральной части баренцева моря
  17. Соединения кислорода
  18. Способ получения
  19. Способы получения кислорода
  20. Физические свойства и нахождение в природе
  21. Физические свойства карбоната кальция:
  22. Химические свойства
  23. Химические свойства карбоната кальция. химические реакции карбоната кальция:
  24. Электронное строение кислорода

Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Карбонат кальция – неорганическое вещество, имеет химическую формулу СаСО3.

Краткая характеристика карбоната кальция

Физические свойства карбоната кальция

Получение карбоната кальция

Химические свойства карбоната кальция

Химические реакции карбоната кальция

Применение и использование карбоната кальция

Краткая характеристика карбоната кальция:

Карбонат кальция – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула карбоната кальция СаСО3.

Карбонат кальция(углекислый кальций) – неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция.

Практически не растворяется в воде. Не растворяется в этаноле. Легко растворяется в кислотах с выделением углекислого газа.

Карбонат кальция при прокаливании разлагается. Однако при избыточном давлении углекислого газа (СО2) плавится без разложения.

Карбонат кальция – основная составная часть осадочных и горных пород (известняк, мел, мрамор, доломит, травертин, арагонит, известковые туфы), а также входит в состав скорлупы яиц птиц. Природные запасы карбоната кальция огромны, является распространенным минералом, обнаружен на всех континентах Земли. Некоторые из указанных горных пород практически полностью состоят из карбоната кальция с небольшими примесями.

Встречается в виде трех кристаллических модификаций:

– кальцита (известняк, мел, мрамор);

– арагонита;

– фатерита или ватерита.

Кальцит и арагонит являются устойчивыми кристаллическими модификациями. Фатерит является наименее стабильной разновидностью карбоната кальция, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. Фатерит в природе встречается относительно редко.

Зарегистрирован как белый пищевой краситель E170.

Положение в периодической системе химических элементов

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы  (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Получение карбоната кальция:

Промышленный способ получения карбоната кальция заключается в разработке его месторождений в природе.

В лаборатории карбонат кальция получают гашением негашеной извести и последующим продуванием углекислого газа.

Оксид кальция (негашеная известь) смешивается с водой. В результате образуется так называемое известковое молоко (гидроксид кальция).

CaO H2O → Ca(OH)2.

Так как гидроксид кальция растворяется в воде в небольшом количестве, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор – известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диоксида углерода (углекислого газа). В результате образуется карбонат кальция, который выпадает в осадок.

Ca(OH)2 CO2 → CaCO3.

Применение и использование карбоната кальция:

Карбонат кальция используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

– для письма на досках;

– в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев;

– в целлюлозно-бумажной промышленности – в производстве бумаги  в качестве отбеливателя, наполнителя, а также раскислителя;

– в качестве пищевой добавки в пищевой промышленности;

– в качестве наполнителя при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии и пр.;

– при производстве предметов гигиены (например, зубной пасты) и лекарственных средств;

– в медицине;

– при производстве силикатного стекла;

– в качестве наполнителя при производстве шпаклёвок и герметиков,

– в сельском хозяйстве для раскисления кислых почв.

Разложение гидроксидов

Как правило, при нагревании разлагаются нерастворимые гидроксиды. Исключением является гидроксид лития, он растворим, но при нагревании в твердом виде разлагается на оксид и воду:

2LiOH = Li2O H2O

Гидроксиды других щелочных металлов при нагревании не разлагаются.

Гидроксиды серебра (I) и меди (I) неустойчивы:

2AgOH = Ag2O H2O

2CuOH = Cu2O H2O

Гидроксиды большинства металлов при нагревании разлагаются на оксид и воду.

В инертной атмосфере (в отсутствии кислорода воздуха) гидроксиды хрома (III) марганца (II) и железа (II) распадаются на оксид и воду:

2Cr(OH)3 = Cr2O3 3H2O

Mn(OH)2 = MnO H2O

Fe(OH)2 = FeO H2O

Большинство остальных нерастворимых гидроксидов металлов также при нагревании разлагаются:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 3H2O

2Al(OH)3 = Al2O3 3H2O

Разложение кислот

При нагревании разлагаются нерастворимые кислоты.

Например, кремниевая кислота:

H2SiO3 = H2O SiO2

Некоторые кислоты неустойчивы и подвергаются разложению в момент образования. Большая часть молекул сернистой кислоты и угольной кислоты распадаются на оксид и воду в момент образования:

H2SO3 = H2O SO2↑

H2CO3 = H2O CO2↑

В ЕГЭ по химии лучше эти кислоты записывать в виде оксида и воды.

Например, при действии водного раствора углекислого газа на карбонат калия в качестве реагента мы указываем не угольную кислоту, а оксид углерода (IV) и воду, но подразумеваем угольную кислоту при этом:

K2CO3 H2O CO2 = 2KHCO3

Азотистая кислота на холоде или при комнатной температуре частично распадается уже в водном растворе, реакция протекает обратимо:

2HNO2 = H2O NO2↑ NO↑

При нагревании выше 100оС продукты распада несколько отличаются:

3HNO2 = H2O HNO3↑ 2NO↑

Азотная кислота под действием света или при нагревании частично обратимо разлагается:

4HNO3 = 2H2O 4NO2  O2

Разложение нитратов

Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются до нитрита металла и кислорода.

Например, разложение нитрата калия:

2KNO3 → 2KNO2 O2

Видеоопыт разложения нитрата калия можно посмотретьздесь.

Нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до нитрита и кислорода при нагревании до 500 оС:

Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2  O2

Mg(NO3)2 → Mg(NO2)2  O2

Ba(NO3)2 → Ba(NO2)2  O2

Sr(NO3)2 → Sr(NO2)2  O2

При более сильном нагревании (выше 500оС)  нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:

2Ca(NO3)2 → 2CaО 4NO2 O2

2Mg(NO3)2 → 2MgО 4NO2 O2

2Sr(NO3)2 → 2SrО 4NO2 O2

2Ba(NO3)2 → 2BaО 4NO2 O2

Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений после магния и до меди (включительно) нитрат лития разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:

2Cu(NO3)2 → 2CuО 4NO2 O2

2Pb(NO3)2 → 2PbО 4NO2 O2

4Al(NO3)3 → 2Al2O3 12NO2 3O2

4LiNO3 → 2Li2O 4NO2 O2

Нитраты серебра и ртути разлагаются при нагревании до металла, диоксида азота и кислорода:

2AgNO3 → 2Ag 2NO2 O2

Hg(NO3)2 → Hg 2NO2 O2

Нитрат аммония разлагается при небольшом нагревании до 270оС оксида азота (I) и воды:

NH4NO3 → N2O 2H2O

При более высокой температуре образуются азот и кислород:

2NH4NO3 → 2N2  O2 4H2O

Разложение оксидов

При нагревании разлагаются оксиды тяжелых металлов:

2Ag2O = 4Ag O2

2HgO = 2Hg O2

4CrO3 = 2Cr2O3 O2

2Mn2O7 = 4MnO2 3O2

Разложение перманганата калия

2KMnO4 → K2MnO4 MnO2 O2

Разложение солей аммония

Некоторые соли аммония, не содержащие анионы кислот-сильных окислителей, обратимо разлагаются при нагревании без изменения степени окисления. Это хлорид, бромид, йодид, дигидрофосфат аммония:

NH4Cl →  NH3 HCl

NH4Br →  NH3 HBr

NH4l →  NH3 Hl

NH4H2PO4 →  NH3 H3PO4

Cоли аммония, образованные кислотами-окислителями, при нагревании также разлагаются. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Это дихромат аммония, нитрат и нитрит аммония:

NH4NO3 → N2O 2H2O

NH4NO2 → N2  2H2O

Видеоопыт разложения нитрита аммония можно посмотретьздесь.

(NH4)2Cr2O7 → N2 Cr2O3 4H2O

Разложение сульфатов

Сульфаты щелочных металлов при нагревании не разлагаются.

Сульфаты алюминия, щелочноземельных металлов, меди, железа и магния разлагаются до оксида металла, диоксида серы и кислорода:

Про кислород:  Технические газы купить в баллонах в Екатеринбурге - УралКриоГаз

2MgSO4 → 2MgO 2SO2 O2

2CuSO4 → 2CuO 2SO2 O2

2BaSO4 → 2BaO 2SO2 O2

2Al2(SO4)3 → 2Al2O3 6SO2 3O2

2Fe2(SO4)3 → 2Fe2O3 6SO2 3O2

Сульфаты серебра и ртути разлагаются до металла, диоксида серы и кислорода:

Ag2SO4 → 2Ag SO2 O2

2HgSO4 → 2Hg 2SO2 O2

Разложение сульфитов

Сульфиты щелочных металлов разлагаются до сульфидов и сульфатов:

4Na2SO3 →  Na2S 3Na2SO4

Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов

Эти реакции, скорее всего, в ЕГЭ по химии не встретятся! Гидрофосфаты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются до пирофосфатов:

2Na2HPO4 →  H2O Na4P2O7

2K2HPO4 →  H2O K4P2O7

2CaHPO4 →  H2O Ca2P2O7

Ортофосфаты при нагревании не разлагаются (кроме фосфата аммония).

Разложение хлоридов

Хлориды щелочных, щелочноземельных металлов, магния, цинка, алюминия и хрома при нагревании не разлагаются.

Хлорид серебра (I) разлагается под действием света:

2AgCl → Ag Cl2

Хлорид аммония при нагревании выше 340 оС разлагается:

NH4Cl → NH3 HCl

Распределение стабильных изотопов углерода и кислорода в карбонатах из осадков центральной части баренцева моря

УДК 550.42:546.11.027*13

1 1 А.Ю. Юрченко1, В.Н. Блинова2

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ УГЛЕРОДА И КИСЛОРОДА В КАРБОНАТАХ ИЗ ОСАДКОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

Обсуждаются результаты анализа распределения стабильных изотопов углерода и кислорода в карбонатных остатках фауны и трубочках диагенетического генезиса, отобранных в ходе 18-го рейса «Плавучего Университета» из осадков на ряде структур в центральной части Баренцева моря. По полученным изотопным данным выделяются три генетические группы карбонатов. Первая группа включает карбонаты, образовавшиеся с участием бикарбонат-иона только из окружающей морской воды; вторая группа — карбонаты со смешанным источником углерода, формировавшиеся в диагенезе; третья группа представлена изотопно-легкими метан-производными карбонатами, образовавшимися в результате процесса анаэробного окисления метана (АОМ).

Ключевые слова: карбонаты, изотопия, анаэробное окисление метана, газопроявления, Баренцево море.

Carbonate macrofaunal remains and diagenetic tubes collected from a number of structures in the Central Barents Sea area during 18th TTR (Training-Through-Research) cruise were subdivided into three groups according to results of stable carbon and oxygen isotopic analysis. First group includes carbonates formed with use of bicarbonate only from surrounding sea waters. Carbonates of the second group were formed during diagenesis with use of mixed source of bicarbonate. The fourth group includes methane-derived carbonates, formed as a result of anaerobic oxidation of methane (AOM).

Key words: carbonates, isotopy, anaerobic oxidation of methane, hydrocarbon gases escape, Barents Sea.

Введение. В ходе 18-го рейса «Плавучего Университета» (программа У^) были отобраны разные по морфологии карбонаты из осадков на ряде структур в центральной части Баренцева моря, относящихся к бассейнам Нордкапп и Тиддли (рис. 1). Осадки отбирали гравитационными трубками и драгированием.

Цель работы — определение происхождения карбонатов и условий окружающей среды во время их формирования. Одной из задач был поиск газопроявлений и вторичных карбонатов, образовавшихся в результате микробиальной переработки углеводородов. Присутствие таких карбонатов указывало бы на повышенную концентрацию углеводородных газов в осадке или на места активной флюидоразгрузки.

Основной геохимический метод — анализ распределения стабильных изотопов углерода и кислорода в исследуемых карбонатах.

Карбонатные образцы включали: 1) остатки скелетов организмов (ракушки, трубки червей, мшанки), всего 10 образцов, отобранных во время драгирования северного склона Северного диапира, а также с Центрального и Южного поднятий свода Федынского;

2) две карбонатные трубочки, поднятые из осадков над Северо-Кильдинским газовым месторождением;

3) карбонатная трубочка, отобранная из осадков с вершины Северного диапира.

Основные типы карбонатов и методика их исследования. По классификации Швецова (1958) выделяются следующие генетические группы карбонатов: 1) известняки, сохранившие первоначальный состав, что позволяет разделить их на органогенные и преимущественно хемогенные; 2) известняки — продукты значительного изменения первичного материала [Вассоевич и др., 1983; Страхов, 1960].

Анализ распределения стабильных изотопов углерода и кислорода — важный метод для определения природы и условий образования карбонатного материала. Изотопный состав углерода указывает на источник бикарбонат-иона, тогда как изотопный состав кислорода тесно связан с температурными условиями и изотопными характеристиками воды, участвующей в формировании карбонатных минералов [Krajewski й а1., 2001].

Особый интерес представляют карбонаты, образующиеся в результате анаэробного окисления метана (АОМ) в районах активной флюидоразгрузки. Карбонаты, возникшие в результате АОМ, характеризуются значительным облегчением изотопного состава углерода, так как для их формирования используется изотпно легкий бикарбонат-ион метаболического происхождения [Арепп, Reeburgh, 1984]. Формирование таких изотопно-легких карбонатов

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, аспирантка; e-mail: annette1988@inbox.ru

2 Учебно-научный центр МГУ-ЮНЕСКО по морской геологии и геофизике, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет; e-mail: v_blinova@rosneft.ru

указывает на повышенную концентрацию углеводородных (УВ) газов в осадках или на сиповую активность в прошлом.

В АОМ участвуют две группы микроорганизмов — археи и сульфатредуцирующие бактерии. Первые окисляют метан, вторые восстанавливают сульфат, используя при этом водород, образовавшийся в результате первой реакции:

CH4 2H2O = CO2 4H2,

SO42- 4H2 H = HS- 4H2O,

CH4 SO42- = HCO3- HS- H2O.

Ион HS-, образующийся в результате сульфатредук-ции, частично осаждается в виде пирита [Hinrichs, Boetius, 2002].

Изотопный анализ проводился на комплексе оборудования для анализа стабильных изотопов легких элементов «Delta V Advantage». Высушенные и измельченные образцы подвергались обработке 10,5%-й

полифосфорной кислотой на линии пробоподготовки «Gas Bench II», подключенной непосредственно к масс-спектрометру. Анализировался состав стабильных изотопов углерода (513С) и кислорода (518О) углекислого газа, выделившегося в результате реакции карбонатов с кислотой. Точность измерений контролировалась по международному стандарту NBS-19. Изотопные значения указаны относительно VPDB.

Результаты исследований и их обсуждение. Остатки скелетов организмов отобраны в районе Центрального (2 ракушки) и Южного (2 ракушки и мшанки) поднятий свода Федынского, 5 образцов подняты во время драгирования северного склона Северного диапира (рис. 2, А). Образцы характеризуются изотопными значениями, близкими к нулю, 513С изменяется от —2,5 до 2,2%с VPDB, среднее значение 0,9% VPDB. Изотопный состав углерода варьирует от 3,8 до 6,0%VPDB, среднее значение 5,0% VPDB (таблица).

Две карбонатные трубочки из осадков над Северо-Кильдинским газовым месторождением (рис. 2, Б) характеризуются относительно облегченным изотопным составом углерода. Для трубочки со станции AR-36G значения 513С и 518О составляют —11,2 и —4,0% VPDB соответственно, со станции AR-30G они равны:

Рис. 1. Район исследования с указанием структур, где отобраны карбонаты

5 С -9,2% и 5 О -5,6% VPDB (таблица).

Карбонатная трубочка, отобранная из глинистых осадков на станции AR-07G с глубины 35 см, имеет длину 5,4 см, диаметр 2,6 см, обладает ярко выраженной концентрической структурой. Образец изучен в шлифе, он представлен микрокристаллическим карбонатом с органогенными остатками, трещины заполнены лучше рас-кристаллизованным карбонатным материалом. Образец характеризуется значительно облегченным изотопным составом углерода, достигающим -33% VPDB в центральной части и утяжеляющимся к краевым частям образца до -6,6% VPDB (таблица). Изотопный состав определяли вдоль четырех линий (6 точек вдоль каждой линии) от центра к периферии. Тренд утяжеления изотопного состава углерода хорошо прослеживается по линиям (рис. 3).

По результатам карбонато-метрии содержание карбонатного материала достигает 65,2%, кальцит преобладает. Содержание доломита

Рис. 2. Фото образцов: А — остатки скелетов организмов; Б — трубочки из осадков Северо-Кильдинского газового месторождения. Указаны значения изотопного состава углерода (верхняя цифра) и кислорода (нижняя цифра) в %в VPDB

Рис. 3. Образец AR07G#1/35 см: А — фото образца с указанием Рис. 4. Распределение стабильных изотопов углерода и кислорода точек отбора проб для изотопного анализа; Б — распределение в исследованных образцах карбонатов

Про кислород:  Таблица 1. Сроки проверки параметров ОТВ и перезарядки огнетушителей

5 С и 518О вдоль линий отбора проб

увеличивается незначительно от центральной к краевой части образца от 0,2 до 6,1%.

Образец изучен с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) ^ео1 JSM-6480LV». На изображениях СЭМ хорошо видны органогенные остатки, а также распределение агрегатов пирита, характеризующихся белым цветом, и их скопление в центральной части трубочки. Микротомографические исследования показали большую плотность материала в центральной части образца по сравнению с краевыми.

По распределению стабильных изотопов углерода и кислорода исследованные карбонаты можно разделить на три группы (рис. 4). К первой группе относятся остатки внешних скелетов организмов с изотопными характеристиками, близкими к нулю. Такое распределение стабильных изотопов углерода и кислорода, близкое к изотопному составу современной морской воды, указывает на то, что формирование этих карбонатов происходило с использованием бикарбоната непосредственно из окружающей морской воды, 518О отражает современные значения температуры воды.

Вторая группа включает карбонатные трубочки из осадков над Северо-Кильдинским газовым месторождением (рис. 2, Б). Облегчение изотопного состава углерода до —11,2% VPDB указывает на смешанный источник бикарбоната, использованного для формирования карбонатов. Помимо бикарбоната из окружающей морской воды присутствовал изотопно более легкий, вероятно образовавшийся в диагенезе из органического вещества (ОВ). Облегчение 518О до —5,6% VPDB также подтверждает возникновение карбонатов в процессе диагенеза при более высокой температуре по сравнению с придонной.

Карбонатная трубочка, отнесенная к третьей группе (рис. 3) и характеризующаяся значительно облегченным изотопным составом углерода, образовалась в результате переработки УВ газов микроорганизмами. Такие легкие значения 513С указывают на присутствие значительно облегченного бикарбоната, образующегося при протекании процесса анаэробного окисления метана (АОМ). Это подтверждается присутствием в исследованном образце пирита. Осаждение этого минерала, вероятно, связано с деятельностью сульфатредуцирующих бактерий. Некоторые вариации значений 518О в разных частях образца указывают на изменение состава воды, из которой наследуется изотоп 18О.

Заключение. В ходе исследования проанализирован изотопный состав углерода и кислорода морфологически различающихся карбонатов, отобранных из осадков на разных структурах в центральной части Баренцева моря. По распределению стабильных изотопов карбонаты по происхождению разделяются на три группы. Исследованные породы образовывались на разных стадиях литогенеза и при отличающих-

Изотопный состав углерода и кислорода исследованных карбонатов

№ п/п Образец Глубина, м 513С, % VPDB 618O, % VPDB

Северный склон Северного соляного диапира

1 AR-8D, мшанки 0 1,33 3,86

2 AR-8D, ракушка 1 0 1,78 4,48

3 AR-8D, трубка 0 1,3 5,01

4 AR-8D, ракушка 2 0 1,95 5,51

5 AR-8D, гастропода 0 0,15 4,63

Северо-Кильдинское месторождение

6 AR-30G#1/ 0 -9,23 -5,65

7 AR-36G#1/0-6 0 -11,19 -4,05

Центральное поднятие свода Федынского

8 AR-50G#1/19-25 20 1,43 5,64

9 AR-53G#3 0 2,19 5,64

Южное поднятие свода Федынского

10 AR-58G#1/6-7 6 1,71 6,03

11 AR-60G#1/10-13 12 -2,46 5,49

12 AR-61Gr 0 -0,07 3,8

Вершина Северного соляного диапира

18 AR07 1/1 35 -29,31 -2,5

19 AR07 1/2 35 -29,91 -3

20 AR07 1/3 35 -27,71 -3,1

21 AR07 1/4 35 -32,01 -2,4

22 AR07 1/5 35 -37,17 -2,2

23 AR07 1/6 35 -30,31 -2

24 AR07 2/1 35 -30,61 -1,7

25 AR07 2/2 35 -29,31 -0,9

26 AR07 2/3 35 -33,01 -0,9

27 AR07 2/4 35 -28,51 -1,1

28 AR07 2/5 35 -29,91 -1,4

29 AR07 2/6 35 -29,51 -0,4

30 AR07 3/1 35 -13,6 -1,34

31 AR07 3/2 35 -17,01 -2,7

32 AR07 3/3 35 -16,51 -2,6

33 AR07 3/4 35 -16,61 -3,2

34 AR07 3/5 35 -16,01 -3,4

35 AR07 3/6 35 -17,61 -4,1

36 AR07 4/1 35 -17,41 -0,4

37 AR07 4/2 35 -16,51 -0,4

38 AR07 4/3 35 -11,3 -0,2

39 AR07 4/4 35 -9,41 -0,5

40 AR07 4/5 35 -6,61 -0,4

41 AR07 4/6 35 -9,61 -0,3

ся условиях окружающей среды с использованием нескольких источников бикарбонат-иона. Особый интерес представляют метанпроизводные карбонаты трубочки, отобранной из осадков с вершины Северного диапира. Ее образование было непосредственно

связано с выходами УВ газов на поверхность или с их повышенной концентрацией в осадках. На настоящий момент газовые аномалии в исследуемом районе

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вассоевич Н.Б., Либрович В.Л., Логвиненко Н.В., Марченко В.И. Справочник по литологии. М.: Недра, 1983. 509 с.

Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. 1. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 212 с.

Alperin M.J., Reeburgh W.S. Geochemical observations supporting anaerobic methane oxidation // Microbial Growth on C-1 Compounds. Amer. Soc. Microbiol. 1984. P. 282-298.

не обнаружены, но присутствие метанпроизводных карбонатов свидетельствует о газопроявлениях в прошлом.

Hinrichs K.-U., Boetius A. The anaerobic oxidation of methane: new insights in microbial ecology and biogeochemistry. 2002. P. 457-477.

Krajewski K.P., Lqcka B., Kuzniarski M. et al. Diagenetic origin of carbonate in the Marhigda Bed (Jurassic) in Spitsbergen, Svalbard // Polish Polar Res. 2001. Vol. 22. P. 89-128.

Поступила в редакцию 22.05.2022

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород 2, 1, 0, -1 и -2.

Соединения кислорода:

Степень окисленияТипичные соединения
2Фторид кислорода OF2
1Пероксофторид кислорода O2F2
-1Пероксид водорода H2O2

Пероксид натрия Na2Oи др.

-2Вода H2O

Оксиды металлов и неметаллов Na2O, SO2 и др.

Кислородсодержащие кислоты

Соли кислородсодержащих кислот

Кислородсодержащие органические вещества

Основания и амфотерные гидроксиды

Способ получения

1.Карбонат калия можно получить путем взаимодействия при комнатной температуре пероксида калия и влажного углекислого газа. В результате реакции образуется карбонат калия и кислород:

4KO2 2CO2 = 2K2CO3 3O2

2. В результате взаимодействия пероксида калия и угарного газа при 50º С образуется карбонат калия и кислород:

2KO2 CO = K2CO3 O2

3. При взаимодействии концентрированного гидроксида калия и  углекислого газа образуется карбонат калия и вода:

2KOH СO2 = K2СO3 H2O

4. Взаимодействуя с углеродом (графитом) при 30º С надпероксид калия карбонат калия и углекислый газ:

4KO2 3C = 2K2CO3 CO2

5.Разлагаясь при температуре 100 — 400 ºС гидрокарбонат калия образует карбонат калия, углекислый газ и воду:

2KHCO3 = K2CO3 CO2 H2O

6. В результате реакции между гидрокарбонатом калия и гидроксидом калия образуется карбонат калия и вода:

KHCO3 KOH = K2CO3 H2O

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

  • Разложение некоторых кислородосодержащих веществ:

Разложение перманганата калия:

2KMnO4 → K2MnO4 MnO2 O2

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора  MnO2:

2KClO3 → 2KCl 3O2

Разложение пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV):

2H2O2 →  2H2O O2

2HgO → 2Hg O2

2KNO3 → 2KNO2 O2

Физические свойства и нахождение в природе

Кислород О2 — газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде. Жидкий кислород – голубоватая жидкость, кипящая при -183оС.

Озон О3 — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Кислород — это самый распространённый в земной коре элемент. Кислород входит в состав многих минералов — силикатов, карбонатов и др. Массовая доля элемента кислорода в земной коре —  около 47 %. Массовая доля элемента кислорода в морской и пресной воде составляет 85,82 %. 

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

Физические свойства карбоната кальция:

Наименование параметра:Значение:
Химическая формулаСаСО3
Синонимы и названия иностранном языкеcalcium carbonate (англ.)

углекислый кальций (рус.)

Тип веществанеорганическое
Внешний видбелые тригональные кристаллы
Цветбелый
Вкусбез вкуса
Запахбез запаха
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)твердое вещество
Плотность арагонита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м32830
Плотность арагонита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см32,83
Плотность кальцита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м32740
Плотность кальцита (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см32,74
Температура разложения, °C900-1000
Температура плавления арагонита, °C1339
Температура плавления кальцита, °C825
Молярная масса, г/моль100,0869
Растворимость в воде (25 oС), г/л0,013

Химические свойства

При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.

1. Кислород проявляет свойства окислителя(с большинством химических элементов) и свойства восстановителя(только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами, и с неметаллами. Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.

Про кислород:  1. газ, имеющий наибольшую относительную молекулярную массу: а. аммиак. б. озон. в. углекислый газ. г. этилен.2. вещества, которые можно использовать для получения водорода в лаборатории: a. соляная кислота и медь. б. раствор серной кислоты и железо. b. соляная кислота и натрий. г. угольная кислота и цинк.3. для обнаружения кислорода можно использовать: а. бромную воду. б. хлороводород в. тлеющую лучинку. г. известковую воду.4. водород в промышленности применяют: a. в качестве топлива на теплоэлектроцентралях. б. для получения тугоплавких металлов из их оксидов. b. для получения серной кислоты. г. для рафинирования подсолнечного масла.5. водные ресурсы земли составляет: a. только пресная вода. б. пресная и соленая вода. b. только соленая вода. г. подземные воды.6. массовая доля воды в живых организмах равна: а. 90—95% . б. 70—80%. в. 50—60% . г. 25—40%. 7 . аморфным веществом является: а. поваренная соль. б. сода. в. шоколад. г. натриевая селитра.8. утверждение, несправедливое для жидкостей: a. малосжимаемы. б. текучи. b. в условиях невесомости принимают форму шара или капли. г. не имеют формы.9. постоянную жесткость воды можно устранить: a. добавлением соляной кислоты. б. добавлением раствора гидроксида калия. b. добавлением раствора карбоната натрия. г. кипячением.10. тип кристаллической решетки веществ, существующих при обычных условиях в твердом состоянии: а. ионная. б. атомная. в. молекулярная. г. все ответы верны. 11. определите тип химической связи, укажите направление смещения электронов в следующих веществах: li2o, hbr, kbr, br2o, br2. 12. из данного перечня выберите вещества с ионным характером связи:h2o, k2o, hf, f2o, kf, naoh, h2so4, na2so4. 13. вычислить массовую долю хлора в молекуле бертолетовой соли kclo3. 14. установите соответствие между составом атома и положением элемента в периодической системе. •состав атома: положение элемента в периодической системе: •1) 19р, 20п, 19ē; а) 4-й период iiiб группы;•2) 21 р, 24п, 21ē; б) 4-й период ia группы;•3) 29р, 35n, 29ē; в) 4-й период iiia группы;•4) 31 р, 39п, 31ē. г) 4-й период iб группы. 15. установите соответствие между типом элемента и химическим элементом. •тип элемента: химический элемент: •1) s; а) калий;•2) р; б) фосфор;•3) d. в) неон; г) цинк.химия 11 классконтрольная работа № 2 (за 1 полугодие) «строение вещества» вариант 2 1. тип кристаллической решетки веществ, существующих при обычных условиях в газообразном состоянии: а. атомная. б. молекулярная. в. ионная. г. металлическая.2. масса углекислого газа объемом 2,8 л(н. у.) равна: а. 3,8 г. б. 4,4 г. в. 5,5 г. г. 6,2 г.3. формула вещества, из которого можно получить кислород в лабораторных условиях: a. h2s04. б. кмпо4. в. k3po4,. г.сбн206.4. газы, которые способом вытеснения воздуха собирают в сосуд, расположенный вверх дном: a. аммиак и кислород. б. метан и водород. b. этилен и углекислый газ. г. озон и угарный газ.5. углекислый газ в промышленности получают: a. из этилена. б. из известняка путем его обжига. b. из мрамора и соляной кислоты. г. из солей аммония путем их термического разложения.6. твердым веществом при комнатной температуре не является:а. «сухой лед». б. нафталин. в. стекло. г. ртуть. 7. круговорот воды в природе способствует:a. очищению воды. б. загрязнению воды. b. насыщению воды кислородом. г. насыщению воды углекислым газом.8. утверждение, несправедливое для всех твердых веществ: a. не обладают текучестью. б. размер промежутков между частицами меньше размера самих частиц. b. не имеют своей формы. г. имеют низкую температуру плавления. 9. временную жесткость воды можно устранить: a. кипячением. б. добавлением карбоната натрия. b. добавлением известкового молока. г. все ответы верны.10. вещество, которое при определенных условиях может существовать и в кристаллическом, и в аморфном состоянии: а. сера. б. сода. в. мел. г. поваренная соль. 11. определите тип связи и укажите направление смещения электронов в следующих веществах: lif, f2, of2, p2, cac2. 12. из данного перечня выберите вещества с ковалентной полярной связью: nacl, hbr, c6h12o6, na2co3, ch4, co2, ph3, k, s8. 13. вычислите массовую долю азота в соединении n2o5. 14. установите соответствие между типом химической связи и формулой вещества. •тип химической связи: формула вещества: •1) ковалентная неполярная; a) na20;•2) ионная; б) na;•3) металлическая; в) of2;•4) ковалентная полярная. г) 02.•составьте схемы образования трех веществ из перечисленных (по выбору). 15. установите соответствие между названием вещества и типом кристаллической решетки.• название вещества: тип кристаллической решетки: •1) оксид углерода (iv); а) металлическая;•2) алмаз; б) ионная;•3) натрий; в) атомная;•4) фторид магния. г) молекулярная. — Знания.site

1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

O2   2F2  →  2OF2

С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.

1.2. Кислород реагирует с серой и кремниемс образованием оксидов:

S O2 → SO2

  Si O2 → SiO2

1.3.Фосфоргорит в кислороде с образованием оксидов:

При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):

4P      3O2  →   2P2O3

Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):

4P      5O2  →   2P2O5

1.4.С азотомкислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000оС), образуя оксид азота (II):

    N2  O2→  2NO

1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием  и алюминием кислород  также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:

2Ca       O2 → 2CaO

Однако при горении натрияв кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:

    2Na O2→  Na2O2

А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:

    K O2→  KO2

Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.

Цинк окисляется до оксида цинка (II):

2Zn O2→  2ZnO

Железо, в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:

2Fe O2→  2FeO

4Fe 3O2→  2Fe2O3

3Fe 2O2→  Fe3O4

1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит, образуя оксид углерода (IV):

C     O2  →  CO2

 при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

2C     O2  →  2CO

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды. При этом образуются оксиды:

4FeS 7O2→  2Fe2O3 4SO2

Al4C3 6O2→  2Al2O3 3CO2

Ca3P2 4O2→  3CaO P2O5

2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:

  • летучие водородные соединения (сероводород, аммиак, метан, силан гидриды. При этом также образуются оксиды: 

2H2S 3O2→  2H2O 2SO2

Аммиакгорит с образованием простого вещества, азота:

4NH3 3O2→  2N2 6H2O

Аммиакокисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):

4NH3 5O2→  4NO 6H2O

  • прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора (сероуглерод, сульфид фосфора и др.):

CS2 3O2→  CO2 2SO2

  • некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления (оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):

2CO O2→  2CO2

2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.

Например, кислород окисляет гидроксид железа (II):

4Fe(OH)2 O2 2H2O → 4Fe(OH)3

Кислород окисляет азотистую кислоту:

2HNO2 O2 → 2HNO3

2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:

CH4 2O2→  CO2 2H2O

2CH4 3O2→  2CO 4H2O

CH4 O2→  C  2H2O

Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

2CH2=CH2 O2 → 2CH3-CH=O

Химические свойства карбоната кальция. химические реакции карбоната кальция:

Карбонат кальция – это средняя соль, образованная сильным основанием (гидроксид кальция Ca(OH)2) и слабой кислотой (угольная кислота H2CO3).

Водные растворы CaCO3 имеют слабую щелочную реакцию.

Химические свойства карбоната кальция аналогичны свойствам карбонатов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция термического разложения карбоната кальция – обжиг известняка:

CaCO3  → CaO CO2 (t = 900-1200 °C).

В результате реакции образуются оксида кальция и оксид углерода (IV). Обжиг известняка – это промышленный способ получения углекислого газа. Технологически этот процесс в промышленности реализуют в специальных шахтных печах.

2. реакция карбоната кальция и углерода (графита, кокса):

CaCO3 C → CaO 2CO (t = 800-850 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и оксида углерода (II).

3. реакция карбоната кальция и фтороводорода:

CaCO3 2HF → CaF2 CO2 H2O.

В результате реакции образуются фторид кальция, оксид углерода (IV) и вода. При этом фтороводород в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

4. реакция взаимодействия карбоната кальция и сероводорода:

CaCO3 H2S → CaS H2O CO2 (t = 900 °C).

В результате реакции образуются сульфид кальция, вода и оксид углерода (IV).

Аналогичные реакции протекают и с другими галогеноводородами.

5. реакция взаимодействия карбоната кальция и азотной кислоты:

CaCO3 2HNO3 → Ca(NO3)2 CO2 H2O.

В результате реакции образуются нитрат кальция, оксид углерода (IV) и вода.

6. реакция взаимодействия карбоната кальция и угольной кислоты:

CaCO3 H2CO3 → Ca(HCO3)2.

В результате реакции образуется гидрокарбонат кальция.

7. реакция взаимодействия карбоната кальция и бромной кислоты:

CaCO3 2HBrO3 → Ca(BrO3)2 H2O CO2.

В результате реакции образуются бромат кальция, вода и оксид углерода (IV).

Аналогично проходят реакции карбоната кальция и с другими кислотами. 

8. реакция взаимодействия карбоната кальция, оксида углерода (IV) и воды:

CaCO3 CO2 H2O → Ca(HCO3)2.

В результате реакции образуется гидрокарбонат кальция. Реакция протекает при комнатной температуре.

9. реакция взаимодействия карбоната кальция и оксида кремния:

CaCO3 SiO2 → CaSiO3 CO2 (t ≈ 800 °C).

В результате реакции образуются метасиликат кальция и оксида углерода (IV).

10. реакция взаимодействия карбоната кальция и оксида титана:

CaCO3 TiO2 → CaTiO3 CO2 (t = 800-1100 °C).

В результате реакции образуются титанат кальция и оксида углерода (IV). Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

11. реакция взаимодействия карбоната кальция, оксида серы и кислорода:

2CaCO3 2SO2 O2 → 2CaSO4 2CO2.

В результате реакции образуются сульфат кальция и оксида углерода (IV). Данная реакция представляет собой метод очистки смеси газов от SO2.

12. реакция взаимодействия карбоната кальция, оксида свинца и кислорода:

4CaCO3 2PbO O2 → 2Ca2PbO4 4CO2 (t ≈ 800 °C).

В результате реакции образуются ортоплюмбат кальция и оксида углерода (IV). Первоначально карбонат кальция и оксид свинца хорошо смешивают друг с другом. Смесь нагревают в трубке для сожжения в потоке воздуха, свободного от диоксида углерода, до среднекрасного каления (около 800°C). Температура не должна превышать 850°C.

13. реакция взаимодействия карбоната кальция и гидроксида натрия:

CaCO3 2NaOH → Na2CO3 Ca(OH)2.

В результате реакции образуются карбонат натрия и гидроксид кальция. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде водного раствора.

14. реакция взаимодействия карбоната кальция и хлорида аммония:

CaCO3 2NH4Cl → CaCl2 2NH3 H2O CO2 (to).

В результате реакции образуются хлорид кальция, аммиак, вода и оксид углерода (IV). Реакция протекает при кипении.

15. реакция взаимодействия карбоната кальция и сульфида калия:

CaCO3 K2S → K2CO3 CaS (t ≈ 1200 °C).

В результате реакции образуются карбонат калия и сульфид кальция.

16. реакция взаимодействия карбоната кальция и сульфида натрия:

Na2S CaCO3 →  Na2CO3 CaS (t ≈ 1200 °C).

В результате реакции образуются карбонат натрия и сульфид кальция.

Электронное строение кислорода

Электронная конфигурация  кислорода в основном состоянии:

😯 1s22s22p4     1s Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции  2s Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции  2s Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции 2p Карбонат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий