Простые вещества магний и кальций — металлы. Кальций быстро окисляется на воздухе, а магний в этих условиях значительно устойчивее — он окисляется лишь с поверхности. Кальций хранят под слоем керосина. Температуры плавления магния и кальция — 650 и 851 °С соответственно. Магний и кальций значительно более твердые вещества, чем щелочные металлы. Невысокая плотность магния (1,74 г./см 3 ) при значительной прочности дает возможность использовать его сплавы в авиационной промышленности.
И магний, и кальций — сильные восстановители (особенно при нагревании).
Их часто используют для восстановления других, менее активных, металлов из их оксидов (магний — в лаборатории, а кальций — в промышленности).
Магний и кальций — одни из немногих металлов реагирующих с азотом. При нагревании они образует с ним нитриды Mg 3 N2 и Ca3 N2 . Поэтому, сгорая на воздухе, магний и кальций превращаются в смесь оксидов с нитридами.
Кальций легко реагирует с водой, а магний — только при кипячении. В обоих случаях выделяется водород и образуются малорастворимые гидроксиды.
Оксиды магния и кальция — ионные вещества; по химическому поведению они — основные оксиды. Оксид магния с водой не реагирует, а оксид кальция (тривиальное название — «негашеная известь») реагирует бурно с выделением теплоты. Образующийся гидроксид кальция в промышленности называют «гашеной известью».
Гидроксид магния нерастворим в воде, тем не менее он является основанием. Гидроксид кальция заметно растворим в воде; его насыщенный раствор называют «известковой водой», это щелочной раствор (изменяет окраску индикаторов).
Гидроксид кальция в сухом, а особенно во влажном состоянии поглощает углекислый газ из окружающего воздуха и превращается в карбонат кальция. Это свойство гашеной извести много веков использовалось в строительстве: гашеная известь как основной компонент входила в состав строительных известковых растворов, в настоящее время почти полностью замененных цементными. Оба гидроксида при умеренном нагревании, не плавясь, разлагаются.
Соли магния и особенно кальция входят в состав многих породообразующих минералов. Из этих горных пород наиболее известны мел, мрамор и известняк, основным веществом которых является карбонат кальция. Карбонаты кальция и магния при нагревании разлагаются на соответствующие оксиды и углекислый газ. С водой, содержащей растворенный диоксид углерода, эти карбонаты реагируют, образуя растворы гидрокарбонатов, например:
Производство сульфата магния
... пресс поз.54. Пульпа магния сульфата нагнетается во внутреннее ... магния сернокислого. Очистка раствора магния сернокислого от примесей кальция. Кристаллизация магния сернокислого. Центрифугирование магния сернокислого. Сушка магния ... примесей в нерастворимые гидроксиды. В растворы магния сернокислого, принятые в ... 30-35 % МgSО4 . Окись магния водой не растворяется, поэтому предварительно размешанный ...
MCO 3 + CO2 + H2 O = M2 + 2HCO3 .
При нагревании, и даже при попытке выделить гидрокарбонаты из раствора, удаляя воду при комнатной температуре, они разлагаются по обратной реакции:
5
5
+ H 2 O.
Гидратированный сульфат кальция CaSO 4 ·2H2 O представляет собой бесцветное кристаллическое вещество малорастворимое в воде. При нагревании оно частично обезвоживается, переходя в кристаллогидрат состава 2CaSO4 ·H2 O. Тривиальное название двуводного гидрата — гипс, а полуводного — алебастр. При смешивании алебастра с водой он гидратируется, при этом образуется плотная твердая масса гипса. Это свойство алебастра используется в медицине (гипсовые повязки) и строительстве (армированные гипсовые перегородки, заделка дефектов).
Скульпторы используют алебастр для изготовления гипсовых моделей и форм.
Карбид (ацетиленид) кальция CaC 2 . Структурная формула (Ca2 )(CC).
Получают спеканием негашеной извести с углем:
5
Это ионное вещество не является солью и полностью гидролизуется водой с образованием ацетилена, который долгое время и получали таким способом:
5
+ Ca(OH) 2 .
Гидратированный ион магния [Mg(H 2 O)6 ]2 — катионная кислота, поэтому растворимые соли магния подвергаются гидролизу. По этой же причине магний может образовывать основные соли, например, Mg(OH) Cl. Гидратированный ион кальция не является катионной кислотой.
Кальций в соединении может быть обнаружен по окрашиванию пламени. Цвет пламени — оранжево-красный. Качественная реакция на ионы Ca 2 , Sr2 и Ba2 , не позволяющая однако различить эти ионы между собой — осаждение соответствующих сульфатов разбавленным раствором серной кислоты (или любым раствором сульфата в кислотной среде):
5
Кальций и магний незаменимы для человеческого организма. Кальций обеспечивает усвоение организмом железа, помогает при бессоннице, укрепляет кости и скелет, улучшает функцию нервной системы. Его недостаток приводит к размягчению костей, остеопорозу, порче зубов, чувствительности к стрессам, аллергии, судорогам некоторых групп мышц. Жёсткость воды и способы её устранения.
Растворимые соли кальция и магния обуславливают общую жёсткость воды. Если они присутствуют в воде в небольших количествах, то вода называется мягкой. При большом содержании этих солей (100 — 200 мг солей кальция — в 1 л. в пересчёте на ионы) вода считается жёсткой. В такой воде мыло плохо пенится, так как соли кальция и магния образуют с ним нерастворимые соединения. В жёсткой воде плохо развариваются пищевые продукты, и при кипячении она даёт на стенках бытовой утвари и паровых котлов накипь. Накипь обладает малой теплопроводностью, вызывает увеличение расхода топлива или потребляемой мощности электроприбора и ускоряет изнашивание стенок сосуда для кипячения воды. При нагревании кислые карбонаты кальция и магния разлагаются и переходят в нерастворимые основные карбонаты: Са(НСО 3 ) = Н2 О + СО2 + СаСО3 v Растворимость сульфата кальция СаSO4 при нагревании также снижается, поэтому он входит в состав накипи. Жёсткость, вызванная присутствием в воде кислых карбонатов кальция и магния, называется карбонатной или временной, так как она может быть устранена. Помимо карбонатной жёсткости, различают ещё некарбонатную жёсткость, которая зависит от содержания в воде ЭСl2 и ЭSO4 , где Э — Са, Мg. Эти соли не удаляются при кипячении, и поэтому некарбонатную жёсткость называют также постоянной жёсткостью. Карбонатная и некарбонатная жёсткость в сумме дают общую жёсткость. Для полного ее устранения воду иногда перегоняют. Но это дорого. Для устранения карбонатной жёсткости воду можно прокипятить, но это тоже дорого и образуется накипь. Жёсткость удаляют прибавлением соответствующего количества Са(ОН)2 : Са(ОН)2 + Са(НСО3 )2 = СаСО3 v + 2Н2 О. Общую жёсткость устраняют или добавлением Na2 CO3 , или при помощи так называемых катионитов. При использовании углекислого натрия растворимые соли кальция и магния тоже переводят в нерастворимые карбонаты: Са2+ + Na2 CO3 = 2Na+ + CaCO3 v. Устранение жёсткости при помощи катионитов — процесс более совершенный. Катиониты — высокомолекулярные натрийсодержащие органические соединения, состав которых можно выразить формулой Na2 R, где R — сложный кислотный остаток. При фильтровании воды через слой катионита происходит обмен катионов Na+ кристаллической решетки на катионы Са2+ и Mg2+ из раствора по схеме: Са2+ + Na2 R = 2Na+ + CaR. Следовательно, ионы Са из раствора переходят в катионит, а ионы Na+ переходят из катионита в раствор. Для восстановления использованного катионита его промывают концентрированным раствором поваренной соли. При этом происходит обратный процесс: ионы Са2+ в кристаллической решетке в катионита заменяются на ионы Na+ из раствора. Регенерированный катионит снова применяют для очистки воды. Подобным образом работают фильтры на основе пермутита:
Получение воды очищенной и воды для инъекций в промышленных условиях
... очистки воды Для получения воды очищенной и воды для инъекций применяются последовательные многоступенчатые схемы. При выборе конкретной схемы необходимо учитывать результаты анализа исходной воды и имеющееся в наличии оборудование. Следует отметить, что в зависимости ...
магний металл кальций соединение
Na 2 [Al2 Si2 O8 ] + Ca2+ = 2Na+ + Ca[Al2 Si2 O8 ]
