Әктас жене карбонаттар

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Әктас жене карбонаттар

Әктас пен карбонаттардың табиғатта таралуы

10. 2. 1. 14 кең таралған кальций карбонатының табиғи қосылыстарын және басқа да таралған карбонаттар туралы білу;

Бор, мәрмәр және әктас

Бор, мәрмәр, және әктас химялық тұрғыдан қарағанда бір зат, яғни кальций карбонатының кристалдық модификациясы кальцит болып табылады.

Бор - түсі ақ, біркелкі ұсақ түйірлі кальций карбонатынан құралған жұмсақ шөгінді жыныс. Бордың құрамындағы бір клеткалы әктасты балдырлардың - кокколито-форидтердің қалдықтары 10 - 75%-ке, фораминиферлер 5 - 6%-ке, кейде 40%-ке дейін жетеді. Аздап моллюскілердің, белемниттің, аммониттің, мшанканың, теңіз лаласы мен кірпілерінің, маржандардың, т. б-дың қалдықтары кездеседі. Бор химиялық шөгуден және органикалық қалдықтардың ыдырауынан түзіледі. Бордың қаттылығы 1-ге жуық, меншікті салмағы 2, 2 - 2, 8 г/см ³ . Бор құрамында кварц, монтмориллонит, каолинит, гидрослюда, опал, глауконит, халцедон, цеолиттер, пирит, барит, темір оксидтері болады. Бор жылы климат жағдайында тұзды қалыпты теңіздерде ондаған метрден жүздеген метрге дейінгі тереңдіктерде тұнады. Геосинклинальдік аймақтарда Бордың шөгінділері қатайып, әктасқа айналады. Бор мезо-кайнозой шөгінділерінде кең тараған.

Бор қағаз, шыны, цемент, парфюмерия өндірісінде, косметикада, медицинада қолданылады.

Мәрмәр (көне грекше: μάρμαρος - жылтыр тас) - тек кальциттен, СаСО ₃ тұратын, метаморфтық тау жынысы. Доломитпен, СаMgCO ₃ қайта кристалдану нәтижесінде доломитті мәрмәр түзіледі.

Мәрмәрдің қаттылығы Моома шкаласы бойынша 2, 5-3, ал тығыздығы 2, 3-2, 6 г/см ³ тең. Түсі ақ, сұр, қара сұр, жасыл, алқызыл, сары, құба болып келеді. Мәрмәр кальциттен және басқада минералдық, органикалық қоспалардан тұрады. Мәрмәрдің сапасы, түсі, сыртқы келбеті құрамындағы қоспаға тәуелді. Мысалы, құрамындағы темір оксидтерінің қоспасы, мәрмәрға қызыл-қоңыр түс, құрамында темірі бар силикаттар - жасыл түске бояйды.

Мәрмәр қолданбалы сәндік өнерінде, табиғи құрылыс материалы ретінде және монументті мүсін мен құлпытас жасауда кеңінен қолданылады. Ежелгі грек мүсіндері сары түсті паросс Мәрмәрдан жасалынған.

Қазақстандағы ең ірі мәрмәр кен орны - Тасколь, Қаратау, Насинколь, Ақбастау-Қызылсай, Тешиктас.

Әктастар - шөгінді тау жыныстары; негізінен, кальциттен СаСO ₃ тұрады. Барлық шөгінді тау жыныстарының 20%-ін құрайды. Әктастар жоғары температураның әсерінен қайтадан кристалданып, мәрмәрға айналады. Олар көбінесе теңіз түбінде түзіледі. Металлургияда, құрылыста, химия өнеркәсібінде пайдаланылады.

Әктас - кальциттен, кейде арагониттен тұратын кең таралған шөгінді тау жынысы. Құрамында қоспа ретінде сазды минералдар, халцедон, кварц, глауконит, пирит, гипс, ангидрит, т. б. кездеседі. Әктастар негізінен саяз теңіздер мен қолтықтарда, кейде тұщы көлдерде қалыптасады. Жаратылысы жағынан әктастар органогенді, хемогенді (химиялық), кесекті және криптогенді болып түзіледі. Органогенді әктастар жәндіктер мен өсімдіктердің қалдықтарынан қалыптасады. Жәндік қалдықтарынан тұратынын зоогенді, ал өсімдіктен тұратынын фитогенді әктастар дейді. Хемогенді әктастар қалыңдығы тұрақты қабаттар, конкрециялар құрайды. Олардың түстері әр түрлі (ақ, күңгірт сұр, қара, т. б. ) болып келеді. Химиялық әктастар саяз теңіздерде, көлдерде қалыптасады. Кесекті әктастар әр түрлі өлшемді карбонатты кесектер мен үгінділерден тұрады. Криптогенді әктастарға жаратылысы белгісіз, өзгерген әктастар жатады. Олар кристалл түйірлі болады. Әктас - негізгі құрылыс материалдарының бірі. Ол қара металлургияда флюс ретінде, химия өнеркәсібінде (сода, карбид, минералдық тыңайтқыштар өндіру үшін), қант, шыны, цемент өндірістерінде қолданылады.

Қышқылдық жаңбыр

10. 2. 1. 15 кальций және магний қосылыстарының қышқыл жаңбырлардың әсерінен еру процесін түсіну;

«Қышқылдық жаңбыр» терминін ең алғаш 1872 жылы ағылшын ғалымы Роберт Смит өзінің «Ауа және жаңбыр: химиялық климотологияның бастамасы» кітабында қолданды. Ол кездері басқа ғалымдар қышқылдық жаңбырлардың түзілу теориясын мойындамағанымен, қазіргі таңда ормандардың жойылуының бір себебіне, егіннің өнімділігінің нашарлауына, топырақ құнарлылығының төмендеуіне, мәдени ескерткіштердің бүлінуіне қышқылдық жаңбырдың әсері бар екеніне ешкім күмән келтірмейді.

Әдетте жаңбыр суы әлсіз қышқылдық ортаны көрсетеді. Мұның себебі жаңбыр суы ауадағы көмірқышқыл газын ерітіп, көмір қышқылыны түзеді:

Н ₂ О _(с) + СО _2(г) $\leftrightarrow$ Н ₂ СО _3(ер)

Қышқыл суда еріп, нәтижесінде жаңбыр суының рН мәні 5, 6-5, 7 аралығында жатады.

Қышқылдық жаңбыр - жаңбыр суының атмосферадағы күкірт (SO ₂ және SO ₃ ) және азот (NO ₂ ) оксидтерімен әрекеттесуінің нәтижесінде түзіледі. Жыл сайын атмосфераға шамамен 200 млн. т күкірт диоксиді, 700 млн. т көміртек монооксиді және 150 млн т. азот оксидтері шығарылады.

Күкірт - көмір (әсіресе коңыр көмірдің құрамында сульфидтер көп), мұнай, темір, мыс және басқада металл кендерінің құрамында сульфидтер, таза күкірт немесе қосылыс күйінде кездеседі. Кендерді өңдеу немесе көмірді жағу кезінде күкірт атмосфераға күкірт (IV) немесе күкірт (VІ) оксиді күйінде таралады. Бірақ қоршаған ортаға көп шығарылатын күкірттің қосылыстарына күкірт (IV) оксиді мен әртүрлі металдардың сульфатын жатқызуға болады.

Ал күкірт қосылыстарының атмосфераға таралуының табиғи көздеріне топырақтағы өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарының шіруі кезіндегі биогенді шығарылулар мен жанартаулар атқылауын жатқызуға болады. Дүниежүзінде жыл сайын жанартау атқылауының нәтижесінде атмосфераға 4-16 млн. т күкірт қосылыстары (SO ₂ түрінде) шығарылады. Атмосферадағы күкірт диоксиді жаңбыр суымен әрекеттесіп, күкіртті қышқыл түзеді:

SO _2(г) + Н ₂ О _(с) $\rightarrow$ Н ₂ SO _3(ер)

Күкіртті қышқыл суда еріп, қышқылдық жаңбыр түзеді.

Азот - көптеген металл кендері, көмір және мұнайдың құрамында кездеседі. Антропогендік факторлардың әсерінен азоттың 93% атмосфераға азот (ІІ) оксиді, NO күйінде шығарылады. Бұл газ ауадағы оттегімен әрекеттесіп, азот (ІV) оксидіне айналады:

2NO _(г) + O _2(г) $\rightarrow$ 2NO _2(г)

Жаңбыр суы ауадағы азот (ІV) оксидін ерітіп, азот қышқылы мен азотты қышқылды түзеді:

Н ₂ О _(с) + NО _2(г) $\leftrightarrow$ НNО _3(ер) + НNО _2(ер)

Түзілген қышқылдар жаңбыр суында еріп, қышқылдық жаңбыр түзеді.

Қышқылдық жаңбырдың әсері

Табиғи шөгінділер әртүрлі қышқылдыққа ие, бірақ орташа рН = 5, 6. рH < 5, 6 болатын қышқыл жауын-шашын, әсіресе рН мәні 5, 1-ден төмен түссе, елеулі қатер тудырады. Төменде қышқылдың жауын-шашынның негізгі кері әсерлері көрсетілген:

мүсіндерге, ғимараттарға, зақым келтіру;

Қышқылдық жаңбыр мәрмәрдан жасалған ғимараттар мен мүсіндерге келтіретін зиянын келесі реакциялардың негізінді түсіндіруге болады. Жаңбыр суы көмір қышқыл газын ерітіп, көмір қышқылын түзеді. Көмір қышқылы мәрмәрдың негізін құрайтын суда ерімейтін кальций карбонатымен әрекеттесіп, суда еритін кальций гидрокарбонатын түзеді:

СаСО _3(қ) + Н ₂ СО _3(ер) $\rightarrow$ Са(НСО ₃ ) _2(ер)

Егер қышқылдық жаңбыр құрамында басқа қышқылдар болса, мысалы азотты қышқыл, онда келесі реакция орын алады:

СаСО _3(қ) + 2НNО _2(ер) $\rightarrow$ Са(NO ₂ ) _2(ер) + CO _2(г) + H ₂ O _(с)

- көлдер мен өзендерде балық, су өсімдіктері мен микроорганизмдердің өлімі;

- лосось және форельдің судың pH <5, 5 кезінде көбейу мүмкіндігі азайады;

- су айдындарының рН<6-8 төмендеуі фитопланктонның көптеген түрлерінің өнімділігінің төмендеуіне немесе жойылуына алып келеді;

- судың рН мәні 5, 7 мен 5, 4 аралығына дейін төмендесе, онда көлдегі азот айналымы бұзылады;

- қышқылдық жаңбырдың әсерінен топырақтағы кальций, натрий және басқада қоректік заттардың шайылуы, биік өсетін ағаштар, әсіресе қылқан жапырақтардың әлсіреуіне немесе өлуіне алып келеді;

- топырақ түбіндегі шөгінділерден алюминий, қорғасын, сынап және кадмий иондарының қышқылдық жаңбырда еріп босатылуынан, ағаштардың тамырлары зақымданып, көптеген балықтар түрлері өледі;

- қызанақ, соя, бұршақ, шпинат, сәбіз және мақта сияқты мәдени өсімдіктердің өсуін баяулатады;

Судың кермектігі. Карбонаттардың термиялық ыдырауы

10. 2. 1. 16 кермек судың әрекетін және кермектілікті жою әдістерін түсіну;

Судың кермектігі

Табиғатта таза су болмайды, ол үнемі қоспалар түрінде болады. Табиғи су топырақпен жанасып, жер астындағы кальций мен магний минералдарымен (көбінесе, карбонаттары) шайылады.

Олар көмірқышқылға бай сумен әрекеттесіп, ерімейтін карбонаттар - еритін гидрокарбонаттарға айналады:

СаСО _3(қ) + Н ₂ СО _3(ер) → Са(НСО ₃ ) _{2 (ер)}

MgСО _3(қ) + Н ₂ СО _3(ер) → Mg(НСО ₃ ) _{2 (ер)}

Мұндай суды кермек су деп атайды. Кермек суда ет, көкөніс және жармалар нашар піседі, сабын нашар көпіреді, ерімейтін тұздар шөгінді түрінде жиналады.

Судың кермектігі Са ²⁺ және Мg ²⁺ иондарының болуымен түсіндіріледі. Табиғи суларда олардың мөлшері неғұрлым көп болса, кермектік соғұрлым жоғары болады. Еріген тұздар суда диссоциацияланады:

CaSO ₄ $\leftrightarrow$ Ca ²⁺ + ${SO}_{4}^{2 -}$

Mg(HCO ₃ ) ₂ $\leftrightarrow$ Mg ²⁺ + 2 $H{CO}_{3}^{-}$

Сабын (органикалық тұздардың натрий тұздары RCOONa) кермек суға түскенде Са ²⁺ және Мg ²⁺ иондары органикалық ионмен қосылып, ерімитін қосылыс түзеді. Сондықтан сабын кальций және магний иондарын толық аластағанға дейін көбіктенбейді:

Сабын: RCOONa $\rightarrow$ RCOO ^- + Na ⁺

Са ²⁺ + 2RCOO ^- $\rightarrow$ (RCOO) ₂ Ca _(қ)

Уақытша және тұрақты кермектік

Суда кальций және магний гидрокарбонаттарының болуынан уақытша (немесе карбонаттық) кермектік пайда болады. Суды қайнатқанда гидрокарбонаттар ыдырап, уақытша кермектік жойылады:

Са(НСО ₃ ) _2(ер) → СаСО _3(қ) + СО _2(г) + Н ₂ О _(с)

Mg(НСО ₃ ) _2(ер) = MgСО _3(қ) + СО _2(г) + Н ₂ О _(с)

Гидрокарбонаттарды термиялық ыдыратқанда суда ерімейтін карбонаттар, көмірқышқыл газы және су түзіледі. Тұнбаға түсетін карбонаттар суды қыздыратын немесе суытатын құралдардың қабырғаларында қақ ретінде жиналады. Қақ жылуды жаман өткізеді, сондықтан моторлар қызып кетуі мүмкін. Сонымен қатар, олардың тозуын тездетеді.

Қақтың әсерінен су құбырларының диаметрі 2-3 есе кішірейеді. Қақ қабатында жарық пайда болса, ыстық су құбырлардың қабырғасына жетеді. Егер бұл қыста болса, температураның бірден төмендеуінен құбыр жарылуы мүмкін.

Уақытша кермектілікті тек қана қайнату арқылы емес, сонымен қатар әк суын қосу арқылы кетіруге болады:

Са(НСО ₃ ) _2(ер) + Са(ОН) _2(ер) → 2СаСО _3(қ) + 2Н ₂ О _(с)

Тұрақты кермектік (немесе карбонаттық емес кермектік)

Кальций және магний сульфаттары, хлоридтері немес басқа да еритін тұздары судың құрамында болса, бұл кермектікті тұрақты кермектіп деп атайды. Тұрақты кермектікті қайнату арқылы жоя алмаймыз. Бұл жағдайда суды жұмсарту үшін соданы (натрий карбонатын) қосу арқылы жүзеге асырылады, нәтижесінде кальций және магний карбонаттарының тұнбалары түзіледі:

CaSO _4(ер) + Na ₂ CO _3(ер) → CaCO _3(қ) + Na ₂ SO _4(ер)

Кейде соданың орнына натрий фосфатын қолданады, ол да кальций мен магний катиондарымен ерімейтін тұнба түзеді:

MgSO _4(ер) + 2Na ₃ PO _4(ер) → Mg ₃ (PO ₄ ) _2(қ) + 3Na ₂ SO _4(ер)

Кальций және магний ортофосфаттары суда өте нашар ериді, сондықтан суды бұл әдіспен тазарту өте нәтижелі болады.

Ауыз суының құрамында кальцийдің аз мөлшерде болуы адам ағзасына пайдалы екендігін ұмытпау қажет.

Кальцийдың маңызды қосылыстары және олардың техникадағы рөлі

10. 2. 1. 17 адамзаттың әктасты мыңдаған жылдар бойы өндіріп келе жатқандығын білу;

10. 2. 1. 18 «сөндірілмеген әктің» «сөндірілген әкке» айналуын сипаттау;

10. 2. 1. 19 әктас пен карбонаттардың қолданылуы олардың қандай химиялық қасиеттеріне негізделгендігін білу және түсіну;

Кальций оксиді, СаО - ақ түсті, қиын балқитын зат. Техникада СаО сөндірілмеген әк деп атайды. Оны жоғары температурада (шамамен 1000оС-та) әктасты қыздырып алады:

СаСО _3(қ) $\overset{t}{\rightarrow}$ CaO _(қ) + CO _2(г)

Кальций оксиді - типтік негіздік оксид, сондықтан оны қышқыл топырақты бейтараптауға қолданады. Оны сумен араластырып, пайда болған суспензияны топыраққа шашады. Кальций оксидінің сумен әрекеттесуінің нәтижесінде түзілетін кальций гидроксиді топырақты қышқыл ететін заттарды бейтараптандырады. Бір гектар жерді бейтараптандыру үшін 1-ден 6 тоннаға дейін кальций оксиді қажет.

Сөндірілмеген әк - әктасты ерітінді мен бетонның белгілі құраушысы, сонымен қатар ол сөндірілген әкті алу үшін қолданылатын маңызды материал.

Кальций гидроксиді, Са(ОН) ₂ - суда аз ериді, оның қаныққан ерітіндісі зертханада әк суы деген атпен кеңінен қолданады. Кальций гидроксидін кальций оксидіне су қосып алады:

СаО + Н ₂ О → Са(ОН) ₂ + 70 кДж

Бұл реакция өте шабытты жүреді, су қайнап, тіпті оның біраз бөлігі буға айналады. Нәтижесінде сөндірімеген әктен сөндірілген әк деп аталатын калций гидроксиді түзіледі.

Сөндірілген әк құрылыста кеңінен қолданылады. Әк сүті үйдің ішін немесе сыртын әктеу үшін, әк суының құммен және сумен қоспасы кірпіш қалауда және сылақта байланыстырушы зат ретінде қолданылады. Үйдің сыртын кальций гидроксидімен ақтағанда, ол ауадағы көмірқышқыл газымен әрекеттесуінің салдарынан кальций карбонаты түзілгендіктеп, біртіндеп қатады:

Са(ОН) ₂ + СО ₂ → СаСО ₃ + Н ₂ О

Әк суының құммен қоспасын египеттіктер байланыстырушы материал ретінде бұдан 4000 жыл бұрын қолдана бастаған.

Әк суы сонымен қатар келесі салаларда қолданылады:

судың уақытша кермектігін жою үшін;
ағартқыш ерітінді - хлорлы ісбесті алуға;
қышқылды топырақты бейтараптауға араналған тыңайтқыштар алуға;
былғары илеуде;
басқа кальций қосылыстарын өндіруде, қышқыл ерітінділерді (соның ішінде өндіріс ағынды суларын) бейтараптандыруға;
тамақ өнеркәсібінде E526 тағамдық қоспа ретінде тіркелген;
стоматологияда - тістің арналарын дезинфекциялауда және т. б;

Кальций карбонаты, СаСО ₃ - ақ түсті, суда ерімитін қосылыс.

Тазартылған кальций карбонаты:

қағаз өндірісінде кальций карбонаты бір мезгілде ағартқыш, толтырғыш, сондай-ақ ашытқыш ретінде;
силикат және шыны өндірісінде терезе әйнегін, шыны бөтелкелер, шыны, шыныдан жасалған бұйымдар жасауда;
гигиеналық заттар (мысалы, тіс пастасы) жасауда;
тамақ өнеркәсібінде тамақ бояғыш Е170 ретінде тіркелген;
бояулар өндірісінде қолданылатын пигменттің 20% -ын құрайды;
пластика өндірушілер таза кальций карбонатын негізгі тұтынушыларының бірі болып табылады (жалпы тұтынудың 50% -нан астамы) . Толтырғыш және бояғыш ретінде пайдаланылатын, кальций карбонаты поливинилхлоридті (ПВХ), полиэфир талшықтарын, полиолефиндерді өндіруде кеңінен қолданылады.

Негізін кальций карбонаты құрайтын мәрмәр - құрылыста, ал бор - тақтаға жазу үшін қолданылады.

Әктасты темір және цемент өндірісінде қолдану

10. 2. 1. 20 цемент өндрісіндегі әктастың қолданылуын білу;

Цемент

Бүгінгі өнеркәсіптену мен қалалану үрдісі жоғары қарқында жүріп жатқан кезеңде 1756 жылы ағылшын инженері Джон Цмитон ойлап тапқан цементтің алатын орны ерекше.

Цeмент (нем. Zement, лат. Caementum - ұсақталған тас, қиыршық тас) - гидравликалық байланыстырғыш материалдар тобы. Әртүрлі құрамды кальций силикаттары мен алюмосиликаттарынан тұратын гидравикалық байланыстырушы материал портланцемент деп аталады. Портланд-цементтің негізгі компоненттері мынадай қосылыстар болып табылады: алит 3СаО*SiO ₂ ; белит 2CaO*SiO ₂ , 3CaO*Al ₂ O ₃ . Бұл қосылыстардан басқа портланд-цементте 3CaO*Al ₂ O ₃ *Fe ₂ O ₃ , кальций және магний оксидтерінің қосындысы бар. Портландцемент өндірісінің шикі заты - әртүрлі әк жыныстары (әктас, бор, доломит) және саздар, сонымен бірге жұқа дисперсті әктас пен саздың біртекті қоспалары болып табылатын мергелдер.

Цемент өндірісі

Шикізаттар:

Ізбестас, СаСО ₃

Саз, Al ₂ O ₃ *SiO ₂ *Н ₂ О

Цемент өндірісі кезінде жүретін реакциялар:

1. Cаздың ыдырауы:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.