Номер 10, страница 158 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 33. Кальций и его соединения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 10, страница 158.

Условие.

10. Расскажите о применении карбоната и сульфата кальция. На чём основано использование гипсовой повязки при лечении переломов?

Решение.

Решение 2.

Расскажите о применении карбоната и сульфата кальция.

Карбонат кальция ($CaCO_3$)

Карбонат кальция — одно из самых распространенных на планете химических соединений. В природе он встречается в виде минералов, таких как кальцит, арагонит и ватерит, и является основной составляющей горных пород — известняка, мрамора, а также мела. Его применение чрезвычайно широко:

• Строительство: известняк и мрамор используются как строительный и облицовочный камень. При обжиге известняка получают негашеную известь ($CaO$), которая является ключевым компонентом для производства цемента и гашеной извести (строительных растворов). Мел используется в производстве красок, шпатлевок и для побелки.
• Промышленность: в металлургии карбонат кальция (в виде известняка) используется как флюс для удаления примесей при выплавке чугуна. В стекольной промышленности он является одним из основных компонентов шихты. Его также применяют как наполнитель при производстве бумаги (делает ее белой и плотной), пластмасс, резины, бытовой химии (чистящие порошки).
• Сельское хозяйство: измельченный известняк или мел вносят в почву для снижения ее кислотности (известкование).
• Пищевая промышленность и медицина: очищенный карбонат кальция зарегистрирован как пищевая добавка Е170 (белый краситель, регулятор кислотности). Он используется как источник кальция в биологически активных добавках и как антацидное средство для нейтрализации избыточной кислоты в желудке.

Сульфат кальция ($CaSO_4$)

Сульфат кальция в природе чаще всего встречается в виде кристаллогидрата — гипса ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$), а также в безводной форме — ангидрита. Основные области применения связаны со свойствами гипса.

• Строительство: это основная сфера применения. При нагревании гипса до 150–180 °C он теряет часть воды и превращается в полуводный гипс, или алебастр ($CaSO_4 \cdot 0,5H_2O$). Алебастр при смешивании с водой быстро твердеет, снова превращаясь в гипс. Это свойство используется для производства сухих строительных смесей, штукатурки, гипсокартона, лепнины и других отделочных материалов.
• Медицина: на основе алебастра изготавливают гипсовые повязки для фиксации переломов. Также он находит применение в стоматологии для создания слепков и моделей.
• Сельское хозяйство: гипс используется для гипсования засоленных почв, а также как удобрение, богатое кальцием и серой.
• Промышленность: сульфат кальция используется как наполнитель при производстве бумаги и красок. В цементной промышленности его добавляют для регулирования скорости схватывания. Безводный сульфат кальция является хорошим осушителем.
• Пищевая промышленность: применяется как пищевая добавка E516 (отвердитель, регулятор кислотности), например, при производстве тофу.

Ответ: Карбонат кальция ($CaCO_3$) используется в строительстве (цемент, известь, мрамор), сельском хозяйстве (уменьшение кислотности почв), промышленности (производство стекла, наполнитель) и как пищевая добавка/лекарство. Сульфат кальция ($CaSO_4$) применяется в основном в виде гипса для производства строительных материалов (гипсокартон, штукатурка), в медицине (гипсовые повязки), а также в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

На чём основано использование гипсовой повязки при лечении переломов?

Использование гипсовой повязки основано на химическом свойстве полуводного сульфата кальция ($CaSO_4 \cdot 0,5H_2O$ или $(CaSO_4)_2 \cdot H_2O$), также известного как медицинский гипс или алебастр, вступать в реакцию с водой и затвердевать.

Медицинский гипс получают путем термической обработки природного двуводного гипса ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$) при температуре около 150-170 °C. В результате он частично обезвоживается:

$2(CaSO_4 \cdot 2H_2O) \xrightarrow{t} (CaSO_4)_2 \cdot H_2O + 3H_2O$

Полученный порошок (алебастр) при смешивании с водой вступает в обратную реакцию гидратации:

$(CaSO_4)_2 \cdot H_2O + 3H_2O \rightarrow 2(CaSO_4 \cdot 2H_2O) + Q$

В ходе этой экзотермической реакции (с выделением тепла) образуются переплетенные между собой кристаллы двуводного гипса, что приводит к быстрому схватыванию и затвердеванию массы. При наложении гипсовой повязки бинты, пропитанные порошком алебастра, смачивают в воде и оборачивают вокруг поврежденной конечности. Через несколько минут смесь застывает, образуя прочный и жесткий каркас. Этот каркас надежно иммобилизует (обездвиживает) костные отломки в правильном анатомическом положении, что является главным условием для их правильного сращения и заживления перелома.

Ответ: Использование гипсовой повязки основано на способности полугидрата сульфата кальция (медицинского гипса) при смешивании с водой быстро затвердевать, превращаясь обратно в твердый гипс. Этот процесс создает прочную, неподвижную конструкцию, которая фиксирует сломанную кость, обеспечивая условия для ее правильного сращения.