Номер 15, страница 382 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 52. Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - номер 15, страница 382.

Условие.

15. Подготовьте сообщение на тему «Природные соединения кальция и их использование в технике, строительстве, быту, искусстве».

Решение.

Решение 2.

Кальций — один из самых распространенных элементов в земной коре. В природе он встречается исключительно в виде соединений. Наиболее важные из них — карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты и фториды.

Природные соединения кальция

- Карбонат кальция ($CaCO_3$) — самое распространенное соединение. Встречается в виде минералов, таких как кальцит и арагонит, и горных пород — известняка, мела и мрамора. Также является основной составляющей раковин моллюсков и кораллов.
- Сульфат кальция ($CaSO_4$) — встречается в природе в виде минерала ангидрита ($CaSO_4$) и дигидрата сульфата кальция, известного как гипс ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$).
- Фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$) — основной компонент минералов группы апатита и фосфоритов. Является неорганической составляющей костей и зубов позвоночных.
- Фторид кальция ($CaF_2$) — встречается в виде минерала флюорита (плавикового шпата).

Использование в технике

Природные соединения кальция находят широкое применение в различных отраслях промышленности.
Карбонат кальция ($CaCO_3$) используется:
- в металлургии в качестве флюса для удаления примесей при производстве стали. При высоких температурах он разлагается на оксид кальция ($CaO$) и диоксид углерода ($CO_2$). Оксид кальция реагирует с оксидами кремния, образуя шлак;
- в химической промышленности для производства негашеной извести ($CaO$), гашеной извести ($Ca(OH)_2$), соды по методу Сольве, а также в качестве наполнителя при производстве бумаги, пластмасс, красок и резины;
- в стекольной промышленности, где известняк является источником оксида кальция, который придает стеклу химическую стойкость и прочность.
Фторид кальция ($CaF_2$) применяется:
- в металлургии как флюс для снижения температуры плавления и повышения текучести шлаков;
- в химической промышленности для получения фтороводорода ($\text{HF}$) и других фторсодержащих соединений;
- в оптике, где монокристаллы флюорита используются для изготовления линз и призм, работающих в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах спектра.
Ответ: В технике соединения кальция используются в металлургии (флюсы), химической промышленности (производство соды, извести, фтороводорода), производстве стекла, бумаги, пластмасс и в оптике.

Использование в строительстве

Строительство является одной из главных областей применения соединений кальция.
Карбонат кальция ($CaCO_3$) в виде известняка и мрамора используется как строительный и облицовочный камень. Известняк является основным сырьем для производства цемента — важнейшего строительного материала. Обжигом известняка получают негашеную известь ($CaO$), которая после гашения водой превращается в гашеную известь ($Ca(OH)_2$). Гашеная известь — основа известкового раствора, используемого в качестве связующего материала в кладке и штукатурке.
Сульфат кальция ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$), или гипс, при нагревании теряет часть воды и превращается в алебастр или строительный гипс ($CaSO_4 \cdot 0.5H_2O$). При смешивании с водой он быстро твердеет, что используется для изготовления гипсокартона, сухих строительных смесей, штукатурных работ и создания лепных украшений. Также гипс добавляют в цемент для регулирования скорости его схватывания.
Ответ: В строительстве соединения кальция (известняк, гипс, мрамор) применяются в качестве строительного материала, для производства цемента, извести, гипсокартона, сухих смесей и отделочных материалов.

Использование в быту

Соединения кальция играют важную роль и в повседневной жизни.
Карбонат кальция ($CaCO_3$) применяется:
- как пищевая добавка (E170) — белый краситель, регулятор кислотности, разрыхлитель;
- в медицине как антацидное средство для нейтрализации соляной кислоты в желудке и как источник кальция для восполнения его дефицита в организме;
- входит в состав зубных паст в качестве абразивного компонента;
- молотый известняк или мел используется в сельском хозяйстве для известкования кислых почв.
Сульфат кальция ($CaSO_4$) используется в пищевой промышленности как коагулянт при производстве тофу и как улучшитель муки и хлеба.
В медицине гипс (алебастр) применяется для наложения фиксирующих повязок при переломах.
Ответ: В быту соединения кальция используются как пищевые добавки, лекарственные препараты (антациды, источники кальция), компоненты зубных паст, удобрения для почвы, а также в медицине для фиксации переломов.

Использование в искусстве

С древних времен соединения кальция служили материалом для создания произведений искусства.
Мрамор ($CaCO_3$) — благородный и долговечный материал, из которого созданы многие шедевры мировой скульптуры (например, «Давид» Микеланджело, «Венера Милосская»). Он также широко используется в архитектуре для облицовки зданий и создания декоративных элементов.
Известняк ($CaCO_3$) также является материалом для скульптуры и архитектурной резьбы.
Мел ($CaCO_3$) используется как основной компонент грунта (гессо) для подготовки холстов и досок под живопись.
Гашеная известь ($Ca(OH)_2$) является основой для техники фресковой живописи, где краски наносятся на сырую известковую штукатурку. При высыхании известь превращается в карбонат кальция, прочно закрепляя пигмент.
Гипс ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$), а точнее его разновидность алебастр, — мягкий минерал, который легко поддается обработке и с древности использовался для создания скульптур и декоративных предметов. Строительный гипс (алебастр) применяется для изготовления форм при литье скульптур из бронзы и других металлов, а также для создания самостоятельных скульптурных произведений.
Ответ: В искусстве соединения кальция (мрамор, известняк, гипс, известь) используются как материалы для скульптуры (мрамор, алебастр), архитектурного декора, основа для фресковой живописи (известковая штукатурка) и грунтовки холстов (мел).