Kaltsiy- davriy tizimning 4-davr elementi va PA-guruhi, seriya raqami 20. Elektron formula atom [18 Ar] 4s 2, oksidlanish darajasi +2 va 0. Ishqoriy tuproq metallarini nazarda tutadi. Elektromanfiyligi past (1,04), metall (asosiy) xossalarini namoyon qiladi. Ko'p tuzlar va binar birikmalar hosil qiladi (kation sifatida). Ko'pgina kaltsiy tuzlari suvda juda kam eriydi. Tabiatda - oltinchi kimyoviy ko'pligi bo'yicha element (metallar orasida uchinchi) bog'langan shaklda. Barcha organizmlar uchun muhim element.Tuproqdagi kaltsiy etishmasligi ohak o'g'itlari (CaCO 3 , CaO, kaltsiy siyanamid CaCN 2 va boshqalar) qo'llanilishi bilan to'ldiriladi. Kaltsiy, kaltsiy kationi va uning birikmalari gaz gorelkasining alangasini quyuq to'q sariq rangga bo'yaydi ( sifatli aniqlash).
Kaltsiy Ca
Kumush-oq metall, yumshoq, egiluvchan. Nam havoda u xiralashadi va CaO va Ca(OH) plyonkasi bilan qoplanadi 2. Juda reaktiv; havoda qizdirilganda yonadi, vodorod, xlor, oltingugurt va grafit bilan reaksiyaga kirishadi:
Boshqa metallarni ularning oksidlaridan kamaytiradi (sanoat uchun muhim usul kaltsiy termiyasi):
Kvitansiya tarkibida kaltsiy sanoat:
Kaltsiy metall qotishmalaridan metall bo'lmagan aralashmalarni olib tashlash uchun, engil va antifriksion qotishmalarning tarkibiy qismi sifatida, noyob metallarni oksidlaridan ajratib olish uchun ishlatiladi.
Kaltsiy oksidi CaO
asosiy oksid. Texnik nomi ohakdir. Oq, yuqori gigroskopik. Ca 2+ O 2- ionli tuzilishga ega. Olovga chidamli, termal barqaror, yonganda uchuvchan. Namlikni singdiradi va karbonat angidrid havodan. Suv bilan kuchli reaksiyaga kirishadi (yuqori ekzo- ta'siri), kuchli gidroksidi eritma hosil qiladi (gidroksid cho'kishi mumkin), jarayon ohakni so'ndirish deb ataladi. Kislotalar, metall va metall bo'lmagan oksidlar bilan reaksiyaga kirishadi. U boshqa kaltsiy birikmalarini sintez qilishda, Ca(OH) 2, CaC 2 va mineral oʻgʻitlar olishda, metallurgiyada oqim, organik sintezda katalizator, qurilishda bogʻlovchi komponent sifatida ishlatiladi.
Eng muhim reaksiyalar tenglamalari:
Kvitansiya CaO sanoatda– ohaktoshni qovurish (900-1200 °S):
CaCO3 = CaO + CO2
Kaltsiy gidroksidi Ca(OH) 2
asosiy gidroksid. Texnik nomi - o'chirilgan ohak. Oq, gigroskopik. U Ca 2+ (OH -) 2 ionli tuzilishga ega. O'rtacha issiqlikda parchalanadi. Havodan namlik va karbonat angidridni o'zlashtiradi. Sovuq suvda ozgina eriydi (ishqoriy eritma hosil bo'ladi), qaynoq suvda ham kamroq eriydi. Shaffof eritma (ohak suvi) gidroksidning cho'kishi tufayli tezda bulutli bo'ladi (suspenziya ohak suti deb ataladi). Ca 2+ ioniga sifatli reaktsiya - bu CaCO 3 cho'kmasi paydo bo'lishi va uning eritmaga o'tishi bilan ohak suvi orqali karbonat angidridning o'tishi. Kislotalar va kislota oksidlari bilan reaksiyaga kirishadi, ion almashish reaktsiyalariga kiradi. Shisha, oqlash, ohak mineral o'g'itlar ishlab chiqarishda, sodali suvni kaustiklash va yumshatish uchun ishlatiladi. toza suv, shuningdek, ohak ohaklarini tayyorlash uchun - xamirli aralashmalar (qum + o'chirilgan ohak + suv), tosh va g'isht ishlarida, devorlarni bezash (gipslash) va boshqa qurilish maqsadlarida bog'lovchi sifatida xizmat qiladi. Bunday eritmalarning qattiqlashishi ("tutilishi") havodan karbonat angidridning singishi bilan bog'liq.
Kaltsiy - kimyoviy element Davriy sistemada atom raqami 20 boʻlgan II guruh, Ca (lat. Kaltsiy) belgisi bilan belgilanadi. Kaltsiy yumshoq, kumushrang kulrang gidroksidi tuproqli metalldir.
Davriy sistemaning 20 elementi Elementning nomi latdan olingan. kalx (in genitiv holat calcis) - "ohak", "yumshoq tosh". Uni 1808 yilda metall kaltsiyni ajratib olgan ingliz kimyogari Xamfri Devi taklif qilgan.
Kaltsiy birikmalari - ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - yonayotgan ohaktosh mahsuloti) bir necha ming yillar oldin qurilishda ishlatilgan.
Kaltsiy er yuzidagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. Kaltsiy birikmalari deyarli barcha hayvon va o'simlik to'qimalarida mavjud. U er qobig'i massasining 3,38% ni tashkil qiladi (ko'pligi bo'yicha kislorod, kremniy, alyuminiy va temirdan keyin 5-o'rin).
Tabiatda kaltsiyni topish
Kaltsiyning yuqori kimyoviy faolligi tufayli tabiatda erkin shaklda topilmaydi.
Kaltsiy er qobig'i massasining 3,38% ni tashkil qiladi (ko'pligi bo'yicha kislorod, kremniy, alyuminiy va temirdan keyin 5-o'rin). Element tarkibi dengiz suvi- 400 mg / l.
izotoplar
Kaltsiy tabiatda oltita izotop aralashmasi shaklida uchraydi: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca va 48Ca, ular orasida eng keng tarqalgani - 40Ca - 96,97% ni tashkil qiladi. Kaltsiy yadrolari protonlarning sehrli sonini o'z ichiga oladi: Z = 20. Izotoplar
40
20
Ca20 va
48
20
Ca28 tabiatda topilgan beshta ikkita sehrli sonli yadrolardan ikkitasi.
Tabiatda uchraydigan oltita kaltsiy izotopidan beshtasi barqaror. Oltinchi 48Ca izotopi, oltitaning eng og'irligi va juda kam uchraydigan (uning izotopik ko'pligi atigi 0,187%), yarimparchalanish davri 1,6 1017 yil bo'lgan ikki marta beta-parchalanishga uchraydi.
Tog' jinslari va minerallarda
Kaltsiyning katta qismi turli jinslarning silikatlari va aluminosilikatlari (granitlar, gneyslar va boshqalar), ayniqsa dala shpati - anortit Ca tarkibida mavjud.
Cho'kindi jinslar shaklida kaltsiy birikmalari asosan mineral kaltsitdan (CaCO3) tashkil topgan bo'r va ohaktosh bilan ifodalanadi. Kaltsitning kristalli shakli, marmar tabiatda juda kam uchraydi.
Kaltsit CaCO3, angidrit CaSO4, alebastr CaSO4 0,5H2O va gips CaSO4 2H2O, ftorit CaF2, apatitlar Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 kabi kaltsiy minerallari ancha keng tarqalgan. Tabiiy suvda kaltsiy va magniy tuzlarining mavjudligi uning qattiqligini aniqlaydi.
Kuchli ravishda o'tadigan kaltsiy er qobig'i va turli geokimyoviy tizimlarda toʻplanib, 385 ta mineral (minerallar soni boʻyicha toʻrtinchi oʻrin) hosil qiladi.
Kaltsiyning biologik roli
Kaltsiy o'simliklar, hayvonlar va odamlarda keng tarqalgan makronutrientdir. Odamlarda va boshqa umurtqali hayvonlarda uning katta qismi skelet va tishlarda bo'ladi. Kaltsiy suyaklarda gidroksiapatit shaklida bo'ladi. Kimdan turli shakllar kaltsiy karbonat (ohak) umurtqasiz hayvonlarning ko'p guruhlari (gubkalar, marjon poliplari, mollyuskalar va boshqalar) "skeletlari" dan iborat. Kaltsiy ionlari qon ivish jarayonlarida ishtirok etadi, shuningdek, hujayra ichidagi universal ikkinchi xabarchilardan biri bo'lib xizmat qiladi va turli hujayra ichidagi jarayonlarni - mushaklarning qisqarishini, ekzotsitozni, shu jumladan gormonlar va neyrotransmitterlarning sekretsiyasini tartibga soladi. Inson hujayralari sitoplazmasida kaltsiy kontsentratsiyasi taxminan 10−4 mmol / l, hujayralararo suyuqliklarda taxminan 2,5 mmol / l ni tashkil qiladi.
Kaltsiyga bo'lgan ehtiyoj yoshga bog'liq. 19-50 yoshdagi kattalar va 4-8 yoshdagi bolalar uchun kunlik ehtiyoj (RDA) 1000 mg (yog'liligi 1% bo'lgan taxminan 790 ml sutda mavjud) va 9 yoshdan 18 yoshgacha bo'lgan bolalar uchun - kuniga 1300 mg (yog'liligi 1% bo'lgan taxminan 1030 ml sutda mavjud). O'smirlik davrida skeletning intensiv o'sishi tufayli kaltsiyni etarli darajada iste'mol qilish juda muhimdir. Biroq, AQShda olib borilgan tadqiqotlarga ko'ra, 12-19 yoshdagi qizlarning atigi 11 foizi va o'g'il bolalarning 31 foizi o'z ehtiyojlarini qondira oladi. Balanslangan dietada kaltsiyning ko'p qismi (taxminan 80%) bolaning tanasiga sut mahsulotlari bilan kiradi. Qolgan kaltsiy don (shu jumladan, butun donli non va grechka), dukkaklilar, apelsinlar, ko'katlar, yong'oqlardan keladi. Sut yog'iga asoslangan sut mahsulotlari (sariyog ', qaymoq, smetana, qaymoqli muzqaymoq) deyarli kaltsiyni o'z ichiga olmaydi. Sut mahsulotidagi sut yog'i qancha ko'p bo'lsa, unda kaltsiy kamroq bo'ladi. Ichakdagi kaltsiyning so'rilishi ikki yo'l bilan sodir bo'ladi: transcellular (transcellular) va intercellular (paracellular). Birinchi mexanizm D vitaminining faol shakli (kaltsitriol) va uning ichak retseptorlari ta'sirida vositachilik qiladi. Kaltsiyni kam va o'rtacha iste'mol qilishda katta rol o'ynaydi. Ratsionda yuqori kaltsiy miqdori bilan hujayralararo so'rilish asosiy rol o'ynay boshlaydi, bu katta kaltsiy kontsentratsiyasi gradienti bilan bog'liq. Hujayralararo mexanizm tufayli kaltsiy ko'proq o'n ikki barmoqli ichakda so'riladi (u erda kalsitriolda retseptorlarning eng yuqori konsentratsiyasi tufayli). Hujayralararo passiv o'tish tufayli kaltsiyning so'rilishi ingichka ichakning uchta bo'limida eng faoldir. Kaltsiyning so'rilishi laktoza (sut shakari) tomonidan paracellularly yordam beradi.
Kaltsiyning so'rilishiga ba'zi hayvonlarning yog'lari (shu jumladan sigir suti va mol go'shti yog'i, lekin cho'chqa yog'i emas) va palma yog'i to'sqinlik qiladi. Bunday yog'lar tarkibidagi palmitik va stearik kislotalar yog 'kislotasi ichakda hazm qilish jarayonida parchalanadi va erkin shaklda kaltsiyni mustahkam bog'laydi, kaltsiy palmitat va kaltsiy stearatini (erimaydigan sovun) hosil qiladi. Kreslo bilan bu sovun shaklida ham kaltsiy, ham yog' yo'qoladi. Ushbu mexanizm xurmo yog'i (palma olein) asosidagi chaqaloq formulasi bo'lgan chaqaloqlarda kaltsiyning so'rilishini kamaytirish, suyak mineralizatsiyasini kamaytirish va suyak kuchining bilvosita o'lchovlarini kamaytirish uchun javobgardir. Bu bolalarda ichaklarda kaltsiyli sovun hosil bo'lishi najasning qattiqlashishi, uning chastotasining pasayishi, shuningdek tez-tez regürjitatsiya va kolik bilan bog'liq.
uchun muhimligi tufayli qondagi kaltsiy kontsentratsiyasi katta raqam hayotiy jarayonlar aniq tartibga solinadi va to'g'ri ovqatlanish va kam yog'li sut mahsulotlari va D vitamini etarli miqdorda iste'mol qilish bilan tanqislik yuzaga kelmaydi. Ratsionda kaltsiy va / yoki D vitaminining uzoq vaqt etishmasligi osteoporoz xavfini oshiradi va chaqaloqlik davrida raxitni keltirib chiqaradi.
Kaltsiy va D vitaminining haddan tashqari dozasi giperkalsemiyaga olib kelishi mumkin. 19 yoshdan 50 yoshgacha bo'lgan kattalar uchun maksimal xavfsiz doz kuniga 2500 mg (taxminan 340 g Edam pishloq).
Kaltsiy birikmalari.
CaO- kaltsiy oksidi yoki so'nmagan ohak, u ohaktoshning parchalanishi natijasida olinadi: CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 - oksiddir ishqoriy tuproq metali, shuning uchun u suv bilan faol o'zaro ta'sir qiladi: CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2
Ca(OH) 2 - kaltsiy gidroksid yoki o'chirilgan ohak, shuning uchun CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 reaktsiyasi ohak so'ndirilishi deb ataladi. Agar eritma filtrlangan bo'lsa, ohak suvi olinadi - bu gidroksidi eritma, shuning uchun u fenolftalein rangini qip-qizil rangga o'zgartiradi.
Hidratlangan ohak qurilishda keng qo'llaniladi. Uning qum va suv bilan aralashmasi yaxshi bog'lovchi materialdir. Karbonat angidrid ta'sirida aralashma Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO3 + H 2 O ni qattiqlashtiradi.
Shu bilan birga, qum va aralashmaning bir qismi silikat Ca (OH) 2 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + H 2 O ga aylanadi.
Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 2 + H 2 O va CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2 tenglamalari tabiatda va sayyoramiz qiyofasini shakllantirishda muhim rol o'ynaydi. . Haykaltarosh va me'mor ko'rinishidagi karbonat angidrid karbonat jinslari qatlamlarida er osti saroylarini yaratadi. U yuzlab va minglab tonna ohaktoshlarni yer ostiga ko‘chirishga qodir. Tog' jinslaridagi yoriqlar orqali tarkibida erigan karbonat angidrid bo'lgan suv ohaktosh qalinligiga kirib, bo'shliqlar - kastra g'orlarini hosil qiladi. Kaltsiy bikarbonat faqat eritmada mavjud. Er osti suvlari er qobig'ida harakat qiladi, mos sharoitlarda suv bug'lanadi: Ca (HCO3) 2 \u003d CaCO3 + H 2 O + CO 2 , stalaktitlar va stalagmitlar shunday hosil bo'ladi, ularning shakllanish sxemasi mashhur geokimyogar A.E. tomonidan taklif qilingan. Fersman. Qrimda kastra g'orlari juda ko'p. Ularni fan o'rganadi speleologiya.
Qurilishda kaltsiy karbonat ishlatiladi CaCO3- bu bo'r, ohaktosh, marmar. Hammangiz bizning vokzalni ko'rgansiz: u xorijdan keltirilgan oq marmar bilan bezatilgan.
tajriba: ohak suvi eritmasiga naycha orqali puflang, u bulutli bo'ladi .
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 HAQIDA
Hosil bo`lgan cho`kmaga sirka kislota qo`shadi, ko`piklanish kuzatiladi. karbonat angidrid ajralib chiqadi.
CaCO 3 +2CH 3 COOH \u003d Ca (CH 3 SOO) 2 +H 2 O + CO 2
KARBONATLI AKALAR HAQIDA ERTAK.
Yer yuzida uchta aka-uka yashaydi
Karbonatlar oilasidan.
Katta akasi chiroyli MARMAR,
Karara nomi bilan ulug'vor,
Ajoyib arxitektor. U
U Rim va Parfenonni qurdi.
Ohak toshini hamma biladi,
Shuning uchun u shunday nomlangan.
O'z ishi bilan mashhur
Uyning orqasida uy qurish.
Ham qodir, ham qodir
Kichik yumshoq ukasi MEL.
Qanday chizish kerak, qarang
Bu CaCO 3!
Birodarlar o'yin-kulgini yaxshi ko'radilar
Issiq pechda yoqing
Keyin CaO va CO 2 hosil bo'ladi.
Bu karbonat angidrid
Har biringiz u bilan tanishsiz,
Biz uni nafas qilamiz.
Xo'sh, bu Sao -
Issiq kuygan ohak.
Unga suv qo'shing
Yaxshilab aralashtirish
Muammoni oldini olish uchun
Biz qo'llarimizni himoya qilamiz
Sovuq aralash OHAK, lekin SÖNDIRILGAN!
ohak suti
Devorlari osongina oqlanadi.
Yorqin uyning ko'ngli ko'tarildi
Ohakni bo'rga aylantirish.
Odamlar uchun hokus pokus:
Faqat suvni puflash kerak,
Bu qanchalik oson
Sutga aylandi!
Endi bu juda aqlli.
Men soda olaman
Sut va sirka. Ay!
Chekkadan ko'pik to'kilmoqda!
Hamma tashvishda, hammasi ishda
Tongdan tonggacha -
Bu birodarlar Karbonatlar,
Bu CaCO 3!
Takrorlash:
CaO- kaltsiy oksidi, ohak;
Ca(OH) 2
- kaltsiy gidroksidi (eritma konsentratsiyasiga qarab o'chirilgan ohak, ohak suvi, ohak suti).
General ham xuddi shunday kimyoviy formula Ca(OH) 2 . Farqi: ohak suvi Ca (OH) 2 ning shaffof to'yingan eritmasi, ohak suti esa Ca (OH) 2 ning suvdagi oq suspenziyasidir.
CaCl 2
- kaltsiy xlorid, kaltsiy xlorid;
CaCO 3
- kaltsiy karbonat, bo'r, qobiqli tosh marmar, ohaktosh.
L/R: to'plamlar. Keyinchalik, biz maktab laboratoriyasida mavjud bo'lgan minerallar to'plamini namoyish qilamiz: ohaktosh, bo'r, marmar, qobiqli tosh.
CaS0 4
∙ 2H 2
0
- gidratlangan kaltsiy sulfat, gips;
CaCO 3
- kaltsit, kaltsiy karbonat er yuzida 30 million km 2 ni egallagan ko'plab minerallarning bir qismidir.
Bu minerallarning eng muhimi ohaktosh. Qobiqli jinslar, organik kelib chiqadigan ohaktoshlar. Sement, kaltsiy karbid, soda, barcha turdagi ohak ishlab chiqarish, metallurgiyaga ketadi. Ohaktosh qurilish sanoatining asosini tashkil etadi va undan ko'plab qurilish materiallari ishlab chiqariladi.
Bo'r bu shunchaki tish kukuni va maktab bo'ri emas. Shuningdek, u qog'oz ishlab chiqarishda qimmatli qo'shimcha hisoblanadi (qoplangan - eng yuqori sifat) va kauchuk; binolarni qurish va ta'mirlashda - oqlash sifatida.
Marmar zich kristalli jinsdir. Rangi bor - oq, lekin ko'pincha turli xil aralashmalar uni turli xil ranglarda bo'yashadi. Sof oq marmar kamdan-kam uchraydi va asosan haykaltaroshlar (Mikelanjelo, Roden haykallari. Qurilishda rangli marmar qoplama materiali (Moskva metrosi) yoki hatto saroylarning asosiy qurilish materiali (Toj Mahal) sifatida ishlatiladi.
Qiziqarli "Mavzoley" dunyosida Toj Mahal ""
Mo'g'ullar sulolasidan bo'lgan Shoh Jahon deyarli butun Osiyoni qo'rquv va itoatkorlikda ushlab turdi. 1629 yilda Shoh Jahonning suyukli rafiqasi Mumzat Mahal 39 yoshida tug'ruq paytida vafot etdi (bu ularning 14-farzandi edi, barchasi o'g'il bolalar edi). U g'ayrioddiy go'zal, yorqin, aqlli edi, imperator unga hamma narsada bo'ysundi. O'limidan oldin u eridan qabr qurishni, bolalarga g'amxo'rlik qilishni va turmushga chiqmaslikni so'radi. Xafa bo'lgan podshoh hammaga o'z elchilarini yubordi katta shaharlar, qo‘shni davlatlarning poytaxtlari – Buxoro, Samarqand, Bag‘dod, Damashqqa eng zo‘r hunarmandlarni topib, taklif qilish maqsadida rafiqasining xotirasiga shoh dunyodagi eng zo‘r bino qurishga qaror qiladi. Shu bilan birga, xabarchilar Agraga (Hindiston) Osiyodagi barcha eng yaxshi binolar va eng yaxshi qurilish materiallarining rejalarini jo'natishdi. Ular hatto Rossiya va Uraldan malaxit olib kelishdi. Bosh masonlar Dehli va Qandahordan kelgan; me'morlar - Istanbul, Samarqanddan; bezakchilar - buxorolik; Bengaliyalik bog'bonlar; san’atkorlar Damashq va Bag‘doddan bo‘lib, taniqli usta Ustod Iso rahbarlik qilgan.
Birgalikda 25 yil davomida yashil bog'lar, ko'k favvoralar va qizil qumtosh masjidi bilan o'ralgan ohangdor inshoot qurildi. 75 m (25 qavatli bino bilan) bu mo''jizani 20 000 qul qurgan. Yaqin atrofda u o'zi uchun qora marmardan ikkinchi maqbara qurmoqchi edi, lekin ulgurmadi. U taxtdan o'z o'g'li tomonidan ag'darildi (2-chi, u ham barcha akalarini o'ldirdi).
Agra hukmdori va hukmdori umrining so‘nggi yillarini zindonining tor derazasidan tashqariga qarab o‘tkazdi. 7 yil otasi uning ijodiga qoyil qoldi. Otasi ko'r bo'lib qolganda, o'g'li otasi maqbaraga qoyil qolishi uchun unga oynalar tizimini yasadi. U Toj Mahalda, Mumtozi yoniga dafn etilgan.
Maqbaraga kirganlar senotaflarni - soxta qabrlarni ko'rishadi. Buyuk xon va uning xotinining abadiy dam olish joylari pastda, yerto'lada. U yerda hamma narsa tirikdek porlab turgan qimmatbaho toshlar bilan bezatilgan, gullar bilan o‘ralgan ajoyib daraxtlar shoxlari qabr devorlarini murakkab naqshlar bilan bezatadi. Turkuaz-ko'k lapis lazuli, yashil-qora nefritlar va eng yaxshi o'ymakorlar tomonidan ishlangan qizil ametistlar Shoh Jahal va Mumzat Mahal sevgisini kuylaydi.
Har kuni haqiqatni ko'rishni istagan sayyohlar Agraga shoshilishadi dunyo mo'jizasi - Toj Mahal maqbarasi, go'yo yer ustida qalqib ketayotgandek.
CaCO 3 - Bu qurilish materiali mollyuskalar, marjonlar, qobiqlar va boshqalarning tashqi skeleti, tuxum qobig'i. (rasmlar yoki Marjon biotsenozi hayvonlari" va dengiz marjonlari, gubkalar, qobiqli toshlar to'plamining namoyishi).
Qadim zamonlarda odamlar qurilish uchun kaltsiy birikmalaridan foydalanganlar. Asosan, bu toshlarda bo'lgan kaltsiy karbonat yoki uning yonishi mahsuloti - ohak edi. Marmar va gips ham ishlatilgan. Ilgari olimlar kaltsiy oksidi bo'lgan ohak oddiy modda ekanligiga ishonishgan. Bu noto'g'ri tushuncha 18-asrning oxirigacha, Antuan Lavuazye ushbu modda haqida o'z taxminlarini bildirmaguncha mavjud edi.
Ohak qazib olishIN XIX boshi asrda ingliz olimi Xamfri Davi elektroliz yordamida kaltsiyni sof shaklda topdi. Bundan tashqari, u o'chirilgan ohak va simob oksididan kaltsiy amalgama oldi. Keyin, simobni distillangandan so'ng, u metall kaltsiyni oldi.
Kaltsiyning suv bilan reaktsiyasi shiddatli, ammo yonish bilan birga kelmaydi. Vodorodning ko'p miqdorda chiqishi tufayli kaltsiyli plastinka suv bo'ylab harakatlanadi. Bundan tashqari, modda hosil bo'ladi - kaltsiy gidroksidi. Agar suyuqlikka fenolftalein qo'shilsa, u yorqin qip-qizil rangga aylanadi - shuning uchun Ca(OH)₂ asosdir.
Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂↓ + H₂
Kaltsiyning kislorod bilan reaksiyasi
Ca va O₂ reaktsiyasi juda qiziq, ammo tajribani uyda o'tkazish mumkin emas, chunki bu juda xavflidir.
Kaltsiyning kislorod bilan reaktsiyasini, ya'ni ushbu moddaning havoda yonishini ko'rib chiqing.
Diqqat! Ushbu tajribani o'zingiz takrorlashga urinmang! siz uyda qilishingiz mumkin bo'lgan xavfsiz kimyo tajribalarini topasiz.
Keling, kislorod manbai sifatida kaliy nitrat KNO₃ ni olaylik. Agar kaltsiy kerosin suyuqligida saqlangan bo'lsa, u holda tajribadan oldin uni olovda ushlab turgan pech bilan tozalash kerak. Keyinchalik, kaltsiy KNO₃ kukuniga botiriladi. Keyin kaliy nitrat bilan kaltsiyni yondirgichning oloviga qo'yish kerak. Kaliy nitrat kaliy nitrit va kislorodga parchalanadi. Chiqarilgan kislorod kaltsiyni yoqib yuboradi va olov qizil rangga aylanadi.
KNO₃ → KNO₂ + O₂
2Ca + O₂ → 2CaO
Shunisi e'tiborga loyiqki, kaltsiy ba'zi elementlar bilan faqat qizdirilganda reaksiyaga kirishadi, ularga quyidagilar kiradi: oltingugurt, bor, azot va boshqalar.
Kirish
Kaltsiyning xususiyatlari va qo'llanilishi
1 Jismoniy xususiyatlar
2 Kimyoviy xossalari
3 Ilova
Kaltsiy olish
1 Kaltsiy va uning qotishmalarini elektrolitik ishlab chiqarish
2 Termik tayyorgarlik
3 Kaltsiy olishning vakuum-termik usuli
3.1 Kaltsiyni kamaytirishning aluminotermik usuli
3.2 Kaltsiyni kamaytirishning silikotermik usuli
Amaliy qism
Bibliografiya
Kirish
II guruh kimyoviy elementi davriy tizim Mendeleev, atom raqami 20, atom massasi 40,08; kumush-oq engil metall. Tabiiy element oltita barqaror izotoplarning aralashmasidir: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca va 48Ca, ulardan 40 tasi eng keng tarqalgan Ca (96,97%).
Ca birikmalari - ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - yonayotgan ohaktosh mahsuloti) qadim zamonlardan beri qurilishda ishlatilgan. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy modda deb hisoblashgan. 1789 yilda A.Lavuazye ohak, magneziya, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi. 1808-yilda G.Deyvi hoʻl oʻchirilgan ohakning simob oksidi bilan aralashmasini simob katodi bilan elektrolizga solib, Ca ning amalgamasini tayyorladi va undan simobni haydab chiqargandan soʻng “Kalsiy” (lotincha calxdan) metalni oldi. , genus case calcis - ohak).
Kaltsiyning kislorod va azotni bog‘lash qobiliyati uni inert gazlarni tozalashda va getter sifatida foydalanish imkonini berdi (Getter - gazlarni singdirish va elektron qurilmalarda chuqur vakuum hosil qilish uchun xizmat qiluvchi moddadir.) vakuumli radiotexnika.
Kaltsiy mis, nikel, maxsus po'lat va bronza metallurgiyasida ham qo'llaniladi; ular oltingugurt, fosfor, ortiqcha uglerodning zararli aralashmalari bilan bog'liq. Xuddi shu maqsadlar uchun silikon, litiy, natriy, bor va alyuminiyli kaltsiy qotishmalari ishlatiladi.
Sanoatda kaltsiy ikki yo'l bilan olinadi:
) CaO va Al kukunining briketlangan aralashmasini 0,01 - 0,02 mm vakuumda 1200 ° C da qizdirish orqali. rt. Art.; reaksiya natijasida chiqariladi:
CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca
Kaltsiy bug'i sovuq yuzada kondensatsiyalanadi.
) CaCl2 va KCl eritmasini suyuq mis-kaltsiy katod bilan elektroliz qilish natijasida Cu - Ca (65% Ca) qotishmasi tayyorlanadi, undan kaltsiy vakuumda 950 - 1000 ° S haroratda distillanadi. 0,1 - 0,001 mm Hg gacha.
) Kaltsiy karbid CaC2 ni termal dissotsiatsiyalash orqali kaltsiy olish usuli ham ishlab chiqilgan.
Kaltsiy tabiatda turli birikmalar shaklida juda keng tarqalgan. Er qobig'ida u beshinchi o'rinni egallaydi, 3,25% ni tashkil qiladi va ko'pincha ohaktosh CaCO shaklida topiladi. 3, dolomit CaCO 3MgCO 3, gips CaSO 42H 2O, fosforit Ca 3(PO 4)2 va florspat CaF 2, silikat jinslari tarkibida kaltsiyning muhim qismini hisobga olmaganda. Dengiz suvida oʻrtacha 0,04% (ogʻ.) kaltsiy bor.
Bunda muddatli ish kaltsiyning xossalari va qo'llanilishi o'rganiladi, shuningdek, uni olishning vakuum-termik usullari nazariyasi va texnologiyasi ham batafsil ko'rib chiqiladi.
. Kaltsiyning xususiyatlari va qo'llanilishi
.1 Jismoniy xususiyatlar
Kaltsiy kumushsimon oq metalldir, lekin uning yuzasida oksid hosil bo'lishi sababli havoda xiralashadi. Bu qo'rg'oshinga qaraganda qattiqroq egiluvchan metalldir. Kristal hujayra ?-shakl Ca (oddiy haroratda barqaror) yuz markazlashtirilgan kub, a = 5,56 Å . Atom radiusi 1,97 Å , ion radiusi Ca 2+, 1,04Å . Zichlik 1,54 g/sm 3(20°C). 464 °C dan yuqori barqaror olti burchakli ?-shakl. mp 851 °C, osh qoshiq 1482 °C; chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti 22 10 -6 (0-300°C); issiqlik o'tkazuvchanligi 20 ° C 125,6 Vt / (m K) yoki 0,3 kal / (sm s ° C); solishtirma issiqlik quvvati (0-100 ° C) 623,9 j / (kg K) yoki 0,149 kal / (g ° S); 20 °C da elektr qarshiligi 4,6 10 -8ohm m yoki 4,6 10 -6 ohm sm; elektr qarshiligining harorat koeffitsienti 4,57 10-3 (20 °C). Elastiklik moduli 26 Gn/m 2(2600 kgf/mm 2); kuchlanish kuchi 60 MN/m 2(6 kgf/mm 2); elastik chegara 4 MN/m 2(0,4 kgf/mm 2), oqish quvvati 38 MN/m 2(3,8 kgf/mm 2); cho'zilish 50%; Brinel qattiqligi 200-300 MN/m 2(20-30 kgf / mm 2). Etarlicha yuqori tozalikdagi kaltsiy plastik, yaxshi bosilgan, o'ralgan va ishlov berilishi mumkin.
1.2 Kimyoviy xossalari
Kaltsiy faol metalldir. Shunday qilib normal sharoitlar u atmosfera kislorodi va galogenlar bilan osongina o'zaro ta'sir qiladi:
Ca + O 2= 2 CaO (kaltsiy oksidi) (1)
Ca + Br 2= CaBr 2(kaltsiy bromidi). (2)
Kaltsiy vodorod, azot, oltingugurt, fosfor, uglerod va boshqa metall bo'lmaganlar bilan qizdirilganda reaksiyaga kirishadi:
Ca + H 2= CaH 2(kaltsiy gidrid) (3)
Ca + N 2= Ca 3N 2(kaltsiy nitridi) (4)
Ca + S = CaS (kaltsiy sulfid) (5)
Ca + 2 P \u003d Ca 3R 2(kaltsiy fosfidi) (6)
Ca + 2 C \u003d CaC 2 (kaltsiy karbid) (7)
Kaltsiy sovuq suv bilan sekin, issiq suv bilan esa juda kuchli ta'sir o'tkazadi, bu esa kuchli asos Ca (OH) 2 ni beradi. :
Ca + 2 H 2O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 (8)
Kaltsiy energetik qaytaruvchi vosita bo'lib, unchalik faol bo'lmagan metallarning oksidlari va galogenidlaridan kislorod yoki galogenlarni olib qo'yishi mumkin, ya'ni. tiklovchi xususiyatlar:
Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)
Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)
Kaltsiy kislotalar bilan vodorod ajralib chiqishi bilan kuchli reaksiyaga kirishadi, galogenlar bilan, quruq vodorod bilan reaksiyaga kirishib CaH gidridi hosil qiladi. 2. Kaltsiy grafit bilan qizdirilganda CaC karbid hosil bo'ladi 2. Kaltsiy eritilgan CaCl ni elektroliz qilish orqali olinadi 2yoki vakuumdagi aluminotermik pasayish:
6SaO + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 HAQIDA 3 (11)
Sof metall Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U birikmalarini metallarga qaytarish, po'latni deoksidlash uchun ishlatiladi.
1.3 Ilova
Kaltsiy tobora ortib borayotgan foydalanishni topadi turli sanoat tarmoqlari ishlab chiqarish. Yaqinda u sotib oldi katta ahamiyatga ega bir qator metallarni ishlab chiqarishda qaytaruvchi vosita sifatida.
Sof metall. Uran uran ftoridini kaltsiy metali bilan qaytarish orqali olinadi. Titan oksidlari, shuningdek, sirkoniy, toriy, tantal, niobiy va boshqa nodir metallarning oksidlari kaltsiy yoki uning gidridlari bilan qaytarilishi mumkin.
Kaltsiy mis, nikel, xrom-nikel qotishmalari, maxsus po'latlar, nikel va qalay bronzalarini ishlab chiqarishda yaxshi deoksidlovchi va gazsizlantiruvchi vositadir; oltingugurt, fosfor, uglerodni metallar va qotishmalardan olib tashlaydi.
Kaltsiy vismut bilan o'tga chidamli birikmalar hosil qiladi, shuning uchun u qo'rg'oshinni vismutdan tozalash uchun ishlatiladi.
Kaltsiy turli xil engil qotishmalarga qo'shiladi. Bu ingotlarning sirtini yaxshilashga, nozikligini va oksidlanish qobiliyatini kamaytirishga yordam beradi.
Kaltsiyni o'z ichiga olgan rulman qotishmalari keng qo'llaniladi. Qo'rg'oshin qotishmalari (0,04% Ca) kabel qoplamalarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.
Kaltsiyning qo'rg'oshin bilan ishqalanishga qarshi qotishmalari muhandislikda qo'llaniladi. Kaltsiy minerallari keng qo'llaniladi. Shunday qilib, ohaktosh ohak, tsement, silikat g'isht ishlab chiqarishda va to'g'ridan-to'g'ri qurilish materiali sifatida, metallurgiyada (flyus), kimyo sanoatida kaltsiy karbid, soda, kaustik soda, oqartiruvchi, o'g'itlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. shakar, shisha ishlab chiqarish.
Bo'r, marmar, island shpati, gips, ftorit va boshqalar amaliy ahamiyatga ega. Kislorod va azotni bog'lash qobiliyati tufayli kaltsiy yoki kaltsiy qotishmalari natriy va boshqa metallar bilan asil gazlarni tozalash uchun va vakuumli radio uskunalarida oluvchi sifatida ishlatiladi. Kaltsiy, shuningdek, dalada vodorod manbai bo'lgan gidrid ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
2. Kaltsiy olish
Kaltsiyni olishning bir necha usullari mavjud, bular elektrolitik, termal, vakuumli termaldir.
.1 Kaltsiy va uning qotishmalarini elektrolitik ishlab chiqarish
Usulning mohiyati katodning dastlab erigan elektrolitga tegishidadir. Aloqa joyida katodni ho'llaydigan suyuq metall tomchisi hosil bo'ladi, u katod asta-sekin va bir tekis ko'tarilganda, u bilan eritmadan chiqariladi va qotib qoladi. Bunday holda, qattiqlashtiruvchi tomchi metallni oksidlanish va nitridlanishdan himoya qiluvchi qattiq elektrolit plyonkasi bilan qoplanadi. Katodni doimiy va ehtiyotkorlik bilan ko'tarib, kaltsiy novdalarga tortiladi.
2.2 Termik tayyorgarlik
kaltsiy kimyoviy elektrolitik termal
· Xlorid jarayoni: texnologiya kaltsiy xloridni eritish va suvsizlantirish, qo'rg'oshinni eritish, qo'rg'oshinning qo'sh qotishmasini - natriyni olish, qo'rg'oshin - natriy - kaltsiyning uchlamchi qotishmasini olish va tuzlarni ajratgandan so'ng uchlamchi qotishmani qo'rg'oshin bilan suyultirishdan iborat. Kaltsiy xlorid bilan reaksiya tenglamaga muvofiq davom etadi
CaCl 2 + Na 2Pb 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)
· Karbid jarayoni: qo'rg'oshin-kaltsiy qotishmasini olish uchun asos tenglamaga muvofiq kaltsiy karbid va eritilgan qo'rg'oshin o'rtasidagi reaktsiya hisoblanadi.
CaC 2+ 3Pb = Pb3 Ca+2C. (13)
2.3 Kaltsiy olishning vakuum-termik usuli
Vakuumli termal jarayon uchun xom ashyo
Kaltsiy oksidining termal qaytarilishi uchun xom ashyo ohaktoshni qovurish natijasida olingan ohakdir. Xom ashyolarga qo'yiladigan asosiy talablar quyidagilardan iborat: ohak iloji boricha toza bo'lishi va kaltsiy, ayniqsa gidroksidi metallar va magniy bilan birga kamaytirilishi va metallga aylanishi mumkin bo'lgan minimal aralashmalarni o'z ichiga olishi kerak. Ohaktoshni kaltsiylash karbonat to'liq parchalanmaguncha amalga oshirilishi kerak, lekin uni sinterlashdan oldin emas, chunki sinterlangan materialning qaytarilishi past bo'ladi. Olovli mahsulot namlik va karbonat angidridning so'rilishidan himoyalangan bo'lishi kerak, ularning tiklanish vaqtida chiqishi jarayonning ishlashini pasaytiradi. Ohaktoshni yoqish va yondirilgan mahsulotni qayta ishlash texnologiyasi magniyni olishning silikotermik usuli uchun dolomitni qayta ishlashga o'xshaydi.
.3.1 Kaltsiyni kamaytirishning aluminotermik usuli
Bir qator metallar oksidlanishining erkin energiyasi o'zgarishining haroratga bog'liqligi diagrammasi (1-rasm) kaltsiy oksidining eng bardoshli va qaytarilishi qiyin oksidlardan biri ekanligini ko'rsatadi. Uni boshqa metallar bilan odatdagi usulda - nisbatan past haroratda va atmosfera bosimida kamaytirish mumkin emas. Aksincha, kaltsiyning o'zi boshqa kamaytirilishi qiyin bo'lgan birikmalar uchun ajoyib qaytaruvchi vosita va ko'plab metallar va qotishmalar uchun deoksidlovchi vositadir. Kaltsiy oksidini uglerod bilan kamaytirish odatda kaltsiy karbidlari hosil bo'lishi sababli mumkin emas. Biroq, kaltsiy nisbatan yuqori bug 'bosimiga ega bo'lganligi sababli, uning oksidi vakuumda alyuminiy, kremniy yoki ularning qotishmalari bilan reaksiyaga ko'ra qaytarilishi mumkin.
CaO + Men? Ca + MeO (14).
Amaliy foydalanish Hozirgacha u kaltsiyni olishning faqat aluminotermik usulini topdi, chunki alyuminiy bilan CaO ni kamaytirish kremniyga qaraganda ancha oson. Kaltsiy oksidining alyuminiy bilan qaytarilishi kimyosiga turlicha qarashlar mavjud. L. Pidjyon va I. Atkinsonlarning fikricha, reaksiya kaltsiy monoalyuminat hosil bo'lishi bilan boradi:
CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3 Ca. (15)
V. A. Pazuxin va A. Ya. Fisher jarayon trikalsiy aluminiy hosil bo‘lishi bilan borishini ko‘rsatadi:
CaO + 2Al = 3CaO Al 2O 3+ 3 Ca. (16)
A. I. Voynitskiyning fikricha, reaksiyada pentatsium trialyuminatning hosil bo'lishi ustunlik qiladi:
CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 + 9 Ca. (17)
Eng so'nggi tadqiqot, A. Yu.Taits va A.I.Voynitskiy kaltsiyning aluminotermik qaytarilishi bosqichma-bosqich borishini aniqladilar. Dastlab, kaltsiyning ajralishi 3CaO AI hosil bo'lishi bilan birga keladi. 2O 3, keyinchalik kaltsiy oksidi va alyuminiy bilan reaksiyaga kirishib, 3CaO 3AI ni hosil qiladi 2O 3. Reaktsiya quyidagi sxema bo'yicha boradi:
CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2O 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca
(3CaO Al 2O 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2O 3+ 3Sa
CaO + 6A1 \u003d 5CaO 3Al 2O 3+ 9 Ca
Oksidning qaytarilishi bug 'kaltsiyning chiqishi bilan sodir bo'lganligi sababli va qolgan reaktsiya mahsulotlari kondensatsiyalangan holatda bo'lganligi sababli, uni pechning sovutilgan qismlarida osongina ajratish va kondensatsiya qilish mumkin. Kaltsiy oksidini vakuum-termik kamaytirish uchun zarur bo'lgan asosiy shartlar tizimdagi yuqori harorat va past qoldiq bosimdir. Harorat va kaltsiyning muvozanat bug' bosimi o'rtasidagi bog'liqlik quyida keltirilgan. 1124-1728°K haroratlar uchun hisoblangan reaksiyaning erkin energiyasi (17) quyidagicha ifodalanadi.
F T \u003d 184820 + 6,95T-12,1 T lg T.
Demak, kaltsiy bug'ining muvozanat elastikligining logarifmik bog'liqligi (mm Hg)
Lg p \u003d 3.59 - 4430 \ T.
L. Pidjyon va I. Atkinson kaltsiyning muvozanat bug' bosimini eksperimental ravishda aniqladilar. Kaltsiy oksidining alyuminiy bilan qaytarilish reaktsiyasining batafsil termodinamik tahlilini I. I. Matveenko amalga oshirdi, u kaltsiy bug'ining muvozanat bosimining quyidagi haroratga bog'liqligini berdi:
lgp Ca(1) \u003d 8,64 - 12930\T mm Hg
lgp Ca(2) \u003d 8,62 - 11780\T mm Hg
lgp Ca (3 )\u003d 8,75 - 12500\T mm Hg
Hisoblangan va eksperimental ma'lumotlar jadvalda taqqoslanadi. 1.
1-jadval - (1), (2), (3), (3), mm Hg tizimlarda kaltsiy bug'ining muvozanat elastikligining o'zgarishiga haroratning ta'siri.
Harorat °S Eksperimental ma'lumotlar Tizimlarda hisoblangan(1)(2)(3)(3 )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7
Taqdim etilgan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, (2) va (3) yoki (3") tizimlardagi o'zaro ta'sirlar eng qulay sharoitlarda.Bu kuzatishlar bilan mos keladi, chunki zaryad qoldiqlarida pentaskalsiy trialyuminat va trikalsiy aluminat ustunlik qiladi. kaltsiy oksidi alyuminiy bilan qaytarilgandan keyin.
Muvozanat elastikligi ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, alyuminiy bilan kaltsiy oksidini kamaytirish 1100-1150 ° S haroratda mumkin. Amaliy ravishda qabul qilinadigan reaktsiya tezligiga erishish uchun Rost tizimidagi qoldiq bosim muvozanat P dan past bo'lishi kerak. teng , ya'ni tengsizlik R teng >P ost , va jarayon 1200 ° gacha bo'lgan haroratlarda amalga oshirilishi kerak. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, 1200-1250 ° haroratda yuqori utilizatsiya (70-75% gacha) va alyuminiyning kam o'ziga xos iste'moli (kaltsiyning har bir kilogrammiga taxminan 0,6-0,65 kg) erishiladi.
Jarayon kimyosining yuqoridagi talqiniga ko'ra, qoldiqda 5CaO 3Al hosil bo'lishi uchun mo'ljallangan aralashma optimal tarkibdir. 2O 3. Alyuminiydan foydalanish darajasini oshirish uchun kaltsiy oksidining ortiqcha miqdorini berish foydali bo'ladi, lekin juda ko'p emas (10-20%), aks holda bu boshqa jarayon ko'rsatkichlariga salbiy ta'sir qiladi. 0,8-0,2 mm zarrachalardan alyuminiyni maydalash darajasining minus 0,07 mm gacha oshishi bilan (V. A. Pazuxin va A. Ya. Fisherning fikriga ko'ra) reaksiyada alyuminiydan foydalanish 63,7 dan 78% gacha oshadi.
Alyuminiydan foydalanish zaryad briketlash rejimiga ham ta'sir qiladi. Ohak va alyuminiy kukuni aralashmasi 150 kg/sm bosimda (vakuumda gaz chiqib ketmasligi uchun) bog'lovchisiz briketlangan bo'lishi kerak. 2. Pastroq bosimlarda eritilgan alyuminiyning haddan tashqari g'ovakli briketlarda ajralishi, yuqori bosimlarda esa yomon gaz o'tkazuvchanligi tufayli alyuminiydan foydalanish kamayadi. Qayta tiklashning to'liqligi va tezligi ham retortdagi briketlarning qadoqlash zichligiga bog'liq. Ularni bo'shliqlarsiz yotqizishda, butun zaryadning gaz o'tkazuvchanligi past bo'lganda, alyuminiydan foydalanish sezilarli darajada kamayadi.
2-rasm - Kaltsiyni vakuum-termik usulda olish sxemasi.
Alyuminiy-termik usul texnologiyasi
Aluminotermik usulda kaltsiy ishlab chiqarishning texnologik sxemasi shaklda ko'rsatilgan. 2. Xom ashyo sifatida ohaktosh, qaytaruvchi sifatida esa birlamchi (yaxshiroq) yoki ikkilamchi alyuminiydan tayyorlangan alyuminiy kukuni ishlatiladi. Qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladigan alyuminiy, shuningdek, xom ashyo tarkibida oson uchuvchi metallarning aralashmalari bo'lmasligi kerak: magniy, sink, gidroksidi va boshqalar bug'lanishi va kondensatga aylanishi mumkin. Qayta ishlangan alyuminiy navlarini tanlashda buni hisobga olish kerak.
S. Loomis va P. Staubning tavsifiga ko'ra, AQShning Kan'ondagi (Konnektikut) New England Lime Co zavodida kaltsiy aluminotermik usulda olinadi. Quyidagi tipik tarkibli ohak ishlatiladi, %: 97,5 CaO, 0,65 MgO, 0,7 SiO 2, 0,6 Fe 2Oz + AlOz, 0,09 Na 2O+K 2Oh, qolganlari 0,5. Kalsinlangan mahsulot markazdan qochma separatorli Raymond tegirmonida maydalanadi, maydalashning nozikligi (60%) minus 200 mesh. Qaytaruvchi vosita sifatida alyuminiy kukuni ishlab chiqarishda chiqindi bo'lgan alyuminiy chang ishlatiladi. Yopiq bunkerlardan kuygan ohak va barabanlardan alyuminiy dozalash tarozilariga, keyin esa mikserga beriladi. Aralashtirgandan so'ng, aralash quruq usulda briketlanadi. Qayd etilgan zavodda avval magniyni silikotermik usulda olish uchun foydalanilgan retort pechlarida kaltsiy kamayadi (3-rasm). Pechlar generator gazi bilan isitiladi. Har bir pechda 28% Cr va 15% Ni o'z ichiga olgan refrakter po'latdan yasalgan 20 ta gorizontal retort mavjud.
Shakl 3 - Kaltsiy ishlab chiqarish uchun retort pechi
Retort uzunligi 3 m, diametri 254 mm, devor qalinligi 28 mm. Retortning qizdirilgan qismida reduksiya, nutqdan chiqib turuvchi sovutilgan uchida kondensatsiya sodir bo'ladi. Briketlar qog'oz qoplarda retortga kiritiladi, so'ngra kondensatorlar kiritiladi va retort yopiladi. Tsikl boshida havo mexanik vakuum nasoslari orqali chiqariladi. Keyin diffuziya nasoslari ulanadi va qoldiq bosim 20 mikrongacha kamayadi.
Retortlar 1200 ° gacha isitiladi. 12 soatdan keyin. yuklangandan so'ng, retortlar ochiladi va tushiriladi. Olingan kaltsiy po'lat gilza yuzasiga yotqizilgan katta kristallarning zich massasining ichi bo'sh silindrsimon shakliga ega. Kaltsiydagi asosiy nopoklik magniy bo'lib, u birinchi navbatda kamayadi va asosan yengga ulashgan qatlamda to'planadi. Nopoklarning o'rtacha miqdori; 0,5-1% Mg, taxminan 0,2% Al, 0,005-0,02% Mn, 0,02% gacha N, boshqa aralashmalar - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - 0,005-0,04% oralig'ida uchraydi. A.Yu.Taits va A.I.Voynitskiy koʻmir isitgichli yarim zavod elektr vakuumli pechdan foydalanib, alyuminotermik usulda kaltsiy olishdi va alyuminiydan foydalanish darajasi 60% ga, alyuminiyning solishtirma sarfi 0,78 kg ga, solishtirma zaryad sarfiga erishdilar. 4,35 kg, mos ravishda va o'ziga xos elektr iste'moli 1 kg metall uchun 14 kVt soat.
Olingan metall, magniy nopokligidan tashqari, nisbatan yuqori tozaligi bilan ajralib turardi. Oʻrtacha undagi aralashmalar miqdori: 0,003-0,004% Fe, 0,005-0,008% Si, 0,04-0,15% Mn, 0,0025-0,004% Cu, 0,006-0,009% N, 0,25% Al.
2.3.2 Silikotermik qaytarilish usuli kaltsiy
Silikotermik usul juda jozibali; qaytaruvchi ferrosilikon, reagent alyuminiydan ancha arzon. Biroq, silikotermik jarayonni amalga oshirish aluminotermik jarayonga qaraganda ancha qiyin. Kaltsiy oksidining kremniy bilan qaytarilishi tenglamaga muvofiq davom etadi
CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2 Ca. (18)
Erkin energiya qiymatlari bo'yicha hisoblangan kaltsiy bug'ining muvozanat elastikligi:
°S1300140015001600R, mm Hg st0.080.150.752.05
Shuning uchun, 0,01 mm Hg tartibidagi vakuumda. Art. kaltsiy oksidining kamayishi 1300 ° haroratda termodinamik jihatdan mumkin. Amalda, maqbul tezlikni ta'minlash uchun jarayon 1400-1500 ° haroratda amalga oshirilishi kerak.
Kaltsiy oksidining silikoalyuminiy bilan qaytarilish reaktsiyasi biroz osonroq kechadi, bunda alyuminiy va kremniy qotishma qaytaruvchi sifatida xizmat qiladi. Eksperimental tarzda aniqlanganki, boshida alyuminiy bilan pasayish ustunlik qiladi; bundan tashqari, reaktsiya bCaO 3Al ning yakuniy shakllanishi bilan davom etadi 2Oz yuqorida ko'rsatilgan sxema bo'yicha (1-rasm). Alyuminiyning ko'p qismi reaksiyaga kirishganda, yuqori haroratlarda kremniyning pasayishi sezilarli bo'ladi; reaksiya 2CaO SiO ning hosil bo'lishi bilan davom etadi 2. Xulosa qilib aytganda, kaltsiy oksidining silikaalyuminiy bilan qaytarilish reaktsiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
mSi + n Al + (4m +2 ?) CaO \u003d m (2CaO SiO 2) + ?n(5CaO Al 2O3 ) + (2m +1, 5n) Ca.
A. Yu. Taits va A. I. Voinitskiy tomonidan olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kaltsiy oksidi 0,01-0,03 mm Hg vakuumda 1400-1450 ° haroratda 50-75% metall chiqishi bilan 75% ferrosilikonga kamayadi. Art.; 60-30% Si va 32-58% Al (qolganlari temir, titan va boshqalar) ni o'z ichiga olgan silikoalyuminiy 0,01-0,05 mm vakuumda 1350-1400 ° haroratda taxminan 70% metall rentabelligi bilan kaltsiy oksidini kamaytiradi. Hg. Art. Yarim zavod miqyosida o'tkazilgan tajribalar ferrosilikon va kremniy alyuminiy bilan ohakda kaltsiy olishning asosiy imkoniyatini isbotladi. Asosiy apparat qiyinligi - bu jarayonga chidamli bo'lgan astarni tanlash.
Ushbu muammoni hal qilishda usul sanoatda qo'llanilishi mumkin. Kaltsiy karbidining parchalanishi Kaltsiy karbidining parchalanishi natijasida metall kaltsiy hosil bo'lishi
CaC2 = Ca + 2C
istiqbolli deb qarash kerak. Bunda ikkinchi mahsulot sifatida grafit olinadi. V.Mauderli, E.Mozer va V.Tridvellar termokimyoviy ma’lumotlardan kalsiy karbid hosil bo‘lishning erkin energiyasini hisoblab, sof kalsiy karbid ustidan kalsiyning bug‘ bosimining quyidagi ifodasini oldilar:
taxminan \u003d 1,35 - 4505 \ T (1124 - 1712 ° K),
lgp taxminan \u003d 6.62 - 13523 \ T (1712-2000 ° K).
Ko'rinishidan, tijorat kaltsiy karbid bu ifodalardan ko'ra ancha yuqori haroratlarda parchalanadi. Xuddi shu mualliflar 1 mm Hg vakuumda 1600-1800 ° S haroratda ixcham bo'laklarda kaltsiy karbidining termal parchalanishi haqida xabar berishadi. Art. Grafitning rentabelligi 94% ni tashkil etdi, kaltsiy muzlatgichda zich qoplama shaklida olingan. A. S. Mikulinskiy, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar kalsiy karbidining parchalanishi natijasida olingan grafitning xossalarini aniqlash uchun ikkinchisi 0,3-1 mm simob ustuni vakuumida qizdirilgan. Art. 1630-1750° haroratda. Olingan grafit Achesonnikidan yirikroq donalarda, yuqori elektr o‘tkazuvchanligida va quyi massa zichligida farqlanadi.
3. Amaliy qism
Vannani magniy xlorid bilan oziqlantirishda 100 kA oqim uchun elektrolizatordan magniyning kunlik chiqishi 960 kg ni tashkil etdi. Yacheyka jesteridagi kuchlanish 0,6 V. Aniqlang:
)Katoddagi oqim chiqishi;
)Anoddagi oqim chiqishi koddagi oqimga teng bo'lishi sharti bilan kuniga olingan xlor miqdori;
)Kundalik to'ldirish MgCl 2MgCl yo'qolishi sharti bilan elektrolizatorga kiritiladi 2 asosan loy va sublimatsiya bilan sodir bo'ladi. MgCl o'z ichiga olgan 1 tonna Mg uchun loy miqdori 0,1 2 sublimatsiyada 50%. Sublimatsiya miqdori 1 t Mg uchun 0,05 t. To'kilgan magniy xloridning tarkibi, %: 92 MgCl2 va 8 NaCl.
.Katoddagi oqimni aniqlang:
m va boshqalar =I ?k mg · ?
?=m va boshqalar \I ?k mg \u003d 960000\100000 0,454 24 \u003d 0,881 yoki 88,1%
.Kuniga qabul qilingan Cl miqdorini aniqlang:
x \u003d 960000g \ 24 g \ mol \u003d 40000 mol
Ovoz balandligiga aylantirish:
x=126785,7 m3
3.a) Biz sof MgCl ni topamiz 2, 960 kg Mg ishlab chiqarish uchun.
x \u003d 95 960 \ 24,3 \u003d 3753 kg \u003d 37,53 tonna.
b) loy bilan yo'qotishlar. Magniy elektrolizatorlari tarkibidan, %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0,8-2 TiO 2, 0,4-1,0 S, 35 MgCl2 .
kg - 1000 kg
m shl \u003d 960 kg - kuniga loy massasi.
Kuniga 96 kg loy: 96 0,35 (MgCl2 loy bilan).
c) sublimatlar bilan yo'qotishlar:
kg - 1000 kg
kg sublimatlar: 48 0,5 = 24 kg MgCl 2 sublimatlar bilan.
Mg ni to'ldirishingiz kerak:
33,6+24=3810,6 kg MgCl2 kuniga
Bibliografiya
Metallurgiya asoslari III
<#"justify">Al va Mg metallurgiyasi. Vetyukov M.M., Tsyplokov A.M.
Repetitorlik
Mavzuni o'rganishda yordam kerakmi?
Mutaxassislarimiz sizni qiziqtirgan mavzularda maslahat beradilar yoki repetitorlik xizmatlarini taqdim etadilar.
Ariza yuboring konsultatsiya olish imkoniyati haqida bilish uchun hozir mavzuni ko'rsating.
