Гидрокарбонат кальция: свойства, применение и влияние на материалы

Гидрокарбонат кальция - удивительное вещество с множеством полезных свойств. Оно широко используется в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Давайте разберемся в его уникальных особенностях.

Строение и физические свойства гидрокарбоната кальция

Химическая формула гидрокарбоната кальция - Ca(HCO₃)₂ . Она показывает, что в состав молекулы входят: два атома углерода, два атома водорода, шесть атомов кислорода и один атом кальция.

По химической формуле можно рассчитать молекулярную массу соединения (подробное вычисление не приводится). Она равна 162 г/моль.

Как и все гидрокарбонаты, данное вещество хорошо растворяется в воде. При этом оно разлагается на ионы кальция, гидрокарбонатные ионы и другие элементы (формулы реакций далее).

Гидрокарбонат кальция обусловливает временную жесткость воды

Другие физические свойства гидрокарбоната кальция сведены в таблицу:

Получение гидрокарбоната кальция

В промышленности гидрокарбонат кальция производят двумя основными способами:

1. Взаимодействие карбоната кальция с углекислым газом и водой:
2. Обработка гидроксида кальция избытком углекислого газа:

Рассмотрим подробнее первую химическую реакцию:

CaCO3 + CO2 + H2O t° → Ca(HCO3)2

При этом в качестве сырья используют природные карбонаты (мел, мрамор, известняк, меловую горную породу). Процесс проводят при температуре около 20°C...

Химические свойства и применение

При нагревании гидрокарбонат кальция разлагается согласно уравнению:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2

Это одна из важнейших реакций вещества, которая лежит в основе образования накипи в нагревательных приборах.

Кроме того, гидрокарбонаты играют важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса в организме...

Применение в медицине

Гидрокарбонат кальция широко используется в медицинских целях. Он входит в состав таких препаратов, как Альмагель, Фосфалюгель, Гастал. Преимущественно применяется при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Кроме того, гидрокарбонат кальция ускоряет заживление ран, поэтому его добавляют в некоторые мази и гели.

Применение в качестве пищевой добавки

Гидрокарбонат кальция известен как пищевая добавка E170. Он используется:

• В кондитерской промышленности
• При производстве напитков
• В некоторых видах хлебобулочных изделий
• Для повышения пенообразования пива

Считается безопасным и разрешен даже для детского питания.

Применение для умягчения воды

Гидрокарбонат кальция также находит широкое применение в промышленном умягчении воды. Этот процесс происходит по особому механизму.

При взаимодействии с ионами магния и кальция, содержащимися в жесткой воде, гидрокарбонат кальция образуется в осадок. За счет этого снижается общая жесткость воды.

Проблема накипи

Как уже упоминалось, при нагревании растворов, содержащих гидрокарбонат кальция, образуется белый осадок карбоната кальция или, другими словами, накипь. Это одна из главных проблем, связанных с использованием данного вещества.

Накипь откладывается на внутренних поверхностях нагревательных приборов, труб, что приводит к снижению их производительности и поломкам.

Борьба с накипью

Для борьбы с накипью используют специальные химические средства и механическую очистку. Например, 10%-ный раствор лимонной кислоты эффективно удаляет отложения карбоната кальция.

Кроме того, существуют простые советы по профилактике накипи...

Способы предотвращения образования накипи

Чтобы избежать интенсивного образования накипи в трубах и нагревательных приборах, рекомендуется:

• Использовать воду с пониженным содержанием солей жесткости
• Установить на вводе воды в дом фильтры-умягчители
• Регулярно проводить очистку приборов от уже имеющихся отложений

Эти простые меры позволят значительно продлить срок службы оборудования.

Использование накипи

Хотя накипь, образующаяся при разложении гидрокарбоната кальция, считается проблемой, у нее есть и полезные применения.

В частности, накипь может использоваться:

• Как удобрение для нейтрализации почвы
• Для производства цемента
• Как минеральная подкормка для животных и птиц

Таким образом, даже отходы производства гидрокарбоната кальция находят свое применение.

Экологические аспекты

Гидрокарбонат кальция относится к умеренно опасным веществам. Его предельно допустимая концентрация в водных объектах хозяйственно-питьевого назначения составляет не более 180 мг/л.

При правильном обращении гидрокарбонат кальция не представляет угрозы для окружающей среды. Однако при производстве следует контролировать попадание отходов в почву и воду.

Утилизация отходов производства

При производстве гидрокарбоната кальция неизбежно образуется определенное количество отходов. Это могут быть как твердые отходы (остатки сырья, примеси), так и жидкие (сточные воды).

Для утилизации твердых отходов чаще всего применяют следующие методы:

• Захоронение на полигонах промышленных и бытовых отходов
• Использование в качестве вторичного сырья
• Переработка с получением товарной продукции

Очистка сточных вод

Сточные воды, образующиеся при производстве гидрокарбоната кальция, проходят обязательную многоступенчатую очистку перед сбросом в водные объекты или повторным использованием в технологическом цикле.

Для очистки, как правило, применяют:

• Механическую очистку
• Физико-химическую очистку
• Биологическую очистку

Это позволяет довести качество очищенной воды до нормативных показателей.