Сообщение о соединениях кальция магния бария применяемых в искусстве строительстве медицине
Обновлено: 04.07.2024
Ключевые слова конспекта: соединения кальция, соединения магния и кальция, гашеная известь, негашеная известь, гидрооксид кальция, оксид кальция, сульфат кальция, гипс, алебастр, карбонат кальция, мел, мрамор, известняк, кальцит, фосфорит, фосфоритная мука, хлорид кальция, карбид кальция, ацетилен, жесткость воды.
СОЕДИНЕНИЯ КАЛЬЦИЯ
Перечислим наиболее часто используемые соединения кальция.
Оксид кальция СаО – негашёная известь. При взаимодействии с водой происходит гашение извести, при этом выделяется много тепла:
СаО + H2O = Са(ОН)2
Гидроксид кальция Са(ОН)2 – гашёная известь. Раствор гидроксида кальция – известковая вода. Известковая вода поглощает углекислый газ, происходит помутнение вследствие образования нерастворимого карбоната кальция:
Са(ОН)2 + СO2 = СаСO3↓ + H2O
При пропускании избытка углекислого газа помутнение исчезает, образуется растворимый в воде гидрокарбонат кальция:
СаСO3 + H2O + СO2 = Са(НСO3)2
Сульфат кальция двухводный CaSO4 • 2Н2О – гипс, а другой кристаллогидрат сульфата кальция – 2CaSO4 • H2O – алебастр. Гипс и алебастр используются в строительстве, медицине и для изготовления декоративных изделий.
Карбонат кальция СаСО3 – это мел, мрамор, известняк, кальцит (исландский шпат).
Ортофосфат кальция Са3(РO4)2 – фосфорит, фосфоритная мука. Используется как фосфорное удобрение.
Чистый безводный хлорид кальция СаCl2 чрезвычайно гигроскопичен, поэтому широко применяется в лаборатории как осушитель в виде гранул. В медицине используется 10%-й раствор хлорида кальция. Ионы Са 2+ способствуют хорошей сворачиваемости крови.
Карбид кальция СаС2 используется для получения ацетилена:
СаС2 + 2H2O = Са(ОН)2 + C2H2↑
Его получают в электропечах при нагревании с углём:
СОЕДИНЕНИЯ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ
Соединения кальция и магния широко распространены в природе. Наличие ионов Са 2+ и Mg 2+ в природных водах обусловливает особые свойства воды, которые называют её жёсткостью. В жёсткой воде не мылится мыло (вследствие образования нерастворимых солей кальция и магния – стеаратов кальция и магния), при нагревании жёсткой воды образуется накипь и т. д.
Временная жёсткость воды обусловлена присутствием в качестве катионов – ионов кальция и магния, а в качестве анионов – гидрокарбонат-ионов. Такую жёсткость воды можно устранить даже кипячением:
Так ионы кальция оказываются связанными с карбонат-ионами в осадке – карбонате кальция. Концентрация ионов кальция в растворе заметно уменьшается, вода становится мягкой.
Другой способ перевода ионов кальция в осадок – добавление к жёсткой воде известковой воды, в этом случае кислая соль переходит в среднюю:
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O
Можно умягчать воду с помощью реакций ионного обмена. При взаимодействии жёсткой воды с раствором соды образуется осадок карбоната кальция:
Са(НСO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaHCO3
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Тема мероприятия: Соединения кальция в природе и искусстве.
Цель мероприятия: познакомить учащихся с химическим составом, свойствами и применением соединений кальция, их значением; развивать познавательную активность учащихся; расширять кругозор учащихся, повышать мотивацию к изучению химии.
Мои помощники проведут вас по залам этого музея.
Ученик: Зал №1 - кальцит и основные горные породы, образованные им: известняки и мраморы.
В неживой природе минерал, который почти на 100% состоит из карбоната кальция – это кальцит. В течение сотен миллионов лет огромные массы кальцита скапливались в морских бассейнах. В их формировании активно участвовали живые обитатели морских водоемов. Погибая, беспозвоночные оседали на дно, где их скелеты образовывали отложения, богатые карбонатом кальция. За тысячелетия из них сформировались известняки.
Ушли моря и обнажились,
Как камень, прочные пласты.
И в них, как цементом схватились
Скелеты, панцири, щиты
Теперь из камня редко строят,
А обжигают известняк.
Из жженой извести готовят
Строительных растворов ряд.
Каменотес мог им гордиться.
Любимый камень прежних лет.
И белокаменной столицей
Москва слыла за камня цвет.
По формуле, как ни смотри,
Они не разнятся никак.
Все те же кальций це о три,
Как мрамор, так и известняк.
Но внешне мрамор красотой
С древнейших лет был знаменит.
Он снежно - белый, голубой
Цветных ковров имеет вид.
Мраморы могут быть сложены из более или менее крупных зерен кальцита. Например, известные греческие мраморы – паросский, добываемый на острове Парос, и пентелийский (пентеликонский) из горы Пентеликон в окрестностях Афин – являются среднезернистыми. Каррарский мрамор из Италии – мелкозернистый. Из паросского мрамора выполнены известнейшие древнегреческие скульптуры: Венера Милосская и крылатая Ника Самофракийская. Из пентелийского мрамора был построен храм Парфенон в Афинах (447-438 гг. до н.э.), посвященный Афине Парфенос. Все великие скульптурные произведения Микеланджело созданы из каррарского мрамора. В начале 18 века каррарский мрамор использовали при строительстве нескольких фонтанов Петергофа под Петербургом.
Восьмое чудо красоты
Сияет мрамор всех цветов
В подземных станциях Москвы
Её чудесного метро!
Ученик: Зал №2: известь - фундамент мировой цивилизации.
Известь – основа не только строительства, но и фресковой живописи. В разных точках Земли с глубокой древности стены культовых зданий и дворцов украшали настенной росписью – фресками. Прежде чем создавать фреску, стены покрывали слоем специального грунта – штукатурки, содержащей известь.
Бетон является разновидностью искусственных каменных материалов. Безусловно, это важнейший материал современной строительной индустрии, хотя и известен уже около 2 тысяч лет. Известняк, прокаленный с глиной, образует порошок, склеивающий камни и песок. Это было известно давно. Не существовало только промышленного производства этого замечательного порошка. Поэтому строительство бетонных сооружений прошлого длилось не месяцы, а долгие годы и десятилетия. Качество древнего бетона заведомо уступало современному, но до наших дней сохранились остатки бетонного мола в Поццуоли близ Неаполя, возведенного древними римлянами. Бетон использовался уже в строительстве одного из величайших сооружений I в. до н.э. Колизея в Риме наряду с кирпичом и природными камнями. Интересно отметить, что древнеримское сооружение Пантеон, построенный в начале нашей эры, перекрыт бетонным куполом диаметром 42,7 м. Гигантские сооружения III в. до н.э. – Великая китайская стена во многих местах была воздвигнута из бетона. В Монголии найдены бетонные фундаменты зданий, построенных несколько тысяч лет назад. В древнем государстве Урарту в 8 веке до н.э. бетон использовался при строительстве города Аргиштихинили (ныне Армавир).
Ученик: Зал №3 - кальций в океане: кораллы и жемчуг.
В начале 20 века жемчуг начали широко культивировать. Впрочем, в Китае культивированный жемчуг получают вот уже более тысячи лет. Европейцы смогли это осуществить только в 18 столетии: в 1761 году знаменитый шведский ученый – натуралист Карл Линней вырастил первые жемчужины. В 1913 году японцы разработали промышленную методику культивации жемчуга. Теперь Япония, а также Бирма являются основными поставщиками жемчуга на мировой рынок.
В состав скелета кораллов входит 85% минерала кальцита, 3% карбоната магния, 1,5-4% конхиолина и следы оксида железа. Окраска коралла зависит от состава и количества органического вещества (помимо конхиолина, материал скелета часто включает остатки одноклеточных водорослей). На цветовую палитру кораллов влияют и примеси неорганических веществ, например ионы железа, придают кораллам красный оттенок. Украшения из кораллов изготовляли уже в очень давние времена. Отделанная кораллами ваза из Шумерского царства насчитывает не менее 5000 лет.
Остатки раковин, моллюсков,
Кораллов каменный скелет
На дне морей скоплялся густо,
Слежавшись за миллионы лет.
У древних греков розовый коралл считается символом бессмертия и счастья. Украшения из коралла носят от дурного глаза, они помогают в излечении ран и язв, укрепляют память, врачуют сердце. В виде порошка кораллы применяют при болезни кишечника и желудка. В последние годы из белых кораллов японские стоматологи стали изготавливать искусственные зубы. Они не окисляются и не разрушают ткани ротовой полости. Иногда белые кораллы используют в качестве заменителя кости. Коралл не отчуждается организмом и приживается лучше, чем инородные кости, металлы или пластмасса.
Ученик: Зал №4 – гипс.
Всем известно, что гипс широко применяют в медицине. Гипсовые формы используют в производстве фарфоровых изделий, скульптурные гипсы – для изготовления различных муляжей и форм, в которых затем отливают изделия из металла. С глубокой древности гипс применяют в архитектуре. В Древнем Египте гипс служил связующим веществом в каменном строительстве, материалом для оштукатуривания стен и основой под роспись храмов и гробниц. Уже 5-6 тысяч лет назад египтяне заделывали швы сложенных из камней пирамид гипсом. Такие швы были обнаружены, в частности, в пирамиде Хеопса.
Встретить можно в природе
Гипсы разного рода:
Желто - розовый, чистый,
Алебастр – снежно - белый,
Гипс строительный - серый,
Он по виду невзрачен.
Гипс в кристаллах прозрачен
В сростках, словно букеты
Светло – желтого цвета.
Но у всех их, однако,
Мелкозернистый гипс – алебастр с давних времен использовали как строительный материал (например, при возведении знаменитого Кносского дворца на острове Крит), для изготовления различных ритуальных и бытовых предметов – чаш, светильников, сосудов для благовоний, а также барельефов и погребальных саркофагов. Легкость обработки сделала алебастр излюбленным материалом мастеров – резчиков, создававших много лет назад высокохудожественные произведения. Поскольку алебастр отличается полупрозрачностью, предметы из него особенно хороши на свету, поэтому их обычно устанавливают в те места, куда падают солнечные лучи, например вазы – в проемы окон.
Другим представителем славной семьи гипсов является минерал селенит. Блестящий, шелковистый, приятных солнечно – желтых оттенков, селенит, подобно алебастру, является прекрасным материалом для создания художественных произведений. В первые столетия существования христианства селенитом украшали храмы. В Средние века, да и поныне, из этого минерала изготовляют разнообразные ритуальные и декоративные фигурки и статуэтки. В нашей стране особенно ценится золотисто – желтый селенит из Кунгурского месторождения. Декоративные изделия из него часто встречаются в современных магазинах.
Учитель: Наша экскурсия подошла к концу. Сегодня вы узнали много нового о соединениях кальция, как широко они применялись и применяются в строительстве и архитектуре. Но известняк, мрамор, гранит медленно разрушаются под воздействием окружающей среды. За последнее столетие многочисленные старинные статуи и стены многих зданий европейских городов подверглись коррозии в большей мере, чем за предыдущие столетия. Все люди в ответе за судьбу и сохранность произведений скульпторов и архитекторов, которые вложили свой труд и талант, чтобы радовать нас красотой и неповторимостью своего искусства.
Титова И.М. Химия и искусство: 10-11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. - М.: Вентана – Граф, 2007.
Ширшина Н.В. Химия 9 класс: сборник элективных курсов. Волгоград: Учитель, 2005.
Пурмаль А.П. Цирельников В.И. Рожденные электричеством. – М.: Просвещение, 1983.
Магний, наряду с кальцием, натрием и калием, входит в первую четверку минералов в организме, а по содержанию внутри клетки занимает второе место после калия. Животные и человек получают магний с пищей. С участием магния протекает более трёх сотен ферментативных реакций. Особенно активно магний участвует в процессах, которые связаны с утилизацией энергии, в частности, с расщеплением глюкозы и удалением из организма отработанных шлаков и токсинов. Получено подтверждение, что витамины тиамин (В1), пиридоксин (В6) и витамин С полноценно усваиваются именно в присутствии магния. Благодаря магнию более устойчивой становится структура клеток во время их роста, эффективнее проходит регенерация и обновление клеток тканей и органов. Магний стабилизирует костную структуру и придаёт костям твёрдость.
Магний является кофактором многих ферментов, в т.ч. кокарбоксилазы и коэнзима А, играет значительную роль при передаче нервных импульсов и необходим для ритмичной работы сердца, активно участвует в обмене белка и нуклеиновых кислот, регулирует митохондрильаную выработку и перенос энергии, регулирует передачу сигнала в нервной и мышечной ткани, способствует расслаблению гладкомышечных волокон, снижает артериальное давление, угнетает агрегацию тромбоцитов, ускоряет пассаж содержимого кишечника. Суточная потребность организма в магнии составляет 0,05% от массы тела: в среднем это 400 мг. Содержание ионов магния в крови у взрослых составляет от 0,66 до 1,07 ммоль/л. Наиболее ценными источниками магния являются продукты растительного происхождения: отруби, орехи, крупы, специи, чай, кофе, какао, овощи.
Препараты магния: магния цитрат C6H6O7Mg , магния оротат (C5H3N2O4)2Mg, магния глюконат (C5H11O7)2Mg, магния лактат (C3H5O3)2Mg. В медицине используются как минеральные добавки с целью профилактики и лечения дефицита магния в организме и гипомагниемии. Магния оротат применяется в терапии сердечной недостаточности.
Барий — серебристый мягкий и хрупкий металл, простой элемент таблицы Менделеева. Металл очень активный, поэтому в чистом виде не встречается, только в составе минералов. Промышленной добыче подлежат барит и витерит. Относится к группе щелочноземельных, химически активных металлов. Легко взаимодействует с неконцентрированными кислотами, галогенами, водородом, аммиаком, фосфором. Горюч на воздухе при небольшом нагревании. Чистое вещество можно хранить, только изолировав от воздуха, например, под слоем керосина или парафина.
Растворимые соединения бария (хлорид, перхлорат, нитрид, нитрат, хлорат) очень ядовиты, вызывают тяжелые отравления и смерть, если не оказана своевременная помощь. В качестве антидота используют сульфаты магния или натрия в растворах (для промывания желудка, питье, внутривенно), которые переводят токсичные соли в безопасные нерастворимые.
Это интересно
Применение
Читайте также: