Химические и физические свойства кальция. Основные соединения кальция и их практическое применение в совремменном строительстве. Минеральные вяжущие вещества

Метод молекулярных орбиталей. Строение молекулы водорода с позиции метода молекулярных орбиталей. Основы зонной теории. Проводники, полупроводники и диэлекртики с позиции зонной теории.

Метод молекулярных орбиталей исходит из того, что каждую молекулярную орбиталь представляют в виде алгебраической суммы (линейной комбинации) атомных орбиталей. Например, в молекуле водорода в образовании МО могут участвовать только 1s атомные орбитали двух атомов водорода, которые дают две МО, представляющие собой сумму и разность атомных орбиталей 1s₁ и 1s₂ – МО_± = C₁1s₁ ±C₂1s₂.

зонная теория — один из основных разделов квантовой теории твердого тела, описывающий движение электронов в кристаллах

• проводники — материалы, у которых зона проводимости и валентная зона перекрываются (нет энергетического зазора), образуя одну зону, называемую зоной проводимости (таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию);
• диэлектрики — материалы, у которых зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3 эВ (для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят);
• полупроводники — материалы, у которых зоны не перекрываются и расстояние между ними (ширина запрещенной зоны) лежит в интервале 0,1–3 эВ (для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые полупроводники слабо пропускают ток).

Внешний вид:
серебристо-бел. кубические металл Кристаллические модификации, цвет растворов и паров:
Известен в гексагональной (бета) и кубической (альфа) модификации. Температура перехода из альфа в бета 464 С.
Брутто-формула (система Хилла): Ca Формула в виде текста: Ca Молекулярная масса (в а.е.м.): 40,08 Температура плавления (в °C): 842 Температура кипения (в °C): 1495 Растворимость (в г/100 г или характеристика): бензол: не растворим
вода: реагирует
ртуть: 0,3 (18°C)
этанол: мало растворим
Плотность: 1,54 (20°C, г/см³)
Давление паров (в мм.рт.ст.): 0,1 (689°C)
1 (808°C)
10 (970°C)
100 (1200°C)
Удельная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/г·K): 0,656 (25°C)
Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль): 0 (т) Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль): 0 (т) Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/моль·K): 41,63 (т) Стандартная мольная теплоемкость C_p (298 К, Дж/моль·K): 26,28 (т) Энтальпия плавления ΔH_пл (кДж/моль): 9,2 Энтальпия кипения ΔH_кип (кДж/моль): 153,6 Аналитические

Кальций реагирует с водой, превращаясь в гидроксид кальция и вытесняя из воды водород:
Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂ + Q
Фенолфталеин в полученном растворе окрашивается в малиновый цвет. Это доказывает сходство кальция с щелочными металлами: как и щелочные металлы, кальций взаимодействует с холодной водой с выделением водорода. Однако реакция кальция с водой протекает значительно медленнее, чем, например,
натрия или калия, это связано стем, что на внешнем электронном слое атома кальция находятся два спаренных s-электрона. Гидроксид кальция растворим в воде, т. е. представляет собой щелочь. Растворимость гидроксида кальция значительно выше, чем гидроксида магния, но ниже, чем гидроксидов щелочных металлов — натрия или калия.
Кальций хранят под слоем керосина, так как этот металл реагирует с водяными парами, содержащимися в воздухе.
2Са + О₂ = 2СаО
С холодной водой с образованием гидроксида кальция (с горячей водой реакция протекает более энергично)
Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂
При нагревании реагирует со многими неметаллами — водородом, азотом, серой, фосфором, углеродом и др.
Са + Н₂ = СаН₂ (гидрид кальция)
3Са + N₂ = Са₃N₂ (нитрид кальция)
Са + S = СаS (сульфид кальция)
Восстанавливает менее активные металлы из их оксидов и галогенидов
2Са + ТiO₂ = 2СаО + Тi

Известь – один из древнейших связующих материалов. Археологические раскопки показали, что во дворцах древнего города Кносса, в центральной части острова Крит – в одном из центров эгейской культуры, имелись росписи стен пигментами, закрепленными гашеной известью. Эти дворцы относят к XVI...XV вв. до н.э. В данном случае известь использована и как связующее, и как клей.

«Негашеную известь» (оксид кальция, CaО) получают обжигом различных природных карбонатов кальция. Реакция обжига обратима и описывается уравнением

CaCO₃ ↔ CaО + CO₂; Δ H = –179 кДж

Гашение извести сводится к переводу оксида кальция в гидроксид:

CaO + H₂O₃ ↔ Ca(OH)₂; Δ H = +65 кДж

Эта реакция экзотермическая, т.е. протекает с выделением теплоты, что заметно каждому проводящему операцию гашения.

Минеральные вяжущие вещества — это материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать, переходя в камневидное состояние. Различают органические и минеральные (неорганические) вяжущие вещества.

51) Основные св-ва воды (окисляемость, жёсткость и т.д.). Типы жёсткости воды и физико-химические способы умягчения воды в сис-ме промышленной водоподготовки. Катионирование и анионирование. Расчёт жёсткости воды.

Св-ва воды.

Дата добавления: 2014-12-16