Физични свойства на креда и неговото приложение
Такава позната училищна креда, колко весели спомени той запазва ... Само тук за привидната простота се крие цялата история на развитието на планетата. - Как е възможно това? - питаш. Отговорът на този въпрос в тази статия. Вие не само ще изучавате физическите свойства на креда и неговото приложение, но и ще се запознаете с процесите на образуване на варовикови седиментни скали в земната кора, които формират съвременния облик на Земята.
Минерали и скали с биогенен произход
Преди 130-65 милиона години, в кредния период на мезозойската ера, моретата на древната планета бяха изпълнени с планктонни и бентосни видове фораминифери, както и мекотели, които приличаха на съвременни стриди, миди и наутилус. В техните външни скелети и черупки, те натрупват съединения на калций, фосфор, магнезий и, умират, образуват слоеве от варовиков тиня на дъното на резервоарите. Под въздействието на високо налягане и в резултат на химични процеси се образуват отлагания от варовик и тебешир. Физическите свойства и състав на тези вещества седиментни скали много сходни помежду си, но имат и отличителни черти. Геоложките процеси, протичащи на Земята, предизвикаха отделянето на отделни участъци от океанското дъно и спускането на континенталните зони. Какво е довело до това?
Екскурзия до геологията
Преразпределението на повърхността на литосферата и водната обвивка на планетата предизвика появата на планински вериги и хребети, състоящи се от седиментни скали. Това са Алпите, планините на Кавказ, Хималаите, Пиренеите. И скалите на Довър и се състои от чист тебешир. Те придават на английското крайбрежие уникален вид и отдавна служат за кораби като сигнал за приближаване на мъгливия Албион. В Русия, уникални пейзажи на фона на варовикови скали може да се види в село Watchdog близо до Воронеж. След преглед на географията на разпространението на биогенни скали, сега е време да се проучат по-подробно физичните свойства на креда.
Какви са характеристиките на природните съединения?
Вътрешното пространствено подреждане на атомите и молекулите на тялото - кристалната решетка - напълно определя състоянието на агрегация, точки на топене и кипене, плътност и т.н. Това са параметри, които се отнасят до физическите свойства. Молекулната формула на СаСО 3 съответства едновременно на няколко кристални съединения, съдържащи заредени частици в решетъчните места - йони. Това са мрамор, арагонит, исландски шпат, варовик и тебешир. Такова явление в химията се нарича полиморфизъм и се обяснява точно с формата на кристала. Оттук и заключението: физичните свойства на мед, злато, креда, оцетна киселина и всяко друго вещество се определят от неговото агрегатно състояние, в зависимост от вътрешната структура на съединението.
Видове варовик
Специалистите могат да разграничат до 4 форми на вещество, в зависимост от неговата структура и физически характеристики. Така чистият калциев карбонат има фина гранулирана повърхност, когато в контакт с повърхността лесно оставя бяла следа и съдържа до 5% примеси, главно под формата на магнезиев сулфат или калций. Бежово-бялата глинеста пясъчна креда, също от финозърнеста структура, обаче има по-висок вискозитет и съдържа до 10% от външни съединения, например калциев сулфат, силициев оксид или алуминий. Зеленият, жълт или сив варовиков мергел има още повече примеси, а варовикът, подобен на варовик, лесно се разпознава от големите си жълти или бели кристали с плътни циментиращи свойства. Трябва да се отбележи, че в класовете по химия, отговаряйки на задачата: "опишете физичните свойства на креда", трябва да се съсредоточите върху първия вид вещество. Чисто, естествено калциев карбонат съдържащи минимум баластни примеси, е вещество, което се предлага на учениците като изследвано съединение.
Как да запознаем децата с свойствата на креда
За първи път учениците ще научат за калциевия карбонат в уводните уроци по химия, които дават представа за чистите вещества и смеси, както и да разгледат основните методи за тяхното разделяне. Например, при провеждане на лабораторни упражнения, учителят предлага отделянето на метални стърготини и дървени стърготини един от друг с помощта на магнит. Разтворът на захарта се изпарява и се получава чисто кристално вещество и физическите свойства на креда и въглищата се изследват след отделяне на двете вещества чрез утаяване, последвано от филтруване на калциевия карбонат във вода. Дидактическият принцип на непрекъснатост и последователност при изучаването на нов материал се използва при запознаване на студентите с физични явления и химични реакции. Извършва се следният експеримент: в една епруветка се изсипват разтвори на техническа сода и калциев хлорид. Наблюдава се мътността на разтвора и след това образуването на утайка. Тя е креда, филтрира се и на капки се прибавя хлоридна киселина към получения бял прах. Реакцията идва с бързо освобождаване на мехурчета от въглероден диоксид. Както можете да видите, програмата за химия, клас 8, изучава физическите свойства на креда заедно с основната химическа характеристика на веществото - неговата способност да реагира със силни киселини, което върви с освобождаването на CO 2 .
Характеристики на калциевия карбонат
Разглежданото вещество принадлежи към групата на средните соли. Обикновено е бял и, както казахме, е естествен полу-камък с биогенен произход. Състои се от черупкови частици, малки кристали от кварцит, магнезиев и калциев карбонат, както и оксиди на тези метали. Креда абсорбира и задържа вода, а силата му се намалява. Не се разтваря във вода, а образува мътна суспензия в него. При решаването на експериментални проблеми в химията физическите свойства на креда, по-специално неговата неразтворимост във вода, се използват за откриване на въглероден диоксид. Когато CO 2 се премине през вар, тя се замъглява поради образуването на неразтворима утайка от калциев карбонат. Тази реакция е качествена и се използва в аналитичната химия.
Как да се увеличи вискозитета и пластичността на варовика
Какво причинява наводняването на скални скали с подземни подземни води? Ако съдържанието на влага в скалата е незначително - не повече от 2%, тогава силата на кристалите намалява. Въпреки това, със силно намокряне на CaCO 3 слоеве, например с 25%, якостта на натиск на веществото нараства почти 3 пъти. В същото време се подобряват физичните свойства на креда, по-специално пластичността и вискозитета. Това значително усложнява технологията на нейното производство. Поради тази причина горните и по-сухи слоеве от отлагания, макар и с ниско съдържание на чист калциев карбонат, се използват за производството му в търговската мрежа.
Къде и как се използва креда
Най-голямо количество от веществото идва, за да се получи вар, калциев хидроксид и въглероден диоксид. За това се образува калциев карбонат калциев оксид и въглероден диоксид. Първото вещество се нарича негасена вар или варене. Той се комбинира с вода, процесът върви с освобождаването на голямо количество топлина, в резултат на което се получава гасена вар - важна суровина за строителната индустрия. В комплекса с пясък и вода се използва калциев хидроксид за мазилки и закрепване на тухли по време на зидане. Овлажняване на подкиселени почви е добре познат и икономически евтин метод за рекултивация, който повишава плодородието на почвата и не оказва отрицателно въздействие върху видовия състав на почвените организми.
В тази статия са изследвани физичните свойства на креда и са разгледани областите на неговото приложение в промишлеността и селското стопанство.