Многие природные вещества активно используются человеком в промышленности, фармацевтике и косметологии. При правильном применении они способны принести нам громадную пользу, но даже систематически встречая такие элементы в лекарствах, продуктах питания и косметике, мы чаще всего не подозреваем о всех многообразии их качеств. Как раз к таким веществам можно отнести и карбонат кальция, применение и свойства которого мы сейчас как раз и обсудим чуть более подробно.
Применение карбоната кальция
Карбонат кальция большей частью добывается человеком из разного рода полезных ископаемых, после чего активно применяется в промышленности. Так после очистки от посторонних примесей это вещество активно используют при создании бумаги, продуктов питания, пластмассы, красок и резины. Ему нашлось место и при выработке бытовой химии, а также в строительстве.
Карбонат кальция достаточно активно применяется при производстве продукции личной гигиены (к примеру, его добавляют в зубную пасту), а также в медицинской промышленности. При изготовлении пищи он обычно играет роль антислеживащего агента, а также разделителя в различных молочных продуктах.
Свойства карбоната кальция
Кальция карбонат – это порошок либо кристаллы белой окраски. Он не имеют ни запаха, ни вкуса. Такое вещество практически не растворимо в воде, однако вполне растворимо в разведенной соляной либо азотной кислоте, при этом процесс растворения сопровождается активным выделением углекислого газа. Вещество «карбонат кальция» является источником сорока процентов кальция.
Лекарственные свойства
Карбонат кальция способен нейтрализовать соляную кислоту, способствуя значительному снижению кислотности пищеварительного сока. Лекарство оказывает достаточно быстрое воздействие, однако после прекращения буферного влияния наблюдается некоторое увеличение выработки желудочного сока.
Потребление карбоната кальция способствует снижению активности остеокластов и замедлению резорбции костных тканей. Такое вещество неплохо оптимизирует электролитный баланс.
Кроме всего прочего, карбонат кальция поставляет в организм человека непосредственно кальций, принимающий активное участие в процессах свертывания крови, а также в формировании костных тканей. Кальций нужен также для отличной деятельности сердца и для полноценной передачи нервных импульсов.
Применение в медицине
Активное вещество Карбонат кальция может использоваться для терапии пациентов с чрезмерной кислотностью желудочного сока, а также при болезнях системы пищеварения, протекающих на фоне такого нарушения. К подобным недугам можно отнести обострение хронической формы гастрита, острый тип гастрита либо дуоденита, симптоматические язвенные поражения разной этиологии. Также в этом списке находится язва на этапе обострения, рефлюкс-эзофагит, эрозивные поражения слизистых, изжога (после чрезмерного приема никотина, кофе, медикаментов и нарушений диеты).
Также применение карбоната кальция может быть целесообразно при коррекции остеопороза, кариеса и рахита у деток, при лечении тетании и остеомаляции. Его советуют принимать при возросшей потребности человека в кальции, что наблюдается при грудном вскармливании, на этапе активного роста, при беременности и прочих аналогичных состояниях.
Иногда карбонат кальция используется в качестве вспомогательной терапии при аллергических реакциях и при гипокальциемии.
Дополнительная информация
Дозировка карбоната кальция. Применение
Кальция карбонат применяется перорально, без привязки ко времени трапезы дважды-трижды на день в количестве 250-1000мг.
Стоит учитывать, что при потреблении высоких доз данного средства в течение продолжительного времени крайне важно систематически контролировать уровень кальция в крови пациента, а также отслеживать показатели деятельности почек. Если таблетки кальция карбоната выпускаются в форме таблеток, предназначенных для предупреждения и коррекции кариеса, остеопороза, а также рахита, их не стоит применять в качестве антацидного состава.
Противопоказания карбоната кальция
Применение кальция карбоната категорически не рекомендовано при наличии у пациента гиперчувствительности к данному элементу, а также при гиперкальциемии (передозировке витамином D, гиперпаратиреодизме и костных метастазах). Такой медикамент противопоказан при нефроуролитиазе, множественной миеломе, хронической почечной недостаточности, фенилкетонурии и саркоидозе.
Побочные эффекты карбоната кальция
В некоторых случаях применение кальция карбоната может провоцировать аллергические реакции, иногда такое лечение становится причиной появления диспепсических явлений, представленных метеоризмом, болями в эпигастрии, тошнотой, диареей либо запором. При потреблении более двух грамм кальция на день есть вероятность развития у пациента гиперкальциемии. Кроме того некоторые больные при таком лечении сталкиваются с проблемой вторичного усиления желудочной секреции.
Учтите, что превышение рекомендуемой дозировки может привести к передозировке карбонатом кальция. Такое состояние требует проведения промывания желудка и приема активированного угля. Кроме того может осуществляться симптоматическая коррекция, и, по необходимости, принимаются меры по поддержанию жизненно-важных функций.
Таким образом, действующее вещество карбонат кальция, свойства которого мы только рассмотрели, имеет достаточно широкий спектр применения и может принести огромную пользу человеку.
Екатерина, www.сайт
P.S. В тексте употреблены некоторые формы свойственные устной речи.
соли угольной кислоты H2CO3. Различают нормальные (средние) К., с анионом СО32- (например, KHCO3), кислые К. (гидрокарбонаты или бикарбонаты), с анионом НСО-3 (например, КНСОз) и основные К. [например, Cu2(OH)2СОз ≈ минерал малахит]. В воде растворимы только нормальные К. щелочных металлов, аммония и таллия. В результате значительного гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Наиболее трудно растворимы нормальные К. кальция, стронция, бария и свинца (2-валентного). Кислые К. хорошо растворимы в воде. При нагревании К., как правило, разлагаются (CaCO3= CaO + CO2) ещё до достижения точки плавления; исключение представляют К. щелочных металлов и таллия. Гидрокарбонаты при нагревании переходят в нормальные К. (2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2). Сильными кислотами нормальные и кислые К. разлагаются с выделением CO2 (K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + H2O + CO2). В природе нормальные К. широко распространены, составляя одну из групп минералов (см. Карбонаты природные). Некоторые природные, нормальные и основные, К. являются весьма ценными металлическими рудами; таковы К. цинка, свинца, меди, железа, марганца и др. Нерудное сырьё ≈ известняк CaCO3, магнезит MgCO3, витерит BaCO3 употребляют в строительном деле, в производстве огнеупоров, в химической промышленности и т.д. Из синтетических К. в технике широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3) и в меньшей степени ≈ поташ K2CO3. Гидрокарбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами (см. Буферные системы). Об отдельных К. см. Бария карбонат, Калия карбонат, Кальция карбонат, Магния карбонат, Натрия карбонат и др.
Карбонаты — многочисленная группа минералов, которые имеют широкое распространение. К минералам класса карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего это соли кальция, магния, натрия, меди. Всего в этом классе известно около 100 минералов. Некоторые из них очень широко распространены в природе, например кальцит и доломит.
В структурном отношении все карбонаты относятся к одному основному типу — анионы 2-представляют собой изолированные радикалы в форме плоских треугольников.
Большинство карбонатов безводные простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом 2-.
Менее распространены сложные карбонаты, содержащие добавочные анионы (OH)-, F-и Cl-.
Карбонаты природные
Среди наиболее распространённых безводных карбонатов различают карбонаты тригональной и ромбической сингоний. Карбонаты обычно имеют светлую окраску: белую, розовую, серую и т.д., исключение представляют карбонаты меди, имеющие зелёную или синюю окраску. Твёрдость карбонатов около 3-4.5; плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb и Ba.
Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl и HNO3), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа.
По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки) или осадочно-метаморфические минералы; выделяются также поверхностные, характерные для зоны окисления и иногда низкотемпературные гидротермальные карбонаты.
Главные минералы-карбонаты
| Группа | Минерал | Сингония | Твердость |
| Кальцита | Кальцит СаСОз | Триг. | 3 |
| Родохрозит МпСОз | 3,5-4,5 | ||
| Магнезит MgCOз | 4-4,5 | ||
| Сидерит РеСОз | » | 3,5-4,5 | |
| Смитсонит ZnCO3 | 5 | ||
| Доломита | Доломит CaMg(COз)2 | » | 3,5-4 |
| Арагонита | Арагонит СаСОз | Ромб. | 3,5-4 |
| Витерит ВаСОз | 3 — 3,5 | ||
| Стронцианит SrCO3 | 3,5-4 | ||
| Церуссит · 10H2O | Мон. | - | |
| Нахколит NaHCO3 | » | 2,5 | |
| Натрон | 1 — 1,5 | ||
| Шортита | Шортит | Ромб. | 3 |
| Ниеререита | НиеререитNa2Ca(CO3)2 | » | 3 |
Многие из широко распространенных карбонатов, в особенности же кальцит, магнезит, сидерит, доломит, имеют сходные черты морфологии кристаллов, близкие физические свойства, встречаются в одинаковых агрегатах и часто имеют переменный химический состав.
Поэтому бывает трудно, а порой невозможно различить их по внешним признакам, твердости, спайности. Издавна используется про-стой прием диагностики карбонатов по характеру их реакции с соляной кислотой.
Для этого наносят каплю разбавленной (1: 10) кислоты на зерно карбоната.
Каль-цит реагирует активно, и капля раствора вскипает от выделяющихся пузырьков СО2, доломит реагирует слабо, только в порошке, а магнезит - при нагревании.
Более надежные результаты дают следующие лабораторные исследования: точное определение их показателей преломления; проведение микрохимических реакций на отполированных пластинках пород с реактивами, красящими разные минералы в различные цвета; термический анализ (определение температуры разложения минерала, у каждого карбоната она своя); рентгеновские исследования.
Карбонатовые отложения
Самым распространённым карбонатом является кальцит.
Прозрачный кальцит называют исландским шпатом, непрозрачный известковым шпатом. Кальцит формирует такие породы, как известняк и мел.
Подавляющее количество кальцита сформировалось за счёт биогенного его накопления. В то же время известен и кальцит гидротермального происхождения. В почвах кальцит накапливается в результате реакции кальция, высвободившегося при выветривании, с углекислым газом почвенного воздуха; особенно часто богаты кальцитом почвы засушливых областей. Кальцит и доломит формируют мрамор. Сидерит типичный минерал болотных руд; достаточно редко отмечается его эндогенное происхождение. Малахит красивый поделочный камень; как и близкий к нему по составу и свойствам минерал азурит Сu3(СО3)2(ОН)2, он образуется на поверхности Земли в результате окисления сульфидов меди.
Применение карбонатов
Карбонаты кальция, магния, бария и др.
применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле.
Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.
Класс карбонатов
Карбонатами называются соли угольной кислоты (Н2СО3). Класс карбонатов насчитывает около 80 представителей.
Эти минералы очень широко распространены в верхней части литосферы. Их сред-нее содержание в земной коре составляет 1,5 мае. %.
Кальцит СаСО3, или известковый шпат. Название произошло от латинского calcis - известь. Содержит примеси Мg, Мn, Fе, иногда Zn, Cо, Sг, Рb и др. Водяно-прозрачная, бесцветная раз-новидность кальцита с сильным двупреломлением называется ис-ландский шпат , или оптический кальцит.
Полосчатые выделения кальцита называют кальцитовым, или мраморным, ониксом.
Форма выделения - кристаллы призматической, таблитчатой, реже пластинчатой, иногда дисковидной формы, ромбоэдры и скаленоэдры.
Могут образовывать двойники, щетки, друзы. Агре-гаты зернистые, а также в виде мелко- и скрытокристаллических натечных форм - корок, почек, желваков, сталактитов, сталагмитов и т.д., могут образовывать конкреции и оолиты, секреции и миндалины.
Цвет - чаще всего белый и желтовато-белый, но в зависимо-сти от примесей может быть разных цветов, вплоть до черного (от примеси битума).
Черта - белая, светлая.
Блеск - стеклянный, более яркий на поверхностях спайности, чем на гранях.
Прозрачность - минерал от прозрачного (исландский шпат) до просвечивающего по тонкому краю.
Спайность - совершенная в трех направлениях по ромбоэдру.
Излом - как правило, по спайности, ровный, ступенчатый.
Твердость - 3.
Плотность - 2,6 - 2,8 г/см3.
Особые свойства - бурно реагирует с соляной кислотой.
Происхождение.
1. Осадочное, биогенное и хемогенное, глав-ным образом в виде известняков, мергеля и мела. 2. Гидротермаль-ное, в жилах.
3. Магматическое, в карбонатитах. 4. Контактово-метаморфическое, в скарнах. Кальцитовые породы, известняки, мел и мергели широко развиты в пределах Русской плиты, осо-бенно в Центральных районах России, месторождения мрамора известны на Урале, исландский шпат добывается в бассейне реки Нижняя Тунгуска.
Применение - как сырье для производства строительного кам-ня, извести, цемента; метаморфически измененные известняки - мраморы - прекрасный облицовочный материал; в металлурги-ческой промышленности в качестве флюсов; в химической промышленности для производства соды; в сельском хозяйстве для известкования почв; исландский шпат используют в оптических приборах; выделения кальцита с красивым оттенком или рисун-ком применяется в ювелирном и камнерезном деле.
Доломит СаМg(СO3)2 .Назван в честь французского инженера и минералога Доломье (1750-1801), впервые описавшего доло-митовые отложения.
Часто содержит примесь двухвалентного Fе, Мg, Мn.
Форма выделения - чаще всего пористые землистые массы, реже почковидные, оолитовые агрегаты. Также встречается в виде кри-сталлических зернистых агрегатов.
Цвет - в землистых массах обычно грязно-белый, желтоватый и буроватый.
В кристаллических агрегатах - серовато-белый, го-лубовато-белый, реже с зеленоватым оттенком.
Черта - белая, светло-желтая или светло-серая.
Блеск - стеклянный по граням кристаллов.
В землистом агрега-те матовый.
Прозрачность - минерал от просвечивающегося до непрозрач-ного.
Спайность - совершенная по ромбоэдру.
Излом - обычно по спайности, косо ступенчатый.
Твердость - 3,5 - 4.
Плотность - 2,8 - 2,9 г/см3.
Особые свойства - с соляной кислотой реагирует в порошке.
Реакция не бурная, что служит основным отличием от кальцита.
Происхождение. 1. В основном осадочное.
2. Может быть гидро-термальным, в жилах, и гидротермально-метасоматическим за счет преобразования известняков. Широко распространен на Русской платформе, Урале, Сибири.
Применение - для производства строительных материалов, це-мента, огнеупорных изделий; как флюс в металлургии, в хими-ческой промышленности и сельском хозяйстве.
Магнезит МgСО3, магнезитовый шпат, горький шпат.
Назван по области Магнезиа в Фессалии (Греция). Содержит примесь двух-валентного железа и никеля.
Форма выделения - кристаллы ромбоэдрические, редко при-зматические.
Что такое Карбонаты
Встречается в виде кристаллических зернистых агрегатов и скрытокристаллических фарфоровидных масс.
Цвет - белый.
Черта - белая, бесцветная.
Блеск - стеклянный.
Прозрачность - прозрачный по тонкому краю, непрозрачный минерал.
Спайность - совершенная в трех направлениях по ромбоэдру.
Излом - по спайности ступенчатый. У фарфоровидных выделе-ний излом раковистый, неровный.
Твердость - 4 - 4,5.
У фарфоровидного до 7 за счет примеси опала.
Плотность - 3 г/см3.
Особые свойства - в соляной кислоте разлагается только в по-рошке и при нагревании.
Происхождение - эндогенное, гидротермальное, гидротермально-матасоматическое и экзогенное, при изменении богатых маг-нием ультраосновных пород.
Крупнейшие в России месторожде-ния - Саткинское вблизи города Златоуст на Урале и Савинское в Иркутской области.
Применение - для производства различных огнеупоров, магне-зиального цемента; в металлургии, химической и фармацевтичес-кой промышленности, а также при производстве керамики и бу-маги.
Сидерит FеСО3, железный шпат.
Название произошло от гре-ческого sideros - железо. Часто содержит примеси Мn, Мg, Са.
Форма выделения - кристаллы в виде уплощенных ромбоэдров. Грани кристаллов часто линзовидно изогнуты. Реже встречаются таблитчатые и призматические кристаллы.
Агрегаты зернистые, землистые, плотные, иногда слагают шаровидные конкреции (сферосидерит).
Цвет - от светло-желтого до бурого, коричневого и черного.
Черта - бесцветная. У измененных (лимонитизированных) вы-делений - бурая, ржаво-бурая.
Блеск - сильный стеклянный, иногда с буроватой побежало-стью.
Прозрачность - от просвечивающего по краю до непрозрачного.
Спайность - совершенная по ромбоэдру.
Излом - ступенчатый по спайности, зернистый.
Твердость - 4 - 4,5.
Плотность - 3,7 - 3,9 г/см3.
Особые свойства - растворяется в подогретой соляной кисло-те, кислота при этом желтеет.
Происхождение.
1. Гидротермальное, в жилах и линзах вместе с сульфидами полиметаллов; гидротермально-метасоматическое при замещении известняков и доломитов (Байкальское месторожде-ние на Южном Урале). 2. Осадочным путем, слои и линзы, конк-реционные и оолитовые выделения. 3. Метаморфическое - при метаморфизме месторождений магнетитовых и силикатных желез-ных руд.
Применение - как важная руда на железо для производства мяг-ких сортов стали.
Материал для учащихся 9«Палеонтология и карбонат кальция»
Карбонат кальция
Карбонат кальция (углекислый кальций) - неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция.
Химическая формула - CaCO 3 .
Карбонат кальция в природе
Карбонат кальция основа большинства природных минералов кальция (мел, мрамор, известняк, ракушечник, кальцит, исландский шпат). В чистом виде вещество белого цвета или бесцветные кристаллы. Соединения кальция - известняк, мрамор, гипс (а также известь - продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад. Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым веществом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь , магнезия, барит, глинозём и кремнезём - вещества сложные.
В естественной миграции кальция существенную роль играет «карбонатное равновесие», связанное с обратимой реакцией взаимодействия карбоната кальция с водой и углекислым газом с образованием растворимого гидрокарбоната:
(равновесие смещается влево или вправо в зависимости от концентрации углекислого газа).
Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. Значительное количество кальция входит в состав живых организмов. Из карбоната кальция CaCO 3 состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. В живых тканях человека и животных 1,4-2 % Са (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг содержание кальция - около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества костной ткани).
Химические свойства карбоната кальция
Карбонат кальция при нагревании разлагается на соответствующий оксид и углекислый газ.
С водой, содержащей растворенный диоксид углерода, карбонат кальция реагирует, образуя растворы гидрокарбонатов:
При нагревании и даже при попытке выделить гидрокарбонат из раствора , удаляя воду при комнатной температуре, он разлагается по обратной реакции:
Ca 2 + + 2HCO 3 - = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Карбонат кальция взаимодействует с кислотами с выделением углекислого газа
Карбонат кальция не растворим в воде и этаноле.
Кальцит, известковый шпат - минерал, одна из природных форм карбоната кальция. Исключительно широко распространён на поверхности Земли, породообразующий минерал. Кальцитом сложены известняки, меловые породы, мергели, карбонатиты. Кальцит - самый распространённый биоминерал: он входит в состав раковин и эндоскелета большинства беспозвоночных, а также покровных структур некоторых одноклеточных организмов.
Название предложено Гайдингером в 1845 году и происходит , как и название химического элемента, от лат. calx (род.п. calcis) - известь.
В чистом виде кальцит белый или бесцветный, прозрачный (исландский шпат) или просвечивающий, - в зависимости от степени совершенства кристаллической структуры. Примеси окрашивают его в разные цвета.
Кальцит относится к тригональной сингонии. Кристаллы очень разнообразны, но чаще ромбоэдрические (острый, основной и тупой ромбоэдры). Кальцит слагает горную породу мрамор, является главной составной частью известняков. Нередко образует псевдоморфозы по органическим остаткам, замещает раковины древних моллюсков и кораллы («окаменелости»).
Известняк
Известняк - осадочная горная порода органического происхождения, состоящая преимущественно из кристаллов кальцита различного размера и образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах.
Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. При метаморфизме известняк перекристаллизуется и образует мрамор.
Название разновидности известняка отражает присутствие в нём остатков породообразующих организмов, район распространения , структуру (например, оолитовые известняки), примесей (железистые), характер залегания (плитняковые), геологический возраст (триасовые).
Из известняков сложены целые горные цепи в Альпах, широко распространён известняк и в других местах. У известняка нет блеска, он обычно светло-серого цвета, но может быть белым или тёмным, почти чёрным, голубоватым, желтоватым или розовым, в зависимости от состава примесей.
Мрамор
Мрамор (др.-греч. μάρμαρος - «белый или блестящий камень») - метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита , а также органических соединений. Мраморы появляются путем метаморфизма при средних температурах и давлениях из преимущественно карбонатных осадочных пород. При этих условиях очень мелкие зерна карбоната кальция и магния осадочных пород испытывают «бластез» - укрупнение кристаллов.
В мире разведано огромное количество месторождений мрамора. Самые известные - Каррарское в Италии, Паросское и Пенделиконское в Греции. В России это Кибик-Кордонское в Красноярском крае, Буровщина в Забайкалье, Уфалейское на Урале, Рускеальское и Белогорское в Карелии. Окраска мрамора также зависит от примесей.
Палеонтология
Палеонтология (от др.-греч. παλαιοντολογία) - наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и сохранившихся в виде ископаемых останков, а также следов их жизнедеятельности.
Палеонтологи исследуют не только останки собственно животных и растений, но и их окаменевшие следы, отброшенные оболочки и другие свидетельства их существования. В палеонтологии также используются методы палеоэкологии и палеоклиматологии с целью воспроизведения среды жизнедеятельности организмов , сопоставления современной среды обитания организмов, предположения местообитаний вымерших и т. д.
Ископаемые останки или окаменелости человек использовал, начиная с палеолита. Об этом свидетельствуют находки ожерелий из фрагментов вымерших кораллов и морских ежей, использовавшихся в ритуалах погребения, и другие археологические находки. Различные ископаемые упоминаются в преданиях, мифах и сказках. Так, белемниты называют «чёртовы пальцы» и в восточных сказках их рассматривают как ногти джинов, раковины фораминифер – нуммулитид в сказаниях о битвах Александра Македонского описывают как окаменевшие монетки.
Первые научные письменные документы об ископаемых организмах принадлежат древнегреческим естествоиспытателям и философам. Успехи естествознания древних греков были обобщены в трудах Аристотеля , жившего в 384–322 гг. до новой эры, – великого мыслителя своего времени, который создал основы классификации животных, зачатки сравнительной анатомии и эмбриологии. Окаменелости он считал остатками морских животных. Спустя много столетий в XV–XVI вв. такой взгляд на окаменелости поддерживал Леонардо да Винчи (1452–1519), хотя в то время существовали иные точки зрения, в частности, что окаменелости – это объекты, созданные богом после потопа.
В XVII–XVIII вв. начинаются интенсивные исследования в различных отраслях естествознания. Это привело не только к накоплению огромного фактического материала , но и к появлению различных идей, гипотез. Большое значение в развитии палеонтологии имели труды шведского учёного Карла Линнея (1707–1778 гг.) – основоположника классификации и систематики. Он разделил всю природу на три царства: минералов, растений и животных. Одновременно с Линнеем работали блестящие учёные: во Франции Жорж Бюффон (1707–1788) и в России – Михаил Ломоносов (1711–1765).
Бюффон, рассматривая происхождение и развитие жизни, историю животного и растительного мира, подчёркивал единый план строения животных, говорил о наличии промежуточных форм между разными группами животных и считал, что история развития Земли насчитывает до 75 000 лет.
М. Ломоносов в своей книге «О слоях земных» объяснял происхождение осадочных горных пород образованием их в морских бассейнах. Ископаемые моллюски , встреченные в этих породах, обязаны своим происхождением морям, существовавшим в прошедшие геологические эпохи. Ломоносов представлял себе смену различных периодов жизни на Земле как последовательное чередование наступления и отступления морей, объясняя эти явления медленными колебаниями суши. Область распространения живых существ на Земле образует особую оболочку, называемую биосферой. Биосфера возникла с появлением на Земле живых существ: она занимает всю поверхность суши, все водоёмы Земли (океаны, моря, озёра, реки), проникает в атмосферу – большинство организмов поднимается в воздух более чем на 50 – 70 м, а споры бактерий и грибов заносятся на высоту до 22 км. Жизнь проникается в литосферу, где она концентрируется в основном в поверхности слоёв на глубине до 6-8 м, но некоторые бактерии найдены в слоях на глубине до 2-3 км.
В 90-х годах XVIII века и начале XIX века геодезист и горный инженер Уильям Смит активно использовал окаменелости , чтобы установить связь между горными пластами в разных местах. Он установил принцип последовательности фаун, согласно которому каждый пласт осадочной породы содержит определенный тип окаменелостей, которые следуют друг за другом в предсказуемом порядке даже в пластах, разделенных огромным расстоянием.
Новый этап в развитии палеонтологии начинается с появлением в 1859 году наиболее завершённой на тот момент теории эволюции Чарльза Дарвина, оказавшей определяющее влияние на всё дальнейшее развитие естествознания. Современная эволюционная палеонтология была основана Владимиром Ковалевским. Именно благодаря исследованиям Ковалевского и его находкам дарвинизм приобрёл палеонтологически обоснованную базу.
Условия существования на земле очень разнообразны и определяются факторами как неорганического, так и органического порядка. К неорганическим факторам относятся: температура, влажность , солёность воды, глубина бассейна, давление. К органическим факторам относятся те взаимоотношения, в которые вступают организмы между собой. Эти взаимоотношения в первую очередь выражаются пищевыми связями. Каждый вид обладает своим ареалом, занимая различные части земной поверхности. Все организмы на земле живут сообществами, называемыми биоценозами. Организмы, входящие в состав биоценоза, по-разному реагируют на колебания того или иного фактора среды – солёности, температуры , давления. Одни могут существовать при широких колебаниях одного из факторов среды и тогда прибавляется приставка «эври»; другие не переносят даже незначительного изменения этого фактора и тогда прибавляется приставка «стено». Если это глубина – эврибатный, стенобатный; солёность – эвригалинный, стеногалинный; температура – эвритермный, стенотермный.
Аммониты – вымерший подкласс головоногих моллюсков, существовавших с девона по мел. Свое название аммониты получили в честь древнеегипетского божества Амона со спиральными рогами. Большинство аммонитов относится к экологической группе нектона , то есть свободно плавающих в толще воды организмов. Некоторые гетероморфные формы были представителями бентосного (донного) сообщества. Лучшими пловцами среди аммонитов были формы с чётко выраженным килем. Многие палеонтологи считают, что сложная лопастная линия - это приспособление к широкому распространению по вертикали в толще воды (эврибатности), так как сложная лопастная линия имеет большую площадь, лучше упрочняет раковину. Аммониты - крайне важная для стратиграфии группа морских ископаемых. Эта группа важна для определения относительного геологического возраста осадочных горных пород и для расчленения отложений юрской и меловой системы.
Наутилусы - род головоногих моллюсков. Это единственный современный род подкласса наутилоидей и единственные среди современных головоногих, имеющие наружную камерную раковину. Этот подкласс появился в кембрии, и в течение палеозоя был очень разнообразным. Спиральная раковина диаметром 15-23 см разделена на 35-39 камер, последовательно соединённых длинным сифоном. Моллюск живёт в передней, самой большой камере. Раковина используется как поплавок и балласт. Нагнетая в камеры раковины биогаз или откачивая его из них, наутилус способен всплывать к поверхности воды или погружаться в её толщу.
Белемниты - представители отряда вымерших беспозвоночных животных класса головоногих моллюсков , относятся к внутрираковинным головоногим моллюскам, так как все части их раковины располагались внутри тела. Белемниты обитали с каменноугольного по меловой период, наиболее широко распространились с триаса, вымерли в конце мезозоя. Лучше всего в ископаемом состоянии сохраняется ростр белемнита - прочное коническое образование, находившееся на заднем конце тела.
Брахиоподы - тип морских беспозвоночных животных. Известны с раннего кембрия; наибольшего расцвета достигли в девоне. На рубеже раннего и позднего палеозоя часть отрядов вымерла; в каменноугольном и пермском периодах господствовали отряды продуктид и спириферид. После пермско-триасового вымирания сохранились 4 отряда, дожившие до наших дней. Брахиоподы, благодаря богатству остатков и хорошей их сохранности , - ценные индексные ископаемые для установления геологического возраста содержащих их пластов и физико-географической обстановки, существовавших когда-то в данной местности.
Морские ежи - класс иглокожих. В ископаемом состоянии известны с ордовика. Тело морских ежей обычно почти сферическое, размером от 2-3 до 30 см; покрыто рядами известковых пластинок. Пластинки, как правило, соединены неподвижно и образуют плотный панцирь (скорлупу), не позволяющий ежу изменять форму.
Морские лилии - один из классов иглокожих. Ископаемые морские лилии известны с нижнего ордовика. Наибольшего расцвета достигали в среднем палеозое, когда их насчитывалось до 11 подклассов и свыше 5000 видов, но к концу пермского периода большая их часть вымерла. Окаменелые остатки морских лилий относятся к одним из наиболее распространённых ископаемых. Некоторые известняковые пласты, датируемые палеозоем и мезозоем, почти полностью сложены из них. Ископаемые членики стеблей криноидов , напоминающие зубчатые колёса, называются трохитами.
Двустворчатые или пластинчатожаберные моллюски – класс морских и пресноводных малоподвижных моллюсков, тело которых уплощено с боков и заключено в раковину из двух створок. Находки древнейших ископаемых двустворчатых моллюсков датируются началом кембрийского периода, их возраст составляет более 500 млн. лет. Общее число ныне живущих видов составляет приблизительно 9 200 (по другим данным, более 20 тысяч). Двустворчатые моллюски - класс беспозвоночных, исключительно водных и встречающихся в пресных и солёных водах по всему миру. Большинство являются бентосными организмами и живут, зарываясь в донные отложения или прикрепляясь к подводным предметам. Створки раковины у двустворчатых моллюсков чаще симметричны. Створки раковины соединены лигаментом - связкой, состоящей из утолщённого рогового слоя раковины. Стенка раковины состоит из трёх слоёв: наружного конхиолинового (периостракум), внутреннего известкового (остракум) и нижнего перламутрового (гипостракум). Минеральный компонент раковины может быть представлен исключительно кальцитом, как у устриц , или кальцитом и арагонитом. Иногда арагонит формирует также перламутровый слой. У остальных моллюсков слои арагонита и кальцита чередуются.
Вы бродите по супермаркету, разыскивая стиральный порошок без фосфатов. Естественно, для того чтобы узнать, какое средство из целого арсенала бытовой химии вам подходит, берете в руки каждую упаковку с нужной классификацией и смотрите состав содержащегося в ней продукта. Наконец, выбрали подходящее средство, но в процессе изучения всех стиральных порошков магазина заметили странную закономерность: на каждой коробке или пачке было написано что-нибудь типа: "В состав продукта входит карбонат натрия". В каждом человеке присутствует малая толика любопытства, и вы не являетесь исключением. Захотелось узнать, что это за вещество, не так ли? Сегодняшняя статья пополнит объм ваших знаний некоторыми сведениями об этом соединении.
Определение
Карбонат натрия (формула Na 2 CO 3) является натриевой солью угольной кислоты. В разных источниках его могут называть по-разному: и углекислым натрием, и динатрия триоксокарбонатом, и кальцинированной содой. Кстати, о последнем названии. Обсуждаемое сейчас химическое соединение в чистом виде - это не та пищевая сода, которую добавляют в различные продукты. Ее название - гидрокарбонат натрия. Вещества с присутствием карбоната натрия (да и сам он тоже) зовутся содами. Исключение составляет каустическая сода, научное название которой - гидроксид одноименного металла. Однако гидрокарбонат натрия реагирует с этим веществом, образуя обсуждаемое сейчас соединение. Все остальные соды - сам карбонат с водой или водородом в одной формуле. Сегодня рассматриваются свойства, получение и применение только чистой натриевой соли угольной кислоты.
Карбонат натрия: физические свойства
Это вещество в безводном состоянии имеет вид бесцветного кристаллического порошка (фото выше). Строение его кристаллической рещетки зависит от температуры окружения: если последняя не меньше 350, но ниже 479 о С, то она является моноклинной, если температура выше - гексагональной.
Карбонат натрия: химические свойства
Если опустить его в сильную кислоту, то угольная, получившаяся в ходе реакции и являющаяся крайне нестойкой, распадется на газообразный оксид четырехвалентного углерода и воду. Второй продукт реакции - натриевая соль соответствующей кислоты (например, при бросании кристаллов обсуждаемого сейчас карбоната в серную кислоту, получатся углекислый газ, вода, и сульфат натрия). В воде данное соединение будет гидролизоваться, благодаря этому нейтральная среда становится щелочной
Получение
Его можно получить несколькими способами, все они разные, но в этой статье будет рассказано лишь об одном. Необходимо смешать мел и древесный уголь с сульфатом натрия, а потом запечь эту смесь при температуре около 1000 о С. Уголь будет восстанавливать последний до сульфида, который при реакции с карбонатом кальция образует расплав сернистого кальция и искомого вещества. Его необходимо обработать водой, затем отфильтровать ненужный сульфид и упарить получившийся раствор. Образовавшийся сырой карбонат натрия очищается посредством перекристаллизации, а затем обезвоживается с помощью кальцинирования. Данный метод называется способом Леблана.
Применение
Отрасли, производящие стекло, стиральные порошки, мыло и эмали не обходятся без карбоната натрия, где его используют, чтобы получить ультрамарин. Также с помощью него устраняют жесткость воды, обезжиривают металлы и проводят десульфатизацию, объектом которой является доменный чугун. Карбонат натрия является хорошим окислителем и регулятором кислотности, его содержат моющие посуду средства, сигареты и пестициды. Также он известен как пищевая добавка E500, не дающая ингредиентам комковаться и слёживаться. Обсуждаемое сейчас вещество необходимо и для того, чтобы приготовить проявитель фотографий.
Заключение
Вот для чего полезен карбонат натрия. В чистом виде он, может быть, многим никогда и не встречался, однако его кристаллогидраты (это все соды, кроме каустической) используются человеком почти везде. Это одно из веществ, соединения которых с водой применяются в промышленности гораздо чаще, чем они сами в чистом виде.
Карбонаты, составляющие около 1,7 % от массы земной коры, являются осадочными или гидротермальными минералами. С химической точки зрения это соли угольной кислоты – Н2СО3, общая формула АСО 3 – где А – Са, Мg, Fe и др.
Карбонаты имеют ионные кристаллические решетки; характерны малые плотности, стеклянный блеск, светлая окраска (за исключением карбонатов меди), твердость 3-5, реакция с разбавленной НСl.
Общие свойства – кристаллизуются в ромбической и тригональной сингониях (хорошие кристаллические формы и спайность по ромбу); низкая твердость 3–4, преимущественно светлая окраска, реакция с кислотами (HCl и HNO 3 ) с выделением углекислого газа.
Наиболее распространенными являются: кальцит СаСО 3 , магнезит Mg СО 3 , доломит СаМg (СО 3) 2 , сидерит Fe СО 3 .
Карбонаты с гидроксильной группой (ОН):
Малахит Cu 2 CO 3 (OH) 2 – зеленый цвет и реакция с НС l ,
Азурит Cu 3 (CO 3) 2 (OH) 2 – синий цвет, прозрачен в кристаллах.
Генезис карбонатов разнообразен – осадочный (химический и биогенный), гидротермальный, метаморфический.
При нагревании кислые карбонаты переходят в нормальные карбонаты:
При сильном нагревании нерастворимые карбонаты разлагаются на оксиды и углекислый газ:
Карбонаты реагируют с кислотами сильнее угольной (почти все известные кислоты, включая органические) с выделением углекислого газа, эти реакции являются качественными реакциями на наличие карбонатов в растворе:
Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.
Это породообразующие минералы осадочных пород (известняки, доломиты и др.) и метаморфических – мрамор, скарны.
Карбонаты широко используются в черной металлургии в качестве флюса и как сырье для производства огнеупоров и извести. Используются в строительстве, оптике, металлургии, как удобрения. Малахит используется как поделочный камень. Большие скопления магнезита и сидерита – источник получения железа и магния.
Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше 60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и т. д., образуя накипь.
Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО 3 , доломит CaMg(CO 3) 2 , магнезит MgCO 3 , сидерит FeCO 3 , витерит ВаСО3, баритокальцит BaCa(CO 3) 2 и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO 3 ·Cu(ОН) 2 .
Кальцит , СаСО 3 . Название от греч. «кальк» — жженая известь. Синоним — известковый шпат. Название предложено Гайдингером в 1845 году и происходит, как и название химического элемента, от лат. calx (род.п. calcis) - известь.
Осадочный органогенный, гидротермальный. Кристаллы в форме ромбоэдров. Совершенная спайность по ромбоэдру. Вскипает под действием разбавленной НСl на холоду. Разновидности: прозрачный, бесцветный — исландский шпат, ромбический белый — арагонит. В основном из кальцита состоят толщи осадочных пород: мела, известняка, мрамора. Из кальцита состоит и известковый туф — травертин.
В чистом виде кальцит белый или бесцветный, прозрачный (исландский шпат) или просвечивающий, - в зависимости от степени совершенства кристаллической структуры. Примеси окрашивают его в разные цвета. Ni окрашивает в зелёный; кобальтовые, марганцевые кальциты - розовые. Тонкодисперсный пирит окрашивает в синеватый и зеленоватый цвет. Кальцит с примесью железа - желтоватый, буроватый, красно-коричневый; с примесью хлорита - зелёный. Углистое вещество часто придает кальциту неравномерную чёрную окраску. Известны кристаллы с многочисленными включениями битуминозного вещества, они имеют жёлтый или бурый цвет.
Черта белая, плотность 2,6-2,8, излом ступенчатый, твёрдость по шкале Мооса 3, спайность совершенная по основному ромбоэдру, блеск стеклянный до перламутрового. Вскипает при взаимодействии с разбавленной соляной кислотой (HCl). Характерно многообразие двойников срастания и прорастания по многочисленным законам, а также деформационные двойники. Прозрачные кристаллы обладают двупреломлением света, особо хорошо наблюдаемым сквозь поверхности спайности в ромбоэдрических выколках или толстых пластинах.
Черная металлургия потребляет миллионы тонн известняка в качестве флюса. Кроме того, известняк обжигают на известь в строительной промышленности. Исландский шпат используется в оптике для изготовления поляризаторов.
Магнезит , МgСО 3 . Назван в честь греческой провинции Магнезия. Синоним: магнезиальный шпат. Облик кристаллов ромбоэдрический с совершенной спайностью по ромбоэдру. В большинстве случаев встречается в виде зернистых агрегатов снежно-белого цвета с раковистым изломом («аморфный» магнезит) и в серых удлиненных зернах. Гидротермальный.
Состав близок теоретическому. Из примесей наибольшее значение имеет Fe; меньше Mn, Ca. Кристаллы редки. Обычно плотные разной зернистости агрегаты вплоть до фарфоровидных. Фарфоровидный магнезит часто содержит примеси опала и силикатов магния. Хрупок. Твердость 4-4,5 у фарфоровидного — до 7 (за счёт тонкодисперсной примеси опала). Цвет белый, серый, реже желтоватый Встречается в гидротермальных месторождениях или в качестве продукта выветривания ультраосновных горных пород.
С разбавленными кислотами магнезит реагирует без вскипания, чем отличается от похожего на него кальцита. Реакция с HCl только в порошке при нагревании.
Магнезит используют для производства огнеупоров и вяжущих материалов, в химической промышленности. Применяется для производства огнеупорного кирпича. Также является рудой магния и его солей.
Важное сырье для производства огнеупорного кирпича и заправочных порошков. Использование доломитизированного известняка улучшает качество агломерата, окатышей и снижает вязкость доменных шлаков. Месторождения: Саткинское (Россия), Вейч (Австрия), Ляо Тун и Шен-Кин (Сев. вост. Китай), Квебекское (Канада).
Малахит , CuCO 3 × Cu(OH) 2 . Название от греч. «малахэ» — мальва (имеется в виду зеленый цвет листьев мальвы).
Малахи́т(от греч. тополь и мальва) - минерал, основной карбонат меди (дигидроксокарбонат меди(II)). Состав минерала почти точно выражен формулой CuCO 3 ·Cu(ОН) 2 , но более верное современное написание кристаллохимической формулы малахита Cu 2 (CO 3)(OH) 2 . Устаревший синоним — медная зелень углекислая.
Сингония моноклинная. Двойники по (100). Твёрдость 3,5-4,0; плотность 3,7-4,1 г/см³. Цвет зелёный разных оттенков; блеск различный, смотря по сложению: стеклянный у кристаллов или шелковистый у тонковолокнистых агрегатов и кусков.
Габитус кристаллов призматический, пластинчатый, игольчатый. Кристаллы имеют тенденцию к расщеплению с образованием сферокристаллов, тонковолокнистых сферолитов, сфероидолитовых дендритов.
При нагревании в колбе выделяет воду, углекислый газ и становится чёрным:
Характерна растворимость малахита в кислотах с выделением углекислого газа, а также в аммиаке, который окрашивается при этом в красивый голубой цвет.
С глубокой древности известен способ получения из малахита свободной меди. В условиях неполного сгорания угля, при котором образуется угарный газ, происходит реакция:
Азурит , 2CuCO 3 × Cu(OH) 2 . Название от персидского «лазвард» — голубой. Минерал синего цвета со стеклянным блеском, хрупкий. Тв. 3,5-4. Цвет черты синевато-голубой, спайность совершенная, излом раковистый.
Один из наиболее распространённых вторичных минералов, содержащих медь. Индикатор и поисковый признак медных руд, азурит и сам является медной рудой, хотя и менее ценной, чем малахит.
Образуется в близповерхностных зонах окисления большинства медно-сульфидных месторождений, встречается во вторичных медных рудах вместе с малахитом. В условиях выветривания неустойчив и легко замещается малахитом. Нередко в породе встречаются полосчатые сращения азурита и малахита, которые иногда разрезают и полируют, - такая разновидность носит название азуро-малахита.
Натечные, землистые, концентрически скорлуповатые. Вскипает под действием разбавленной HCl. Используются как декоративные поделочные камни, руды на медь.
Сидерит , FeCO 3 . Название от греч. слова, обозначающего железо. Синоним — железный шпат. Минерал осадочного происхождения бурого цвета, растворяется в минеральных кислотах. При окислении переходит в бурый железняк. Важная руда для получения железа, так как в составе до 48 % железа и нет серы и фосфора. Агрегаты зернистые, землистые, плотные, иногда в шаровидных конкрециях.
Цвет черты — белый, блеск стеклянный, полупрозрачный, твёрдость 3,5 — 4,5, спайность совершенная, плотность 3,96 г/см³.
Происхождение: Гидротермальное - встречается в полиметаллических месторождениях как жильный минерал. Легко выветривается до лимонита.Обычно в зернистых желтовато-белых, буроватых массах. Реагирует с холодной НС1, капля которой окрашивается в зеленый цвет. Цвет: Желтовато-коричневый, коричневый, серый, желтовато-серый, зеленовато-серый.
Сидерит содержит до 48,3 % Fe и используется в качестве железной руды. Месторождения: Бакальское (Юж. Урал), Керченское (Украина).
Родохрозит , MnCO 3 . Название от греч. «родон» — роза и «хрос» – цвет. Синоним: марганцевый шпат. Обычно в виде зернистых агрегатов розового, малинового цвета, черта белая. Реагирует с холодной HCl.
Существуют изоморфные ряды MnCO 3 - СаCO 3 и MnCO 3 - FeCO 3 . Марганец частично замещается магнием и цинком. Железосодержащие разновидности: понит и феррородохрозит. Сингония тригональная. Кристаллы толстотаблитчатые, призматические, ромбоэдрические, скаленоэдрические. Двойники по {0112} редки. Спайность совершенная по {1011}. Агрегаты: зернистые, плотные, столбчатые, шаровидные, скорлуповатые, корки. Цвет: розовый, красный, желтовато-серый, коричневый. Блеск стеклянный. Твёрдость 3,5-4. Удельный вес 3,7.
Гидротермальный минерал средне- и низкотемпературных месторождений свинца, цинка, серебра и меди, в ассоциации с сидеритом, флюоритом, баритом, алабандином и др. Встречается в высокотемпературных месторождениях с родонитом, гранатом, брайнитом, тефроитом и в пегматитах с литиофиллитом.
В осадочных марганцевых месторождениях ассоциирует с марказитом, кальцитом, опалом и др. В этом случае имеет промышленную ценность. В коре выветривания марганцевых и железо-марганцевых месторождений. В метаморфизованных первично-осадочных марганцевых месторождениях.
Используется в качестве марганцевой руды. Месторождения: Чиатурское (Грузия), Полуночное (Сев. Урал), Оброчище (г. Варна, Болгария).
Загрузка...
