Карбонат кальция для чего используется. Карбонат кальция, белый мел (Е170)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Карбонат кальция в обычных условиях представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), которое при прокаливании разлагается, однако плавится без разложения (условие - избыточное давление CO 2).

Практически не растворяется в воде.

Рис. 1. Карбонат кальция. Внешний вид.

Основные характеристики карбоната кальция приведены в таблице ниже:

Получение карбоната кальция

Основной способ получения карбоната кальция заключается в смешивании твердого оксида кальция с водой — образуется так называемое известковое молоко. Так как гидроксид кальция немного растворяется в воде, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор - известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диоксида углерода.

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 ;

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓.

Химические свойства карбоната кальция

Карбонат кальция — это средняя соль, образованная сильным основанием (гидроксид кальция Ca(OH) 2) и слабой кислотой (угольная H 2 CO 3). В водном растворе он гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону. Наличие анионов OH — свидетельствует о щелочном характере среды.

CaCO 3 ↔ Ca 2+ +CO 3 2- ;

Ca 2+ +CO 3 2- + HOH ↔ HCO 3 — + Ca 2+ + OH — ;

CaCO 3 + HOH ↔ Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 ↓.

Карбонат кальция взаимодействует с концентрированными растворами сильных минеральных кислот:

Он способен реагировать с щелочами в водных растворах:

CaCO 3 + 2NaOH aq = Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 ↓.

Взаимодействие карбоната кальция с другими солями возможно только если продукт взаимодействия выводится из реакционной среды:

CaCO 3 + 2NH 4 Cl con = CaCl 2 + 2NH 3 + CO 2 + H 2 O.

При нагревании данная соль разлагается:

CaCO 3 = CaO + CO 2 (t, o С = 900 — 1000).

Пропускание диоксида углерода через раствор карбоната кальция приводит к образованию кислой соли - гидрокарбоната кальция:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ↔Ca(HCO 3) 2 .

Применение карбоната кальция

Карбонат кальция нашел широкое применение в различных отраслях промышленности. Так, например, его используют в пищевой (добавка Е710 - белый краситель) и бумажной промышленности, при производстве полимеров, лакокрасочных материалов, бытовой химии и т.д.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Вычислите массу карбоната кальция, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 200 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168кг/л). Определите объем диоксида углерода, выделяющийся в результате этой реакции.
Решение	Запишем уравнение реакции: CaCO 3 + 2HCl conc = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O. Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем: m solution =V solution × ρ; m solution =0,2 × 1,168 = 0,2336 кг = 233,6 г. ω = m solute / m solution × 100%; m solute = ω / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = 34 / 100% × 233,6 = 79,424 г. Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль): n(HCl) = m (HCl) / M (HCl); n (HCl) = 79,424 / 36,5 = 2,176 моль. Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (CO 2) =2: 1. Значит, n(CO 2) = ½ n(HCl) = ½×2,176 = 1,088моль. Тогда, объем выделившегося диоксида углерода будет равен: V (CO 2) = n (CO 2) × V m ; V (CO 2) = 1,088 × 22,4 = 24,37л. Согласно уравнению реакции n(HCl) :n (CaCO 3) =2: 1. Значит,количество вещества карбоната кальция будет равно: n (CaCO 3) = ½ ×n (NaOH) = ½× 2,176 = 1,088моль. Тогда масса карбоната кальция, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса - 100 г/моль): m (CaCO 3) = n (CaCO 3)× M (CaCO 3); m (CaCO 3) = 1,088 × 100 = 108,8г.
Ответ	Масса карбоната кальция равна 108,8 г, объем диоксида углерода равен 24,37 л.

ПРИМЕР 2

Задание	Вычислите массу оксида кальция, который потребуется для получения карбоната кальция по реакции взаимодействия с диоксидом углерода массой 3,5 г.
Решение	Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида кальция и диоксида углерода с образованием карбоната кальция: CaO + CO 2 = CaCO 3 ↓. Рассчитаем количество вещества диоксида углерода (молярная масса - 44 г/моль): n(CO 2) = m (CO 2) / M (CO 2); n (CO 2) = 3,5 / 44 = 0,08 моль. Согласно уравнению реакции n(CO 2) : n(CaO) = 1:1 . Тогда количество моль оксида кальция будет равно: n (CaO) = n (CO 2) = 0,08 моль. Найдем массу оксида кальция (молярная масса - 56 г/моль): m (CaO) = n (CaO) × M (CaO); m (CaO) = 0,08 × 56 = 4,48 г.
Ответ	Масса оксида кальция равна 4,48 г

Пищевая добавка под шифровым классификационным кодом Е 170 является в природе обычным и хорошо всем известным мелом. Относится добавка к неорганическим красящим пигментам.

Как краситель, добавка к пище в виде мела, представляет собой соль угольной кислоты, которая, в свою очередь, проявляет высокую устойчивость и не растворяется в водной и спиртовой средах.

В природе кальциевый карбонат можно встретить в форме минералов арагонита, кальцита или ватерита. Так же из самых разных форм гидрокарбоната кальция состоят многие группы беспозвоночных, например, моллюски или губка.

Происхождение: 1-растительное

Опасность: крайне низкий уровень

Синонимические названия: карбонат кальция, calcium carbonates, карбонат кальцію, Е 170, Е-170, Calcium hydrogen carbonate, гидрокарбонат кальция, Calciumsalz der Carbonsaure, carbonic acid calcium salt, мел обычный, CI pigment white 18, Calciumcarbonat.

​Общая информация

Получают зашифрованную под номером Е 170 способом переработки и очищения отложений мела. На пищевое производство добавка поступает в форме белого мелкодисперсного рассыпчатого порошка.

В виде молекулярной химической формулы обычный мел можно представить следующим образом: CaCO3.

Добывается соль угольной кислоты из самых разнообразных видов полезных ископаемых. А основным сырьем для получения такого продукта, как краситель пищевой Е 170 является мрамор. Именно из него получается наиболее чистый краситель, пригодный для пищевых производств.

Влияние на организм

Вред

Карбонат кальция в случае высокой передозировки и попадания в организм в большом объеме может вызвать молочно-щелочной синдром с токсическим воздействием высочайшей интенсивности. В самых тяжелых случаях не исключается летальный исход.

При необъемной передозировке данного вещества высок уровень риска развития гиперкальциемии, которая будет сопровождаться рвотой, болезненным синдромом в животе и даже изменениями психического характера.

В питательных продуктах Е 170 значительно меньше, и именно поэтому данного вида краситель-добавку относят к максимально безопасным.

Польза

Качества данной добавки, приносящие безусловную пользу организму человека следующие:

• Активное участие в процессе свертывания крови.
• Обеспечение постоянного осмотического кровяного давления.
• Регуляция разных процессов, происходящих на внутриклеточном уровне.
• В качестве медпрепаратов и та называемых, (биологически-активных добавок) – компенсация дефицита кальция в организме.

Использование

В пищевом производстве добавка под шифром Е 170 является регулятором кислотности и разрыхлителем, который не дает продукту «слёживаться» и комковаться.

Карбонат кальция применяется в целом ряде промышленных областей:

• Как компонент средств для чистки обуви, для уборки, чистки сантехники, и прочего применения в быту (область промышленности – бытовая химия).
• В составе зубной пасты (при производстве средств гигиены).
• В бумаге (как отбеливатель) и в картоне (как раскислитель и наполнитель) (бумажная область промышленности).
• Один основополагающих компонентов стекла (стекольная область промышленности).
• Трубы, сантехника, кафель, линолеум, ковровые покрытия, и прочее – везде используется карбонат кальция.
• Один из составляющих красящего пигмента в лакокрасочном производстве.
• Для производства герметиков и шпаклевки (строительная область промышленности).
• Как одно из средств борьбы с загрязнениями экологической среды в системах очистки.
• С его помощью в сельском хозяйстве восстанавливают почвенный кислотно-щелочной баланс.

Законодательство

Согласно законодательству данная добавка-краситель в виду своего природного натурального происхождения разрешена практически во всех странах мира, включая Украину и Российскую Федерацию.

Структурная формула

Русское название

Латинское название вещества Кальция карбонат

Calcii carbonas (род. Calcii carbonatis)

Брутто-формула

CaCO 3

Фармакологическая группа вещества Кальция карбонат

Нозологическая классификация (МКБ-10)

Код CAS

471-34-1

Характеристика вещества Кальция карбонат

Порошок или кристаллы белого цвета без запаха и вкуса. Практически нерастворим в воде, растворим в разведенных соляной и азотной кислотах с выделением углекислого газа. Содержит 40% кальция.

Фармакология

Фармакологическое действие - восполняющее дефицит кальция, противоязвенное, антацидное .

Нейтрализует соляную кислоту и уменьшает кислотность желудочного сока. Действует быстро, но по прекращении буферного влияния отмечается усиление секреции желудочного сока. Нормализует электролитный баланс. Ингибирует активность остеокластов и тормозит резорбцию костной ткани.

Применение вещества Кальция карбонат

Гиперацидность желудочного сока и заболевания ЖКТ , протекающие на ее фоне (острый гастрит, хронический гастрит в фазе обострения, острый дуоденит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки в фазе обострения, симптоматические язвы различного генеза, эрозии слизистой оболочки ЖКТ , рефлюкс-эзофагит, изжога после избыточного употребления этанола, никотина, кофе, приема ЛС , погрешностей в диете); остеопороз, в т.ч. постменопаузный; рахит и кариес у детей (профилактика и лечение); остеомаляция, тетания; повышенная потребность в кальции (беременность, кормление грудью, период интенсивного роста у детей и др.); гипокальциемия (при повышенном выведении или пониженном всасывании, при длительном лечении ГК, гипопаратиреозе, почечной остеодистрофии); аллергические реакции (вспомогательное лечение).

Противопоказания

Гиперчувствительность, гиперкальциемия (гиперпаратиреоидизм, передозировка витамина D, костные метастазы), гиперкальциурия, нефроуролитиаз, хроническая почечная недостаточность, множественная миелома, саркоидоз, фенилкетонурия.

Побочные действия вещества Кальция карбонат

Аллергические реакции, диспептические явления (боль в эпигастрии, метеоризм, тошнота, запор/диарея), вторичное усиление желудочной секреции, гиперкальциемия (при дозе более 2 г кальция в сутки).

Передозировка

Симптомы: гиперкальциемия или молочно-щелочной синдром (при дозе более 2 г кальция в сутки) — головная боль, слабость, нарушение аппетита (вплоть до анорексии), тошнота, рвота, запор, боль в животе, жажда, полиурия, вялость, боль в мышцах и суставах, нарушение сердечного ритма, поражение почек.

Лечение: промывание желудка, назначение активированного угля, симптоматическая терапия, поддержание жизненно важных функций.

E-170 Карбонат кальция – пищевая добавка.

Характеристика:

Е-170 Карбонат кальция - безопасная пищевая добавка природного происхождения используется как пищевой краситель (неорганический пигмент), антислеживающий агент, стабилизатор, разделитель, питание для дрожжей, регулятор кислотности . Карбонат кальция имеет структуру мелкого порошка белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимый в воде и этиловом спирте. Химическая формула карбоната кальция Е-170 - CaCO3. В основе состава красителя E-170 Карбонаты кальция лежит соль угольной кислоты, которую добывают из самых разнообразных ископаемых. Большинство групп беспозвоночных (моллюски, губки) состоят из различных форм карбоната кальция. Также Е-170 содержится в минералах арагонита, кальцита, ватерита, известняка и мела. А для пищевой промышленности основным сырьем для получения Карбоната кальция является мрамор. Пищевую добавку Е-170 производят путем переработки и очистки меловых отложений.

Применение:

Применение E-170 Карбонат кальция очень разнообразно. Он используется в качестве белого красителя, разрыхлителя и регулятора кислотности, предотвращает слёживание и комкование. В пищевой промышленности E-170 используют в составе консервированного питания для детей, концентрированного молока и сливок, некоторых видов твердых сыров, какао-порошке, а также шоколаде, где он играет роль стабилизатора, для обработки виноградного сока, декорирования пищевых продуктов и прочее. Его используют для производства бытовой химии (средства для ухода за обувью), белой бумаги и картона, пластмассовых изделий (линолеум), шпаклевки и герметика, разнообразных предметов из стекла (бутылки). Применяется в качестве красителя при изготовлении красок. В качестве регулятора кислотности помогает восстанавливать кислотно-щелочной баланс почвы. За счет своего белого цвета, этот пищевой краситель используется при изготовлении средств личной гигиены, в частности пасты для зубов. Используется практически во всех областях промышленности, а также в медицине. В РФ карбонат кальция разрешен в продукты из какао и шоколада в количестве до 70 г/кг от сухого обезжиренного вещества (п. 3.1.1. СанПиН 2.3.2.1293-03); в виноградный сок, сыры зрелые, сыры зрелые нарезанные и тёртые в количестве согласно ТИ (п. п. 3.1.4,3.1.16 СанПиН 2.3.2.1293-03); в качестве соли, красителя и носителя-наполнителя в пищевые продукты согласно ТИ в количестве согласно ТИ (п. п. 3.2.22, 3.11.3,3.16.24 СанПиН 2.3.2.1293-03). Также применяется в других областях: в ЕС и США разрешен для окрашивания всех фармацевтических и косметических средств, применяется в качестве белого пигмента в живописи.

Воздействие на организм человека:

В организме человека пищевой Карбонат кальция участвует в процессе свертывания крови. Стабилизирует и поддерживает постоянное кровяное давление в организме и существенно регулирует все внутренние процессы. Именно поэтому Карбонат кальция используется в медицине для восполнения нехватки кальция в организме при изготовлении таких фармацевтических средств, как кальций лактат, а также в виде биологически-активных добавок (БАД). При употреблении продуктов с Карбонатом кальция следует помнить о рекомендуемой врачами дневной дозе: от 1,2 до 1,5 г в день. В продуктах питания содержание добавки Е-170 в разы меньше, что говорит о том, что краситель Е-170 можно отнести к безопасным пищевым добавкам. Избыток кальция в организме может привести к гиперкальциемии при небольшом превышении нормы (тошнота, рвота, боли в животе, раздражение, нарушение координации движений, изменение психического состояния) или, при сильной передозировке, к молочно-щелочному синдрому, который иногда может вызвать смертельный исход.

Кальция карбонат представляет собой твердые белые кристаллы без запаха и вкуса нерастворимые в воде, этаноле и легко растворимые в кислотах с выделением углекислого газа. Это неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. В природе встречается в виде минералов, различающиеся кристаллической структурой - широко распространённый кальцит, арагонит и ватерит, является главной составной частью известняка, мела и мрамора, одно из самых распространенных на Земле соединений.

Плотность карбоната кальция

Плотность (кальцит) 2,74 г/см³, (арагонит) 2,83 г/см³.

Температура плавления карбонат кальция

Температура плавления (кальцит) 825° C, (арагонит) 1339° C,

Температура разложения карбоната кальция

Температура разложения 900-1000° C.

Формула карбоната кальция

Химическая формула: CaCO 3 .

Получение карбоната кальция

Кальция карбонат получают взаимодействием известкового молока с углекислотой или хлоридом кальция (СаСl 2) с карбонатом натрия (Na 2 CO 3) в водном растворе.

Применение карбоната кальция

Кальция карбонат (углекислый кальций, мел, кальциевая соль угольной кислоты) применяется:

• в лакокрасочной промышленности, в производстве красок и отделочных материалов;
• в химической промышленности при производстве карбида кальция;
• в стекольной промышленности при изготовлении стекла;
• в строительстве при производстве шпатлевок, различных герметиков и др.;
• в сельском хозяйстве, как известковое удобрение и для комплексного агрохимического окультуривания полей;
• в качестве наполнителя для резиновых смесей, бумаги, линолеума;
• в медицине как антацидное, противоязвенное, восполняющее дефицит кальция средство;
• в косметической промышленности при производстве зубного порошка, как наполнитель косметических средств;
• в пишевой промышленности, как пищевая добавка краситель E170.

Таблица 1. Физико-химические показатели карбоната кальция

Электрические свойства наполнителей на основе карбоната кальция (2 таблицы):

Таблица 2.

Таблица 3.

Таблица 4. Физические свойства различных типов карбонатов.

Показатели	Кальцит CaCO 3 (наиболее устойчивая модификация)	Арагонит CaCO 3 (метастабильная модификация, переходит в кальцит)	Доломит CaCO 3 -MgCO 3 (45% масс. MgCO 3)	Магнезит MgCO 3
Плотность, кг/м 3	2600 - 2750	2920 - 2940	2800 - 2900	3000 - 3100
Твердость по Мосу	3,0	3,5 - 4,0	3,5 - 4,0	3,5 - 4,5
Содержание растворимых фракций	0,99·10 -8 (при 15°C)0,87·10 -8 (при 25°C)	-	-	2,6·10 -5 (при 12°C)
Растворимость при 18°С
г/100 г воды	0,0013	0,0019	0,032	0,0106
г/100 г водного раствора СО 2	0,13	0,19	3,2	1,06
Температура разложения, °C	900	825, переходит в кальцит при Т>400°C	730-760	350
Природные источники	Известняк, мрамор, известковый шпат, яичная скорлупа, кости (с примесью фосфата кальция), горные породы (в сочетании с доломитом)	Панцири моллюсков, кораллы.Образуется при Т>30°C; переходит в кальцит при Т>400°C и Т<30°C	-	-