Методы анализа известковых удобрений. Известковый камень Для выполнения опыта понадобится

Цель работы: определить активность извести, скорость и температуру гашения.

Основные понятия

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый путём обжига кальциево-магниевых горных пород до возможно более полного выделения углекислоты. Известь применяют в смеси с различными добавками для получения различных вяжущих: известково-кварцевых, известково-шлаковых, известково-глинистых и др. Из неё изготавливают силикатный кирпич, силикатные блоки, армированные крупноразмерные силикатные детали и различные другие строительные изделия.

Основным процессом при производстве воздушной извести является обжиг, при котором известняк декарбонизируется и превращается и превращается в известь по следующей реакции:

CaCO 3 + 178,58 кДж → CaO + CO 2

В лабораторных условиях диссоциация углекислого кальция протекает примерно при 900 °С, в производстве температура обжига составляет 1000-1200 °С.

Негашёная известь бывает комовой и молотой. Её получают в виде кусков светло-жёлтого или серого цвета. Она интенсивно присоединяет влагу и поэтому хранить её рекомендуется в герметично упакованном состоянии. Если в сырье содержится более 6% глинистых примесей, то продукт обжига проявляет гидравлические свойства и называется гидравлической известью.

Качество получаемой извести оценивают по активности, которая показывает общее содержание свободных оксидов кальция и магния, находящихся в активном состоянии. Кроме них в извести могут находиться оксиды MgO и CaO в неактивном состоянии; это неразложившийся карбонат и крупнокристаллические включения (пережог).

В зависимости от содержания активных CaO и MgO известь выпускается трёх сортов (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Классификация извести по сортности

Воздушная известь может применяться в гашёном виде.

Гашёная известь бывает в виде пушонки, теста или молока. Содержание влаги в пушонке не превышает 5%, в тесте менее 45%. Процесс гашения протекает по следующей схеме:

CaO + H 2 O ↔ Ca (OH ) 2 +65,1 кДж

и сопровождается выделением тепла, что вызывает подъём температуры, способный воспламенить дерево. Гидратация оксида кальция – реакция обратимая, её направление зависит от температуры и давления водяных паров в окружающей среде. Упругость диссоциации Ca(OH) 2 на CaO и H 2 O достигает атмосферного давления при 547 °С, при более высокой температуре гидроксид кальция может частично разлагаться. Чтобы процесс шёл в нужном направлении, необходимо стремиться к повышению упругости водяных паров над Ca(OH) 2 и не допускать слишком высокой температуры. Вместе с тем следует избегать и переохлаждения гасящейся извести, так как это сильно замедляет гашение. Более половины её зёрен имеют размер, не превышающий 0,01 мм. Парообразование защищает материал от чрезмерного повышение температуры.

Объём пушонки при гашении извести в 2-3 раза превышает объём исходной негашёной извести за счёт увеличения объёма пустот (пор) между отдельными зёрнами образующегося материала. Плотность негашёной извести в среднем равна 3200, а гашёной – 2200 кг/м 3 .

Для гашения извести в пушонку теоретически необходимо добавлять 32,13 % воды по массе. Практически в зависимости от состава извести, степени её обжига и способа гашения, берут примерно в два, а иногда в три раза больше воды, так как под действием тепла, выделяющегося при гашении, происходит парообразование, и часть воды удаляется.

В зависимости от температуры, развиваемой при гашении, различают высокоэкзотермичную (t гаш. >50 °C) и низкоэкзотермичную (t гаш. <50 °C) известь, а по скорости гашения: быстрогасящуюся (не более 8 мин.), среднегасящуюся (8-25 мин.) и медленногасящуюся (более 25 мин.) известь.

Для ускорения процесса гашения извести используются добавки CaCl 2 , NaCl, NaOH, которые взаимодействуют с оксидом кальция с образованием более растворимых соединений в сравнении с Ca(OH) 2 а для замедления – добавки ПАВ, солей серной, фосфорной, щавелевой, угольной кислот.

Для известкования применяют разные известковые удобрения: известковую муку (получаемую путем размола известняков, доломитизированных известняков и доломитов, мергеля), рыхлые известковые породы, жженую или гашеную известь, известковые отходы промышленности и др. Все эти материалы содержат большие количества углекислого или едкого кальция или магния (иногда силиката кальция), незначительные количества углекислого железа, марганца (около 0,3%), Р2O5 (0,01 - 0,2%), щелочи, а также не растворимые в кислотах примеси кварца, глины, органических веществ и пирита.
Приблизительное представление о составе известняка может дать качественная проба с разбавленной НСl (1: 4): чистые известняки бурно вскипают и быстро растворяются на холоду в слабой соляной кислоте, а доломиты, доломитизированные известняки и углекислое железо растворяются в этих условиях сравнительно медленно, без заметного вскипания. Известковые туфы и мергели, если они не содержат больших количеств углекислого магния и железа, переходят в раствор также со значительным вскипанием, но при воздействии HCl на мергели остается довольно много нерастворимых примесей.
При использовании известковых пород в качестве удобрений проводят химическое определение углекислоты, нейтрализующей способности, нерастворимого остатка, полуторных окислов, кальция, магния, потери от прокаливания. Этих данных в большинстве случаев вполне достаточно для характеристики известковой породы.
Для определения степени растворимости разных известняков Попп и Контцен предложили учитывать степень растворимости известковых удобрений в 0,025 и. растворе СН3СООН но следующей методике.
5 г средней пробы известняка растирают до прохождения его через сито № 100 (0,17 мм). Навеску пробы в 0,25 г обрабатывают 400 мл 0,025 н. раствора СН3СООН в течение 1 часа и быстро фильтруют. 100 мл фильтрата после удаления углекислоты кипячением и охлаждения титруют 0,05 н. раствором NaOH по фенолфталеину. На основании результатов титрования определяют процент карбонатов, растворившихся в изучаемых образцах известняков. В опытах авторов метода растворилось: из доломита - 23%, из доломитизированного известняка с 7,5% MgCO3 - 87%, из известняка с меньшим содержанием MgCO3 - 100%.
Метод, по мнению авторов, характеризует относительную быстроту и степень нейтрализующего действия различных по качеству известковых удобрений на почву, что может иметь существенное значение при дозировке разных известняков или при решении вопроса о желательной степени их измельчения перед внесением в почву (тонина помола).
Качество применяемого известкового удобрения как материала для нейтрализации кислотности почвы определяется, помимо химического состава, рядом других свойств: твердостью породы, тониной помола, обжигом и прочими, влияющими на растворимость, а следовательно, и на эффективность применяемых известковых удобрений.
Массовое проведение известкования дерново-подзолистых и подзолистых почв выявило необходимость разработки более простых, быстрых и в то же время достаточно точных способов анализа известняков, не требующих для своего выполнения специально оборудованных лабораторий.
При анализе известняков как материала для известкования почв можно значительно сократить число вышеприведенных определений (Блинова, 1931), при этом существенно установить содержание в известняке карбонатов. Из существующих методов определения СO2 опишем три варианта метода титрования как наиболее простые, быстрые и достаточно точные. Укажем также и на общеизвестный газоволюметрический метод, основанный на определении общего количества СO2 карбонатов в известняковых удобрениях при помощи кальциметра.
Определение содержания СO2 карбонатов в углекислой извести методом титрования.
1-й метод (Тредвелл). Взятую на технических весах навеску известняка в 2 г помещают в мерную колбу на 500 мл, обливают 50 мл 1,0 н. раствора НСl и разбавляют до 500 мл водой.
Колбу вместе с содержимым нагревают сначала на слабом огне, а затем постепенно на более сильном, доводя раствор до кипения. Слабое кипение раствора (на сетке) поддерживают до полного разложения известняка (прекращение выделения пузырьков СO2, на что требуется 15- 20 мин.); затем колбе дают остыть, содержимое разбавляют до черты водой, взбалтывают и дают отстояться. Из отстоявшейся жидкости в колбе берут 100 мл раствора, соответствующих 10 мл или 1/5 первоначально прибавленного 1,0 н. раствора НСl, и титруют 0,1 и. раствором NaOH в присутствии метилоранжа или бромтимолблау. По количеству НСl, израсходованной на разложение известняка, вычисляют количество углекислоты, а следовательно, и карбонатов кальция (и магния) в данной навеске известняка.

2-й метод (по Фёрстеру, в описании Н.И. Алямовского, 1963). Навеску в 5 г известкового удобрения после измельчения помещают в колбу на 500 мл, смачивают водой; после этого в колбу прибавляют 250 мл 1 н. НСl, нагревают 30 мин. на кипящей водяной бане при периодическом встряхивании; после охлаждения содержимое колбы доводят водой до черты, перемешивают и фильтруют через сухой фильтр в сухую посуду. Из фильтрата берут 100 мл (соответствующих 50 мл 1 н. HCl или 100 мл 0,5 н. НСl) в коническую колбу или стакан на 250-300 мл, прибавляют 2-3 капли фенолфталеина и несвязанную НСl, титруют 0,5 н. раствором NaOH до порозовения, не исчезающего в течение 1 мин. (1-е титрование).
Далее поступают двояко:
а. Если осадок незначительный, то к почти прозрачному раствору добавляют 2 мл 1 н. НСl (или 4 мл 0,5 н. НСl) и помещают на 30 мин. на кипящую водяную баню для удаления остатка CO2 (так как СO2 оттитровывается в присутствии фенолфталеина). После этого, не охлаждая, раствор окончательно оттитровывают (2-е титрование).
б. Если известь невысокого качества, то после первого титрования обычно выпадает коричневый осадок Fe(OH)3, маскирующий окраску фенолфталеина. В этом случае раствор фильтруют в мерную колбу на 200 мл и осадок на фильтре промывают горячей дистиллированной водой. Затем в фильтрационную колбу добавляют точно 2 мл 1 н. НСl и дистиллированной воды до метки. Из тщательно перемешанной колбы берут пипеткой 100 мл и переносят в коническую колбу - стакан на 250-300 мл. Колбу-стакан ставят на кипящую водяную баню, после чего горячий раствор титруют по фенолфталеину 0,5 н. раствором NaOH. Расход щелочи умножают на 2, так как титровалась половина объема раствора.
Сумма окиси, гидроокиси и карбоната кальция и магния вычисляют по формуле:

Для целей известкования важно знать хотя бы приблизительно содержание магния в известняке; для этого можно не делать полного анализа известняка, а достаточно, установив титрованием общее содержание карбонатов, дополнительно определить кальций в том же растворе и затем путем пересчета найти процентное содержание карбоната кальция в породе. Зная общее процентное содержание карбонатов и содержание карбоната кальция, легко по разности вычислить количество карбоната магния в доломитизированном известняке.
При анализе собственно известняков можно не производить двухкратного осаждения кальция, что необходимо при анализе доломитов и доломитизированных известняков, где присутствует значительное количество магния, способного адсорбироваться осадком щавелевокислого кальция.
Во избежание выпадения магния совместно с оксалатом кальция Виссман рекомендует вести анализ по Ричардсу.
Для осаждения кальция по Ричардсу раствор нагревают на сетке до кипения, прибавляют несколько капель метилоранжа и раствора соляной кислоты до появления отчетливой розовой окраски. Затем добавляют горячий раствор, содержащий 0,5 г щавелевой кислоты в 10 мл 10%-ной НСl (уд. веса 1,05); раствор медленно при кипячении нейтрализуют 1%-ным аммиаком (эта нейтрализация длится около получаса). Конец нейтрализации узнают по переходу красной окраски в желтую, затем прибавляют 50 мл горячего 5%-ного раствора (NH4)2C2O4, удаляют пламя и оставляют стоять 4 часа. После этого фильтруют, промывают осадок 1%-ным раствором щавелевокислого аммония до исчезновения реакции на Сl.
Анализ жженой и гашеной извести. Кроме углекислой извести, при известковании почв применяются также жженая и гашеная известь (пушонка) и другие удобрения, содержащие эти формы извести. Жженая известь, получаемая при обжиге известняков при температуре 800-900°, обладает, вследствие потери СO2 вдвое меньшим весом, чем углекислая известь. Жженая известь при гашении легко распадается в тонкий порошок, что делает очень удобным распределение ее в почве. Чем меньше содержалось в исходном известняке примесей, тем лучше гасится полученный после обжига продукт. При недостаточном обжиге известняка, когда не весь СаСO3 разложился, жженая известь при гашении не распадается в порошок, а остается в виде кусочков.
Жженая известь при хранении на воздухе в кусках изменяется в поверхности, поглощая воду и СO2; поэтому для анализа необходимо брать куски, очищенные сверху от рыхлой массы; отвешивание производят в стаканчике с притертой пробкой.
Определение титрованием суммы СаО, Са(ОН)2 и СаСO3. Жженая и гашеная известь отличается от известняка более растворимой формой кальция. Она содержит СаО или Са(ОН)2 и только незначительные количества СаСO3. Обычным химическим анализом устанавливается только общее количество кальция (и прочих компонентов) в извести, но не определяются его формы. Для определения содержания СаО, Са(ОН)2 и СаСO3 в извести пользуются объемным методом по Тредвеллу.
Навеску извести в 10 г помещают в фарфоровую чашку, гасят окись кальция утроенным по весу количеством прокипяченной дистиллированной воды, хорошенько растирают все кусочки стеклянной палочкой с расширением на конце и через воронку переносят в мерную колбу на 500 мл, ополаскивают чашку и воронку, затем доливают содержимое колбы до метки водой, свободной от углекислоты. После тщательного взбалтывания берут 50 мл мутного раствора (суспензия) в другую полулитровую колбу, добавляют прокипяченной воды до метки и оттуда берут часть раствора для титрования.
Для определения титрованием суммы CaO+Ca(OH) 2+СаСO3 берут 50 мл приготовленной суспензии, что соответствует 0,1 г извести, в коническую колбочку. К суспензии приливают 50 мл 0,1 н. раствора НСl и кипятят 10-15 мин. По охлаждении прибавляют 2-3 капли метилоранжа и оттитровывают избыток кислоты 0,1 и. раствором NaOH. Таким образом суммарно учитываются СаО, Са(ОН)2 и СаСO3.
Расчет процентного содержания суммы щелочных форм кальция ведется по следующей формуле:

Для определения титрованием суммы СаО и Са(ОН2) берут новую порцию в 50 мл (что соответствует 0,1 г извести) предварительно тщательно перемешанной суспензии, прибавляют 1-2 капли фенолфталеина и титруют соляной кислотой на холоду при взбалтывании; титрованную кислоту прибавляют по каплям до обесцвечивания раствора. При титровании с фенолфталеином определяются только СаО и Са(ОН)2. Расчет процентного содержания извести ведется в эквивалентах СаО.
Суммарное количество СаО и Са(ОН)2 эквивалентно расходу соляной кислоты при титровании анализируемой суспензии с фенолфталеином.
Процентное содержание кальция вычисляют по следующей формуле:

где с - количество 0,1 н. раствора НСl, пошедшее на суспензии с фенолфталеином, мл;
d - навеска извести, соответствующая взятому для титрования количеству суспензии, г.
Количество карбонатного кальция соответствует разности между суммой всех форм кальция - СаО, Са(ОН)2 и СаСO3 (см. результаты обратного титрования суспензии с метилоранжем) - и суммой СаО+Са(ОН)2 (см. результаты обратного титрования суспензии с фенолфталеином).
Расчет количества карбонатного кальция, содержащегося в извести, производят по следующей формуле (в экв Сао);

Известняки (в широком понимании) имеют чрезвычайно многообразные области применения. Они используются в виде кускового известняка, щебня, дробленого песка, минерального порошка, минеральной ваты, известняковой муки. Основные потребители – цементная промышленность (известняк, мел и мергель), строительство (получение строительной извести, бетонов, штукатурки, строительных растворов; кладка стен и фундаментов, металлургия (известняк и доломит – флюсы и огнеупоры, переработка нефелиновых руд на глинозем, цемент и соду), сельское хозяйство (известняковая мука в агротехнике и животноводстве), пищевая (особенно сахарная). В Янтиковском районе известняк добывается карьерами в с. Янтиково, с. Можарки.

Район известен обилием известковых камней, обжиг извести здесь проводился с незапамятных времен. В 1982 году на левой стороне реки Соломинка, был открыт известковый карьер. Эту используют для удобрения почвы колхозов и совхозов нашего и других соседних районов республики. На карьере ежегодно добывают 45 тыс. тон извести.

По подсчетам геологов в Можарском карьере залежи известняка составляют около 15 млн. тонн, а в Янтиковском карьере – 5 млн. тонн.

В программе социально-экономического развития Янтиковского района на 2007-2010 года указаны основные задачи по повышению эффективности использования природных ресурсов района. Также приведены ожидаемые результаты реализации программы: бюджетная обеспеченность на душу населения возрастет, увеличится уровень среднемесячной заработной платы работающих в отраслях экономики, появятся дополнительные рабочие места обеспечивающие эффективную занятость населения, увеличится объем выпуска производства промышленной продукции.

Янтиковский район входит в зону, где средне-прожиточный уровень населения считается ниже нормы, 66,7% населения района не трудоустроено. Основной проблемой в трудоустройстве безработных и незанятых граждан в районе является недостаток рабочих мест на предприятиях и в организациях района. В связи с этим мы предлагаем уделять внимание к развитию промышленного производства, в частности производства щебня, цемента, сахара. А для производства цемента и сахара, природное сырье должно иметь высокое качество. Поэтому целью нашей работы является: 1 Изучить качественный и количественный состав известняка 2-х карьеров на территории Янтиковского района.

Известняк, осадочная порода, сложенная преимущественно карбонатом кальция – кальцитом. Благодаря широкому распространению, легкости обработки и химическим свойствам известняк добывается и используется в большей степени, чем другие породы, уступая только песчано-гравийным отложениям. Известняки бывают разных цветов, включая черный, но чаще всего встречаются породы белого, серого цвета или имеющие коричневатый оттенок. Объемная плотность 2,2–2,7. Это мягкая порода, легко царапающаяся лезвием ножа. Известняки бурно вскипают при взаимодействии с разбавленной кислотой. В соответствии со своим осадочным происхождением имеют слоистое строение. Чистый известняк состоит только из кальцита (редко с небольшим содержанием другой формы карбоната кальция – арагонита). Присутствуют и примеси. Двойной карбонат кальция и магния – доломит – обычно содержится в переменных количествах, и возможны все переходы между известняком, доломитовым известняком и горной породой доломитом.

Хотя известняки могут образовываться в любых пресноводных и морских бассейнах, преобладающее большинство этих пород имеет морское происхождение. Иногда они осаждаются, подобно соли и гипсу, из воды испаряющихся озер и морских лагун, но, по-видимому, большая часть известняков отложилась в морях, не испытавших интенсивного высыхания. По всей вероятности, формирование большинства известняков начиналось с извлечения живыми организмами карбоната кальция из морской воды (для построения раковин и скелетов). Эти остатки отмерших организмов в изобилии накапливаются на морском дне. Самым ярким примером аккумуляции карбоната кальция служат коралловые рифы. В некоторых случаях в известняке различимы и узнаваемы отдельные раковины. В результате волно-прибойной деятельности и под влиянием морских течений рифы разрушаются. К известковым обломкам на морском дне добавляется карбонат кальция, осаждающийся из насыщенной им воды. В образовании более молодых известняков участвует также кальцит, поступающий из разрушенных более древних известняков.

Известняки встречаются почти на всех материках, за исключением Австралии. В России известняки обычны в центральных районах европейской части, а также распространены на Кавказе, Урале и в Сибири.

1. 2 Цемент

Цемент – это вяжущий порошкообразный материал, который образует пластическую массу, способную постепенно затвердевать в камень. Он состоит в основном из трикальциевого силиката 3 CaO SiO2.

В состав цемента могут входить разные добавки, массовое отношение оксидов определяет техническую пригодность цемента. Кремнезем входящий в его состав, связывает оксиды кальция, алюминия; при этом образуются следующие соединения силикаты – 3CaO SiO2 nH2O, 2CaO SiO2 nH2O; гидроалюминаты - 3CaO X AI2 O3 6H2O; алюмоферриты - 4CaO AI2 O3 Fe2O3.

Наиболее распространенной разновидностью цемента является портландцемент. Он обладает большой механической прочностью, устойчивостью в воздухе и под водой, морозостойкостью. Основным сырьем для производства портландцемента являются известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV).

Известняк и глину тщательно перемешивают и их смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах, длина которых достигает более 200 м, а в поперечнике – около 5 м. В процессе обжига печь медленно вращается и исходные материалы постепенно движутся к нижней ее части на встречу раскаленных газов – продуктов сгорания поступающего газообразного или твердого пылевидного топлива.

При повышенной температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Простейшие из них являются обезвоживание каолинита, разложение известняка и образование силикатов и алюминатов кальция:

Al2O3 2SiO2 2H2O → Al2O3 2SiO2 + 2H2O

CaCO3 → CaO + CO2

CaO + SiO2 → CaSiO3

Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка.

Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что различные силикаты и алюминаты, входящие в состав цемента, реагируют с водой с образованием каменистой массы. В зависимости от состава изготавливают различные сорта цемента.

1. 3 Гашенная известь. Гидроксид кальция используется для производства сахара

Сахарная свекла подается на завод гидравлическим транспортером и с помощью насосов подается в свекломойку. Промытая свекла поднимается элеватором 15-17 м и подает с в свеклорезку, где она измельчается, превращается в тонкую стружку. Свекловичная стружка поступает в диффузионные аппараты. Первейшая задача производства заключается в том, чтобы а полнее выделить сахар из свеклы. С этой целью через диффузоры пропускают горячую воду на встречу движущейся стружке (свекловидный жом) массовая доля сахарозы не превышает 0,5%. Диффузионный сок представляет собой непрозрачную темную жидкость. Темный цвет придают пигменты, которые относятся несасарам.

И задачей другой стадии производства заключается в том, чтобы освободить раствор сахарозы от примесей. Чтобы освободить раствор сахарозы от примесей сверху в него заливают известковое молоко из расчета 20-30 кг гидроксида кальция Cu(OH)2 на 1 кг свеклы. Под действием гидроксида кальция происходит нейтрализация диффузионного сока.

Глава 2. Экспериментальная часть работы

2. 1 Определение CaCO3 в известняке.

Наиболее простой способ определения CaCO3 в известняке заключается в том, что определенную навеску образца средней пробы известняка обрабатывают избытком титрованного раствора соляной кислоты и не вошедшей в реакцию c CaCO3 избыток HCl подвергают обратному титрованию раствором едкой щелочи. По количеству HCl, пошедшей на разложение известняка вычисляют содержание CaCO3 в известняке.

Для анализа образец средней пробы известняк (200 г) растирали в ступке, пропускали через сито в 0,5 мм отсюда отбирали новую среднюю пробу в количестве 40 г. Затем из этой средней пробы брали навеску около 2 г, поместили ее в мерную колбу емкостью на 500 мл, смачивали 5 миллитрами дистиллированной воды и осторожно приливали 50 мл 1,0-нормалного раствора соляной кислоты. После выделения углекислоты в колбу приливали 300 мл дистиллированной воды и содержимое колбы в течение 15 мин. кипятили (до полного прекращения выделения CO2). По окончании кипячения раствору дали остыть, долили в колбу до метки дистиллированной водой, перемешали и дали осадку осесть на дно колбы. После этого отобрали отсюда пипеткой 100 мл прозрачного раствора, перенесли их в коническую колбу емкостью на 250 мл и титровали 0,1-нормальным раствором едкой щелочи в присутствии 2 – 3 капель метилоранжа до появления слабо – желтой окраски раствора.

(a KHCl – bKщ) 0,005*500*100

Где a – количество миллилитров раствора, взятого для титрования; в данном случае а = 100 мл; b – количество миллиметров 0,1- нормального раствора едкой щелочи, пошедшей на титрование избытка HCl;

KHCl и Kщ - поправки на нормальность кислоты (KHCl)и щелочности,(Kщ);

0,005 – количество граммов CaCO3 , отвечающих 1 мл 1,0 – нормального раствора кислоты;

Р – навеска известняка.

CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2+H2O

2. 2 Характерные и специфические реакции катионов магния

Общедоступных специфических реакций на катионы магния в настоящее время не имеется. Из общеаналитических реакций наиболее характерными для них являются: взаимодействие с кислым фосфорнокислым натрием.

Образование двойной фосфорнокислой магний - аммонийной соли.

К воде, где содержались соли магния приливают NH4OH до прекращения образования осадка гидрата окиси магния:

MgCl2 + 2NH4OH = ↓Mg(OH)2 + 2NH4Cl2

Затем сюда же приливают раствор хлористого аммония до полного растворения полученного гидрата окиси магния:

Mg(OH)2 + 2NH4Cl = Mg Cl2 + 2NH4OH

К полученному аммонийному раствору магниевой соли осторожно, по каплям приливают разбавленный раствор Na2HPO4. При этом из раствора выпадают мелкие белые кристаллы MgNH4PO4, часть которых в виде едва заметной пленки как бы «ползет» вверх по стенкам пробирки. Если при действии Na2HPO4 осадок образовался аморфный, для его растворения добавляют несколько капель HCl, после чего приливают раствора Na2OH и снова производят осаждение MgNH4PO4. Предельная открываемая концентрация катионов этой реакцией равна 1,2 мг/л.

Так как образование белых кристалликов MgNH4PO4 не наблюдались, значит концентрация катионов магнии

2. 3 Определение pH

Для характеристики водных растворов электролитов условно принято использовать концентрацию ионов H+. При этом для удобства величину этой концентрации выражают через так называемый водородный показатель – pH.

Водородный показатель – это отрицательный логарифм молярной концентрации ионов водорода в растворе: pH = -1g

В чистой воде, очевидно, pH = 7. Если pH 7, то раствор щелочной.

pH водных растворов определяли универсальным индикатором. В таблице приведены значения pH водных растворов известняка.

Результаты исследования двух карьеров

Месторождение карьера Содержание CaCO3 Содержание MgCO3 pH

С. Янтиково 87% >9% 8,0-8,5

С. Можарки 94,81%

1. Исследования показывают, что известняк из Можарского известкового карьера содержит 94,81% CaCO3 и 5,19% примесей.

2. Процентное содержание CaCO3 в известняке из Можарского карьера оказалась выше, чем в известняке из Янтиковского.

3. Так как по качеству и составу известняк из Можарского карьера лучше, он соответствует технологическим стандартам для производства цемента.

4. В Янтиковском районе в перспективе можно построить завод по производству сахара.

Ожидаемые результаты

Бюджетная обеспеченность на душу населения возрастет, увеличится уровень среднемесячной заработной платы работающих в отраслях экономики, появятся дополнительные рабочие места обеспечивающие эффективную занятость населения, увеличится объем выпуска производства промышленной продукции.

Известняк – это мягкая осадочная порода органо-химического или органического происхождения, состоящая в основном из кальцита (карбоната кальция) и нередко содержащая примеси кварца, кремния, фосфата, песчаных и глинистых частиц, а также остатки известковых скелетов микроорганизмов. Чаще всего она имеет белый, желтоватый, светло-серый или светло-бежевый цвет, реже бывает розоватого цвета. Бело-желтый и бело-розовый известняк считается наиболее ценным. По своей структуре известняки подразделяются на мраморовидные, плотные и пористые. Учитывая, что известняк является одним из самых бюджетных вариантов при выборе природного камня, заказ изделий из него – это отличное решение коммерческого вопроса.

Мраморовидные породы являются промежуточным звеном между известняком и мрамором, и применяются при строительстве зданий и создании скульптур.

Плотные породы широко используются для изготовления облицовочных плит (применяемых для наружной и внутренней облицовки зданий). Такой камень был популярен еще с древних времен, толстым слоем известняка покрыты даже древние Египетские пирамиды. В нашей стране его часто применяли для возведения храмов. Нередко встречаются и морозостойкие разновидности прочной породы, позволившие древним сооружениям дожить на наших времен, сохранив практически неизменным свой внешний вид.

Пористые известняки имеют несколько видов, отличающихся друг от друга степенью и характером зернистости: оолитовые, пизолитовые, ракушечные, известковый туф и другие. Оолитовые породы состоят из мелких шариков, в центре каждого из которых находится песчинка, обломок раковины или другой инородный материал. Более крупные шарики называются пизолитовым известняком. Ракушечник представляет собой скопления мелких обломков раковин. Некоторые разновидности ракушечников считаются декоративным материалом, легко поддаются обработке и даже полировке. Ракушечник, состоящий из микроскопических раковин, называется мелом. Пористые породы применяют как строительный материал для возведения стен, а также для внутренней и наружной облицовки зданий. Очень пористые отложения называют известковым туфом.

Химический состав известняка: Хим. состав чистого известняка близок к кальциту (СаО 56%, СО2 44,0%). В состав карбонатной части известняка входят также доломит CaMg(CO3)2, FeCO3 и МnСО3 (менее 1%), некарбонатные примеси - глинистые алюмосиликаты и минералы кремнезема (опал, халцедон, кварц), в небольших кол-вах оксиды, гидроксиды и сульфиды Fe, Са3(РО4)2, CaSO4, орг. в-во. Пром. классификация известняков построена на соотношениях содержаний кальцита и главных примесей, доломита и глинистого в-ва, кол-ва к-рых могут варьировать непрерывно вплоть до полного преобладания. К известнякам принято относить породы с содержанием кальцита не менее 50%.

Физические свойства известняка: Главными физическими свойствами известняка являются пластичность, позволяющая придавать изделиям из него любую форму, долговечность, чистота цвета, прочность, однородность структуры, а также высокие теплоизоляционные свойства. Его можно пилить, резать и колоть в любом направлении, обрабатывать на токарном станке или вручную, воплощая любую архитектурную задумку. Этот материал бурно реагирует на кислотные соединения и растворяется в воде. В результате его разложения образуется углекислый газ.

Плотность 2700-2900 кг/м3,

Объёмная масса:

У ракушечников - около 800 кг/м3

У кристаллических известняков до 2800 кг/м3

Предел прочности при сжатии:

Для ракушечника 0,4 МПа

Для кристаллического и афанитового известняка 300 Мпа

Водопоглощение – от 0.1% до 2.1%

Пористость – от 0.5% до 35%

Твердость по шкале Мооса - около 3

Морозостойкость для кристаллических известняков, 300-400 циклов

Особенности образования известняка: Подавляющее большинство этих пород сформировалось в морских мелководных бассейнах (хотя часть из них образовалась и в пресноводных водоемах суши) и залегает в виде пластов и отложений. По своему происхождению известняки делятся на органогенные (из органических остатков), хемогенные (в результате осаждения кальцита) и обломочные (продукт разрушения других известняков).

Добыча известняка: Добыча натурального камня известняк ведется открытым способом, с помощью специальных ломов и молотов, разбивающих верхний слой породы, и экскаваторов, поднимающих каменные глыбы. В России карьерная добыча этого природного камня осуществляется в Ленинградской, Архангельской, Вологодской, Тульской, Белгородской, Воронежской областях, в Подмосковье, в Предуралье, Поволжье, Краснодарском крае, на Северном Кавказе, на Урале, в нескольких районах Восточной Сибири. Одними из самых распространенных стали известняки Мячковского горизонта (Рязанская область) и Владимирский известняк.

Область применения известняка: За 28 веков до нашей эры на Левобережье Нила воздвигнуто величайшее архитектурное сооружение всех времен – пирамида Хеопса, для строительства которой добыто 2,5 млн.м3 блоков известняка. Пирамида вызывает восхищение колоссальными размерами, строгими пропорциями и высоким совершенством работы древних строителей. Она имеет высоту 147 м.

Европе белый камень (известняк и песчаник) стали использоваться для строительства культовых и гражданских сооружений древними греками и римлянами, начиная с V-VII веков до нашей эры (первый Афинский Акрополь был построен в VI веке до нашей эры).

Изделия из натурального облицовочного камня известняк используются для строительства зданий и сооружений и их облицовки, применяются при изготовлении наличников, колонн, каминных порталов и других декоративных элементов, незаменимы для внутренней отделки полов и стен, дверных и оконных проемов, в том числе в помещениях с повышенной влажностью (ванных комнатах, бассейнах). Такие изделия применяют в ландшафтном дизайне при оформлении дорожек, фонтанов, патио, декоративных стенок и прочих объектов сада, а также для оформления оград и сооружения альпийских горок (сохраняет тепло, пропускает воду и воздух, нормализует почвенный состав). Ракушечник и плитка из него используется для наружной и внутренней отделки помещений (квартир, ресторанов, офисов, саун), а также для изготовления декоративных архитектурных элементов, облицовки каминов и печей. Он является единственным материалом, имеющим 100% защиту от радиации. Известняк одно из самых надежных решений для облицовки пола и идеально подходят для использования на кухнях и в ванных комнатах, поскольку они являются водонепроницаемыми и не становятся скользскими при намокании. В последние годы использование плитки из известняка для полов вырос в популярности. Кроме пола известняк может быть использован также для многих других поверхностей. Известняк обычно используется в качестве рабочей поверхности для кухонных столешниц, барных стоек, подоконников, облицовки фасадов, внутренней отделки стен, в озеленении, для бассейнов и для создания потрясающих лестниц.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА с. ОКТЯБРЬСКОЕ

СТЕРЛИТАМАКСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Секция: Мир химии

Номинация: Мир вокруг нас

Выполнила: Зайдуллина Алсу, обучающаяся 7 класса МОБУ СОШ с. Октябрьское

Научный руководитель: Исхакова Р.У., учитель химии МОБУ СОШ с. Октябрьское

2015

Введение

изучить литературу по данной проблеме;

изучить физические свойства известняка;

изучить химические свойства известняка;

самостоятельно получить известняк;

сделать выводы.

ИЗУЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРЫ. Что такое известняк?

Известняк -осадочная горная порода органического происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция(CaCO 3 ) в виде кристаллов кальцита различного размера.

Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. Кроме того, бывают нуммулитовые, мшанковые и мраморовидные известняки - массивно-слоистые и тонко-слоистые.

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе - перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк - массивный и плотный, слабопористый; травертиновый - кавернозный и сильнопористый.

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. Пишущий) мел.

Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью мной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве:

В металлургии известняк служит флюсом.

В производстве извести и цемента известняк - главный компонент.

Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги.

Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк же с древнейших времён использовали в качестве строительного материала; причем сначала довольно «простодушно»: находили пещеру и обживали её, в соответствии с имевшимися запросами.

2.ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

(Приложение 2).

У каждого минерала есть свои, присущие лишь ему признаки, я рассмотрела следующие признаки:

Блеск

матовый

Твердость

средняя

Цвет

бело-серый

Плотность

2000-2800кг / м 3

Электропроводность

10~5 до10~~4

Теплопроводность

0.470 м*K

Растворимость. (Приложение 3)

Растворимость в воде

Известняк не растворяется в воде

Растворимость в ацетоне (Органический растворитель)

Известняк не растворяется в ацетоне

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

(Приложение 4)

Опыт №1. Взаимодействие известняка с кислотами (соляная, уксусная, азотная).

Химикаты и оборудование:

Сильные кислоты: HCI (соляная), HNO 3 (азотная).

Слабая CH 3 COOH (уксусная).

Штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Реагент

Наблюдения

Вывод

HCI (соляная),

Реакция бурная

Хорошо взаимодействует с соляной кислотой

HNO 3 (азотная)

На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

Реакция бурная

Хорошо взаимодействует с азотной кислотой. Лучше с соляной.

CH 3 COOH (уксусная)

На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

Реакция медленная, но при нагревании скорость реакции увеличилась.

Плохо взаимодействует с уксусной кислотой. Т.к. кислота слабая.

CaCO 3 +2HCl=CO 2  +H 2 O +CaCI 2

CaCO 3 +2CH 3 COOH= (CH 3 COO) 2 Ca+ H 2 O+ CO 2 

CaCO 3 + 2HNO 3 =Ca(NO 3 ) 2 + CO 2  +H 2 O

Вывод: Известняк взаимодействует с кислотами с выделением углекислого газа и воды. С сильными кислотами реакция была бурной, а со слабой кислотой реакция началась только после нагревания.

Опыт №2. Взаимодействие со щелочами (растворимые в воде основания).

(Приложение 4)

Химикаты и оборудование:

Гидроксид натрия – NaOH, штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Описание опыта : В пробирку внесли некоторое количество известняка и прилили гидроксид натрия. Реакции не было, через 15 минут добавила еще реагента и нагрела. Реакция не наблюдалась.

Вывод: Известняк не реагирует со щелочами.

Опыт №3. Разложение известняка.

(Приложение №5).

Химикаты и оборудование: известняк, штатив, газоотводная трубка, колба, лучина, спиртовка.

Описание опыта : Известняк поместили в пробирку и закрыли газоотводной трубкой, конец которой опустили в колбу. Зажгли спиртовку и начали нагревать. Наличие углекислого газа определили с помощью горящей лучины.

Наблюдения: Известняк разлагается. Цвет стал белым. На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

CaCO 3 CaO+ CO 2

Вывод: При нагревании известняк разлагается с образованием оксида кальция и воды.

Опыт №4. Получение известняка в домашних условиях.

Для выполнения опыта понадобится:

пластмассовое ведерко

пластиковые стаканчики

сухая штукатурка

гипсовая смесь

Время для проведения эксперимента: 15 минут для подготовки к опыту и 5 дней для получения известняка.

Для того, чтобы получить известняк:

1. 1. 1. Перелила получившуюся смесь в пластиковые стаканчики.

         Поместила стаканчики в теплое место. Оставила в покое в течение 5 дней.

         На 5 день извлекла получившийся известняк.

Примечание:

Ракушки могут быть любого размера, но воспользуйтесь более мелкими ракушками для наилучшего качества известняка.

Наблюдение: Похож ли получившийся известняк на природный?

Результат:

Известняк является одним из видов осадочных пород. Когда микроскопические морские животные умирают, они падают на дно океана, где их собирают ракушки. Так ракушки собирают эти частицы в течение долгого времени, и формируется известняк .