Презентация "Карбонат кальция в природе"

Слайд 1

Слайд 2

Карбонат кальция Это соединение, формула которого CaCO 3 , очень заинтересовало меня, потому что, оно представлено бесконечным многообразием форм как в живой, так и неживой природе. Такие разные по свойствам горные породы, как мягкий мел, которым пишут на школьной доске, и твердый мрамор, который еще с античных времен используют для изготовления великолепных скульптур и облицовки зданий, образованы этим веществом.

Слайд 3

Карбонат кальция претерпевает в природе интересные превращения. С ним связано образование и атоллов, и карстовых пещер, и удивительных сталактитов — каменных «сосулек», причудливо свисающих с подземных сводов. Даже всем хорошо известная накипь в чайнике — карбонат кальция. Химические превращения CaCO 3 лежат в основе и очень опасных, так называемых, карстово-суффозионных эффектов, которые приводят к тому, что разрушаются здания и целые улицы могут уйти под землю.

Слайд 4

Основные минералы, содержащие карбонат кальция: кальцит и арагонит Карбонат кальция (углекислый кальций) CaCO 3 , средняя соль угольной кислоты (H 2 CO 3 ). В природе образует два минерала, различающиеся кристаллической структурой: широко распространённый кальцит и арагонит Карбонат кальция трудно растворяется в воде (14 мг кальцита в 1 л при 18 °С), легко — в кислотах. Природный карбонат кальция (известняк, мрамор) применяют как строительный материал; мел как наполнитель для резиновых смесей, бумаги, линолеума. Более мягкий и тонкий продукт, полученный взаимодействием CaCl 2 и Na 2 CO 3 : — в производстве зубного порошка, косметических средств и т.д. При нагревании выше 900 °С карбонат кальция разлагается: Это свойство лежит в основе получения негашеной извести CaO .

Слайд 6

Арагонит — минерал состава CaCO 3 , отличается от кальцита строением кристаллической решетки. Также от кальцита отличается большей твердостью и плотностью, его твердость составляет 3,5 – 4, а плотность — 2900-3000 кг/м 3 . Название получил от области в Испании Арагон. На поверхности Земли арагонит неустойчив и переходит постепенно в более устойчивую модификацию — тригональный кальцит . Образует игольчатые кристаллики, а также бочёнкообразные сростки — тройники. Цвет арагонита белый, иногда светло-зелёный и светло-фиолетовый. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Встречается в изверженных породах и в составе отложений термальных минеральных источников. Из арагонита состоит значительная часть жемчуга и перламутрового слоя раковин многих моллюсков.

Слайд 9

Горные породы, сложенные кальцитом Минерал кальцит входит в состав многих горных пород. Так, например, мел и известняк имеют осадочное происхождение, т.е. они образовались в течение миллионов лет из известковых скелетов и раковин главным образом морских животных. Оседая на дно древних океанов и морей, год за годом раковинки мельчайших животных, состоящих из карбоната кальция, сформировали многокилометровые толщи известняка, мела, ракушечника и других осадочных пород. В результате движения пластов земной коры толща осадочных пород могла оказаться в глубинных слоях литосферы, где под влиянием высоких температур и давления происходили превращения, метаморфозы, известняка и мела. В результате образовывался мрамор — метаморфическая горная порода.

Слайд 10

Мрамор (лат. marmor , от греч. marmaros — блестящий камень, каменная глыба) — кристаллическая метаморфическая горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка или доломита ( CaCO 3 . MgCO 3 ). Мрамор может иметь белую, серую, зеленоватую, розовую и другие окраски, что зависит от примесей. Представляет собой высококачественный декоративный камень. Мрамор добывается в карьерах. Он применяется с античности как конструкционный и облицовочный архитектурный материал благодаря своим пластическим и декоративным достоинствам: твёрдость; мелкозернистость , податливость в обработке, способность легко полироваться, посредством чего выявляются тональное богатство и красота его однородной, пятнистой или слоистой структуры. Мрамор используется также для создания мозаичных композиций ( инкрустационный стиль, флорентийская мозаика), рельефов и круглых изваяний (преимущественно однотонный, большей частью белый, реже — цветной или чёрный). Относительная прозрачность мрамора порождает на поверхности скульптуры тончайшую игру света и тени

Слайд 12

Удивительные природные явления: карбонатные сталактиты и другие известняковые образования В интересной и причудливой форме встречается карбонат кальция в пещерах. Это возможно благодаря деятельности подземных вод. В известняковых массивах они местами энергично растворяют СаСО 3 , поэтому и возможно образование пещер, сталактитов и сталагмитов. Сталактит, или капельник, — натечное конусообразное образование, спускающееся наподобие ледяных сосулек с потолка некоторых пещер. Потолочным образованиям соответствуют подобные же на полу пещеры сталагмиты . Иногда сталактиты и сталагмиты, вырастая, соединяются в фантастические колонны — сталагнаты .

Слайд 14

Пещеры с точки зрения геохимии "Как образуются сталактиты?", я чаще всего получал принципиально неправильный ответ: "Сперва вода просачивается по трещинам и растворяет известняк. Позже капля такой воды появляется на потолке пещеры и высыхает. Образуется тонкая пленка извести. Так год за годом натек нарастает, образуя сталактит". На самом деле, ни о каком «высыхании» не может быть и речи в пещере с температурой в 10 о С и влажностью, близкой к 100%. Бывают, конечно, и сухие пещеры, но редко и не в нашем климате. А образование сталактитов связано не с высыханием, а с химическим осаждением.

Слайд 15

Сталактитовые дожди Ландшафты сталактит-сталагмитовых залов любопытны еще и тем, как натеки вписаны в изломы глыб и стен. Именно эта гармония и создает из курьезов — архитектуру .

Слайд 17

Пещера «Нежная» Капелька проходит сквозь земные поры в пещеру, она задерживается на потолке и за то время, пока она зависает на нем, образуется мельчайшая пленочка из известняка, которая остается навсегда. А когда капелька падает вниз, на полу под сталактитом образуется такая же пленочка , что и на сталактите и так образуется сталагмит. И так год за годом, тысячелетие за тысячелетием растут навстречу друг другу сталактит и сталагмит.

Слайд 19

Река Немига Вода стекает по потолку и падает вниз, в месте, где она отрывается от потолка, постепенно образуются сталактиты. А в месте, где она падает, появляются сталагмиты. В коллекторах этот процесс происходит в десятки раз быстрее, чем в естественных пещерах. Со временем возможны образования сталагнатов — это когда сталактит и сталагмит сливаются в одну конструкцию.

Слайд 21

Сталактитовая пещера под Иерусалимом Горы вокруг содержат известняковые породы. Капельки воды, содержащие углекислый газ, растворяют мягкий известняк, который находится на поверхности пещеры. Затем они просачиваются через трещины в потолке пещеры. Так как капелька содержит известняк, то на потолке пещеры появляется известковый нарост.

Слайд 23

Чудеса природы. Азия Горы Гуйлинь Высящиеся над равниной известняковые столпы — одно из прекраснейших природных чудес Китая. По-китайски Гуйлинь означает «лес деревьев кассии», но «каменный лес» было бы более подходящим названием для этих экзотических скал, сгрудившихся по берегам реки Ли. Толстые слои известняка, из которого состоят утесы, откладывались когда-то на дне древнего моря. Несколько миллионов лет спустя этот участок земной коры поднялся и дожди постепенно начали размывать породу, уже ослабленную трещинами и разломами.

Слайд 25

Моделирование природных процессов в химической лаборатории Почему же растворяется карбонат кальция и образуются карстовые пещеры? Как растут сталактиты и сталагмиты? Конечно, в основе всех этих явлений лежат химические процессы, которые я попытался смоделировать в химической лаборатории. Карбонат кальция считается практически не растворимым в воде соединением, но зато он легко растворяется в кислотах. При этом бурно выделяется углекислый газ:

Слайд 26

Взаимодействие карбоната кальция с кислотами, в том числе и с уксусной, которую можно найти дома, на кухне, является качественной реакцией на соли угольной кислоты — карбонаты. Так мрамор и известняки разрушаются под действием кислотных дождей. С помощью соляной кислоты легко доказать, что известняк, входящий в состав сталактита, мел и мрамор — карбонаты. Для этого нужно капнуть соляной кислотой на кусочки данных веществ и посмотреть, что будет происходить.

Слайд 27

Доказать, что выделяющийся газ является углекислым, можно с помощью качественной реакции на CO 2 : при взаимодействии углекислого газа (оксида углерода (IV)) с известковой водой (раствором гидроксида кальция Ca (OH) 2 ) наблюдается помутнение, вызванное образованием нерастворимого карбоната кальция:

Слайд 28

Так, при пропускании выдыхаемого воздуха, содержащего относительно много углекислого газа, через известковую воду наблюдается помутнение — образование осадка CaCO 3 Непосредственно сам карбонат кальция очень плохо растворяется в воде. Однако, углекислый газ обратимо реагирует с холодной водой, и в результате образуется слабая угольная кислота: .

Слайд 29

Угольная кислота реагирует со своей средней солью — карбонатом кальция — и переводит его в растворимую кислую соль — гидрокарбонат: Так, если пропускать избыток углекислого газа через взвесь карбоната кальция в воде, то можно увидеть, что через некоторое время осадок CaCO 3 полностью растворяется.

Слайд 30

Так, если пропускать избыток углекислого газа через взвесь карбоната кальция в воде, то можно увидеть, что через некоторое время осадок CaCO 3 полностью растворяется. Та же реакция лежит в основе образования русла подземных ручьев и рек, карстовых пещер. Вода, растворяя CaCO 3 , становится обогащенной солями кальция. Такую воду называют жесткой . При кипячении жесткой воды на стенках чайника образуется накипь, т.е. при нагревании растворимый гидрокарбонат кальция превращается в нерастворимый карбонат, который и выпадает в виде осадка:

Слайд 31

Так, если нагреть бесцветный прозрачный раствор гидрокарбоната кальция, то наблюдается выпадение осадка — CaCO 3 . Тот же химический процесс лежит в основе роста карбонатных сталактитов. Небольшое изменение температуры или концентрации углекислого газа в воздухе приводит к смещению подвижного химического равновесия, и из раствора начинает медленно выкристаллизовываться карбонат кальция.