Який метал зберігають у гасі. Хімічні властивості. Кальцій легко окислюється на повітрі, тому його, подібно калію та натрію, зберігають під шаром гасу. Очищення лужних металів від оксидних плівок

Кальцій легко окислюється на повітрі, тому його, подібно калію та натрію, зберігають під шаром гасу.

При окисленні кальцію на повітрі утворюється оксид кальцію, або, як його називають, палена (негашена) вапно СаО:

2Са+O 2 =2СаО

Попередньо нагрітий кальцій горить у кисні, але не так яскраво, як магній. Кальцій енергійно реагує з гарячою водою, витісняючи з неї водень і утворюючи гідроксид кальцію, або гашене вапно Са(ОН) 2:

Са+2Н 2 O=Са(ОН) 2 +H 2

За звичайних умов кальцій реагує з галогенами, а з сіркою, азотом та вуглецем при нагріванні:

Са+Сl 2 =СаСl 2 Са+S=CaS 3Са+N 2 =Ca 3 N 2 Са+2С=СаС 2

Кальцій, подібно до магнію, виявляє яскраво виражені відновлювальні властивості.

Оксид кальцію СаО, як і палена магнезія, має дуже високу температуру плавлення близько 3000°С.

У промисловості оксид кальцію одержують при випаленні вапняку, крейди або інших карбонатних порід:

СаСО 3 = СаО + CO 2

Якщо облити СаО водою, йде бурхлива реакція, що супроводжується шипінням, сильним розігріванням і збільшенням обсягу. В результаті цього процесу утворюється гашене вапно - Са(ОН) 2:

СаО+Н 2 О=Са(ОН) 2

Суміш гашеного вапна, піску і води називається будівельним або вапняним розчином. Його застосовують як штукатурку, а також для скріплення цегли при кладці стін, хоча в останньому випадку зазвичай використовують цементний розчин.

Затвердіння вапняного розчину відбувається в результаті одночасного перебігу двох процесів:

1) випадання із пересиченого розчину кристалів гідроксиду кальцію, які міцно пов'язують між собою частинки піску;

2) утворення карбонату кальцію в результаті реакції:

Са(ОН) 2 +CO 2(з повітря) =СаСO 3 +Н 2 O

Гашене вапно - тверда речовина білого кольору, розчинна у воді, проте розчинність її невелика. Розчин гашеного вапна у воді називається вапняною водою. Він має лужні властивості. При пропусканні через вапняну воду СО 2 розчин каламутніє, а при подальшому пропусканні каламут зникає:

Са(ОН) 2 +СО 2 =СаСО 3 + Н 2 O

Са 2+ +2OH - +С 2 =СаСO 3 ¯+Н 2

СаСО 3 +Н 2 O+СО 2 =Са(НСO 3) 2

СаСО 3 +Н 2 O+С 2 =Са 2+ +2HCO - 3

Вапняна вода застосовується як реактив на оксид вуглецю (IV), а також для усунення тимчасової жорсткості води, що викликається гідрокарбонатом кальцію Са(НСО 3) 2 .

Летючі сполуки кальцію фарбують полум'я пальника у цегляно-червоний колір.

Жорсткість води

Як відомо, у природі чиста вода практично не зустрічається – у її складі завжди містяться іони різних солей. Воду, у складі якої міститься багато іонів Са 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ , Fe + , називають жорсткою, причому жорсткість води обумовлюється головним чином іонами Са 2+ та Mg 2+ . У жорсткій воді погано милиться мило, погано розварюються овочі, а при використанні такої води в парових котлах утворюється накип, який може призвести до вибуху котла. Жорстку воду перед вживанням необхідно пом'якшувати. Розрізняють карбонатну та некарбонатну жорсткість води.

Карбонатною називають жорсткість води за рахунок гідрокарбонатів кальцію і магнію, що містяться в ній. При кип'ятінні ці солі руйнуються з утворенням карбонатів, що важко розчиняються, і іони Са 2+ і Mg 2+ видаляються з розчину:

Са(НСО 3) 2 =СаСО 3 + Н 2 O+CO 2

ОЧИЩЕННЯ лужних металів від оксидних плівок

Оксидні плівки з поверхні шматків літію та натрію рекомендується видаляти гострим ножем під шаром ксилолу або мінеральної олії, попередньо висушених над натрієвим дротом. Операцію зручно проводити у фарфоровій ступці. Очищені шматки металу переносять пінцетом у склянку або колбочку з висушеним ксилолом. Обрізання металу після обережного декантування ксилолу негайно знищують.

При очищенні калію ця методика не може вважатися безпечною, хоч і рекомендується в деяких посібниках. При контакті свіжої поверхні калію з оксидною плівкою іноді трапляються вибухи навіть під шаром захисної рідини.

Набагато безпечніше, економічніше та простіше спосібочищення калію, що полягає у плавленні металу під шаром висушеного гептану. Невеликі неочищені шматки (близько 20 г) плавлять у широкогорлій колбі Ерленмейєра або у високій склянці. Після розплавлення металу нагрівання припиняють і акуратним обертанням колби домагаються того, щоб калій виплив із оксидних плівок. Якщо потрібні дрібніші шматки, обережним струшуванням колби або скляною паличкою розбивають порцію на кілька глобул. Далі колбу охолоджують і коли метал твердне, виймають глобули за допомогою гострої залізної палички або довгого пінцета і переносять у тарований бюкс з гептаном для подальшого зважування. Плівки, що залишилися, підлягають негайному знищенню.

Описана методика придатна для очищення натрію. В цьому випадку замість гептану використовують висушений ксилол.

УТИЛІЗАЦІЯ ЗАЛИШКІВ лужних металів

Відходи літію

Обрізки та невеликі (не більше горошини) шматочки літію можна знищити шляхом розчинення у великій кількості холодної води у витяжній шафі.

Дисперсії літію через їх високу реакційну здатність не можна розчиняти у воді. Залишки дисперсії у вуглеводневому розчиннику знищують поступовим додаванням етилового спирту.

Відходи натрію

Обрізки та залишки натрію в кількостях не більше 5-10 г негайно знищують, заливаючи їх невеликими порціями етилового спирту до повного розчинення. Допускається використання ізопропілового спирту, що містить до 2% води для прискорення реакції.

Існує спосіб знищення невеликих шматочків натрію у колбі з холодною водою. Поверх води наливають шар бензину завтовшки 3-5 см. Шматочки натрію по одному опускають у колбу. Черговий шматочок вносять лише після повного розчинення попереднього. Натрій розчиняється межі розділу фаз, захисний шар бензину перешкоджає займанню водню. Спосіб зручний, проте з погляду безпеки немає переваг перед загальноприйнятими методами.

Необхідно стежити за повнотою розчинення натрію при обробці спиртом етиловим шламів після проведення реакцій. Так, надлишок натрію після реакції Вюрца який завжди вдається повністю знищити спиртом, оскільки шматочки натрію бувають покриті кіркою галогенідів, нерозчинних у спирті. Подальше промивання водою у разі призводить до займання маси.

Дисперсії натрію розкладають додаванням крапель безводного спирту без доступу повітря.

Відходи калію

Ці відходи знищують, заливаючи їх сумішшю рівних кількостей петролейного ефіру та безводного ізопропілового спирту.

Навіть з трет-бутилового спирту реакція може протікати занадто бурхливо.

Знищення проводять у склянці під шаром ксилолу, додаючи по краплях трет-бутиловий спирт. Операцію здійснюють у витяжній шафі при закритих стулках, маючи напоготові засоби пожежогасіння.

При правильній організації роботи у лабораторії, коли обрізки не накопичуються, а знищуються своєчасно, немає необхідності знищення великих кількостей лужних металів.

13. Техніки безпеки під час роботи з
концентрованими кислотами та лугами

При роботі з концентрованими кислотами та лугами необхідно дотримуватися наступних запобіжних заходів:

1. Наливати вказані рідини тількичерез вирву в витяжній шафі.

2. При розведенні концентрованої сірчаної кислотивливати кислоту порціями у воду та енергійно перемішувати;

3. При розведенні водою концентрованої кислоти, при виготовленні хромової суміші, при змішуванні концентрованих сірчаної та азотних кислот можна користуватися тільки тонкостінним посудом.

4. Розчиняти їдкі лугислід шляхом повільного збільшення до води невеликих шматочків; шматки лугу брати щипцями або шпателем.

5. Їдкі, агресивні, що викликають хімічні опікиречовини, концентровані кислоти - соляна, азотна, сірчана, фтористоводнева та хромовий ангідрид, сухі луги – гідроксиди натрію, калію та їх концентровані розчини, а також розчини аміаку, потрапляючи на шкіру, викликають опіки. Особлива небезпека полягає у можливості ураження очей. При будь-яких роботах з їдкими речовинами обов'язковозастосовувати захисні окуляриабо маски, рукавички .

6. Зберігати їдкі речовини тільки в товстостінної скляноїпосуді ємністю не більше 2-х літрів у витяжній шафі.

7. Переливати кислотитільки при включеній тязі у витяжній шафі. Дверцята шафи повинні бути прикриті. Рекомендується переливати кислоти за допомогою спеціального сифону.

8. Склянки з концентрованими кислотами, а також бромомпереносити тільки у відрі, а при переливанні склянку не можна тримати за шийку.

9. При роботі з димною азотною кислотоюі олеумомкрім
окулярів, одягати довгий гумовий фартух.

10. Забороняється застосовувати сірчану кислоту у вакуум-ексикаторах як водопоглинаючий засіб.

11. Робота з плавиковою кислотою потребує особливої ​​обережності. Обов'язковоодягати гумові рукавички, захисні окуляри та всі роботи проводити лише під тягою.

12. Розлиті кислоти та луги слід негайно нейтралізуватиі лише після цього проводити збирання.

13. Забороняєтьсянабирати розчини кислот та лугів, всмоктуючи їх ротом у піпетку.

ОЧИЩЕННЯ лужних металів від оксидних плівок

Оксидні плівки з поверхні шматків літію та натрію рекомендується видаляти гострим ножем під шаром ксилолу або мінеральної олії, попередньо висушених над натрієвим дротом. Операцію зручно проводити у фарфоровій ступці. Очищені шматки металу переносять пінцетом у склянку або колбочку з висушеним ксилолом. Обрізання металу після обережного декантування ксилолу негайно знищують.

При очищенні калію ця методика не може вважатися безпечною, хоч і рекомендується в деяких посібниках. При контакті свіжої поверхні калію з оксидною плівкою іноді трапляються вибухи навіть під шаром захисної рідини.

Набагато безпечніший, економічніший і простий спосіб очищення калію, що полягає в плавленні металу під шаром висушеного гептану. Невеликі неочищені шматки (близько 20 г) плавлять у широкогорлій колбі Ерленмейєра або у високій склянці. Після розплавлення металу нагрівання припиняють і акуратним обертанням колби домагаються того, щоб калій виплив із оксидних плівок. Якщо потрібні дрібніші шматки, обережним струшуванням колби або скляною паличкою розбивають порцію на кілька глобул. Далі колбу охолоджують і коли метал твердне, виймають глобули за допомогою гострої залізної палички або довгого пінцета і переносять у тарований бюкс з гептаном для подальшого зважування. Плівки, що залишилися, підлягають негайному знищенню.

Описана методика придатна для очищення натрію. В цьому випадку замість гептану використовують висушений ксилол.

УТИЛІЗАЦІЯ ЗАЛИШКІВ лужних металів

Відходи літію

Обрізки та невеликі (не більше горошини) шматочки літію можна знищити шляхом розчинення у великій кількості холодної води у витяжній шафі.

Дисперсії літію через їх високу реакційну здатність не можна розчиняти у воді. Залишки дисперсії у вуглеводневому розчиннику знищують поступовим додаванням етилового спирту.

Відходи натрію

Обрізки та залишки натрію в кількостях не більше 5-10 г негайно знищують, заливаючи їх невеликими порціями етилового спирту до повного розчинення. Допускається використання ізопропілового спирту, що містить до 2% води для прискорення реакції.

Існує спосіб знищення невеликих шматочків натрію у колбі з холодною водою. Поверх води наливають шар бензину завтовшки 3-5 см. Шматочки натрію по одному опускають у колбу. Черговий шматочок вносять лише після повного розчинення попереднього. Натрій розчиняється межі розділу фаз, захисний шар бензину перешкоджає займанню водню. Спосіб зручний, проте з погляду безпеки немає переваг перед загальноприйнятими методами.

Необхідно стежити за повнотою розчинення натрію при обробці спиртом етиловим шламів після проведення реакцій. Так, надлишок натрію після реакції Вюрца який завжди вдається повністю знищити спиртом, оскільки шматочки натрію бувають покриті кіркою галогенідів, нерозчинних у спирті. Подальше промивання водою у разі призводить до займання маси.

Дисперсії натрію розкладають додаванням крапель безводного спирту без доступу повітря.

Відходи калію

Ці відходи знищують, заливаючи їх сумішшю рівних кількостей петролейного ефіру та безводного ізопропілового спирту.

Навіть з трет-бутилового спирту реакція може протікати занадто бурхливо.

Знищення проводять у склянці під шаром ксилолу, додаючи по краплях трет-бутиловий спирт. Операцію здійснюють у витяжній шафі при закритих стулках, маючи напоготові засоби пожежогасіння.

При правильній організації роботи у лабораторії, коли обрізки не накопичуються, а знищуються своєчасно, немає необхідності знищення великих кількостей лужних металів.

13. Техніки безпеки під час роботи з
концентрованими кислотами та лугами

При роботі з концентрованими кислотами та лугами необхідно дотримуватися наступних запобіжних заходів:

1. Наливати вказані рідини тількичерез вирву в витяжній шафі.

2. При розведенні концентрованої сірчаної кислотивливати кислоту порціями у воду та енергійно перемішувати;

3. При розведенні водою концентрованої кислоти, при виготовленні хромової суміші, при змішуванні концентрованих сірчаної та азотних кислот можна користуватися тільки тонкостінним посудом.

4. Розчиняти їдкі лугислід шляхом повільного збільшення до води невеликих шматочків; шматки лугу брати щипцями або шпателем.

5. Їдкі, агресивні, що викликають хімічні опікиречовини, концентровані кислоти - соляна, азотна, сірчана, фтористоводнева та хромовий ангідрид, сухі луги – гідроксиди натрію, калію та їх концентровані розчини, а також розчини аміаку, потрапляючи на шкіру, викликають опіки. Особлива небезпека полягає у можливості ураження очей. При будь-яких роботах з їдкими речовинами обов'язковозастосовувати захисні окуляриабо маски, рукавички .

6. Зберігати їдкі речовини тільки в товстостінної скляноїпосуді ємністю не більше 2-х літрів у витяжній шафі.

7. Переливати кислотитільки при включеній тязі у витяжній шафі. Дверцята шафи повинні бути прикриті. Рекомендується переливати кислоти за допомогою спеціального сифону.

8. Склянки з концентрованими кислотами, а також бромомпереносити тільки у відрі, а при переливанні склянку не можна тримати за шийку.

9. При роботі з димною азотною кислотоюі олеумомкрім
окулярів, одягати довгий гумовий фартух.

10. Забороняється застосовувати сірчану кислотуу вакуум-ексикаторах як водопоглинаючий засіб.

11. Робота з плавиковою кислотою потребує особливої ​​обережності. Обов'язковоодягати гумові рукавички, захисні окуляри та всі роботи проводити лише під тягою.

12. Розлиті кислоти та луги слід негайно нейтралізуватиі лише після цього проводити збирання.

13. Забороняєтьсянабирати розчини кислот та лугів, всмоктуючи їх ротом у піпетку.