Гідрокарбонат кальцію: властивості, застосування та вплив на матеріали

Гідрокарбонат кальцію – дивовижна речовина з безліччю корисних властивостей. Воно широко використовується у промисловості, сільському господарстві, медицині. Давайте розберемося в його унікальних особливостях.

Будова та фізичні властивості гідрокарбонату кальцію

Хімічна формула гідрокарбонату кальцію - Ca(HCO)₃)₂ . Вона показує, що до складу молекули входять: два атоми вуглецю, два атоми водню, шість атомів кисню та один атом кальцію.

За хімічною формулою можна розрахувати молекулярну масу сполуки (докладне обчислення не наводиться). Вона дорівнює 162 г/моль.

Як і всі гідрокарбонати, ця речовина добре розчиняється у воді. При цьому воно розкладається на іони кальцію, гідрокарбонатні іони та інші елементи (далі формули реакцій).

Інші фізичні властивості гідрокарбонату кальцію зведені до таблиці:

Одержання гідрокарбонату кальцію

У промисловості гідрокарбонат кальцію виробляють двома основними способами:

1. Взаємодія карбонату кальцію з вуглекислим газом та водою:
2. Обробка гідроксиду кальцію надлишком вуглекислого газу:

Розглянемо докладніше першу хімічну реакцію:

При цьому як сировину використовують природні карбонати (крейда, мармур, вапняк, крейдяну гірську породу). Процес проводять за нормальної температури близько 20°C.

Хімічні властивості та застосування

При нагріванні гідрокарбонат кальцію розкладається відповідно до рівняння:

Це одна з найважливіших реакцій речовини, яка лежить в основі утворення накипу в нагрівальних приладах.

Крім того, гідрокарбонати відіграють важливу роль у підтримці кислотно-лужного балансу в організмі.

Застосування у медицині

Гідрокарбонат кальцію широко використовується у медичних цілях. Він входить до складу таких препаратів як Альмагель, Фосфалюгель, Гастал. Переважно застосовується при захворюваннях шлунково-кишкового тракту.

Крім того, гідрокарбонат кальцію прискорює загоєння ран, тому його додають у деякі мазі та гелі.

Застосування як харчова добавка

Гідрокарбонат кальцію відомий як харчова добавка E170. Він використовується:

• У кондитерській промисловості
• При виробництві напоїв
• У деяких видах хлібобулочних виробів
• Для підвищення піноутворення пива

Вважається безпечним та дозволений навіть для дитячого харчування.

Застосування для пом'якшення води

Гідрокарбонат кальцію також знаходить широке застосування у промисловому пом'якшенні води. Цей процес відбувається за особливим механізмом.

При взаємодії з іонами магнію та кальцію, що містяться у твердій воді, гідрокарбонат кальцію утворюється в осад. За рахунок цього знижується загальна жорсткість води.

Проблема накипу

Як згадувалося, при нагріванні розчинів, містять гідрокарбонат кальцію, утворюється білий осад карбонату кальцію чи, іншими словами, накип. Це одна з головних проблем, пов'язаних із використанням цієї речовини.

Накип відкладається на внутрішніх поверхнях нагрівальних приладів, труб, що призводить до зниження їх продуктивності та поломок.

Боротьба з накипом

Для боротьби з накипом використовують спеціальні хімічні засоби та механічне очищення. Наприклад, 10%-ний розчин лимонної кислоти ефективно видаляє відкладення карбонату кальцію.

Крім того, існують прості поради щодо профілактики накипу.

Способи запобігання утворенню накипу

Щоб уникнути інтенсивного утворення накипу в трубах та нагрівальних приладах, рекомендується:

• Використовувати воду зі зниженим вмістом солей жорсткості
• Встановити на введенні води в будинок фільтри-пом'якшувачі
• Регулярно проводити очищення приладів від наявних відкладень

Ці звичайні заходи дозволять істотно продовжити термін служби обладнання.

Використання накипу

Хоча накип, що утворюється при розкладанні гідрокарбонату кальцію, вважається проблемою, вона має й корисні застосування.

Зокрема, накип може використовуватись:

• Як добриво для нейтралізації ґрунту
• Для виробництва цементу
• Як мінеральне підживлення для тварин та птахів

Таким чином, навіть відходи виробництва гідрокарбонату кальцію знаходять своє застосування.

Екологічні аспекти

Гідрокарбонат кальцію відноситься до помірно небезпечних речовин.

При правильному обігу гідрокарбонат кальцію не становить загрози для навколишнього середовища. Однак при виробництві слід контролювати попадання відходів у ґрунт та воду.

Утилізація відходів виробництва

При виробництві гідрокарбонату кальцію неминуче утворюється певна кількість відходів.

Для утилізації твердих відходів найчастіше застосовують такі методи:

• Поховання на полігонах промислових та побутових відходів
• Використання як вторинна сировина
• Переробка із отриманням товарної продукції

Очищення стічних вод

Стічні води, що утворюються під час виробництва гідрокарбонату кальцію, проходять обов'язкову багатоступінчасту очистку перед скиданням у водні об'єкти або повторним використанням у технологічному циклі.

Для очищення, як правило, застосовують:

• Механічне очищення
• Фізико-хімічне очищення
• Біологічне очищення

Це дає змогу довести якість очищеної води до нормативних показників.