Карбонат кальция CaCO3: свойства, получение, применение

Карбонат кальция CaCO3 — нерастворимая в воде средняя соль угольной кислоты, молярная масса 100 г/моль.

Ключевые факты

Формула
CaCO3
Класс
соль (средняя, нерастворимая)
Молярная масса
100 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 100,09 г/моль
Другие названия
известняк; мел; мрамор; кальцит
Состояние
твёрдое кристаллическое вещество
Степени окисления
Ca +2, C +4, O −2
Связи
ионная между Ca2+ и CO32−, внутри карбонат-иона ковалентная полярная
Кристаллическая решётка
ионная

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое карбонат кальция?

Карбонат кальция образован катионом кальция Ca2+ и карбонат-ионом CO32−. В природе это одно из самых распространённых соединений: из него состоят известняк, мел и мрамор, раковины моллюсков, а ещё накипь и сталактиты в пещерах.

Для школьной химии он важен как типичная нерастворимая соль слабой угольной кислоты. Угольная кислота неустойчива и распадается на воду и углекислый газ, поэтому любая сильная кислота легко вытесняет её из карбоната, и это видно по выделению пузырьков.

Какие физические свойства у карбоната кальция?

Физические свойства: карбонат кальция CaCO3
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое кристаллическое вещество
Цвет и запахбелый, без запаха; примеси окрашивают природные формы
Растворимость в водепрактически нерастворим
Термическая устойчивостьразлагается при нагревании примерно до 900 °C
Растворимость в кислотахрастворяется в кислотах с выделением углекислого газа

Какие химические свойства у карбоната кальция?

Главные реакции карбоната кальция — с кислотами и термическое разложение. Не менее важна обратимая реакция с углекислым газом в воде, из-за которой в природе появляются и пещеры, и накипь.

  1. С соляной кислотойCaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
  2. Сокращённая ионная форма реакции с кислотойCaCO3 + 2H+ → Ca2+ + H2O + CO2↑
  3. Термическое разложение (обжиг)CaCO3 → CaO + CO2↑Условия: около 900 °C
  4. С углекислым газом в воде образуется растворимый гидрокарбонатCaCO3 + CO2 + H2O ⇄ Ca(HCO3)2
  5. С оксидом кремния при сплавленииCaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2↑Условия: сплавление

Обратная реакция гидрокарбоната при кипячении воды даёт ту самую накипь: Ca(HCO3)2 превращается в нерастворимый CaCO3, воду и углекислый газ.

Как получают карбоната кальция?

В промышленности

Основную массу не синтезируют, а добывают: известняк, мел и мрамор разрабатывают в карьерах. Осаждённый мел получают из гашёной извести и углекислого газа.

  • Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

В лаборатории

В задачах карбонат кальция получают обменом растворимых солей: хлорид кальция с карбонатом натрия даёт белый осадок.

  • CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl

Как распознать карбонат кальция? Качественная реакция

Карбонат-ион определяют по реакции с любой сильной кислотой: начинается бурное выделение бесцветного газа без запаха. Если газ пропустить через известковую воду, она мутнеет, потому что образуется осадок карбоната кальция.

  • CO32− + 2H+ → H2O + CO2↑

Где применяют карбоната кальция?

  • строительный камень, щебень и сырьё для цемента;
  • получение негашёной и гашёной извести при обжиге;
  • производство стекла и флюс в металлургии;
  • известкование кислых почв и добавка в корм и удобрения.

Меры предосторожности. Сам карбонат кальция практически безопасен, мелкая пыль лишь раздражает дыхательные пути; осторожными нужно быть с кислотами, которыми его растворяют.

Чему равна молярная масса карбоната кальция?

M(CaCO3) = 40 + 12 + 3·16 = 100 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 100,09 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где карбонат кальция встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса карбоната кальция?

M(CaCO3) = 40 + 12 + 3·16 = 100 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 100,09 г/моль.

Чем мел, мрамор и известняк отличаются друг от друга?

Химический состав у них один — CaCO3. Различается происхождение и строение: мел рыхлый, известняк плотный, мрамор зернистый и кристаллический.

Почему карбонат кальция не растворяется в воде, а в кислотах растворяется?

В воде равновесие смещено к осадку. Кислота связывает карбонат-ион в угольную кислоту, которая распадается на воду и газ, и осадок постепенно уходит в раствор.

Что происходит при обжиге карбоната кальция?

Он разлагается на оксид кальция (негашёную известь) и углекислый газ. Это реакция разложения, она идёт с поглощением теплоты при высокой температуре.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: кальций Ca, углерод C, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники