Магний және кальций қосылыстары
Сабақ тақырыбы
Магний және кальций қосылыстары: олардың табиғаттағы және техникадағы рөлі.
Сабақ мақсаты
- Білімділік: магний және кальций қосылыстарының физикалық және химиялық қасиеттерімен, қолданылу салаларымен таныстыру.
- Дамытушылық: пәнге қызығушылықты арттыру, ойлау қабілетін дамыту.
- Тәрбиелілік: қоршаған ортаны қорғауға, еңбекке баулу.
Ұйымдастыру және әдістеме
- Көрнекілік: слайд.
- Сабақ түрі: дәстүрлі.
- Пәнаралық байланыс: биология, экология.
- Әдіс: «Трек» — сызбамен талдау.
Сабақ барысы
І. Ұйымдастыру бөлімі
Сәлеметсіздер ме, оқушылар? Отырыңыздар. Сыныпта кім кезекші? Кім жоқ?
ІІ. Өткен тақырыпты еске түсіру
Өткен материал слайд арқылы қайталанады.
ІІІ. Жаңа сабақты түсіндіру
Негізгі назар кальций мен магнийдің маңызды қосылыстарына, олардың қасиеттері мен қолданылуына аударылады.
IV. Бекіту
Түсіндірілген ұғымдар есептер мен сұрақтар арқылы бекітіледі.
V. Үй тапсырмасы
§ 6.7 оқу; №8 есеп (173-бет).
VI. Бағалау
Оқушылардың жауаптары мен тапсырмаларды орындауына қарай бағаланады.
Кальций қосылыстары: қасиеттері мен қолданылуы
Кальций оксиді (CaO) — «сөндірілмеген әк»
Кальций оксиді — ақ түсті, қиын балқитын зат. Техникада CaO «сөндірілмеген әк» деп аталады. Оны шамамен 1000°C температурада әктасты (кальций карбонатын) қыздырып алады:
CaCO₃ → CaO + CO₂
Кальций гидроксиді (Ca(OH)₂) — «сөндірілген әк»
Кальций — сілтілікжер металы, сондықтан оның оксиді сумен жеңіл әрекеттесіп, сілті — кальций гидроксидін түзеді. Реакция өте қызу жүреді:
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Түзілетін борпылдақ ұнтақ «сөндірілген әк» деп аталады. Кальций гидроксиді суда аз ериді, оның қаныққан ерітіндісі лабораторияда «әк суы» ретінде қолданылады.
Ерітіндіде кальций гидроксиді иондарға диссоциацияланады:
Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻
Сілтілік орта фенолфталеин арқылы таңқурай (қызғылт) түске боялуымен анықталады. Кальций гидроксиді қышқылдармен және қышқылдық оксидтермен бейтараптанады.
Көмірқышқыл газын (CO₂) анықтау: «әк суы» тәжірибесі
Лабораторияда көмірқышқыл газын анықтау үшін CO₂ газын әк суы арқылы өткізеді. Алдымен ерітінді лайланады:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O
Газды әрі қарай жібергенде лайлану тоқтайды, себебі ерімейтін кальций карбонаты суда еритін қышқыл тұзға айналады:
CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂
Судағы Ca(OH)₂ қатты жүзгінінің сыртқы түрі сүтке ұқсайды; техникада ол «әк сүті» деп аталады.
Құрылыста қолданылуы
- Әк сүті — әктеу жұмыстарында қолданылады.
- Сөндірілген әк + құм + су — кірпіш қалауда және сылақта байланыстырушы зат ретінде қолданылады.
-
Бұл қоспа ауада біртіндеп қатады, себебі көмірқышқыл газымен әрекеттесіп, қатты кальций карбонатын түзеді:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O
Гипс және алебастр: кристаллогидраттар түзілуі
Кальций қосылыстарының сумен химиялық байланысып, кристаллогидраттар түзу қабілеті құрылыста жиі пайдаланылады. Мысалы, табиғи гипсті өңдегенде кристалдық судың бір бөлігін жоғалтып, алебастр (жартылай гидрат) алынады:
CaSO₄·2H₂O → CaSO₄·0.5H₂O + 1.5H₂O
Алебастр ұнтағын сумен араластырғанда кері процесс жүреді де, CaSO₄·2H₂O түзілгендіктен қатады. Бұл қасиет құрылыста, жапсырма әшекейлер мен статуэткалар жасауда, сондай-ақ медицинада қолданылады.
Цемент
Цементтің негізгі құрамдас бөліктері — кальций силикаттары мен алюминаттары. Бұл тұздар құммен және сумен араластырылғанда қатады, себебі түзілген кристалдар өзара бірігіп, берік материал түзеді.
Магний қосылыстары: қасиеттері мен қолданылуы
Магний оксиді (MgO) — магнезия
Магний оксиді MgO (магнезия) — жеңіл, ақ түсті, борпылдақ ұнтақ; суды оңай сіңіреді. Оның спорттық гимнастикада қолданылуы осы қасиетке негізделген: алақанға жағылған ұнтақ тайғанақтауды азайтады.
MgO және Mg(OH)₂ орташа негіздік қасиет көрсетеді.
Табиғи карбонаттар: магнезит және доломит
Табиғи магний карбонаттары — магнезит және доломит. Олар отқа төзімді және құрылыс материалдарын дайындауда қолданылады.
Магний сульфаты (MgSO₄·7H₂O)
MgSO₄·7H₂O медицинада, жанбайтын материалдар алуда және қағаз өндірісінде пайдаланылады.
Магний силикаты — асбест
Асбест — табиғи талшықты минералды заттардың сирек кездесетін үлгісі. Ол жылуды оқшаулау үшін және жанбайтын маталар алуда қолданылады.
Табиғаттағы кальций және магний қосылыстары
Карбонат ↔ гидрокарбонат айналымы
Табиғаттағы көптеген маңызды процестер кальций және магний тұздарымен байланысты. Бұл құбылыстардың үлгісі — кальций карбонатының гидрокарбонатқа және кері айналу реакциялары.
Жаңбыр және басқа табиғи сулар ауадағы көмірқышқыл газын ерітіп, көмір қышқылын түзеді:
H₂O + CO₂ ⇌ H₂CO₃
Карст үңгірлері және минерал кристалдары
Қышқылды ерітінді топыраққа сіңіп, магнезит пен доломит сияқты жыныстарды ерітіп, карбонаттарды гидрокарбонаттарға айналдырады. Гидрокарбонаттар шайылып, нәтижесінде тау жыныстарында ірі бос қуыстар — карст үңгірлері түзілуі мүмкін.
Кальций және магний гидрокарбонаттарының ерітінділері баяу ыдырайды, ал қыздырғанда бұл процесс күшейеді:
Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O
Үңгір ішінде түзілген карбонат кристалдары бағана, ине, сүңгі тәрізді пішінге еніп, төбеден сталактиттер, ал еденнен сталагмиттер болып өседі.
Тірі организмдер және шөгінді жыныстардың түзілуі
Табиғи сулардағы кальций және магний гидрокарбонаттары су қоймаларына түсіп, ыдырауы мүмкін немесе көптеген организмдердің қаңқасын, бақалшағын, сауытын құруға қатысады. Организмдер тіршілігін тоқтатқаннан кейін олардың қалдықтары түбіне жиналып, ұзақ уақыт ішінде ұлутас, бор және басқа шөгінді минералдар түзіледі.
Атмосферадағы CO₂ мөлшерін тұрақтандыру
Карбонаттардың гидрокарбонаттарға және кері айналу процестері атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшерін тұрақты ұстап тұруда маңызды рөл атқарады:
- Егер атмосферада CO₂ көбейсе, мұхиттық карбонаттар оны байланыстырып, еритін тұздарға айналдыруға бейім болады.
- Егер CO₂ азайса, мұхитта гидрокарбонаттар ыдырап, CO₂ бөледі де, ерімейтін карбонаттар тұнбаға түседі.
Реакциялар тізбегі (сызбалық қорытынды)
Төмендегі тізбек кальций қосылыстарының өзара айналуын жинақтайды:
Ca(OH)₂ → CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ → CaO → CaCl₂