Соли кальция. 
Химия в строительстве

Соли кальция распространены в земной коре и природных водах и широко используются в строительстве. Рассмотрим наиболее важные из этих солей.

Кальцит — общее название разных природных модификаций карбоната кальция СаС0₃. В земной коре он образует и кристаллические (мрамор, исландский шпат), и аморфные (известняк, мел) модификации. Все они широко применяются в строительстве.

Мрамор является прекрасным отделочным материалом, применяют его и в скульптуре при архитектурной отделке зданий. Мел используют для побелки разных поверхностей, а известняк в виде естественного камня применяют непосредственно как строительный материал (Москва белокаменная была построена из известнякового камня). Кроме этого, известняк и мел подвергают обжигу, получая кипелку СаО, которая является сырьем для получения известковых вяжущих (см. гл. 5). Особенностью карбоната кальция (как и карбоната магния) является его реакция с водным раствором углекислого газа, приводящая к разрушению монолита камня, а также к формированию карбонатной жесткости воды:

(Напишите соответствующее уравнение для карбоната магния.)

Сульфат кальция CaS0₄ в земной коре существует в форме природного гипса CaS0₄ • 2Н₂0. Природный гипс является сырьем для получения гипсовых вяжущих: из него получают строительный гипс и экстрих-гипс (см. гл. 5).

Силикаты кальция рассмотрены в гл. 4.

Задания для самостоятельной работы^[1][2][3]

кальция и магния) в воду поступают гидрокарбонаты и гидросульфиты двухвалентных металлов. Гидросульфиты окисляются и превращаются в гидросульфаты, которые могут превращаться в сульфаты. Растворимые соли двухзарядных катионов делают воду жесткой.

Жесткостью воды называют наличие в ней растворимых солей кальция, магния и некоторых металлов в двухвалентном состоянии (железа и др.).

Различают общую (Ж_о6щ), временную (Ж_вр) и постоянную (Ж_пост) жесткость воды.

Общая жесткость является суммой постоянной и временной жесткости и определяется по формуле.

Временная (карбонатная) жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция Са (НС0₃)₂ и магния Mg (HC0₃)₂, которые при нагревании разлагаются на нерастворимые карбонаты, воду и углекислый газ.

Жесткость удаляется при нагревании, поэтому называется временной. Ее называют также карбонатной, так как она обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов.

Постоянная (некарбонатная) жесткость обусловлена содержанием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния (CaS0₄, MgS0₄, СаС1₂, MgCl₂).

Постоянная жесткость воды возникает за счет растворения в воде солей кальция и магния при их контакте с породой. Появление временной жесткости связано с карбонатным разрушением горных пород за счет реакций между карбонатами и водным раствором углекислого газа. Рассмотрим этот процесс на примере формирования магниевой временной жесткости:

Если содержание углекислого газа С0₂ превысит его равновесную концентрацию, то образуются гидрокарбонаты кальция и магния.

Избыточное количество диоксида углерода над равновесным количеством называется агрессивной углекислотой.

Жесткость подразделяют по металлу, соль которого ее обусловливает, т. е. выделяют кальциевую и магниевую жесткость. При химическом водоумягчении кальциевую и магниевую жесткость можно удалить разными реагентами. Сумма кальциевой и магниевой жесткости равна общей жесткости воды:

Количественно жесткость определяется числом ммоль-экв/л. Жобщ ⁼ 8 ммоль-экв/л означает, что в 1 л воды содержится 8 ммоль-экв катионов кальция или магния, или соответствующих солей.

Природные воды по значению жесткости подразделяют на:

• 1) мягкие — Ж_обш < 4 ммоль-экв/л;
• 2) среднежесткие — 6 < Ж_обш > 4 ммоль-экв/л;
• 3) жесткие — 12 < Ж_обш > 6 ммоль-экв/л;
• 4) очень жесткие — Ж_общ > 12 ммоль-экв/л.

Жесткость воды отрицательно влияет на ее свойства, что негативно проявляется в технологических процессах строительства. Так, в котлах и трубопроводах системы отопления, водопровода и канализации образуется накипь, снижающая теплопроводность труб парового отопления, уменьшающая просвет между стенками труб, что интенсифицирует коррозию металлического оборудования. Осадки нерастворимых соединений кальция и магния забивают проводящие пути в двигателях строительных машин. Ионы Са²⁺ и Mg²⁺ реагируют с мылами, образуя нерастворимые соединения, что повышает расход мыла и ухудшает свойства тканей, применяемых в строительстве. Все это делает необходимым устранение жесткости воды, т. е. водоумягченис.

Задания для самостоятельной работы

• 1. Поясните, что такое жесткость воды, и назовите ее виды.
• 2. Поясните, как формируется временная и постоянная жесткость воды, и назовите их принципиальное отличие.
• 3. Рассчитайте число моль-эквивалентов солей жесткости, содержащихся в 10 м³ поливной воды, если общая жесткость 4 ммоль-экв/л. Ответ'. 40 моль.
• 4. Рассчитайте жесткость воды, назовите ее виды, если установлено, что в 10 л воды содержится 1,11 г хлорида кальция и 0,6 г сульфата магния. Ответ: 1,5 ммоль-экв/л.

• [1] Поясните, почему соединения кальция и магния применяются встроительстве (приведите два обоснованных примера).
• [2] Докажите, что для хлорида магния в строительстве присущи и позитивная, и негативная роль.
• [3] Поясните, что такое кальцит, и обоснуйте применение его в строительстве. 4.3. Жесткость природных вод Природные воды содержат в своем составе различные примеси. Человек в своей деятельности использует пресную воду (содержит в своем составе менее 0,1% хлоридов). Но любая природная вода всегда содержит в себе различные растворимые соли, поступающие в нее за счет растворения и процессов химического выветривания. Под воздействием водных растворов углекислого и сернистого газов на природные карбонаты (в основном