Ульянцев Евгений
Соединение, формула которого CaCO 3 , очень заинтересовало меня, потому что, оно представлено бесконечным многообразием форм как в живой, так и неживой природе
Мне захотелось узнать, какие формы карбоната кальция встречаются в природе, какие химические превращения они претерпевают. Эти вопросы и определили содержание моего исследования.
Образование огромных пластов природного карбоната кальция, различных форм известняка, мела, мрамора, в первую очередь связано с жизнедеятельностью морских организмов: известковых водорослей, раковинных простейших, многих моллюсков, иглокожих, кораллов, корненожек. Они строят свой скелет из соединений кальция, преимущественно из карбоната - CaCO 3 . Наш родной город Москва стоит именно на таких отложениях, которые сформировались еще в каменноугольный период 300 миллионов лет тому назад.
Карбонат кальция (углекислый кальций) CaCO 3 , средняя соль угольной кислоты (H 2 CO 3 ). В природе образует два минерала, различающиеся кристаллической структурой: широко распространённый кальцит и арагонит .
Карбонат кальция трудно растворяется в воде (14 мг кальцита в 1 л при 18 °С), легко - в кислотах.
Природный карбонат кальция (известняк, мрамор) применяют как строительный материал; мел как наполнитель для резиновых смесей, бумаги, линолеума
- в производстве зубного порошка, косметических средств и т.д.
При нагревании выше 900 °С карбонат кальция разлагается:
Кальцит (известковый шпат) минерал, химического состава CaCO 3 .
Кальцит - один из наиболее распространённых минералов в земной коре, встречается особенно часто среди гидротермальных образований, в вулканических породах. Выпадает из известковых горячих источников в виде туфа (травертина). Огромные массы кальцита образуются в виде осадка в морских бассейнах, частично биогенным путём.
Арагонит - минерал состава CaCO 3 , отличается от кальцита строением кристаллической решетки. Также от кальцита отличается большей твердостью и плотностью,
Мрамор (лат. marmor , от греч. marmaros - блестящий камень, каменная глыба) - кристаллическая метаморфическая горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка или доломита (CaCO 3 . MgCO 3 ). Мрамор может иметь белую, серую, зеленоватую, розовую и другие окраски, что зависит от примесей. Представляет собой высококачественный декоративный камень.
В интересной и причудливой форме встречается карбонат кальция в пещерах. Это возможно благодаря деятельности подземных вод. В известняковых массивах они местами энергично растворяют СаСО3, поэтому и возможно образование пещер, сталактитов и сталагмитов.
Взаимодействие карбоната кальция с кислотами, в том числе и с уксусной, которую можно найти дома, на кухне, является качественной реакцией на соли угольной кислоты - карбонаты. Так мрамор и известняки разрушаются под действием кислотных дождей.
Доказать, что выделяющийся газ является углекислым, можно с помощью качественной реакции на CO2: при взаимодействии углекислого газа (оксида углерода (IV)) с известковой водой (раствором гидроксида кальция Ca(OH)2) наблюдается помутнение, вызванное образованием нерастворимого карбоната кальция
Угольная кислота реагирует со своей средней солью - карбонатом кальция - и переводит его в растворимую кислую соль - гидрокарбонат
Та же реакция лежит в основе образования русла подземных ручьев и рек, карстовых пещер. Вода, растворяя CaCO3, становится обогащенной солями кальция. Такую воду называют жесткой. При кипячении жесткой воды на стенках чайника образуется накипь, т.е. при нагревании растворимый гидрокарбонат кальция превращается в нерастворимый карбонат, который и выпадает в виде осадка
Мне очень понравилось изучать свойства карбоната кальция. Я узнал много нового и интересного. К сожалению, я не смог охватить весь материал, связанный с природным CaCO 3 , например, мне бы очень хотелось рассмотреть вопросы, связанные с круговоротом кальция в природе, биологической ролью кальция и т.д.Я считаю свою работу актуальной,так как карбонат кальция-это вещество которое используется,и будет использоваться в дальнейшем в быту и в различных отраслях.
Скачать:
Подписи к слайдам:
Карбонат кальция в природе
Карбонат кальция претерпевает в природе интересные превращения
Образование огромных пластов природного карбоната кальция, различных форм известняка, мела, мрамора, в первую очередь связано с жизнедеятельностью морских организмов: известковых водорослей, раковинных простейших, многих моллюсков, иглокожих, кораллов, корненожек. Они строят свой скелет из соединений кальция, преимущественно из карбоната - CaCO3.
За миллионы лет известковые скелеты этих живых существ сложили многокилометровые толщи природного карбоната кальция, так называемого, осадочного происхождения.
Животный мир каменноугольного периода
Основные минералы, содержащие карбонат кальция: кальцит и арагонит
Карбонат кальция трудно растворяется в воде (14 мг кальцита в 1 л при 18 °С), легко - в кислотах. Природный карбонат кальция (известняк, мрамор) применяют как строительный материал; мел как наполнитель для резиновых смесей, бумаги, линолеума.
Более мягкий и тонкий продукт, полученный взаимодействием CaCl2 и Na2CO3:В производстве зубного порошка, косметических средств и т.д.
При нагревании выше 900 °С карбонат кальция разлагается:Это свойство лежит в основе получения негашеной извести CaO .
Кальцит (известковый шпат) минерал, химического состава CaCO3. Часто содержит примеси Mg, Fe, Mn (до 8%).. Твёрдость по минералогической шкале 3; плотность 2720-2800 кг/м3 . При нагревании разлагается при 825 °С; легко растворяется в кислотах.
Чистые и прозрачные разновидности кальцита - исландский шпат - находят применение в оптической промышленности.
Кальцит встречается часто среди гидротермальных образований, в вулканических породах. Выпадает из известковых горячих источников в виде туфа (травертина).
Арагонит - минерал состава CaCO3, отличается от кальцита строением кристаллической решетки, отличается большей твердостью и плотностью, его твердость составляет 3,5 – 4, а плотность - 2900-3000 кг/м3 . На поверхности Земли арагонит неустойчив и переходит постепенно в более устойчивую модификацию - тригональный кальцит.
. Из арагонита состоит значительная часть жемчуга и перламутрового слоя раковин многих моллюсков.
Образует игольчатые кристаллики
Горные породы, сложенные кальцитом
Минерал кальцит входит в состав многих горных пород. Так, например, мел и известняк имеют осадочное происхождение.Мрамор (лат. marmor, от греч. marmaros - блестящий камень, каменная глыба) . Может иметь белую, серую, зеленоватую, розовую и другие окраски, что зависит от примесей. Представляет собой высококачественный декоративный камень.
Удивительные природные явления: карбонатные сталактиты и другие известняковые образования
В интересной и причудливой форме встречается карбонат кальция в пещерах. Это возможно благодаря деятельности подземных вод. В известняковых массивах они местами энергично растворяют СаСО3, поэтому и возможно образование пещер, сталактитов и сталагмитов.
Река НемигаВода стекает по потолку и падает вниз, в месте, где она отрывается от потолка, постепенно образуются сталактиты. А в месте, где она падает, появляются сталагмиты. В коллекторах этот процесс происходит в десятки раз быстрее, чем в естественных пещерах. Со временем возможны образования сталагнатов - это когда сталактит и сталагмит сливаются в одну конструкцию.
Природа Крыма. Красная пещераУникальное достояние Крыма - Красная Пещера, она находится недалеко от Бахчисарая.
Памукалле
На Земле есть очень необычное место, где минерал кальцит, гидротермального происхождения, подобно снегу покрывает большую площадь.Памукалле - диковинный природный феномен, курорт в Турции, известный с древних времен своими лечебными свойствами и неземным пейзажем.Название «Памукалле» означает в переводе с турецкого «Хлопковый замок», что удивительно соответствует здешнему необычному и экзотическому природному ландшафту. В этом живописном месте действие горячих источников, содержащих большое количество гидрокарбоната кальция, привело к образованию известковых отложений на скалистых травертиновых террасах. Воды, богатые минеральными солями, падая с высоких уступов, создали причудливые окаменевшие ослепительно белые каскады.Тысячи туристов со всего мира привлекают красота этого места и целебные минеральные воды, омолаживающие свойства которых, были известны еще жителям античного города Иераполиса. Каждый турист, побывавший в здешних краях, считает своим долгом искупаться в бассейне Клеопатры и ощутить волшебное действие этих источников на себе.
Экспериментальная часть. Моделирование природных процессов в химической лаборатории
Почему же растворяется карбонат кальция и образуются карстовые пещеры? Как растут сталактиты и сталагмиты? Конечно, в основе всех этих явлений лежат химические процессы, которые я попытался смоделировать в химической лаборатории.Карбонат кальция считается практически не растворимым в воде соединением, но зато он легко растворяется в кислотах. При этом бурно выделяется углекислый газ:
Взаимодействие карбоната кальция с кислотами, в том числе и с уксусной, которую можно найти дома, на кухне, является качественной реакцией на соли угольной кислоты - карбонаты. Так мрамор и известняки разрушаются под действием кислотных дождей.С помощью соляной кислоты легко доказать, что известняк, входящий в состав сталактита, мел и мрамор - карбонаты. Для этого нужно капнуть соляной кислотой на кусочки данных веществ и посмотреть, что будет происходить.
Доказать, что выделяющийся газ является углекислым, можно с помощью качественной реакции на CO2: при взаимодействии углекислого газа (оксида углерода (IV)) с известковой водой (раствором гидроксида кальция Ca(OH)2) наблюдается помутнение, вызванное образованием нерастворимого карбоната кальция
Так, при пропускании выдыхаемого воздуха, содержащего относительно много углекислого газа, через известковую воду наблюдается помутнение - образование осадка CaCO3. Непосредственно сам карбонат кальция очень плохо растворяется в воде. Однако, углекислый газ обратимо реагирует с холодной водой, и в результате образуется слабая угольная кислотаТак, если пропускать избыток углекислого газа через взвесь карбоната кальция в воде, то можно увидеть, что через некоторое время осадок CaCO3 полностью растворяется.
Угольная кислота реагирует со своей средней солью - карбонатом кальция - и переводит его в растворимую кислую соль - гидрокарбонатТак, если пропускать избыток углекислого газа через взвесь карбоната кальция в воде, то можно увидеть, что через некоторое время осадок CaCO3 полностью растворяется.
Та же реакция лежит в основе образования русла подземных ручьев и рек, карстовых пещер. Вода, растворяя CaCO3, становится обогащенной солями кальция. Такую воду называют жесткой. При кипячении жесткой воды на стенках чайника образуется накипь, т.е. при нагревании растворимый гидрокарбонат кальция превращается в нерастворимый карбонат, который и выпадает в виде осадка
Мел
Цветной мрамор Белый мрамор
Мрамор – метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита CaCO3. При перекристализации доломита CaMg(CO3)2 образуются доломитовые мраморы.
Известняк
Химический состав и физические свойства.
- 2,5-5 по шкале Мооса
, плотность
- 2,3-2,6 г/см³.
Мрамор состоит из доломита (карбоната кальция
и магния
) или кальцита (карбоната кальция), или из обоих минералов. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов
, а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.
Окраска мрамора также зависит от примесей. Большинство цветных мраморов имеет пёструю или полосчатую (циполин
) окраску.
Оксид железа
окрашивает его в красный цвет, высокодисперсный сульфид железа - в сине-чёрный, железосодержащие силикаты
(особенно хлорит
и эпидот
) - в зелёный, лимонит
(гидроксиды железа) и карбонаты железа и марганца - в жёлтые и бурые тона. Серые, голубоватые и черные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов
или графита
.
Рисунок определяется не только строением мрамора, но и направлением, по которому производится распиливание камня. Цвет
и рисунок мрамора проявляются после его полировки.
Месторождения
В каменоломне г. Каррара
Месторождения мрамора обнаружены во многих областях России. Самые крупные месторождения мрамора на Урале
. Всего на Урале более 20 месторождений. На Алтае
и в Западной Сибири
известно свыше 50 месторождений мрамора. Пуштулимское месторождение дает тонкозернистый белый с красно-зелеными прожилками мрамор. Сиренево-розовый камень получают на Граматушинском месторождении. Серо-кремовый мрамор дает Петеневский карьер. ВКрасноярском крае
расположено крупное Кибик-Кордонское месторождение, где более двадцати разновидностей белого, кремового, бледно-розового, оранжевого, жёлтого и зеленовато-серого мрамора.
Применение.
В строительной практике «мрамором» называют метаморфические породы средней твёрдости, принимающие полировку (мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатныеконгломераты).
Мрамор используется как камень для памятников (монументальной скульптуры и надгробий), как штучный строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки зданий и в виде дроблёного и молотого камня, а также штучного (пильного) камня. Мраморные доски из чистого кальцитового мрамора применяют в электротехнике (панели приборных, распределительных, диспетчерских щитов). Мраморная крошка и дроблёный песок используются в при изготовлении каменной мозаики и штукатурки, в качестве заполнителей бетона. Мраморная мука находит применение в сельском хозяйстве.
Мрамор используется также для создания мозаичных композиций, рельефов и круглых изваяний (преимущественно однотонный мрамор, большей частью белый, реже - цветной или чёрный).
Единственное в России здание, полностью построенное из нешлифованного мрамора - железнодорожный вокзал в городе Слюдянка
Здание из известняка
Московский кремль
Раковины.
Раковина, выполненная из натурального камня, может стать стильным атрибутом ванной комнаты. Качество, с которым изготавливаются раковины, гарантирует не только красоту изделия, но и надежность в использовании. Раковины выполнены из мрамора, оникса и гранита различных цветов и рисунков. Такое разнообразие позволяет сделать каждый интерьер уникальным.
Мозаика.
Предметы интерьера.
Применение мрамора и известняка
Облицовка камнем создает художественную выразительность - монументальность или камерность эстетического облика скульптурных и архитектурных сооружений, их функционально-эмоциональное восприятие. Декоративные свойства, долговечность и условия обработки облицовочного камня определяются минералогическим составом горной породы, кристаллической структурой, текстурой и влиянием примесей. Черное габбро, используемое в облицовках, имеет однородную мелкозернистую структуру и не содержит кварца, что облегчает его механическую обработку. Малиново-красный шокшинский кварцит значительно труднее в обработке, но весьма устойчив к воздействию внешних факторов в наружной облицовке.
- 2,5-5 по шкале Мооса , плотность - 2,3-2,6 г/см³.
Мрамор состоит из доломита (карбоната кальция и магния ) или кальцита (карбоната кальция), или из обоих минералов. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов , а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.
Окраска мрамора также зависит от примесей. Большинство цветных мраморов имеет пёструю или полосчатую (циполин ) окраску.
Оксид железа окрашивает его в красный цвет, высокодисперсный сульфид железа - в сине-чёрный, железосодержащие силикаты (особенно хлорит и эпидот ) - в зелёный, лимонит (гидроксиды железа) и карбонаты железа и марганца - в жёлтые и бурые тона. Серые, голубоватые и черные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов или графита .
Рисунок определяется не только строением мрамора, но и направлением, по которому производится распиливание камня. Цвет и рисунок мрамора проявляются после его полировки.
Месторождения
В каменоломне г. Каррара
Месторождения мрамора обнаружены во многих областях России. Самые крупные месторождения мрамора на Урале
. Всего на Урале более 20 месторождений. На Алтае
и в Западной Сибири
известно свыше 50 месторождений мрамора. Пуштулимское месторождение дает тонкозернистый белый с красно-зелеными прожилками мрамор. Сиренево-розовый камень получают на Граматушинском месторождении. Серо-кремовый мрамор дает Петеневский карьер. ВКрасноярском крае
расположено крупное Кибик-Кордонское месторождение, где более двадцати разновидностей белого, кремового, бледно-розового, оранжевого, жёлтого и зеленовато-серого мрамора.
Применение.
В строительной практике «мрамором» называют метаморфические породы средней твёрдости, принимающие полировку (мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатныеконгломераты).
Мрамор используется как камень для памятников (монументальной скульптуры и надгробий), как штучный строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки зданий и в виде дроблёного и молотого камня, а также штучного (пильного) камня. Мраморные доски из чистого кальцитового мрамора применяют в электротехнике (панели приборных, распределительных, диспетчерских щитов). Мраморная крошка и дроблёный песок используются в при изготовлении каменной мозаики и штукатурки, в качестве заполнителей бетона. Мраморная мука находит применение в сельском хозяйстве.
Мрамор используется также для создания мозаичных композиций, рельефов и круглых изваяний (преимущественно однотонный мрамор, большей частью белый, реже - цветной или чёрный).
Единственное в России здание, полностью построенное из нешлифованного мрамора - железнодорожный вокзал в городе Слюдянка
Здание из известняка
Московский кремль
Раковины.
Раковина, выполненная из натурального камня, может стать стильным атрибутом ванной комнаты. Качество, с которым изготавливаются раковины, гарантирует не только красоту изделия, но и надежность в использовании. Раковины выполнены из мрамора, оникса и гранита различных цветов и рисунков. Такое разнообразие позволяет сделать каждый интерьер уникальным.
Мозаика.
Предметы интерьера.
Применение мрамора и известняка
Облицовка камнем создает художественную выразительность - монументальность или камерность эстетического облика скульптурных и архитектурных сооружений, их функционально-эмоциональное восприятие. Декоративные свойства, долговечность и условия обработки облицовочного камня определяются минералогическим составом горной породы, кристаллической структурой, текстурой и влиянием примесей. Черное габбро, используемое в облицовках, имеет однородную мелкозернистую структуру и не содержит кварца, что облегчает его механическую обработку. Малиново-красный шокшинский кварцит значительно труднее в обработке, но весьма устойчив к воздействию внешних факторов в наружной облицовке.
В каменоломне г. Каррара
Месторождения мрамора обнаружены во многих областях России. Самые крупные месторождения мрамора на Урале . Всего на Урале более 20 месторождений. На Алтае и в Западной Сибири известно свыше 50 месторождений мрамора. Пуштулимское месторождение дает тонкозернистый белый с красно-зелеными прожилками мрамор. Сиренево-розовый камень получают на Граматушинском месторождении. Серо-кремовый мрамор дает Петеневский карьер. ВКрасноярском крае расположено крупное Кибик-Кордонское месторождение, где более двадцати разновидностей белого, кремового, бледно-розового, оранжевого, жёлтого и зеленовато-серого мрамора.
В строительной практике «мрамором» называют метаморфические породы средней твёрдости, принимающие полировку (мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатныеконгломераты).
Мрамор используется как камень для памятников (монументальной скульптуры и надгробий), как штучный строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки зданий и в виде дроблёного и молотого камня, а также штучного (пильного) камня. Мраморные доски из чистого кальцитового мрамора применяют в электротехнике (панели приборных, распределительных, диспетчерских щитов). Мраморная крошка и дроблёный песок используются в при изготовлении каменной мозаики и штукатурки, в качестве заполнителей бетона. Мраморная мука находит применение в сельском хозяйстве.
Мрамор используется также для создания мозаичных композиций, рельефов и круглых изваяний (преимущественно однотонный мрамор, большей частью белый, реже - цветной или чёрный).
Единственное в России здание, полностью построенное из нешлифованного мрамора - железнодорожный вокзал в городе Слюдянка
Раковина, выполненная из натурального камня, может стать стильным атрибутом ванной комнаты. Качество, с которым изготавливаются раковины, гарантирует не только красоту изделия, но и надежность в использовании. Раковины выполнены из мрамора, оникса и гранита различных цветов и рисунков. Такое разнообразие позволяет сделать каждый интерьер уникальным.
Мозаика.
Предметы интерьера.
Применение мрамора и известняка
Облицовка камнем создает художественную выразительность - монументальность или камерность эстетического облика скульптурных и архитектурных сооружений, их функционально-эмоциональное восприятие. Декоративные свойства, долговечность и условия обработки облицовочного камня определяются минералогическим составом горной породы, кристаллической структурой, текстурой и влиянием примесей. Черное габбро, используемое в облицовках, имеет однородную мелкозернистую структуру и не содержит кварца, что облегчает его механическую обработку. Малиново-красный шокшинский кварцит значительно труднее в обработке, но весьма устойчив к воздействию внешних факторов в наружной облицовке.
Декоративные свойства камня наиболее полно раскрываются фактурной обработкой лицевой поверхности облицовочных изделий. Лучше всего цветовые оттенки и рисунок камня проявляет полированная фактура - гладкая поверхность с зеркальным блеском, которая усиливает яркость и насыщенность окраски цветового фона. Облицовки в полированной фактуре использованы в метро в отделках стен, колонн, пилонов, вестибюлей. Ступени лестничных переходов, настилы путевых платформ и станционных залов нередко представлены в шлифованной, пиленой, рифленой и термообработанной фактуре, чтобы уменьшить скольжение.
Мрамор в архитектуре
Архитектурную традицию Московского метро, а затем и всего отечественного метростроения создали индивидуально-выразительные проектные решения известных архитекторов, художников, скульпторов А. Дейнеки, А. Душкина, Е. Лансере, П. Корина, Д. Чечулина, И. Фомина, А. Щусева и др., которые продолжили и развили отечественную культурную традицию каменного дела.
Хорошим примером геологических противоречий в вопросах определения камня является сравнение мрамора и известняка . Это очень близкие породы, мономинеральные - состоящие преимущественно из мелкозернистого кальцита. Чтобы понять разницу между мрамором и известняком, следует узнать историю их происхождения.
Известняк образуется в районе бывших морских бассейнов, при участии населявших их организмов. Часто известняк в большом количестве содержит останки древней фауны: моллюсков, членистоногих, улиток и прочих. К слову сказать, наука палеонтология (изучение вымерших форм жизни) базируется на изучении толщ горных пород. Прочность и пористость известняков колеблются в широких пределах. Как правило, чем меньший возраст известняковой толщи, тем эти породы более рыхлые, слабоцементированные.
Далее этот пористый известняк может попасть в эпицентр геологических событий, которые сопровождаются мощным выбросом энергий. На толщу известняка оказываются колоссальные температуры или давления, характерные при подвижках земной коры, извержении вулкана, внутренних движениях магмы. В зонах контакта со стихией известняк подвергается процессу метаморфизма - видоизменения. Известняк укрепляется, становится более плотным, твердым. Можно сказать, камень «закаляется». Меняется даже зернистость породы - из крупнозернистого обломочного порода переходит в мелкозернистый, иногда даже скрытокристаллический вид. Поэтому мрамор, будучи более плотным и мелкозернистым, легко поддается полировке. При полировке высшего класса мрамор приобретает глянцевый, зеркальный блеск. Известняк же не может достичь такого высокого уровня полировки в силу своих структурных особенностей.
В процессе мраморизации физические характеристики заметно растут. К примеру, плотность может поменяться от 800 кг/м3 до 2800 кг/м3. А плотность на сжатие растет с 4 до 300 МПа.
Таким образом, мрамор - это метаморфизованный известняк, отличный от него лишь по кристаллической структуре. Остается единственный открытый вопрос - какой объективный критерий различия этих пород? К сожалению, невозможно точно оценить степень метаморфизма известняка. При длительных воздействиях температур и давлений известняк уплотняется постепенно, фаза за фазой.
Когда мы видим породу средней кристаллической структуры мы называем ее мраморизованный известняк . Такая порода попадает в обе категории нашего каталога. Мраморизованные известняки являются идеальными материалами и для отделки, и для изготовления скульптурных элементов. Обладая высокой плотностью, такой камень легко поддается резке - даже высокохудожественной.
Месторождение юрского мраморизованного известняка. Бавария, Германия
Популярные сорта мраморизованных известняков: группа юрских камней (Jura Beige , Jura Polau Blau , Jura Brown), а также белоснежный Bianco Neve , легендарный кирпично-красный Rosso Verona , и даже сверх популярный бежевый Crema Marfil !
Юрские сорта камня очень востребованы в нашей стране. Это очень популярный фасадный материал, достойно выдерживающий все коллизии российского климата. Камень имеет естественную и органичную текстуру с заметными останками организмов юрского периода. Юрский камень прекрасно обрамляет интерьер: в качестве отделки пола, стен и лестниц, в форме столешниц и каминов.
Crema Marfil - это самый популярный сорт мрамора, привозимый к нам из почти опустошенного карьера Испании. Crema Marfil чаще всего используется для создания подоконников, каминных порталов, столиков и интерьерных лестниц. Изысканный кремовый оттенок этого камня прекрасно встраивается в пространство любой стилистической направленности.
Rosso Verona - веронский мрамор абсолютно уникального оттенка - итальянская терракота. Встречается в современной отделке, а также в архитектурных памятниках Италии, приуроченных к давно ушедшим эпохам.
Ну, надеюсь, все догадались, что речь идет о веществе, одна из модификаций которого известна нам как «мел», и этот выпуск посвящен наступающему началу учебного года - хотя в школы сейчас и приходят всякие новшества вроде белых досок с маркерами или даже интерактивных досок, темная доска - черная, коричневая или зеленая и мел до сих пор остаются главной атрибутикой учебного процесса.
Даже если кто-то, окончив школу, прекращает свой контакт с органами образования раз и навсегда, его руки не прекращают прикасаться к ближайшему родственнику мела - каждый раз когда мы берем в руки яйцо, чтобы очистить его от скорлупы, мы касаемся известняка - формы карбоната кальция, придающей жесткость яичной скорлупе и раковинам моллюсков.
… и каррарский мрамор не стал бы смотреть тебе вслед…
Итак, сегодняшнее замечательное вещество - многоликий карбонат калия, существующий (и известный) в виде различных форм. Формула этого соединения - CaCO 3 , оно представляет собой соль, в которой катион кальция связан ионной связью с карбонат-анионом. Это вещество достаточно распространено в природе, в качестве единственного вещества оно образует два минерала - кальцит и арагонит, а также является основным компонентом таких минералов, как известняк, мел и мрамор. В состав последней троицы помимо карбоната кальция входит его «кузен» - карбонат магния MgCO 3 , а также оксиды металлов; именно оксиды переходных металлов придают мрамору характерную окраску - оксид трехвалентного железа дает оттенки красного, а оксид трехвалентного хрома - оттенки зеленого.
Старый рисунок, актуальный в связи с вводящимся в этом году в 4 классе курсом «Основы религиозной культуры и светской этики»
Что же касается школьных мелков, времена, когда они состояли практически из чистого мела, канули в Лету. Гарантированно, что в моем школьном детстве мы писали практически чистым мелом, в котором иногда попадались кусочки раковин (почему это признак чистого мела - будет буквально в следующем абзаце), и мы, любили испытывать нервы учителей, специально проводя таким кусочком раковины по доске (ну а эту тему, пожалуй, я развивать не буду). Современный формованный школьный мелок на 40 % состоит из собственно мела (карбоната кальция) и на 60 % из гипса (это еще один родственник нашего сегодняшнего «героя» - двухводный кристаллогидрат сульфата кальция - CaSO 4 ˙H 2 O), ну а добавление к нему пигментов - органического или неорганического происхождения позволяет разнообразить белый цвет школьного мелка, придав ему окраску.
Меловые скалы на южном побережье Англии недалеко от городов Сифорд и Истборн
Большая часть известных в настоящее время скальных пород, содержащих карбонат кальция, имеют осадочное происхождение - они образовались из раковин и скелетов мертвых обитателей моря, уплотнявшихся в результате давления следующих слоем осадочных пород. Мел и известняк представляют собой похожие друг на друга материалы, различие в том, что мел является менее компактным и по этой причине более мягким. Для формирования мрамора, кальцита и арагонита требуется большее время - исходным веществом для образования мрамора является известняк или мел, которые под воздействием высоких давлений и температур - условий обычных для геологического формирования минералов, перестраиваются в форму с более компактной и плотной кристаллической решеткой.
Био- (а точнее - зоогенные) отложения карбоната кальция дали название целому геологическому периоду - Меловому периоду (мили Мелу). Этот период - последний период Мезозойской эры, он продолжался 80 миллионов лет, начался 145 миллионов лет назад, закончился 65 миллионов лет и наиболее известен «меловой катастрофой», в результате которой произошло массовое вымирание видов - вымерли многие голосеменные растения, водные рептилии, птерозавры, все динозавры (но уцелели птицы). Исчезли аммониты, многие брахиоподы, практически все белемниты. В уцелевших группах вымерло 30-50 % видов.
Одним из интересных форм минералов карбоната кальция является прозрачный кальцит или исландский шпат. В 1669 датский естествоиспытатель Расмус Бартолин в работе Experimentia Crystalli Islandici Disdiaclastici описал странное свойство исланского шпата, известное в настоящее время как «двойное лучепреломление». Оно заключается в том, что если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным, второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным, и, соответственно, глядя через кристалл кальцита, мы видим «удвоенное» изображение.
Двойное лучепреломление в кристаллах исландского шпата применялось и применяется на практике, например для дальномеров в бомбовых прицелах, однако, естественно, что применение человечеством карбоната кальция началось очень давно.
Так, одним из первых примеров «ландшафтного дизайна» могут считаться считающиеся доисторическими белые лошади британского графства Вилшир, которые получали, удаляя дерн и плодородный слой почвы, обнажая лежащий ниже слой мела.
Карбонат кальция в форме известняка и мрамора использовался с древних времен в качестве строительного материала. Несмотря на определенную мягкость известняка, человечество не отказывалось от их практического применения - так великая пирамида Гизы, четыре тысячелетия остававшаяся самым высоким зданием в мире, построена примерно из двух с половиной миллионов блоков известняка.
Опять же с древности карбонат кальция породил еще один строительный материал, правда, для этого потребовалось первое химическое производство. Со времен Древнего Египта зодчие знали, что прокаливание карбоната позволяет получить гашеную (или прокаленную) известь, основным компонентом которой является оксид кальция СаО. Негашеная известь используется в связующих строительных растворах и при изготовлении цемента - сама по себе или после обработки водой (гашеная известь или гидроксид кальция Ca(OH) 2) . Известны случаи применения негашеной извести при обороне замков - негашеная известь активно взаимодействует с водой, а поскольку кожа здорового человека всегда влажна (особенно если этот здоровый человек ползет по осадной лестнице на чужую крепостную стену) осажденные высыпал на осаждающих негашеную известь, вызывая у них ожоги кожи и органов зрения.
Также с древних времен карбонат кальция применяется для понижения кислотности почвы (это в том числе и тот самый рецепт садовода-любителя, коих в стране советов было миллионы - бросать в почву, на которой начал «колоситься» мох, скорлупу от яиц - мох растет на кислых почвах, а карбонат кальция, являясь солью слабой кислоты, реагирует со свободной кислотой почвы, связывая ее).
С начала двадцатого века карбонат кальция находит применение во многих промышленных производствах помимо строительной отрасли, например - целлюлозно-бумажной для производства высококачественной мелованной бумаги. Карбонат кальция используется в качестве наполнителя, придающего дополнительную прочность полимерным материалам, его использовали в хлебопекарном производстве (для увеличения потребления кальция). В наши дни карбонат кальция применяется в пищевой промышленности как белый пищевой краситель (E170). Карбонат кальция применялся и применяется в зубных порошках и зубных пастах, правда для этой цели применяют не «органический» мел, образовавшийся из останков вымерших видов животных, а синтетический - для гигиены полости рта карбонат кальция получают, пропуская углекислый газ через гашеную известь: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O. Почему так - специально не объясняю, подумайте сами, активируя мозги к началу учебного года, но подсказываю, что причину этого явления можно найти, внимательно прочитав пост (догадки кидайте в комменты, права, скринить я их не буду ).
К сожалению, то, что карбонат кальция реагирует с кислотами в настоящее время стало целой проблемой для сохранения архитектурного и художественного наследия - здания и скульптуры и различных форм карбоната кальция - в особенности из менее плотного известняка, хотя и мрамора эта проблема касается, хотя он разрушается с меньшей скоростью, повреждаются из-за кислотной эрозии, причиной которой являются кислотные дожди.
Итак, мы можем сказать, что ни одно вещество не внесло такой вклад в культуру человечества и продолжает вносить его до наших дней, как карбонат кальция. Мы можем проследить его путь в человеческой цивилизации от первых наскальных рисунков на стенах пещеры мелом, пирамид до школьной доски и мела и зданий из стекла и бетона. И, зная, как человеческая цивилизация обязана карбонату кальцию, мы не ошибемся, если скажем, что человеческая цивилизация выросла на костях - костях огромного количества вымерших в конце мелового периода организмов.
This entry was originally posted at
Прекрасным примером метаморфической породы может служить хорошо всем известный мрамор. Он широко используется у нас для внутренней отделки зданий, для изготовления статуй и различных бытовых поделок - чернильных приборов, пепельниц и т. д.
По своему химическому составу мрамор ничем не отличается от известняка, но посмотрите, как они не похожи друг на друга: известняк - матовый и плотный; мрамор же, особенно на свежем расколе, обнаруживает мелкокристаллическое строение, и грани мельчайших кристалликов сверкают, как в кусковом сахаре.
В природе мы можем проследить, как известняк превращается в мрамор . Мрамор залегает в местах прорыва глубинными породами толщ известняков: чем ближе мрамор к месту соприкосновения, иначе - к контакту, с глубинными породами, тем крупнее его зерно и темнее окраска (синеватая, красноватая и др.), по мере же отдаления от контакта зерно становится мельче и окраска светлеет (сероватая, желтоватая).
Под влиянием огромного давления вышележащих пород, а также в связи с процессами горообразования глины уплотняются и превращаются в глинистые сланцы. Они обладают способностью раскалываться при ударе на тонкие пластинки, не размокают от воды и отличаются от глины большей твердостью. Отсюда нетрудно сделать вывод, какие глубокие изменения производят в минеральном веществе (не изменяя его химического состава) высокие температуры и давления.
Примером метаморфйзма (преобразования) под воздействием растворов являются брекчии, конгломераты я песчаники, о которых мы уже говорили выше.
Во многих местах нашего Союза, особенно в Карелии, Украине и Забайкалье, непосредственно на поверхность земли выходят серые светлоокрашенные кристаллические породы, имеющие одинаковый минералогический состав с гранитами. В них также входят полевой шпат, кварц и слюда, только слюда расположена не беспорядочно, как в граните, а более или менее отчетливыми рядами; Такие породы называются гнейсами.
Между гранитами и тонкослоистыми или сланцеватыми гнейсами существует ряд переходов в виде гранито-гнейсов.
Гнейсы возникли путем метаморфизации как осадочных, так и изверженных пород. В строении земной коры гнейсы играют огромную роль. Они служат фундаментом для осадочных пород на таких равнинных пространствах земного шара, как, например, Великая Русская равнина. И действительно, всюду на ней, на той или иной глубине, буровые доходят до гранито-гнейсовой постели, на которой покоятся толщи осадочных пород. Под Питером гранито-гнейсовые породы были обнаружены на глубине 198 метров, а под Москвой - на глубине 1655 метров.
Значительное место среди метаморфических пород занимают слюдистые сланцы. В состав их входят главным образом слюда и кварц. Слюда бывает светлая и темная. Иногда в сланцах присутствуют обе разности.
Характерной особенностью слюдистых сланцев является резко выраженное сланцевое сложение, откуда и идет их название - «сланцы». От примеси полевого шпата сланцы переходят в гнейсы, а в случае преобладания кварца - в кварциты.
Породы, образовавшиеся в результате метаморфизации главным образом кварцевых песков и песчаников, путем перекристаллизации зерен и связующего их цемента. Кварцит представляет сплошную плотную массу, в которой неотличимы отдельные зерна песка. Кварциты обладают значительной твердостью. Наши карельские кварциты, преимущественно тёмнокрасные, пользуются заслуженной известностью как прочный строительный и облицовочный материал, особенно красивый в полированном виде. Красный кварцит использован в строительстве мавзолея на Красной площади в Москве.
Большой промышленный интерес представляют железистые кварциты, с которыми связаны крупнейшие наши железнорудные месторождения - Кривой Рог на Украине и знаменитая Курская аномалия. Аномалией она названа потому, что компас дает здесь неправильные показания стрелки.
Курская магнитная аномалия занимает огромную площадь к юго-востоку и югу от Курска (около 250 километров длины и 40 километров ширины). У метаморфических пород свои особенности: они не содержат окаменелостей, но по своей структуре все же напоминают осадочные породы, так как минеральные зерна располагаются иногда отчетливыми рядами.
Мы кратко ознакомились с основными типами горных пород. Наибольшее значение в строении земной коры имеют такие магматические породы, как граниты, затем - осадочные, особенно песчаники и известняки, а из метаморфических - гнейсы и глинистые сланцы.