Các hợp chất quan trọng của canxi: Canxi oxit: CaO (Vôi sống), Canxi hidroxit : Ca(OH)2 (Vôi tôi), Canxi cacbonat (CaCO3) và Canxi hidro cacbonat Ca(HCO3)2; Canxi sunfat (CaSO4)
1. Hợp chất của canxi – Canxi oxit: CaO (Vôi sống)
– Tác dụng với nước, tỏa nhiệt : CaO + H2O → Ca(OH)2 ít tan.
– Với axit : CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O
– Với oxit axit : CaO + CO2 → CaCO3 ( vôi chết )
2. Các hiđroxit M(OH)2 của các kim loại kiềm thổ
a) Tính chất của các hidroxit
– Các hiđroxit M(OH)2 khan đều ở dạng màu trắng.
– Tính tan: Be(OH)2; Mg(OH)2 rất ít tan trong nướC.
Ca(OH)2 tương đối ít tan ( 0,12g/100g H2O).
Các hiđroxit còn lại tan nhiều trong nướC.
– Độ bền nhiệt của hiđroxit tăng từ Be → Ba: Mg(OH)2 mất nước ở 150◦C; Ba(OH)2 mất nước ở 1000◦C tạo thành oxit.
– Tính bazơ: Be(OH)2 là bazơ rất yếu, Mg(OH)2 là bazơ trung bình, Ca(OH)2; Ba(OH)2; Sr(OH)2 là bazơ mạnh.
b) Canxi hidroxit : Ca(OH)2 (Vôi tôi)
– Ít tan trong nước : Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH–
– Với axít : Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + H2O
– Với oxit axit : Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Ca(OH)2 + CO2 → Ca(HCO3)2
– Với d2 muối : Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaOH
c) Ứng dụng của các hidroxit
– Hợp chất hidroxit kim loại kiềm thổ Ca(OH)2 ứng dụng rộng rãi hơn cả :trộn vữa xây nhà, khử chua đất trồng, sản xuất cloruavôi dùng để tẩy trắng và khử trùng.
3. Hợp chất của canxi – Canxi cacbonat (CaCO3) và Canxi hidro cacbonat Ca(HCO3)2
CaCO3 : Canxi cacbonat | Ca(HCO3)2 : Canxi hidro cacbonat | |
Với nước | Canxi cacbonat là chất rắn màu trắng, không tan trong nước. nhưng tan trong amoniclorua: CaCO3 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2NH3↑ + CO2↑ + H2O | Tan trong nước: Ca(HCO3)2 → Ca2+ + 2HCO3– |
Với bazơ mạnh | Không phản ứng | Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O |
Với axit mạnh | CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O | Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2↑ + 2H2O lưỡng tính |
Nhiệt phân | Bị phân hủy ở nhiệt độ cao: CaCO3 –t0→ CaO + CO2↑ | Bị phân hủy khi đun nóng nhẹ: Ca(HCO3)2 –t0→ CaCO3 + CO2↑ + H2O |
Phản ứng trao đổi với CO2 , PO43- | Không | Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O 3Ca(OH)2 + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6H2O |
Với CO2 | CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2 không tan tan Chiều thuận (1): Giải thích sự xâm thực của nước mưa đối với đá vôi tạo hang động. Chiều nghịch (2): Giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong hang động. | |
4. Hợp chất của canxi – Canxi sunfat (CaSO4)
a) Tính chất của canxi sunfat
– Là chất rắn màu trắng tan ít trong nước (ở 25◦C tan 0,15g/100g H2O).
– Tùy theo lượng nước kết tinh trong muối sunfat, ta có 3 loại:
+ CaSO4.2H2O : thạch cao sống trong tự nhiên, bền ở nhiệt độ thường.
+ CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O : thạch cao nung (hemihiđrat)
+ CaSO4.2H2O → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O (125◦C)
– Đun nóng 200◦C; thạch cao nung thành thạch cao khan (CaSO4).
CaSO4.0,5H2O \[\overset{200^{o}C}{\rightarrow}\] CaSO4 + ½H2O
– CaSO4: không tan trong nước, không tác dụng với nước, chỉ phân hủy ở nhiệt độ rất cao.
2CaSO4 \[\overset{960^{o}C}{\rightarrow}\] 2CaO + 2SO2 + O2
b) Ứng dụng của canxi sunfat
– Thạch cao nung có thể kết hợp với nước tao thành thạch cao sống và khi đông cứng thì giãn nở thể tích, do vậy thạch cao rất ăn khuôn. Thạch cao nung thường được đúc tượng, đúc các mẫu chi tiết tinh vi dùng trang trí nội thất, làm phấn viết bảng, bó bột khi gãy xương,…
– Thạch cao sống dùng để sản xuất xi măng.