Kalcijum pepeo. Fizička svojstva kalcijuma

Jedinjenja kalcijuma.

CaO- kalcijev oksid ili živo vapno, dobiva se razgradnjom vapnenca: CaCO 3 = CaO + CO 2 je oksid zemnoalkalnog metala, stoga aktivno stupa u interakciju s vodom: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2

Ca(OH) 2 - kalcijum hidroksid ili gašeno vapno, pa se reakcija CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 naziva gašenjem vapna. Ako se otopina filtrira, dobije se krečna voda - ovo je alkalna otopina, pa mijenja boju fenolftaleina u grimiznu.

Hidrirano vapno se široko koristi u građevinarstvu. Njegova mješavina s pijeskom i vodom je dobar vezivni materijal. Pod djelovanjem ugljičnog dioksida, smjesa se stvrdne Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O.

Istovremeno, dio pijeska i smjese pretvaraju se u silikat Ca (OH) 2 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + H 2 O.

Jednadžbe Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O i CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 igraju važnu ulogu u prirodi i oblikovanju izgleda naše planete . Ugljični dioksid u obliku kipara i arhitekte stvara podzemne palače u slojevima karbonatnih stijena. Sposoban je da pomeri stotine i hiljade tona krečnjaka pod zemljom. Kroz pukotine u stijenama voda koja sadrži otopljeni ugljični dioksid ulazi u debljinu krečnjaka, formirajući šupljine - castra pećine. Kalcijum bikarbonat postoji samo u rastvoru. podzemne vode kreću se u zemljinoj kori, isparavajući vodu pod pogodnim uslovima: Ca (HCO3) 2 = CaCO3 + H 2 O + CO 2 , tako nastaju stalaktiti i stalagmiti, čiju je shemu formiranja predložio poznati geohemičar A.E. Fersman. Na Krimu ima mnogo pećina kastra. Nauka ih proučava speleologija.

Koristi se u građevinarstvu kalcijum karbonat CaCO3- ovo je kreda, krečnjak, mermer. Svi ste vidjeli našu željezničku stanicu: završena je bijelim mermerom dovezenim iz inostranstva.

iskustvo: duvajte kroz cev u rastvor krečne vode, postaje mutna .

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

Vozi do formiranog sedimenta sirćetna kiselina, uočava se efervescencija, jer oslobađa se ugljični dioksid.

CaCO 3 +2CH 3 COOH \u003d Ca (CH 3 SOO) 2 +H 2 O + CO 2

PRIČA O BRAĆI KARBONATIMA.

Tri brata žive na zemlji
Iz porodice Carbonate.
Stariji brat je zgodan mermer,
Slavno u ime Karara,
Odličan arhitekta. On
Sagradio je Rim i Partenon.
Svi znaju KRAČNJAK,
Zato se tako zove.
Poznat po svom radu
Izgradnja kuće iza kuće.
I sposobni i sposobni
Mlađi meki brat MEL.
Kako crtati, pogledajte
Ovaj CaCO 3!
Braća vole da se zabavljaju
Zapecite u zagrejanoj rerni
Tada nastaju CaO i CO 2.
To je ugljični dioksid
Svako od vas je upoznat sa njim,
Izdišemo ga.
Pa ovo je Sao -
Vruće spaljeno živo kreč.
Dodajte vodu u to
Temeljno miješanje
Da izbjegne nevolje
Štitimo naše ruke
Hladna miješana LIME, ali GAŠENA!
krečno mleko
Zidovi se lako okreću.
Svijetla kuća je razveselila
Pretvaranje kreča u kredu.
Hokus pokus za ljude:
Treba samo duvati kroz vodu,
Kako je to lako
Pretvoreno u mleko!
Sada je prilično pametno.
Dobijem sodu
Mlijeko plus sirće. Ay!
Pena se sliva preko ivice!
Svi u brigama, svi u poslu
Od zore do zore -
Ova braća karbonati,
Ovi CaCO 3!

Ponavljanje: CaO– kalcijum oksid, živo kreč;
Ca(OH) 2 - kalcijum hidroksid (gašeno vapno, krečna voda, krečno mleko, zavisno od koncentracije rastvora).
General je isti hemijska formula Ca(OH) 2 . Razlika: krečna voda je prozirna zasićena otopina Ca (OH) 2, a krečno mlijeko je bijela suspenzija Ca (OH) 2 u vodi.
CaCl 2 - kalcijum hlorid, kalcijum hlorid;
CaCO 3 - kalcijum karbonat, kreda, mermer od školjki, krečnjak.
L/R: kolekcije. Zatim demonstriramo kolekciju minerala dostupnih u školskoj laboratoriji: krečnjak, kredu, mermer, školjku.
CaS0 4 ∙ 2H 2 0 - hidratisani kalcijum sulfat, gips;
CaCO 3 - kalcit, kalcijum karbonat je deo mnogih minerala koji pokrivaju 30 miliona km 2 na zemlji.

Najvažniji od ovih minerala je krečnjak. Školjke, krečnjaci organskog porekla. Odlazi u proizvodnju cementa, kalcijum karbida, sode, svih vrsta vapna, u metalurgiji. Krečnjak je okosnica građevinske industrije i od njega se izrađuju mnogi građevinski materijali.

Kreda nisu samo prašak za zube i školska kreda. Takođe je vrijedan aditiv u proizvodnji papira (premazanog - najvišeg kvaliteta) i guma; u izgradnji i popravci zgrada - kao kreč.

Mermer je gusta kristalna stena. Postoji boja - bijela, ali najčešće je razne nečistoće boje u različite boje. Čisti bijeli mramor je rijedak i uglavnom ga koriste kipari (kipovi Mikelanđela, Rodina. U građevinarstvu se obojeni mermer koristi kao obložni materijal(Moskovski metro) ili čak kao glavni građevinski materijal palate (Taj Mahal).

U svijetu zanimljivog "MAUZOLEJA" Taj Mahala"

Šah Jahan iz dinastije Mughal držao je u strahu i poslušnosti gotovo cijelu Aziju. Godine 1629. Mumzat Mahal, Shah Jahanova voljena supruga, umrla je u 39. godini tokom porođaja u pohodu (to je bilo njihovo 14. dijete, svi su bili dječaci). Bila je neobično lepa, bistra, inteligentna, car ju je slušao u svemu. Prije smrti, zamolila je muža da izgradi grobnicu, da se brine o djeci i da se ne udaje. Ožalošćeni kralj je svima poslao svoje glasnike veliki gradovi, prijestolnice susjednih država - u Buharu, Samarkand, Bagdad, Damask, kako bi pronašao i pozvao najbolje majstore - u spomen na svoju ženu, kralj je odlučio podići najbolju zgradu na svijetu. U isto vrijeme, glasnici su poslali u Agru (Indija) planove za sve najbolje zgrade u Aziji i najbolji građevinski materijal. Čak su doneli malahit iz Rusije i Urala. Glavni zidari su došli iz Delhija i Kandahara; arhitekte - iz Istanbula, Samarkanda; dekorateri - iz Buhare; vrtlari iz Bengala; umjetnici su iz Damaska ​​i Bagdada, a glavni je bio poznati majstor Ustad-Isa.

Zajedno, više od 25 godina, građena je građevina od melomermera, okružena zelenim baštama, plavim fontanama i džamijom od crvenog peščara. 20.000 robova podiglo je ovo čudo od 75 m (sa zgradom od 25 spratova). U blizini je želio da izgradi drugi mauzolej od crnog mramora za sebe, ali nije imao vremena. S trona ga je zbacio rođeni sin (2., a pobio je i svu svoju braću).

Vladar i vladar Agre proveo je posljednje godine svog života gledajući kroz uski prozor svoje tamnice. 7 godina pa se otac divio njegovoj kreaciji. Kada je njegov otac oslepeo, sin mu je napravio sistem ogledala kako bi se njegov otac mogao diviti mauzoleju. Sahranjen je u Tadž Mahalu, pored svog Mumtaza.

Oni koji ulaze u mauzolej vide kenotafe - lažne grobnice. Mjesta vječnog počinak velikog kana i njegove žene su dolje, u podrumu. Sve je unutra drago kamenje taj sjaj kao da je živ, i grane vilinsko drveće, isprepleteni cvećem, ukrašavaju zidove grobnice zamršenim šarama. Tirkizno-plavi lapis lazuli, zeleno-crni nefriti i crveni ametisti koje su obradili najbolji rezbari pjevaju ljubav Shah Jahala i Mumzat Mahala.

Svaki dan turisti žure u Agru koji žele vidjeti istinu svjetsko čudo - mauzolej Tadž Mahala, kao da lebdi iznad zemlje.

CaCO 3 - ovo je građevinski materijal vanjskog skeleta mekušaca, koralja, školjki itd., ljuske jaja. (ilustracije ili Životinje biocenoze koralja” i prikaz zbirke morskih koralja, spužvi, školjki).

Kalcijum(Kalcijum), Ca, hemijski element grupe II periodnog sistema Mendeljejeva, atomski broj 20, atomska masa 40.08; srebrno-bijeli laki metal. Prirodni element je mješavina šest stabilnih izotopa: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca i 48 Ca, od kojih je 40 Ca najčešći (96,97%).

Jedinjenja Ca - krečnjak, mermer, gips (kao i kreč - proizvod sagorevanja krečnjaka) koriste se u građevinarstvu od davnina. Sve do kraja 18. veka hemičari su smatrali da je kreč jednostavna supstanca. A. Lavoisier je 1789. godine sugerirao da su vapno, magnezijum, barit, glinica i silicijum kompleksne supstance. Godine 1808. G. Davy je, podvrgavajući mješavinu vlažnog gašenog vapna sa živinim oksidom elektrolizi sa živinom katodom, pripremio amalgam Ca, i nakon što je izbacio živu iz njega, dobio je metal nazvan "Kalcij" (od latinskog calx , rod case calcis - kreč) .

Rasprostranjenost kalcijuma u prirodi. Po zastupljenosti u zemljinoj kori, Ca zauzima 5. mesto (posle O, Si, Al i Fe); sadržaj 2,96% težinski. Snažno migrira i akumulira u različitim geohemijskim sistemima, formirajući 385 minerala (4. mjesto po broju minerala). Malo je Ca u Zemljinom omotaču, a vjerovatno još manje u Zemljinom omotaču zemaljsko jezgro(u gvozdenim meteoritima 0,02%). Ca prevladava u donjem dijelu zemljine kore, akumulira se u osnovnim stijenama; većina Ca je zatvorena u feldspat - anortit Ca; sadržaj u bazičnim stijenama 6,72%, u kiselim (graniti i dr.) 1,58%. Izuzetno oštra diferencijacija Ca javlja se u biosferi, uglavnom povezana sa "karbonatnom ravnotežom": kada ugljični dioksid interagira sa CaCO 3 karbonatom, nastaje rastvorljivi bikarbonat Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 \u003d Ca 2+ + 2HCO 3-. Ova reakcija je reverzibilna i osnova je preraspodjele Ca. Sa visokim sadržajem CO 2 u vodama, Ca je u rastvoru, a sa niskim sadržajem CO 2 mineral kalcit CaCO 3 taloži se, formirajući snažne naslage krečnjaka, krede i mermera.

Biogena migracija takođe igra veliku ulogu u istoriji Ca. U živoj materiji od elemenata-metala, Ca je glavni. Poznati su organizmi koji sadrže više od 10% Ca (više ugljika), a svoj skelet grade od spojeva Ca, uglavnom od CaCO 3 (vapnene alge, mnogi mekušci, bodljikaši, koralji, rizomi, itd.). Sa sahranjivanjem skeleta mora. životinja i biljaka povezana je s nakupljanjem kolosalnih masa algi, koralja i drugih krečnjaka, koji se, uranjajući u dubine zemlje i mineralizirajući, pretvaraju u različite vrste mramor.

Ogromna područja s vlažnom klimom (šumske zone, tundra) karakterizira nedostatak Ca - ovdje se lako ispira iz tla. To je povezano s niskom plodnošću tla, niskom produktivnošću domaćih životinja, njihovom malom veličinom, a često i bolestima skeleta. Dakle veliki značaj ima vapnenje tla, ishranu domaćih životinja i ptica itd. Naprotiv, CaCO 3 je slabo rastvorljiv u suvoj klimi, pa su stepski i pustinjski pejzaži bogati Ca. Gips CaSO 4 2H 2 O se često akumulira u slanim močvarama i slanim jezerima.

Rijeke unose mnogo Ca u okean, ali se u njemu ne zadržava okeanska voda(prosječni sadržaj 0,04%), ali je koncentrisan u skeletima organizama i nakon njihove smrti se taloži na dnu uglavnom u obliku CaCO 3 . Krečni mulj je rasprostranjen na dnu svih okeana na dubinama ne većim od 4000 m (CaCO 3 se rastvara na velikim dubinama, organizmi tamo često imaju nedostatak Ca).

Podzemne vode igraju važnu ulogu u migraciji Ca. U krečnjačkim masivima mjestimično snažno ispiraju CaCO 3, što je povezano s razvojem krša, stvaranjem pećina, stalaktita i stalagmita. Osim kalcita, u morima prošlih geoloških epoha, u morima prošlih geoloških epoha bilo je rasprostranjeno taloženje Ca fosfata (na primjer, nalazišta fosforita Karatau u Kazahstanu), dolomita CaCO 3 ·MgCO 3 i gipsa tokom isparavanja. .

Tokom geološke istorije, formiranje biogenog karbonata se povećavalo, dok se hemijska precipitacija kalcita smanjivala. U pretkambrijskim morima (prije više od 600 miliona godina) nije bilo životinja s krečnjačkim skeletom; postali su rasprostranjeni od kambrija (koralji, spužve, itd.). To se pripisuje visokom sadržaju CO 2 u pretkambrijskoj atmosferi.

Fizička svojstva kalcijuma. Kristalna rešetka α-oblika Ca (stabilna na običnoj temperaturi) je kubna sa centriranjem lica, a = 5,56Å. Atomski radijus 1,97Å, jonski radijus Ca 2+ 1,04Å. Gustina 1,54 g/cm3 (20 °C). Iznad 464 °C, heksagonalni β-oblik je stabilan. t pl 851 °C, t kip 1482 °C; temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 22 10 -6 (0-300 °C); toplotna provodljivost na 20 °C 125,6 W/(m K) ili 0,3 cal/(cm s °C); specifični toplotni kapacitet (0-100 °C) 623,9 j/(kg K) ili 0,149 cal/(g °C); električna otpornost na 20 °C 4,6 10 -8 ohm m ili 4,6 10 -6 ohm cm; temperaturni koeficijent električnog otpora 4,57 10 -3 (20 °C). Modul elastičnosti 26 Gn / m 2 (2600 kgf / mm 2); vlačna čvrstoća 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); granica elastičnosti 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), granica popuštanja 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); izduženje 50%; Tvrdoća po Brinellu 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Kalcijum dovoljno visoke čistoće je plastičan, dobro presovan, valjan i može se mašinski obrađivati.

Hemijska svojstva kalcijuma. Konfiguracija vanjske elektronske ljuske atoma Ca 4s 2, prema kojoj je Ca u spojevima 2-valentan. Hemijski Ca je veoma aktivan. Na uobičajenim temperaturama Ca lako stupa u interakciju s kisikom i vlagom u zraku, pa se skladišti u hermetički zatvorenim posudama ili ispod mineralno ulje. Kada se zagrije na zraku ili kisiku, zapali se, dajući osnovni oksid CaO. Poznati su i peroksidi Ca-CaO 2 i CaO 4. U početku Ca brzo reagira s hladnom vodom, a zatim se reakcija usporava zbog stvaranja Ca(OH) 2 filma. Ca energično stupa u interakciju sa vruća voda i kiseline, oslobađajući H 2 (osim koncentrovanog HNO 3). Reaguje sa fluorom na hladnom, a sa hlorom i bromom - iznad 400 °C, dajući CaF 2, CaCl 2 i CaBr 2, respektivno. Ovi halogenidi u rastopljenom stanju formiraju sa Ca takozvana podjedinjenja - CaF, CaCl, u kojima je Ca formalno monovalentan. Kada se Ca zagrije sa sumporom, dobije se kalcijum sulfid CaS, koji dodaje sumpor, formirajući polisulfide (CaS 2, CaS 4 i drugi). U interakciji sa suhim vodonikom na 300-400 ° C, Ca formira hidrid CaH 2 - jonsko jedinjenje u kojem je vodonik anjon. Na 500 °C Ca i dušik daju Ca 3 N 2 nitrid; interakcija Ca sa amonijakom na hladnom dovodi do kompleksnog amonijaka Ca 6 . Kada se zagreva bez pristupa vazduhu sa grafitom, silicijumom ili fosforom, Ca daje kalcijum karbid CaC 2 , silicide Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 i fosfid Ca 3 P 2 , respektivno. Ca formira intermetalna jedinjenja sa Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn i drugima.

Dobijanje kalcijuma. U industriji se Ca dobija na dva načina: 1) zagrevanjem briketirane mešavine CaO i Al praha na 1200°C u vakuumu od 0,01-0,02 mm Hg. Art.; oslobađa se reakcijom: 6CaO + 2 Al \u003d 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Ca para kondenzira se na hladnoj površini; 2) elektrolizom taline CaCl 2 i KCl sa tečnom bakar-kalcijum katodom, priprema se legura Cu - Ca (65% Ca) iz koje se Ca oddestiluje na temperaturi od 950-1000°C u vakuum od 0,1-0,001 mm Hg. Art.

Upotreba kalcijuma. U obliku čistog metala, Ca se koristi kao redukciono sredstvo za U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb i neke retke zemne metale iz njihovih jedinjenja. Koristi se i za deoksidaciju čelika, bronze i drugih legura, za uklanjanje sumpora iz naftnih derivata, za dehidraciju organskih tekućina, za pročišćavanje argona od dušičnih nečistoća i kao apsorber plina u električnim vakuum uređajima. Antifrikcioni materijali Pb-Na-Ca sistema, kao i legure Pb-Ca, koje se koriste za izradu električnih školjki, dobili su veliku primenu u tehnici. kablovi. Legura Ca-Si-Ca (silikokalcijum) koristi se kao deoksidator i degasator u proizvodnji visokokvalitetnih čelika.

kalcijuma u organizmu. Ca je jedan od biogenih elemenata neophodnih za normalan tok životnih procesa. Prisutan je u svim tkivima i tekućinama životinja i biljaka. Samo rijetki organizmi mogu se razviti u okruženju bez Ca. U nekim organizmima sadržaj Ca dostiže 38%; kod ljudi - 1,4-2%. Ćelije biljnih i životinjskih organizama trebaju strogo određene omjere Ca 2+, Na+ i K+ jona u vanćelijskom mediju. Biljke dobijaju Ca iz tla. Prema njihovom odnosu prema Ca, biljke se dijele na kalcefile i kalcefobe. Životinje unose Ca iz hrane i vode. Ca je neophodan za formiranje niza ćelijskih struktura, održavanje normalne propusnosti vanjskih ćelijskih membrana, za oplodnju jajašaca riba i drugih životinja, te za aktiviranje niza enzima. Ca 2+ joni prenose ekscitaciju na mišićno vlakno, izazivajući njegovo kontrakciju, povećavaju snagu srčanih kontrakcija, povećavaju fagocitnu funkciju leukocita, aktiviraju sistem zaštitnih proteina krvi i učestvuju u njegovoj koagulaciji. U ćelijama je skoro sav Ca u obliku jedinjenja sa proteinima, nukleinskim kiselinama, fosfolipidima, u kompleksima sa neorganskim fosfatima i organskim kiselinama. U krvnoj plazmi ljudi i viših životinja samo 20-40% Ca može biti povezano s proteinima. Kod životinja sa skeletom, do 97-99% cjelokupnog Ca se koristi kao građevinski materijal: kod beskičmenjaka, uglavnom u obliku CaCO 3 (školjke mekušaca, koralji), kod kičmenjaka, u obliku fosfata. Mnogi beskičmenjaci skladište Ca prije linjanja kako bi izgradili novi kostur ili osigurali vitalne funkcije u nepovoljnim uvjetima.

Sadržaj Ca u krvi ljudi i viših životinja reguliran je hormonima paratireoidne i štitne žlijezde. Najvažniju ulogu u ovim procesima ima vitamin D. Apsorpcija Ca se odvija u prednjem dijelu tankog crijeva. Asimilacija Ca se pogoršava sa smanjenjem kiselosti u crijevima i ovisi o odnosu Ca, P i masti u hrani. Optimalni omjeri Ca/P u kravljem mlijeku je oko 1,3 (u krompiru 0,15, u pasulju 0,13, u mesu 0,016). Sa viškom P ili oksalne kiseline u hrani, apsorpcija Ca se pogoršava. Žučne kiseline ubrzavaju njegovu apsorpciju. Optimalni odnos Ca/mast u ljudskoj hrani je 0,04-0,08 g Ca na 1 g masti. Izlučivanje Ca se odvija uglavnom kroz crijeva. Sisari tokom laktacije gube mnogo Ca sa mlekom. Uz kršenje metabolizma fosfora i kalcija kod mladih životinja i djece, razvija se rahitis, kod odraslih životinja - promjena u sastavu i strukturi skeleta (osteomalacija).

Kalcijum je hemijski element grupe II sa atomskim brojem 20 in periodični sistem, označen simbolom Ca (lat. Calcium). Kalcijum je meki, srebrno-sivi zemnoalkalni metal.

20 element periodnog sistema Naziv elementa dolazi od lat. calx (in genitiv calcis) - "kreč", "meki kamen". Predložio ga je engleski hemičar Humphrey Davy, koji je 1808. izolovao metalni kalcijum.
Jedinjenja kalcijuma - krečnjak, mermer, gips (kao i kreč - proizvod sagorevanja krečnjaka) koriste se u građevinarstvu pre nekoliko milenijuma.
Kalcijum je jedan od najzastupljenijih elemenata na zemlji. Jedinjenja kalcija nalaze se u gotovo svim životinjskim i biljnim tkivima. Na njega otpada 3,38% mase zemljine kore (5. mesto po obilju nakon kiseonika, silicijuma, aluminijuma i gvožđa).

Pronalaženje kalcijuma u prirodi

Zbog visoke hemijske aktivnosti kalcijum u slobodnom obliku u prirodi nije pronađen.
Kalcijum čini 3,38% mase zemljine kore (5. mesto po obilju posle kiseonika, silicijuma, aluminijuma i gvožđa). Sadržaj elementa u morska voda- 400 mg / l.

izotopi

Kalcijum se u prirodi javlja u obliku mešavine šest izotopa: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, među kojima je najčešći – 40Ca – 96,97%. Jezgra kalcijuma sadrže magični broj protona: Z = 20. Izotopi
40
20
Ca20 i
48
20
Ca28 su dva od pet jezgara dvostrukog magičnog broja pronađenih u prirodi.
Od šest prirodnih izotopa kalcijuma, pet je stabilno. Šesti izotop 48Ca, najteži od šest i vrlo rijedak (njegova izotopska zastupljenost je samo 0,187%), prolazi kroz dvostruki beta raspad s vremenom poluraspada od 1,6 1017 godina.

AT stijene ah i minerali

Najviše kalcija sadržano je u sastavu silikata i aluminosilikata raznih stijena (granita, gnajsa itd.), posebno u feldspatu - anortitu Ca.
U obliku sedimentnih stijena, spojevi kalcija su predstavljeni kredom i krečnjakom, koji se uglavnom sastoje od minerala kalcita (CaCO3). Kristalni oblik kalcita, mramora, mnogo je rjeđi u prirodi.
Prilično su rasprostranjeni minerali kalcijuma kao što su kalcit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabaster CaSO4 0,5H2O i gips CaSO4 2H2O, fluorit CaF2, apatiti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3. Prisustvo soli kalcijuma i magnezijuma u prirodna voda određuje se njegova tvrdoća.
Kalcijum, koji snažno migrira u zemljinoj kori i akumulira se u različitim geohemijskim sistemima, formira 385 minerala (četvrti po broju minerala).

Biološka uloga kalcijum

Kalcijum je uobičajen makronutrijent u biljkama, životinjama i ljudima. Kod ljudi i drugih kralježnjaka najveći dio je u kosturu i zubima. Kalcijum se nalazi u kostima u obliku hidroksiapatita. Od razne forme kalcijum karbonat (kreč) sastoji se od "kostura" većine grupa beskičmenjaka (spužve, koralni polipi, mekušci, itd.). Kalcijumovi joni su uključeni u procese zgrušavanja krvi, a služe i kao jedan od univerzalnih sekundarnih glasnika unutar ćelija i regulišu niz intracelularnih procesa – kontrakciju mišića, egzocitozu, uključujući lučenje hormona i neurotransmitera. Koncentracija kalcijuma u citoplazmi ljudskih ćelija je oko 10-4 mmol/l, u međućelijskim tečnostima oko 2,5 mmol/l.

Potreba za kalcijumom zavisi od starosti. Za odrasle od 19-50 godina i djecu od 4-8 godina, dnevna potreba (RDA) je 1000 mg (sadržano u približno 790 ml mlijeka sa udjelom masti od 1%), a za djecu od 9 do 18 godina uključujući - 1300 mg dnevno (sadržano u približno 1030 ml mlijeka sa sadržajem masti od 1%). U adolescenciji je adekvatan unos kalcija vrlo važan zbog intenzivnog rasta skeleta. Međutim, prema istraživanju u SAD-u, samo 11% djevojčica i 31% dječaka od 12-19 godina ostvaruje svoje potrebe. U uravnoteženoj prehrani većina kalcijuma (oko 80%) ulazi u djetetov organizam s mliječnim proizvodima. Preostali kalcij dolazi iz žitarica (uključujući hljeb od cjelovitog zrna i heljde), mahunarki, narandže, zelenila, orašastih plodova. Mliječni proizvodi na bazi mliječne masti (maslac, kajmak, pavlaka, sladoled na bazi pavlake) praktički ne sadrže kalcij. Što više u mlečni proizvod mlečne masti, to je manje kalcijuma. Apsorpcija kalcijuma u crijevima se odvija na dva načina: transcelularno (transcelularno) i intercelularno (paracelularno). Prvi mehanizam je posredovan djelovanjem aktivnog oblika vitamina D (kalcitriol) i njegovih intestinalnih receptora. Ima veliku ulogu u niskom do umjerenom unosu kalcija. Sa većim sadržajem kalcija u ishrani, međućelijska apsorpcija počinje igrati glavnu ulogu, što je povezano s velikim gradijentom koncentracije kalcija. Zahvaljujući transcelularnom mehanizmu, kalcijum se u većoj mjeri apsorbira u duodenum(zbog najveće koncentracije receptora u kalcitriolu). Zbog međućelijskog pasivnog prijenosa, apsorpcija kalcija je najaktivnija u sva tri dijela tankog crijeva. Apsorpciju kalcijuma paracelularno podstiče laktoza (mliječni šećer).

Apsorpciju kalcijuma ometaju neke životinjske masti (uključujući mast od kravljeg mleka i goveđe masti, ali ne i mast) i palmino ulje. Palmitinske i stearinske masne kiseline sadržane u takvim mastima se cijepaju tokom probave u crijevima i, u slobodnom obliku, čvrsto vezuju kalcij, formirajući kalcijum palmitat i kalcijum stearat (nerastvorljive sapune). U obliku ovog sapuna sa stolicom gube se i kalcij i masnoće. Ovaj mehanizam je odgovoran za smanjenu apsorpciju kalcija, smanjenu mineralizaciju kostiju i smanjene indirektne mjere čvrstoće kostiju kod dojenčadi s formulama za dojenčad na bazi palminog ulja (palminog oleina). Kod ove djece stvaranje kalcijevih sapuna u crijevima povezano je sa stvrdnjavanjem stolice, smanjenjem njene učestalosti, kao i češćom regurgitacijom i kolikama.

Koncentracija kalcija u krvi zbog njegovog značaja za veliki broj vitalni važnih procesa precizno podesivo i pravilnu ishranu a dovoljna konzumacija nemasnih mliječnih proizvoda i nedostatak vitamina D se ne javlja. Produženi nedostatak kalcija i/ili vitamina D u ishrani dovodi do povećanog rizika od osteoporoze i uzrokuje rahitis u dojenčadi.

Prekomjerne doze kalcija i vitamina D mogu uzrokovati hiperkalcemiju. Maksimalna sigurna doza za odrasle od 19 do 50 godina je 2500 mg dnevno (oko 340 g sira Edam).

Toplotna provodljivost

Kalcijum je vrlo čest u prirodi u obliku raznih jedinjenja. U zemljinoj kori zauzima peto mjesto sa 3,25%, a najčešće se nalazi u obliku krečnjaka CaCO3, dolomita CaCO3*MgCO3, gipsa CaSO4*2H2O, fosforita Ca3 (PO4) 2 i fluorita CaF2, ne računajući značajnu udio kalcijuma u sastavu silikatnih stijena. Morska voda sadrži u prosjeku 0,04% (w/w) kalcija

Fizička i hemijska svojstva kalcijuma

Kalcijum je u podgrupi zemnoalkalnih metala II grupe periodnog sistema elemenata; serijski broj 20, atomska težina 40,08, valencija 2, atomska zapremina 25,9. Izotopi kalcijuma: 40 (97%), 42 (0,64%), 43 (0,15%), 44 (2,06%), 46 (0,003%), 48 (0,185%). Elektronska struktura atoma kalcija: 1s2, 2s2p6, 3s2p6, 4s2. Radijus atoma je 1,97 A, poluprečnik jona je 1,06 A. Do 300 ° kristali kalcijuma imaju oblik kocke sa centriranim površinama i veličinom stranice od 5,53 A, iznad 450 ° - heksagonalni oblik. Specifična težina kalcijuma je 1,542, tačka topljenja je 851°, tačka ključanja je 1487°, toplota fuzije je 2,23 kcal/mol, toplota isparavanja je 36,58 kcal/mol. Atomski toplotni kapacitet čvrstog kalcijuma Cp = 5,24 + 3,50*10v-3 T za 298-673°K i Cp = 6,29+1,40*10v-3T za 673-1124°K; za tečni kalcijum Cp = 7,63. Entropija čvrstog kalcijuma 9,95 ± 1, gasovitog na 25° 37,00 ± 0,01.
Pritisak pare čvrstog kalcijuma proučavao je Yu.A. Priselkov i A.N. Nesmeyanov, P. Douglas i D. Tomlin. Vrijednosti elastičnosti zasićene kalcijeve pare date su u tabeli. jedan.

U pogledu toplotne provodljivosti, kalcijum se približava natrijumu i kalijumu, na temperaturama od 20-100 ° koeficijent linearne ekspanzije je 25 * 10v-6, na 20 ° električna otpornost je 3,43 μ ohm / cm3, od 0 do 100 ° temperaturni koeficijent električni otpor 0,0036. Elektrohemijski ekvivalent 0,74745 g/a*h. Vlačna čvrstoća kalcijuma 4,4 kg/mm2, tvrdoća po Brinelu 13, izduženje 53%, omjer redukcije 62%.
Kalcijum ima srebrno-bijelu boju, blista kada se razbije. Na zraku je metal prekriven tankim plavkasto-sivim filmom nitrida, oksida i djelomično kalcijum peroksida. Kalcijum je fleksibilan i savitljiv; može se obraditi na strug, bušenje, rezanje, piljenje, prešanje, crtanje, itd. čistiji metal, veća je njegova plastičnost.
U nizu napona, kalcij se nalazi među najelektronegativnijim metalima, što objašnjava njegovu visoku hemijsku aktivnost. Na sobnoj temperaturi kalcij ne reagira sa suhim zrakom, na 300° i više se intenzivno oksidira, a pri jakom zagrijavanju gori jarkim narandžasto-crvenkastim plamenom. U vlažnom zraku, kalcij se postupno oksidira, pretvarajući se u hidroksid; relativno sporo reaguje sa hladnom vodom, ali vruća voda snažno istiskuje vodonik, formirajući hidroksid.
Azot reaguje izrazito sa kalcijumom na 300° i veoma intenzivno na 900° da bi se formirao nitrid Ca3N2. Sa vodonikom na temperaturi od 400°, kalcijum formira hidrid CaH2. Sa suvim halogenima, sa izuzetkom fluora, kalcijum se ne vezuje na sobnoj temperaturi; intenzivno formiranje halogenida se dešava na 400° i više.
Jaka sumporna (65-60° Be) i dušična kiselina slabo djeluju na čisti kalcij. Od vodenih rastvora mineralnih kiselina veoma snažno deluju hlorovodonična kiselina, jaka azotna kiselina i slabo sumporna kiselina. U koncentriranim otopinama NaOH i u otopinama sode, kalcij se gotovo ne uništava.

Aplikacija

Kalcij se sve više koristi u raznim industrijama. Nedavno je dobio veliki značaj kao redukciono sredstvo u proizvodnji niza metala. Čisti metalni uranijum se dobija redukcijom uranijum fluorida metalnim kalcijumom. Oksidi titana, kao i oksidi cirkonija, torija, tantala, niobijuma i drugih rijetkih metala, mogu se reducirati kalcijumom ili njegovim hidridima. Kalcij je dobar deoksidans i degazator u proizvodnji bakra, nikla, krom-nikl legura, specijalnih čelika, nikla i kalajne bronce; uklanja sumpor, fosfor i ugljik iz metala i legura.
Kalcijum sa bizmutom stvara vatrostalna jedinjenja, pa se koristi za prečišćavanje olova od bizmuta.
Kalcijum se dodaje raznim lakim legurama. Doprinosi poboljšanju površine ingota, finoći i smanjenju oksidabilnosti. Odlična distribucija imaju legure ležaja koje sadrže kalcijum. Legure olova (0,04% Ca) mogu se koristiti za izradu omotača kablova.
Kalcijum se koristi za dehidraciju alkohola i rastvarača za odsumporavanje naftnih derivata. Za proizvodnju visokokvalitetnog poroznog betona koriste se legure kalcija i cinka ili legure cink-magnezija (70% Ca). Kalcijum je deo antifrikcionih legura (olovno-kalcijum babbits).
Zbog sposobnosti vezivanja kiseonika i azota, kalcijum ili legure kalcijuma sa natrijumom i drugim metalima koriste se za prečišćavanje plemenitih gasova i kao getter u vakuum radio opremi. Kalcij se također koristi za proizvodnju hidrida, koji je izvor vodonika terenski uslovi. Sa ugljikom, kalcij tvori kalcijum karbid CaC2, koji se koristi u velike količine da se dobije acetilen C2H2.

Istorija razvoja

Devi je prvi put dobio kalcijum u obliku amalgama 1808. godine koristeći elektrolizu vlažnog vapna sa živinom katodom. Bunsen je 1852. dobio amalgam s visokim sadržajem kalcija elektrolizom hlorovodonične kiseline rastvora kalcijum hlorida. Bunsen i Mathyssen 1855. godine elektrolizom CaCl2 i Moissan elektrolizom CaF2 dobijaju kalcij u čista forma. Godine 1893. Borchers je značajno poboljšao elektrolizu kalcijum hlorida primjenom katodnog hlađenja; Arndt je 1902. dobio elektrolizom metal koji sadrži 91,3% Ca. Ruff i Plata su koristili mješavinu CaCl2 i CaF2 da snize temperaturu elektrolize; Borchers i Stockem su dobili sunđer na temperaturi ispod tačke topljenja kalcijuma.
Rathenau i Süter su riješili problem elektrolitičke proizvodnje kalcija predlažući metodu elektrolize sa katodom na dodir, koja je ubrzo postala industrijska. Bilo je mnogo prijedloga i pokušaja da se legure kalcija dobiju elektrolizom, posebno na tečnoj katodi. Prema F.O. Banzel, moguće je dobiti legure kalcija elektrolizom CaF2 uz dodatak soli ili fluoroksida drugih metala. Poulenet i Melan su dobili leguru Ca-Al na katodi tečnog aluminija; Kugelgen i Seward su proizveli leguru Ca-Zn na katodi cinka. Priprema legura Ca-Zn proučavali su 1913. V. Moldengauer i J. Andersen, koji su također dobili legure Pb-Ca na olovnoj katodi. Koba, Simkins i Gire koristili su olovnu katodnu ćeliju od 2000 A i proizveli leguru sa 2% Ca pri trenutnoj efikasnosti od 20%. I. Tselikov i V. Wazinger dodali su NaCl u elektrolit da bi dobili leguru sa natrijumom; R.R. Syromyatnikov je promešao leguru i postigao 40-68% strujne efikasnosti. Legure kalcija sa olovom, cinkom i bakrom proizvode se elektrolizom u industrijskim razmjerima.
Izazvao veliko interesovanje termička metoda dobijanje kalcijuma. Aluminotermnu redukciju oksida otkrio je 1865. godine H.H. Beketov. Godine 1877. Malet je otkrio interakciju mješavine oksida kalcijuma, barijuma i stroncijuma sa aluminijumom kada se zagrevaju. Winkler je pokušao da te iste okside redukuje magnezijumom; Bilz i Wagner, reducirajući kalcijum oksid u vakuumu sa aluminijumom, dobili su nizak prinos metala.Gunz je 1929. postigao najbolje rezultate. A.I. Voinitsky je 1938. reducirao kalcijev oksid aluminijumom i silikonskim legurama u laboratoriji. Metoda je patentirana 1938. godine. Na kraju Drugog svjetskog rata, termalna metoda je korištena u industriji.
Caron je 1859. godine predložio metodu za dobivanje legura natrijuma sa zemnoalkalnim metalima djelovanjem metalnog natrijuma na njihove kloride. Po ovoj metodi kalcijum (i barin) se dobija u leguri sa olovom. Do Drugog svetskog rata industrijska proizvodnja elektroliza kalcijuma je isporučena u Njemačku i Frakciju. U Biterfeldu (Nemačka) u periodu od 1934. do 1939. godine proizvodilo se 5-10 tona kalcijuma godišnje.Potrebe SAD za kalcijumom pokrivale su se uvozom, koji je u periodu 1920-1940. godine iznosio 10-25 g godišnje. Od 1940. godine, kada je uvoz iz Francuske prestao, Sjedinjene Države su počele da same proizvode kalcijum u značajnim količinama elektrolizom; na kraju rata počeli su primati kalcijum vakuum termičkom metodom; prema S. Loomisu, njegova proizvodnja je dostigla 4,5 tona dnevno. Prema Minerale Yarbuk, Dominium Magnesium u Kanadi proizvodi kalcijum godišnje:

Nema informacija o obimu proizvodnje kalcija posljednjih godina.

Ime:*
Email:
komentar:

Dodati

27.03.2019

Prije svega, morate odlučiti koliko ste spremni potrošiti na kupovinu. Stručnjaci preporučuju investitorima početnicima iznos od 30 hiljada rubalja do 100. Vrijedi ...

27.03.2019

Valjanje metala aktivno se koristi u naše vrijeme u raznim situacijama. Zaista, u mnogim industrijama jednostavno je nemoguće bez njega, jer valjani metal ...

27.03.2019

Čelične brtve ovalnog presjeka su dizajnirane za brtvljenje prirubnički priključci fitingi i cjevovodi koji transportuju agresivne medije....

26.03.2019

Mnogi od nas su čuli za takav položaj kao Administrator sistema, ali ne razumiju svi šta se tačno misli pod ovom frazom ....

26.03.2019

Svaka osoba koja vrši popravke u svojim prostorijama treba razmisliti o tome u koje strukture treba ugraditi unutrašnji prostor. Na tržištu...

26.03.2019

26.03.2019

Do danas se gasni analizatori aktivno koriste u industriji nafte i gasa, u komunalnom sektoru, u toku analiza u laboratorijskim kompleksima, za...

Državni naftni tehnički univerzitet u Ufi

Katedra za opštu i analitičku hemiju

Prezentacija na temu: "Element kalcijum. Svojstva, nabavka, primjena"

Pripremio student grupe BTS-11-01 Prokaev G.L.

Vanredni profesor Krasko S.A.

Uvod

Istorijat i porijeklo imena

Biti u prirodi

Potvrda

Physical Properties

Hemijska svojstva

Primjena metalnog kalcija

Upotreba jedinjenja kalcijuma

Biološka uloga

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Kalcijum je element glavne podgrupe druge grupe, četvrtog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 20. Označen je simbolom Ca (lat. Kalcijum). Jednostavna supstanca kalcijum (CAS broj: 7440-70-2) je meki, reaktivni, srebrno-bijeli zemnoalkalni metal.

Kalcijum se naziva zemnoalkalijski metal, klasifikovan je kao S element. Na spoljašnjem elektronskom nivou, kalcijum ima dva elektrona, pa daje jedinjenja: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 itd. Kalcij spada u tipične metale - ima visok afinitet prema kisiku, reducira gotovo sve metale iz njihovih oksida i formira prilično jaku bazu Ca (OH) 2.

Uprkos sveprisutnosti elementa #20, čak ni hemičari nisu vidjeli elementarni kalcij. Ali ovaj metal, kako izvana tako i po ponašanju, uopće nije sličan alkalnim metalima, kontakt s kojima je prepun opasnosti od požara i opekotina. Može se bezbedno čuvati na vazduhu, ne pali se od vode.

Elementarni kalcij se gotovo nikada ne koristi kao strukturni materijal. Previše je aktivan za to. Kalcijum lako reaguje sa kiseonikom, sumporom, halogenima. Čak i sa azotom i vodonikom, pod određenim uslovima, reaguje. Okolina ugljikovih oksida, inertna za većinu metala, agresivna je za kalcij. Gori u atmosferi CO i CO2.

Istorijat i porijeklo imena

Naziv elementa dolazi od lat. calx (u genitivu calcis) - "kreč", "meki kamen". Predložio ga je engleski hemičar Humphrey Davy, koji je 1808. godine izolovao metalni kalcij elektrolitičkom metodom. Davy je elektrolizirao mješavinu vlažnog gašenog vapna sa živinim oksidom HgO na platinskoj ploči, koja je bila anoda. Kao katoda služila je platinska žica uronjena u tečnu živu. Kao rezultat elektrolize, dobijen je kalcijum amalgam. Otjeravši iz njega živu, Davy je primio metal nazvan kalcijum.

Jedinjenja kalcijuma - krečnjak, mermer, gips (kao i kreč - proizvod sagorevanja krečnjaka) koriste se u građevinarstvu pre nekoliko milenijuma. Sve do kraja 18. veka, hemičari su smatrali da je kreč jednostavno telo. A. Lavoisier je 1789. godine sugerirao da su vapno, magnezijum, barit, glinica i silicijum kompleksne supstance.

Biti u prirodi

Zbog visoke hemijske aktivnosti kalcijum u slobodnom obliku u prirodi nije pronađen.

Kalcijum čini 3,38% mase zemljine kore (5. mesto po obilju posle kiseonika, silicijuma, aluminijuma i gvožđa).

Izotopi. Kalcijum se u prirodi javlja kao mešavina šest izotopa: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, među kojima je najčešći – 40Ca – 96,97%.

Od šest prirodnih izotopa kalcijuma, pet je stabilno. Šesti izotop 48Ca, najteži od šest i izuzetno rijedak (njegova izotopska zastupljenost je samo 0,187%), nedavno je otkriveno da se podvrgava dvostrukom beta raspadu s vremenom poluraspada od 5,3 ×1019 godine.

u stijenama i mineralima. Najveći dio kalcija sadržan je u sastavu silikata i aluminosilikata raznih stijena (granita, gnajsa, itd.), posebno u feldspatu - anortitu Ca.

U obliku sedimentnih stijena, spojevi kalcija su predstavljeni kredom i krečnjakom, koji se uglavnom sastoje od minerala kalcita (CaCO3). Kristalni oblik kalcita - mermer - se u prirodi nalazi mnogo rjeđe.

Prilično su rasprostranjeni minerali kalcijuma kao što su kalcit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabaster CaSO4 0,5H2O i gips CaSO4 2H2O, fluorit CaF2, apatiti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3. Prisustvo soli kalcijuma i magnezija u prirodnoj vodi određuje njenu tvrdoću.

Kalcijum, koji snažno migrira u zemljinoj kori i akumulira se u različitim geohemijskim sistemima, formira 385 minerala (četvrti po broju minerala).

Migracije u zemljinoj kori. U prirodnoj migraciji kalcija značajnu ulogu igra "karbonatna ravnoteža" povezana s reverzibilnom reakcijom interakcije kalcijevog karbonata s vodom i ugljen-dioksid sa stvaranjem rastvorljivog bikarbonata:

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca (HCO3) 2 ↔ Ca2+ + 2HCO3ˉ

(ravnoteža se pomiče lijevo ili desno ovisno o koncentraciji ugljičnog dioksida).

biogene migracije. U biosferi, jedinjenja kalcijuma se nalaze u gotovo svim životinjskim i biljnim tkivima (vidi i dole). Značajna količina kalcija je dio živih organizama. Dakle, hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH, ili, u drugoj notaciji, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 je osnova koštanog tkiva kičmenjaka, uključujući i ljude; ljuske i ljuske mnogih beskičmenjaka, ljuske jaja i dr. sastoje se od kalcijum karbonata CaCO3.U živim tkivima ljudi i životinja 1,4-2% Ca (po masenom udjelu); u ljudskom tijelu težine 70 kg, sadržaj kalcija je oko 1,7 kg (uglavnom u sastavu međućelijske tvari koštanog tkiva).

Potvrda

Slobodni metalni kalcij se dobija elektrolizom taline koja se sastoji od CaCl2 (75-80%) i KCl ili od CaCl2 i CaF2, kao i aluminotermnom redukcijom CaO na 1170-1200 °C:

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Takođe je razvijena metoda za dobijanje kalcijuma termičkom disocijacijom kalcijum karbida CaC2

Physical Properties

Metalni kalcijum postoji u dvije alotropske modifikacije. Otporan do 443°C α -Ca sa kubičnom rešetkom, viša stabilna β-Ca sa kubičnom telo centriranom rešetkom ovog tipa α -Fe. Standardna entalpija ΔH0 tranzicija α → β iznosi 0,93 kJ/mol.

kalcijum - laki metal(d = 1,55), srebrno bijela. Tvrđe je i više se topi visoke temperature(851°C) u poređenju sa natrijumom, koji se nalazi pored njega u periodnom sistemu. To je zato što postoje dva elektrona po jonu kalcijuma u metalu. Zbog toga je hemijska veza između jona i elektronskog gasa jača od one natrijuma. At hemijske reakcije valentni elektroni kalcijuma prelaze na atome drugih elemenata. U tom slučaju nastaju dvostruko nabijeni ioni.

Hemijska svojstva

Kalcijum je tipičan zemnoalkalni metal. Hemijska aktivnost kalcijuma je visoka, ali niža od svih ostalih zemnoalkalnih metala. Lako reaguje sa kiseonikom, ugljen-dioksidom i vlagom u vazduhu, zbog čega je površina metalnog kalcijuma obično mutno siva, pa se kalcijum obično skladišti u laboratoriji, kao i ostali zemnoalkalni metali, u dobro zatvorenoj tegli ispod sloja. kerozina ili tečnog parafina.

U nizu standardnih potencijala, kalcijum se nalazi lijevo od vodonika. Standardni elektrodni potencijal Ca2+/Ca0 para je -2,84 V, tako da kalcijum aktivno reaguje sa vodom, ali bez paljenja:

2H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2 + Q.

Sa aktivnim nemetalima (kiseonik, hlor, brom), kalcij reaguje pod normalnim uslovima:

Ca + O2 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.

Kada se zagrije na zraku ili kisiku, kalcij se zapali. Sa manje aktivnim nemetalima (vodikom, borom, ugljikom, silicijumom, dušikom, fosforom i drugima), kalcij stupa u interakciju kada se zagrijava, na primjer:

Ca + H2 = CaH2, Ca + 6B = CaB6,

Ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,

Ca + 2P = Ca3P2 (kalcijum fosfid),

poznati su i kalcijum fosfidi sastava CaP i CaP5;

Ca + Si = Ca2Si (kalcijum silicid),

Poznati su i kalcijum silicidi sastava CaSi, Ca3Si4 i CaSi2.

Tijek gore navedenih reakcija u pravilu je praćen oslobađanjem velike količine topline (odnosno, ove reakcije su egzotermne). U svim jedinjenjima sa nemetalima, oksidaciono stanje kalcijuma je +2. Većina spojeva kalcija s nemetalima lako se razgrađuje vodom, na primjer:

CaH2 + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + 2H2, N2 + 3H2O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH3.

Ca2+ jon je bezbojan. Kada se u plamen dodaju rastvorljive soli kalcijuma, plamen postaje cigleno crven.

Kalcijumove soli kao što su CaCl2 hlorid, CaBr2 bromid, CaI2 jodid i Ca(NO3)2 nitrat su visoko rastvorljive u vodi. CaF2 fluorid, CaCO3 karbonat, CaSO4 sulfat, Ca3(PO4)2 ortofosfat, CaC2O4 oksalat i neki drugi su nerastvorljivi u vodi.

Važna je činjenica da je, za razliku od kalcijum karbonata CaCO3, kiseli kalcijum karbonat (hidrokarbonat) Ca(HCO3) 2 rastvorljiv u vodi. U prirodi to dovodi do sljedećih procesa. Kada hladna kišnica ili riječna voda, zasićena ugljičnim dioksidom, prodre pod zemlju i padne na krečnjake, uočava se njihovo otapanje:

CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (HCO3) 2.

Na istim mjestima gdje voda zasićena kalcijum bikarbonatom izlazi na površinu zemlje i zagrijava se sunčevim zracima, događa se obrnuta reakcija:

Ca (HCO3) 2 \u003d CaCO3 + CO2 + H2O.

Dakle, u prirodi postoji prijenos velikih masa tvari. Kao rezultat toga, pod zemljom se mogu formirati ogromne praznine, a u pećinama se stvaraju prekrasne kamene "leđice" - stalaktiti i stalagmiti.

Prisustvo rastvorenog kalcijum bikarbonata u vodi u velikoj meri određuje privremenu tvrdoću vode. Naziva se privremenim jer kada se voda prokuva, bikarbonat se razgrađuje, a CaCO3 taloži. Ovaj fenomen dovodi, na primjer, do činjenice da se kamenac stvara u kotliću s vremenom.

kalcijum metal hemijska fizička

Glavna primena metalnog kalcijuma je njegova upotreba kao redukcionog agensa u proizvodnji metala, posebno nikla, bakra i od nerđajućeg čelika. Kalcijum i njegov hidrid se takođe koriste za dobijanje teško obnovivih metala kao što su hrom, torijum i uranijum. Koriste se legure kalcijuma sa olovom punjive baterije i legura ležajeva. Granule kalcijuma se također koriste za uklanjanje tragova zraka iz elektrovakuum uređaja. Rastvorljive soli kalcija i magnezija određuju ukupnu tvrdoću vode. Ako su prisutni u vodi u malim količinama, tada se voda naziva mekom. Sa visokim sadržajem ovih soli, voda se smatra tvrdom. Tvrdoća se eliminiše ključanjem; voda se ponekad destiluje da bi se potpuno eliminisala.

Metalthermy

Čisti metalni kalcij se široko koristi u metalotermiji za dobivanje rijetkih metala.

Legiranje

Čisti kalcij se koristi za legiranje olova, koje se koristi za proizvodnju ploča akumulatora, starter olovnih baterija s malim samopražnjenjem koje ne zahtijevaju održavanje. Takođe, metalni kalcij se koristi za proizvodnju visokokvalitetnih kalcijumskih babbita BKA.

Nuklearna fuzija

Izotop 48Ca je najefikasniji i široko korišten materijal za proizvodnju superteških elemenata i otkrivanje novih elemenata u periodnom sistemu. Na primjer, u slučaju korištenja 48Ca jona za proizvodnju superteških elemenata u akceleratorima, jezgra ovih elemenata se formiraju stotine i hiljade puta efikasnije nego kada se koriste drugi "projektili" (joni).

Upotreba jedinjenja kalcijuma

kalcijum hidrid. Zagrevanjem kalcijuma u atmosferi vodika dobija se CaH2 (kalcijum hidrid) koji se koristi u metalurgiji (metalotermija) i u proizvodnji vodonika na terenu.

Optički i laserski materijali. Kalcijum fluorid (fluorit) se koristi u obliku monokristala u optici (astronomski objektivi, sočiva, prizme) i kao laserski materijal. Kalcijum volframat (šeelit) u obliku monokristala se koristi u laserskoj tehnologiji, a takođe i kao scintilator.

kalcijum karbida. Kalcijum karbid CaC2 se široko koristi za dobijanje acetilena i redukciju metala, kao i u proizvodnji kalcijum cijanamida (zagrevanjem kalcijum karbida u azotu na 1200°C, reakcija je egzotermna, odvija se u pećima na cijanamidu).

Hemijski izvori struje. Kalcij, kao i njegove legure s aluminijem i magnezijem, koriste se u rezervnim termalnim električnim baterijama kao anoda (na primjer, kalcij-kromatni element). Kalcijum hromat se koristi u takvim baterijama kao katoda. Karakteristika ovakvih baterija je izuzetno dug vek trajanja (decenijama) u upotrebljivom stanju, mogućnost rada u svim uslovima (prostor, visoki pritisci), veliko specifične energije po težini i zapremini. Nedostatak je kratko trajanje. Takve baterije se koriste tamo gdje je potrebno za kratko vrijeme stvoriti kolosalnu električnu energiju (balističke rakete, neke svemirske letjelice, itd.).

Vatrostalni materijali. Kalcijum oksid, kako u slobodnom obliku, tako i kao deo keramičkih mešavina, koristi se u proizvodnji vatrostalnih materijala.

Lijekovi. U medicini, lijekovi Ca eliminiraju poremećaje povezane s nedostatkom Ca jona u tijelu (sa tetanijom, spazmofilijom, rahitisom). Preparati Ca smanjuju preosjetljivost na alergene i koriste se u liječenju alergijskih bolesti (serumska bolest, groznica za spavanje i dr.). Preparati Ca smanjuju povećanu vaskularnu permeabilnost i djeluju protuupalno. Koriste se kod hemoragičnog vaskulitisa, radijacijske bolesti, upalnih procesa (pneumonija, pleuritis i dr.) i nekih kožnih oboljenja. Propisuje se kao hemostatsko sredstvo, za poboljšanje aktivnosti srčanog mišića i pojačavanje djelovanja preparata digitalisa, kao protuotrov kod trovanja magnezijevim solima. Zajedno s drugim lijekovima, preparati Ca se koriste za stimulaciju porođaja. Ca hlorid se daje na usta i intravenozno.

Preparati Ca uključuju i gips (CaSO4), koji se koristi u hirurgiji za gipsane zavoje, i kredu (CaCO3), koji se daje oralno uz povećanu kiselost želudačnog soka i za pripremu zubnog praha.

Biološka uloga

Kalcijum je uobičajen makronutrijent u biljkama, životinjama i ljudima. Kod ljudi i drugih kralježnjaka, većina se nalazi u skeletu i zubima u obliku fosfata. Skeleti većine grupa beskičmenjaka (spužve, koralni polipi, mekušci, itd.) sastavljeni su od različitih oblika kalcijum karbonata (kreč). Kalcijumovi joni su uključeni u procese zgrušavanja krvi, kao i u održavanju konstantnog osmotskog pritiska krvi. Kalcijumovi joni takođe služe kao jedan od univerzalnih sekundarnih glasnika i regulišu niz intracelularnih procesa – kontrakciju mišića, egzocitozu, uključujući lučenje hormona i neurotransmitera itd. Koncentracija kalcijuma u citoplazmi ljudskih ćelija je oko 10−7 mol, u međućelijskim tečnostima oko 10−3 mol.

Najveći dio kalcija koji s hranom ulazi u ljudski organizam nalazi se u mliječnim proizvodima, ostatak kalcija se nalazi u mesu, ribi i nekim biljnim namirnicama (posebno su bogate mahunarke). Apsorpcija se odvija iu debelom i u tankom crijevu i olakšava je kiselo okruženje, vitamin D i vitamin C, laktoza, nezasićeni masne kiseline. Važna je i uloga magnezijuma u metabolizmu kalcijuma, jer se njegovim nedostatkom kalcij „ispire“ iz kostiju i deponuje u bubrezima (kamen u bubrezima) i mišićima.

Asimilaciju kalcijuma sprečavaju aspirin, oksalna kiselina, derivati ​​estrogena. U kombinaciji sa oksalnom kiselinom, kalcij daje u vodi netopiva jedinjenja koja su sastavni deo bubrežnih kamenaca.

Zbog velikog broja procesa povezanih s kalcijem, sadržaj kalcija u krvi je precizno reguliran, a pravilnom ishranom ne dolazi do manjka. Dugotrajno izostanak s ishrane može uzrokovati grčeve, bolove u zglobovima, pospanost, poremećaje u rastu i zatvor. Dublji nedostatak dovodi do trajnih grčeva mišića i osteoporoze. Zloupotreba kafe i alkohola mogu biti uzroci nedostatka kalcijuma, jer se dio izlučuje urinom.

Prevelike doze kalcijuma i vitamina D mogu uzrokovati hiperkalcemiju, praćenu intenzivnom kalcizacijom kostiju i tkiva (uglavnom zahvaćajući urinarni sistem). Produženi višak narušava rad mišićnog i nervnog tkiva, povećava zgrušavanje krvi i smanjuje apsorpciju cinka od strane koštanih stanica. Maksimalna dnevna sigurna doza za odraslu osobu je 1500 do 1800 miligrama.

Proizvodi Kalcijum, mg/100 g

Susam 783

Kopriva 713

Plantain veliki 412

Sardine u ulju 330

Budra bršljan 289

Šipak 257

Badem 252

Plantain lanceolate. 248

lješnjak 226

Potočarka 214

Zrna soje suhe 201

Djeca mlađa od 3 godine - 600 mg.

Djeca od 4 do 10 godina - 800 mg.

Djeca od 10 do 13 godina - 1000 mg.

Adolescenti od 13 do 16 godina - 1200 mg.

Mladi 16 i stariji - 1000 mg.

Odrasli od 25 do 50 godina - 800 do 1200 mg.

Trudnice i dojilje - 1500 do 2000 mg.

Zaključak

Kalcijum je jedan od najzastupljenijih elemenata na zemlji. U prirodi ga ima dosta: planinski lanci i glinene stijene nastaju od kalcijevih soli, nalazi se u morskoj i riječnoj vodi, dio je biljnih i životinjskih organizama.

Kalcij stalno okružuje građane: gotovo svi glavni građevinski materijali - beton, staklo, cigla, cement, vapno - sadrže ovaj element u značajnim količinama.

Naravno, imajući takva hemijska svojstva, kalcijum se ne može naći u prirodi u slobodnom stanju. Ali spojevi kalcija - i prirodni i umjetni - postali su od najveće važnosti.

Bibliografija

1.Uredništvo: Knunyants I. L. (glavni urednik) Hemijska enciklopedija: u 5 tomova - Moskva: Sovjetska enciklopedija, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 str.

2.Doronin. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 stranica sa ilustracijama.

.Dotsenko V.A. - Terapeutska i preventivna ishrana. - Q. ishrana, 2001 - N1-str.21-25

4.Bilezikian J. P. Kalcij i metabolizam kostiju // U: K. L. Becker, ur.

5.M.Kh. Karapetjanc, S.I. Drakin - general i neorganska hemija, 2000. 592 str. sa ilustracijama.