tačka topljenja kalcijuma. Kalcijum (hemijski element)

Početna / Predavanja 1. godina / Opšta i organska hemija / Pitanje 23. Kalcijum / 2. Fizička i hemijska svojstva

fizička svojstva. Kalcijum je srebrno-beli savitljivi metal koji se topi na 850°C. C i ključa na 1482 stepena. C. Mnogo je tvrđi od alkalnih metala.

Hemijska svojstva. Kalcijum je aktivan metal. Dakle, u normalnim uslovima, lako stupa u interakciju sa atmosferskim kiseonikom i halogenima:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (kalcijum oksid);

Ca + Br2 = CaBr2 (kalcijum bromid).

Sa vodonikom, dušikom, sumporom, fosforom, ugljikom i drugim nemetalima, kalcij reagira kada se zagrijava:

Ca + H2 = CaH2 (kalcijum hidrid);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (kalcijum nitrid);

Ca + S = CaS (kalcijum sulfid);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (kalcijum fosfid);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (kalcijum karbid).

Kalcijum sporo reaguje sa hladnom vodom, a veoma energično sa toplom vodom:

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

Kalcijum može oduzeti kiseonik ili halogene oksidima i halogenidima manje aktivnih metala, odnosno ima redukciona svojstva:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

• 1. Biti u prirodi
• 3. Račun
• 4. Aplikacija

www.medkurs.ru

Kalcij | vodič Pesticides.ru

Za mnoge ljude, znanje o kalcijumu je ograničeno na činjenicu da je ovaj element neophodan za zdrave kosti i zube. Gdje se to još nalazi, zašto je potrebno i koliko je potrebno, nemaju svi ideju. Međutim, kalcij se nalazi u mnogim nama poznatim spojevima, prirodnim i umjetnim. Kreda i kreč, stalaktiti i stalagmiti pećina, drevni fosili i cement, gips i alabaster, mliječni proizvodi i lijekovi protiv osteoporoze - sve to i još mnogo toga sadrži puno kalcija.

Ovaj element je prvi nabavio G. Davy 1808. godine, a u početku se nije koristio baš aktivno. Ipak, sada je ovaj metal peti u svijetu po proizvodnji, a potreba za njim je iz godine u godinu sve veća. Glavno područje upotrebe kalcija je proizvodnja građevinskih materijala i mješavina. Međutim, potrebno je za izgradnju ne samo kuća, već i živih ćelija. U ljudskom tijelu kalcij je dio skeleta, omogućava kontrakcije mišića, osigurava zgrušavanje krvi, regulira aktivnost brojnih probavnih enzima i obavlja druge prilično brojne funkcije. Nije manje važno za druge žive objekte: životinje, biljke, gljive, pa čak i bakterije. Istovremeno, potreba za kalcijem je prilično visoka, što ga čini mogućim svrstavanjem u makronutrijent.

Kalcijum (Kalcijum), Ca je hemijski element glavne podgrupe grupe II periodnog sistema Mendeljejeva. Atomski broj - 20. Atomska masa - 40.08.

Kalcijum je zemnoalkalni metal. U slobodnom stanju savitljiv, prilično tvrd, bijeli. Gustina se odnosi na lake metale.

• Gustina - 1,54 g/cm3,
• Tačka topljenja - +842 ° C,
• Tačka ključanja - +1495 ° C.

Kalcijum ima izražena metalna svojstva. U svim jedinjenjima oksidacijsko stanje je +2.

Na zraku je prekriven slojem oksida; kada se zagrije, gori crvenkastim, svijetlim plamenom. Polako reaguje sa hladnom vodom i brzo istiskuje vodonik iz tople vode i formira hidroksid. Kada reaguje sa vodonikom, formira hidride. Na sobnoj temperaturi reaguje sa azotom i formira nitride. Takođe se lako kombinuje sa halogenima i sumporom, obnavlja metalne okside kada se zagreje.

Kalcijum je jedan od najzastupljenijih elemenata u prirodi. U zemljinoj kori njegov sadržaj je 3% masenog udjela. Javlja se u obliku naslaga krede, krečnjaka, mermera (prirodna sorta kalcijum karbonata CaCO3). U velikim količinama nalaze se naslage gipsa (CaSO4 x 2h3O), fosforita (Ca3 (PO4) 2 i raznih silikata koji sadrže kalcijum.

Voda

. Kalcijumove soli su skoro uvek prisutne u prirodnoj vodi. Od njih je samo gips slabo rastvorljiv u njemu. Sa sadržajem ugljen-dioksida u vodi, kalcijum karbonat prelazi u rastvor u obliku bikarbonata Ca(HCO3)2.

tvrda voda

. Prirodna voda s velikom količinom soli kalcija ili magnezija naziva se tvrda.

mekana voda

. Uz mali sadržaj ovih soli ili njihov nedostatak, voda se naziva mekom.

Tla

. Tla su po pravilu dovoljno opskrbljena kalcijumom. A kako se kalcij nalazi u većoj masi u vegetativnom dijelu biljaka, njegovo uklanjanje s usjevom je zanemarljivo.

Gubici kalcijuma iz tla nastaju kao rezultat njegovog ispiranja padavinama. Ovaj proces zavisi od granulometrijskog sastava zemljišta, padavina, biljnih vrsta, oblika i doza vapna i mineralnih đubriva. U zavisnosti od ovih faktora, gubici kalcijuma iz obradivog sloja kreću se od nekoliko desetina do 200–400 kg/ha ili više.

Sadržaj kalcija u različitim tipovima tla

Podzolična tla sadrže 0,73% (suhe tvari tla) kalcija.

Siva šuma - 0,90% kalcijuma.

Černozemi - 1,44% kalcijuma.

Serozems - 6,04% kalcijuma.

U biljci se kalcij nalazi u obliku fosfata, sulfata, karbonata, u obliku soli pektina i oksalne kiseline. Skoro 65% kalcijuma u biljkama može se ekstrahovati vodom. Ostatak se tretira slabom sirćetnom i hlorovodoničnom kiselinom. Najviše kalcija se nalazi u stanicama koje stare.

Simptomi nedostatka kalcija prema:
kulture	simptomi nedostatka
Opšti simptomi	Izbjeljivanje apikalnog pupoljka; Izbjeljivanje mladog lišća; Vrhovi listova su savijeni prema dolje; Rubovi listova se uvijaju;
Krompir	Gornji listovi slabo cvjetaju; Tačka rasta stabljike odumire; Na rubovima listova postoji svijetla pruga, kasnije potamni; Rubovi listova su uvijeni prema gore;
Bijeli kupus i karfiol	Na listovima mladih biljaka, klorotične mrlje (mramora) ili bijele pruge duž rubova; Kod starijih biljaka listovi se uvijaju i na njima se pojavljuju opekotine; Tačka rasta umire
	Završni režnjevi lista odumiru Cvijeće pada; Na vrhu ploda pojavljuje se tamna mrlja koja se povećava kako plod raste (trulež vrha paradajza)
	Vrhunski pupoljci umiru; Rubovi mladih listova se omotavaju, kidaju, a zatim odumiru; Gornji dijelovi izdanaka odumiru; Oštećenje vrhova korijena; U pulpi ploda - smeđe mrlje (gorka rupa); Okus voća se pogoršava; Smanjena tržišnost voća

Funkcije kalcijuma

Djelovanje ovog elementa na biljke je višestrano i po pravilu pozitivno. kalcijum:

• Poboljšava metabolizam;
• Igra važnu ulogu u kretanju ugljikohidrata;
• Utječe na metamorfozu dušičnih tvari;
• Ubrzava potrošnju rezervnih proteina semena tokom klijanja;
• Igra ulogu u procesu fotosinteze;
• snažan antagonist drugih kationa, sprječava njihov prekomjeran ulazak u biljna tkiva;
• Utiče na fizičko-hemijska svojstva protoplazme (viskoznost, propusnost, itd.), a time i na normalan tok biohemijskih procesa u biljci;
• Jedinjenja kalcija sa pektinom spajaju zidove pojedinačnih ćelija;
• Utječe na aktivnost enzima.

Treba napomenuti da se djelovanje spojeva kalcija (kreča) na aktivnost enzima izražava ne samo direktnim djelovanjem, već i zbog poboljšanja fizičko-hemijskih svojstava tla i njegovog režima ishrane. Osim toga, kalciranje tla značajno utječe na procese biosinteze vitamina.

Nedostatak (nedostatak) kalcijuma u biljkama

Nedostatak kalcijuma prvenstveno utiče na razvoj korijenskog sistema. Formiranje korijenskih dlačica prestaje na korijenu. Vanjske ćelije korijena su uništene.

Ovaj simptom se manifestira kako nedostatkom kalcija, tako i neravnotežom u hranljivoj otopini, odnosno prevlašću monovalentnih natrijuma, kalija i vodikovih kationa u njemu.

Osim toga, prisustvo nitratnog azota u zemljišnom rastvoru pojačava protok kalcijuma u biljna tkiva, dok ga amonijak smanjuje.

Znaci izgladnjivanja kalcijumom očekuju se kada je sadržaj kalcijuma manji od 20% kapaciteta katjonske izmjene tla.

Simptomi. Vizuelno, nedostatak kalcijuma se utvrđuje sledećim znakovima:

• Na korijenu biljaka uočavaju se oštećeni smeđi vrhovi;
• Tačka rasta je deformisana i umire;
• Cvjetovi, jajnici i pupoljci otpadaju;
• Plodovi su oštećeni nekrozom;
• Listovi su hlorotični;
• Vrhunski pupoljak odumire, a rast stabljike prestaje.

Kupus, lucerka, detelina su veoma osetljivi na prisustvo kalcijuma. Utvrđeno je da ove iste biljke karakteriše i povećana osjetljivost na kiselost tla.

Trovanje mineralnim kalcijumom rezultira intervenalnom hlorozom sa bjelkastim nekrotičnim mrljama. Mogu biti obojene ili imati koncentrične prstenove ispunjene vodom. Neke biljke reagiraju na višak kalcija rastućim lisnim rozetama, odumiranjem izdanaka i opadanjem lišća. Simptomi su po izgledu slični nedostatku gvožđa i magnezijuma.

Izvor nadoknade kalcijuma u tlu su vapnena gnojiva. Podijeljeni su u tri grupe:

• Tvrde vapnenačke stijene;
• Meke vapnenačke stijene;
• Industrijski otpad sa visokim sadržajem vapna.

Tvrde krečnjačke stijene prema sadržaju CaO i MgO dijele se na:

• krečnjaci (55–56% CaO i do 0,9% MgO);
• dolomitski krečnjaci (42–55% CaO i do 9% MgO);
• dolomiti (32–30% CaO i 18–20% MgO).

Krečnjaci

- osnovna krečna đubriva. Sadrži 75–100% Ca i Mg oksida u smislu CaCO3.

Dolomitizovani krečnjak

. Sadrži 79-100% aktivnog sastojka (a.i.) u smislu CaCO3. Preporučuje se u plodoredu sa krompirom, mahunarkama, lanom, korenastim usjevima, kao i na jako podzolizovanim zemljištima.

Lapor

. Sadrži do 25-15% CaCO3 i nečistoće u obliku gline sa pijeskom do 20-40%. Deluje polako. Preporučuje se za upotrebu na lakim zemljištima.

Kreda

. Sadrži 90–100% CaCO3. Djelovanje je brže nego kod krečnjaka. To je vrijedno krečno gnojivo u fino mljevenom obliku.

spaljeni kreč

(CaO). Sadržaj CaCO3 je preko 70%. Karakterizira se kao jak i brzodjelujući materijal za vapnenje.

Gašeno vapno

(Ca(OH)2). Sadržaj CaCO3 je 35% ili više. Takođe je jako i brzo delujuće krečno đubrivo.

Dolomitno brašno

. Sadržaj CaCO3 i MgCO3 je oko 100%. Sporije u akciji od vapnenačkih tufova. Obično se koristi tamo gde je potreban magnezijum.

krečnjački tufovi

. Sadržaj CaCO3 je 15–96%, nečistoće su do 25% gline i pijeska, 0,1% P2O5. Djelovanje je brže nego kod krečnjaka.

Blato za nuždu (defekacija)

. Sastoji se od CaCO3 i Ca(OH)2. Sadržaj vapna na CaO je do 40%. Prisutan je i azot - 0,5% i P2O5 - 1-2%. Ovo je otpad iz fabrika šećerne repe. Preporučuje se za upotrebu ne samo za smanjenje kiselosti tla, već iu područjima uzgoja repe na černozemskim tlima.

Cikloni pepela iz škriljaca

. Suvi usitnjeni materijal. Sadržaj aktivne supstance je 60-70%. Odnosi se na industrijski otpad.

Prašina iz peći i cementara

. Sadržaj CaCO3 mora biti veći od 60%. U praksi se koristi na farmama koje se nalaze u neposrednoj blizini cementara.

Metalurška šljaka

. Koristi se u regijama Urala i Sibira. Nehigroskopan, lak za prskanje. Mora sadržavati najmanje 80% CaCO3, imati sadržaj vlage ne veći od 2%. Važan je granulometrijski sastav: 70% - manje od 0,25 mm, 90% - manje od 0,5 mm.

organska đubriva. Sadržaj Ca u odnosu na CaCO3 iznosi 0,32–0,40%.

Fosfatno brašno. Sadržaj kalcija je 22% CaCO3.

Vapnena đubriva se ne koriste samo za obezbeđivanje tla i biljaka kalcijumom. Osnovna svrha njihove upotrebe je vapnenje tla. Ovo je metoda hemijske rekultivacije. Usmjeren je na neutralizaciju viška kiselosti tla, poboljšanje njegovih agrofizičkih, agrohemijskih i bioloških svojstava, snabdijevanje biljaka magnezijumom i kalcijumom, mobilizaciju i imobilizaciju makroelemenata i mikroelemenata, stvaranje optimalnih vodno-fizičkih, fizičkih i zračnih uslova za život gajenih biljaka.

Efikasnost krečenja tla

Uporedo sa zadovoljavanjem potreba biljaka za kalcijumom kao elementom mineralne ishrane, vapnenje dovodi do višestrukih pozitivnih promena u zemljištu.

Utjecaj kamenca na svojstva nekih tla

Kalcij potiče koagulaciju koloida tla i sprječava njihovo ispiranje. To dovodi do lakše obrade tla i poboljšane aeracije.

Kao rezultat kamencanja:

• pješčana humusna tla povećavaju svoj kapacitet upijanja vode;
• na teškim glinovitim tlima formiraju se agregati i grudve tla koji poboljšavaju vodopropusnost.

Konkretno, organske kiseline se neutraliziraju i H-joni se istiskuju iz apsorbirajućeg kompleksa. To dovodi do eliminacije razmjene i smanjenja hidrolitičke kiselosti tla. Istovremeno, dolazi do poboljšanja kationskog sastava apsorbirajućeg kompleksa tla, što nastaje zbog promjene jona vodonika i aluminija u katione kalcija i magnezija. Time se povećava stepen zasićenosti tla bazama i povećava kapacitet upijanja.

Utjecaj kamenca na snabdijevanje biljaka dušikom

Nakon vapnenja, pozitivna agrohemijska svojstva tla i njegova struktura mogu se očuvati nekoliko godina. Ovo doprinosi stvaranju povoljnih uslova za unapređenje korisnih mikrobioloških procesa za mobilizaciju nutrijenata. Pojačava se aktivnost amonifikatora, nitrifikatora, bakterija koje fiksiraju dušik koje slobodno žive u tlu.

Vapnenje pomaže u povećanju reprodukcije kvržičnih bakterija i poboljšanju opskrbe dušikom biljke domaćina. Utvrđeno je da bakterijska đubriva gube svoju efikasnost na kiselim zemljištima.

Utjecaj kamenca na opskrbu biljaka elementima pepela

Vapnenje doprinosi opskrbi biljke elementima pepela, budući da je pojačana aktivnost bakterija koje razgrađuju organske spojeve fosfora u tlu i potiču prelazak željeznih i aluminijskih fosfata u kalcijum fosfatne soli dostupne biljkama. Vapnenje kiselih tla pospješuje mikrobiološke i biokemijske procese, što zauzvrat povećava količinu nitrata, kao i asimilabilnih oblika fosfora i kalija.

Utjecaj kamenca na oblike i dostupnost makronutrijenata i elemenata u tragovima

Vapnenje povećava količinu kalcija, a kada se koristi dolomitno brašno - magnezija. Istovremeno, toksični oblici mangana i aluminija postaju netopivi i prelaze u precipitirani oblik. Dostupnost elemenata kao što su gvožđe, bakar, cink, mangan opada. Azot, sumpor, kalijum, kalcijum, magnezijum, fosfor i molibden postaju sve dostupniji.

Utjecaj kamencanja na djelovanje fiziološki kiselih gnojiva

Vapnenje povećava efikasnost fiziološki kiselih mineralnih đubriva, posebno amonijaka i potaše.

Pozitivan učinak fiziološki kiselih gnojiva blijedi bez vapna, a vremenom se može pretvoriti u negativan. Dakle, na oplođenim mestima prinosi su čak i manji nego na neđubrenim. Kombinacija kamencanja sa upotrebom đubriva povećava njihovu efikasnost za 25-50%.

Kačenjem se aktiviraju enzimski procesi u tlu, koji posredno ocjenjuju njegovu plodnost.

Sastavio: Grigorovskaya P.I.

Stranica dodana: 13.12.05. 00:40

Posljednje ažurirano: 22.05.14 16:25

Književni izvori:

Glinka N.L. Opća hemija. Udžbenik za univerzitete. Izdavač: L: Hemija, 1985, str.731

Mineev V.G. Agrohemija: Udžbenik - 2. izdanje, prerađeno i dopunjeno - M.: Izdavačka kuća MGU, Izdavačka kuća KolosS, 2004. - 720 str., L. ill.: ill. – (Klasični univerzitetski udžbenik).

Petrov B.A., Seliverstov N.F. Mineralna ishrana biljaka. Referentni priručnik za studente i baštovane. Jekaterinburg, 1998. 79 str.

Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija. / Head. ed. V.A. Volodin. - M.: Avanta +, 2000. - 640 str., ilustr.

Yagodin B.A., Žukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrohemija / Uredio B.A. Jagodina - M.: Kolos, 2002. - 584 str.: mulj (Udžbenici i nastavna sredstva za studente visokoškolskih ustanova).

Slike (remasterirane):

20 Ca kalcijum, pod licencom CC BY

Nedostatak kalcijuma u pšenici, CIMMYT, licenciran pod CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Kalcijum i njegova uloga za čovečanstvo - Hemija

Kalcijum i njegova uloga za čovečanstvo

Uvod

Biti u prirodi

Potvrda

Fizička svojstva

Hemijska svojstva

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. Označava se simbolom Ca (lat. Kalcijum). Jednostavna supstanca kalcijum (CAS broj: 7440-70-2) je meki, reaktivni, srebrno-bijeli zemnoalkalni metal.

Uprkos sveprisutnosti elementa #20, čak ni hemičari nisu vidjeli elementarni kalcij. Ali ovaj metal, kako izvana tako i po ponašanju, potpuno se razlikuje od alkalnih metala, kontakt s kojima je prepun opasnosti od požara i opekotina. Može se bezbedno čuvati na vazduhu, ne pali se od vode. Mehanička svojstva elementarnog kalcijuma ga ne čine „crnom ovcom“ u porodici metala: kalcijum nadmašuje mnoge od njih po snazi ​​i tvrdoći; može se okretati na strugu, uvlačiti u žicu, kovati, presovati.

Pa ipak, 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. Nakon što je otjerao živu iz njega, 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 u obliku mešavine šest izotopa: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, među kojima je najčešći – 40Ca – 96,97%.

Od šest prirodno prisutnih izotopa kalcijuma, pet je stabilno. Šesti izotop 48Ca, najteži od šest i vrlo rijedak (njegova izotopska zastupljenost je samo 0,187%), nedavno je otkriveno da podliježe dvostrukom beta raspadu s vremenom poluraspada od 5,3×1019 godina.

u stijenama i mineralima. 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 0,5h3O i gips CaSO4 2h3O, fluorit CaF2, apatiti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3. Prisustvo soli kalcija 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 ugljičnim dioksidom s stvaranjem rastvorljivog bikarbonata:

CaCO3 + h3O + CO2 - Ca (HCO3) 2 - Ca2+ + 2HCO3-

(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 kalcijuma je deo živih organizama. Dakle, hidroksiapatit Ca5 (PO4) 3OH, ili, na drugi način, 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:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Fizička svojstva

Metalni kalcijum postoji u dvije alotropske modifikacije. Do 443 °C, stabilan?-Ca sa kubičnom rešetkom usredsređenom na lice (parametar a = 0,558 nm), iznad stabilnog?-Ca sa kubičnom centriranom rešetkom tipa?-Fe (parametar a = 0,448 nm) . Standardna entalpija?H0 prijelaz? > ? je 0,93 kJ/mol.

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 drugi 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:

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

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

2Ca + 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,

3Ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,

3Ca + 2P = Ca3P2 (

kalcijum fosfid), poznati su i kalcijum fosfidi sastava CaP i CaP5;

2Ca + 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 ^,

Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2Nh4^.

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.

Od velikog značaja 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 = 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 formiraju 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. Ova pojava dovodi, na primjer, do činjenice da se kamenac stvara u kotliću s vremenom.

Primjena metalnog kalcija

Glavna upotreba metalnog kalcija je kao redukciono sredstvo u proizvodnji metala, posebno nikla, bakra i nerđajućeg čelika. Kalcijum i njegov hidrid se takođe koriste za dobijanje teško obnovivih metala kao što su hrom, torijum i uranijum. Legure kalcijuma sa olovom koriste se u baterijama i legurama ležajeva. Granule kalcijuma se također koriste za uklanjanje tragova zraka iz elektrovakuum uređaja.

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 bez održavanja i niskog samopražnjenja. 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 Cah3 (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 za proizvodnju 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 vijek trajanja (decenijama) u upotrebljivom stanju, sposobnost rada u svim uvjetima (prostor, visoki pritisci), visoka specifična energija 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. Jedinjenja kalcijuma se široko koriste kao antihistaminici.

Kalcijum hlorid

Kalcijum glukonat

kalcijum glicerofosfat

Osim toga, spojevi kalcija se uvode u preparate za prevenciju osteoporoze, u vitaminske komplekse za trudnice i starije osobe.

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.

Potreba za kalcijumom zavisi od starosti. Za odrasle potrebna dnevna doza je od 800 do 1000 miligrama (mg), a za djecu od 600 do 900 mg, što je za djecu veoma važno zbog intenzivnog rasta skeleta. 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 i u debelom i u tankom crijevu, a olakšava je kiselo okruženje, vitamin D i vitamin C, laktoza i nezasićene masne kiseline. Važna je i uloga magnezijuma u metabolizmu kalcijuma, sa njegovim nedostatkom, kalcijum se „ispire“ iz kostiju i deponuje u bubrezima (kamen u bubrezima) i mišićima.

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

Prekomjerne doze kalcija 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

Sesam 783

Kopriva 713

Sljezova šuma 505

Plantain veliki 412

Galinsoga 372

Sardine u ulju 330

Budra bršljan 289

Šipak 257

Badem 252

Plantain lanceolate. 248

lješnjak 226

Seme amaranta 214

Potočarka 214

Zrna soje suhe 201

Djeca do 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.

3. Dotsenko VA. - Terapeutska i preventivna ishrana. - Q. ishrana, 2001 - N1-str.21-25

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

www.e-ng.ru

svet nauke

Kalcijum je metalni element glavne podgrupe II grupe 4 perioda periodnog sistema hemijskih elemenata. Pripada porodici zemnoalkalnih metala. Vanjski energetski nivo atoma kalcija sadrži 2 uparena s-elektrona

Koje je u stanju dati energetski tokom hemijskih interakcija. Dakle, kalcijum je redukcioni agens i u svojim jedinjenjima ima oksidaciono stanje +2. U prirodi se kalcijum javlja samo u obliku soli. Maseni udio kalcijuma u zemljinoj kori je 3,6%. Glavni prirodni mineral kalcijuma je kalcit CaCO3 i njegove vrste - krečnjak, kreda, mermer. Postoje i živi organizmi (na primjer, koralji), čija se okosnica sastoji uglavnom od kalcijum karbonata. Takođe važni minerali kalcijuma su dolomit CaCO3 MgCO3, fluorit CaF2, gips CaSO4 2h3O, apatit, feldspat itd. Kalcijum igra važnu ulogu u životu živih organizama. Maseni udio kalcijuma u ljudskom tijelu je 1,4-2%. Ulazi u sastav zuba, kostiju, drugih tkiva i organa, učestvuje u procesu zgrušavanja krvi, stimuliše rad srca. Da bi organizam obezbedio dovoljnu količinu kalcijuma, neophodno je konzumirati mleko i mlečne proizvode, zeleno povrće, ribu.Prosta supstanca kalcijum je tipičan srebrno-beli metal. Prilično je tvrd, plastičan, ima gustinu 1,54 g/cm3 i tačku topljenja 842? C. Hemijski, kalcijum je veoma aktivan. U normalnim uslovima lako stupa u interakciju sa kiseonikom i vlagom u vazduhu, pa se skladišti u hermetički zatvorenim posudama. Kada se zagreje na vazduhu, kalcijum se zapali i formira oksid: 2Ca + O2 = 2CaO Kalcijum reaguje sa hlorom i bromom kada se zagreje, a sa fluorom čak i na hladnom. Produkti ovih reakcija su odgovarajući halogenidi, na primjer: Ca + Cl2 = CaCl2 Kada se kalcij zagrije sa sumporom, nastaje kalcijum sulfid: Ca + S = CaS. Kalcijum može reagirati i sa drugim nemetalima. Interakcija s vodom dovodi do stvaranja slabo rastvorljivog kalcijum hidroksida i evolucije gasovitog vodonika : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3 Metalni kalcijum se široko koristi. Koristi se kao rozkisnik u proizvodnji čelika i legura, kao redukciono sredstvo za proizvodnju nekih vatrostalnih metala.

Kalcijum se dobija elektrolizom taline kalcijum hlorida. Tako je kalcijum prvi put nabavio 1808. Humphry Davy.

worldofscience.ru

Istorija kalcijuma

Kalcijum je 1808. godine otkrio Humphry Davy, koji je elektrolizom gašenog vapna i živinog oksida dobio kalcijum amalgam, kao rezultat procesa destilacije žive od koje je ostao metal, koji je dobio ime kalcijum. na latinskom kreč zvuči kao calx, upravo je ovo ime odabrao engleski hemičar za otvorenu supstancu.

Kalcijum je element glavne podgrupe II grupe IV perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, ima atomski broj 20 i atomsku masu 40,08. Prihvaćena oznaka je Ca (od latinskog - kalcijum).

Fizička i hemijska svojstva

Kalcijum je reaktivan, mekan, srebrno-bijeli alkalni metal. Zbog interakcije s kisikom i ugljičnim dioksidom, površina metala tamni, pa je kalciju potreban poseban režim skladištenja - dobro zatvorena posuda u koju se metal sipa slojem tekućeg parafina ili kerozina.

Kalcijum je najpoznatiji od elemenata u tragovima koji su neophodni za osobu, dnevna potreba za njim je od 700 do 1500 mg za zdravu odraslu osobu, ali se povećava tokom trudnoće i dojenja, to se mora uzeti u obzir i kalcijum treba biti uzimaju u obliku droge.

Biti u prirodi

Kalcijum ima veoma visoku hemijsku aktivnost, pa se u slobodnom (čistom) obliku ne javlja u prirodi. Ipak, on je peti po zastupljenosti u zemljinoj kori, u obliku jedinjenja nalazi se u sedimentima (krečnjak, kreda) i stenama (granit), anorit feldspat sadrži dosta kalcijuma.

Široko je rasprostranjen u živim organizmima, nalazi se u biljnim, životinjskim i ljudskim organizmima, gdje je prisutan uglavnom u sastavu zuba i koštanog tkiva.

Apsorpcija kalcijuma

Prepreka normalnoj apsorpciji kalcija iz hrane je konzumacija ugljikohidrata u obliku slatkiša i lužina, koji neutraliziraju hlorovodoničnu kiselinu želuca, potrebnu za rastvaranje kalcija. Proces apsorpcije kalcijuma je prilično komplikovan, pa ga ponekad nije dovoljno unositi samo hranom, potreban je dodatni unos mikroelementa.

Interakcija sa drugima

Da bi se poboljšala apsorpcija kalcija u crijevima, neophodno je, što teži da olakša proces apsorpcije kalcija. Prilikom uzimanja kalcijuma (u obliku suplemenata) u procesu jela, apsorpcija je blokirana, ali uzimanje suplemenata kalcija odvojeno od hrane ni na koji način ne utiče na ovaj proces.

Gotovo sav tjelesni kalcij (1 do 1,5 kg) nalazi se u kostima i zubima. Kalcijum učestvuje u procesima ekscitabilnosti nervnog tkiva, kontraktilnosti mišića, procesima zgrušavanja krvi, deo je jezgra i membrana ćelija, ćelijskih i tkivnih tečnosti, ima antialergijsko i antiinflamatorno dejstvo, sprečava acidozu, aktivira niz enzima i hormona. Kalcijum je takođe uključen u regulaciju propusnosti ćelijskih membrana i ima suprotan efekat.

Znakovi nedostatka kalcijuma

Znakovi nedostatka kalcija u organizmu su takvi, na prvi pogled, nepovezani simptomi:

• nervoza, pogoršanje raspoloženja;
• kardiopalmus;
• konvulzije, utrnulost udova;
• zaostajanje u rastu i djeca;
• visok krvni pritisak;
• raslojavanje i krhkost noktiju;
• bol u zglobovima, snižavanje "praga boli";
• obilna menstruacija.

Uzroci nedostatka kalcijuma

Uzroci nedostatka kalcijuma mogu biti neuravnotežena ishrana (posebno gladovanje), nizak sadržaj kalcijuma u hrani, pušenje i zavisnost od kafe i kofeinskih pića, disbakterioza, bolesti bubrega, štitne žlezde, trudnoća, period laktacije i menopauza.

Višak kalcija, koji može nastati prekomjernom konzumacijom mliječnih proizvoda ili nekontroliranim unosom lijekova, karakterizira jaka žeđ, mučnina, povraćanje, gubitak apetita, slabost i pojačano mokrenje.

Upotreba kalcijuma u životu

Kalcijum je našao primenu u metalotermnoj proizvodnji uranijuma, u obliku prirodnih jedinjenja koristi se kao sirovina za proizvodnju gipsa i cementa, kao sredstvo za dezinfekciju (svi znaju izbjeljivač).

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

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. Nakon što je otjerao živu iz njega, 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.

Potvrda

Slobodni metalni kalcij se dobija elektrolizom taline koja se sastoji od CaCl 2 (75-80%) i KCl ili od CaCl 2 i CaF 2, kao i aluminotermnom redukcijom CaO na 1170-1200 °C:
4CaO + 2Al → CaAl 2 O 4 + 3Ca.

Fizička svojstva

Metalni kalcijum postoji u dvije alotropske modifikacije. Do 443 °C, α-Ca sa kubičnom lice-centriranom rešetkom je stabilan (parametar a = 0,558 nm), iznad β-Ca je stabilan sa kubičnom tjelesno centriranom rešetkom tipa α-Fe (parametar a = 0,448 nm). Standardna entalpija ΔH 0 prelaza α → β je 0,93 kJ/mol.
Postepenim povećanjem pritiska počinje da pokazuje svojstva poluprovodnika, ali ne postaje poluprovodnik u punom smislu te reči (više nije ni metal). Daljnjim povećanjem pritiska, vraća se u metalno stanje i počinje da ispoljava supravodljiva svojstva (temperatura supravodljivosti je šest puta viša od one kod žive, a po vodljivosti daleko nadmašuje sve ostale elemente). Jedinstveno ponašanje kalcijuma je na mnogo načina slično stroncijumu (tj. paralele u periodnom sistemu su očuvane).

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 drugi zemnoalkalni metali, u dobro zatvorenoj tegli ispod sloja. kerozina ili tečnog parafina.

Kalcijum

KALCIJUM-I; m.[od lat. calx (calcis) - kreč] Hemijski element (Ca), srebrno-bijeli metal koji je dio krečnjaka, mramora itd.

◁ Kalcijum, th, th. K soli.

kalcijum

(lat. Kalcijum), hemijski element II grupe periodnog sistema, pripada zemnoalkalnim metalima. Naziv od lat. calx, genitiv calcis - kreč. Srebrno-bijeli metal, gustina 1,54 g/cm 3, t pl 842ºC. Na normalnim temperaturama lako oksidira na zraku. Po rasprostranjenosti u zemljinoj kori zauzima 5. mjesto (minerali kalcit, gips, fluorit itd.). Kao aktivno redukciono sredstvo, koristi se za dobijanje U, Th, V, Cr, Zn, Be i drugih metala iz njihovih jedinjenja, za deoksidaciju čelika, bronze itd. Uključen je u sastav antifrikcionih materijala. Jedinjenja kalcijuma koriste se u građevinarstvu (kreč, cement), preparati kalcijuma - u medicini.

KALCIJUM

KALCIJUM (lat. Calcium), Ca (čitaj "kalcijum"), hemijski element sa atomskim brojem 20, nalazi se u četvrtom periodu u grupi IIA periodnog sistema Mendeljejevljevih elemenata; atomska masa 40.08. Pripada broju zemnoalkalnih elemenata (cm. ZEMNOALKALNI METALI).
Prirodni kalcijum se sastoji od mješavine nuklida (cm. NUKLID) sa masenim brojevima 40 (u mješavini mase 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) i 46 (0,003%). Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja 4 s 2 . U skoro svim jedinjenjima, oksidaciono stanje kalcijuma je +2 (valentnost II).
Radijus neutralnog atoma kalcija je 0,1974 nm, polumjer Ca 2+ jona je od 0,114 nm (za koordinacijski broj 6) do 0,148 nm (za koordinacijski broj 12). Sekvencijalne energije jonizacije neutralnog atoma kalcijuma su 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 i 84,5 eV, respektivno. Na Paulingovoj skali, elektronegativnost kalcijuma je oko 1,0. U slobodnom obliku, kalcijum je srebrno-bijeli metal.
Istorija otkrića
Jedinjenja kalcijuma se nalaze svuda u prirodi, tako da ih je čovječanstvo upoznalo od davnina. Kreč se već dugo koristi u građevinskoj industriji. (cm. LIME)(živi kreč i gašeni), koji se dugo vremena smatrao jednostavnom materijom, "zemljom". Međutim, 1808. godine engleski naučnik G. Davy (cm. DEVI Humphrey) uspeo da dobije novi metal od kreča. Da bi to učinio, Davy je podvrgao elektrolizi mješavinu blago navlaženog gašenog vapna sa živinim oksidom i izolirao novi metal iz amalgama nastalog na živinoj katodi, koji je nazvao kalcij (od latinskog calx, genus case calcis - vapno). U Rusiji se neko vrijeme ovaj metal zvao "krečnjak".
Biti u prirodi
Kalcijum je jedan od najzastupljenijih elemenata na zemlji. On čini 3,38% mase zemljine kore (5. mesto po obilju posle kiseonika, silicijuma, aluminijuma i gvožđa). Zbog visoke hemijske aktivnosti kalcijum u slobodnom obliku u prirodi nije pronađen. Većina kalcijuma se nalazi u silikatima. (cm. SILIKATI) i aluminosilikati (cm. ALUMOSILIKATI) razne stijene (graniti (cm. GRANIT), gnajsovi (cm. GNEISS) itd.). U obliku sedimentnih stijena, spojevi kalcija su predstavljeni kredom i krečnjakom, koji se uglavnom sastoje od minerala kalcita. (cm. KALCIT)(CaCO3). Kristalni oblik kalcita - mermer - se u prirodi nalazi mnogo rjeđe.
Minerali kalcijuma kao što je krečnjak su prilično rasprostranjeni. (cm. KRAČNJAK) SaCO 3 , anhidrit (cm. ANHIDRIT) CaSO 4 i gips (cm. GIGPS) CaSO 4 2H 2 O, fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2 , apatit (cm. APATITE) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit (cm. DOLOMIT) MgCO 3 CaCO 3. Prisustvo soli kalcija i magnezija u prirodnoj vodi određuje njenu tvrdoću. (cm. TVRDOĆA VODE). Značajna količina kalcijuma je deo živih organizama. Dakle, hidroksilapatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH), ili, u drugom unosu, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - osnova koštanog tkiva kičmenjaka, uključujući ljude; ljuske i ljuske mnogih beskičmenjaka, ljuske jaja itd. su napravljene od kalcijum karbonata CaCO 3.
Potvrda
Metalni kalcijum se dobija elektrolizom taline koja se sastoji od CaCl 2 (75-80%) i KCl ili od CaCl 2 i CaF 2, kao i aluminotermnom redukcijom CaO na 1170-1200 °C:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Fizička i hemijska svojstva
Metalni kalcijum postoji u dvije alotropske modifikacije (vidi Alotropija (cm. ALOTROPIJA)). Do 443 °C, a-Ca sa kubičnom lice-centriranom rešetkom je stabilan (parametar a = 0,558 nm), viši b-Ca je stabilan sa kubičnom tijelo centriranom rešetkom tipa a-Fe (parametar a = 0,448 nm). Tačka topljenja kalcijuma je 839 ° C, tačka ključanja je 1484 ° C, gustina je 1,55 g / cm 3.
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 u laboratoriji kalcijum obično skladišti, kao i drugi zemnoalkalni metali, u dobro zatvorenoj tegli ispod sloja. kerozina.
U nizu standardnih potencijala, kalcijum se nalazi lijevo od vodonika. Standardni elektrodni potencijal para Ca 2+ /Ca 0 je -2,84 V, tako da kalcijum aktivno reaguje sa vodom:
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2.
Sa aktivnim nemetalima (kiseonik, hlor, brom), kalcij reaguje u normalnim uslovima:
2Ca + O 2 \u003d 2CaO; Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.
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 + H 2 \u003d CaH 2 (kalcijum hidrid),
Ca + 6B = CaB 6 (kalcijum borid),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (kalcijum nitrid)
Ca + 2C \u003d CaC 2 (kalcijum karbid)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcijum fosfid), poznati su i kalcijum fosfidi sastava CaP i CaP 5;
Poznati su i 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (kalcijum silicid), kalcijum silicidi sastava CaSi, Ca 3 Si 4 i CaSi 2.
Tijek gore navedenih reakcija u pravilu je praćen oslobađanjem velike količine topline (tj. 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:
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
Kalcijum oksid je obično bazičan. U laboratoriji i tehnologiji dobija se termičkom razgradnjom karbonata:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.
Tehnički kalcijum oksid CaO naziva se živo vapno.
Reaguje sa vodom da formira Ca (OH) 2 i oslobađa veliku količinu toplote:
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.
Ca (OH) 2 dobijen na ovaj način obično se naziva gašeno vapno ili krečno mleko (cm. LIMENO MLIJEKO) zbog činjenice da je rastvorljivost kalcijum hidroksida u vodi niska (0,02 mol/l na 20°C), a kada se doda u vodu, formira se bijela suspenzija.
Kada je u interakciji s kiselim oksidima, CaO stvara soli, na primjer:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; CaO + SO 3 \u003d CaSO 4.
Ca 2+ jon je bezbojan. Kada se u plamen dodaju kalcijumove soli, plamen postaje ciglano crven.
Kalcijumove soli kao što su CaCl 2 hlorid, CaBr 2 bromid, CaI 2 jodid i Ca(NO 3) 2 nitrat su visoko rastvorljive u vodi. CaF 2 fluorid, CaCO 3 karbonat, CaSO 4 sulfat, Ca 3 (PO 4) 2 prosječni ortofosfat, CaC 2 O 4 oksalat i neki drugi su nerastvorljivi u vodi.
Važna je činjenica da je, za razliku od prosječnog kalcijum karbonata CaCO 3, kiseli kalcijum karbonat (hidrokarbonat) Ca (HCO 3) 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:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.
Na istim mjestima gdje voda zasićena kalcijum bikarbonatom izlazi na površinu zemlje i zagrijava se sunčevim zracima, događa se obrnuta reakcija:
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Dakle, u prirodi postoji prijenos velikih masa tvari. Kao rezultat toga, pod zemljom se mogu formirati ogromni padovi (vidi Karst (cm. krš (prirodni fenomen))), a u pećinama se formiraju prekrasne kamene "leđice" - stalaktiti (cm. STALAPTITI (mineralne formacije)) i stalagmitima (cm. STALAGMITI).
Prisustvo rastvorenog kalcijum bikarbonata u vodi u velikoj meri određuje privremenu tvrdoću vode. (cm. TVRDOĆA VODE). Naziva se privremenim jer kada se voda prokuva, bikarbonat se razgrađuje, a CaCO 3 taloži. Ova pojava dovodi, na primjer, do činjenice da se kamenac stvara u kotliću s vremenom.
Upotreba kalcijuma i njegovih spojeva
Metalni kalcij se koristi za metalotermnu proizvodnju uranijuma (cm. Uranijum (hemijski element)), torijum (cm. TORIJA), titanijum (cm. TITAN (hemijski element)), cirkonijum (cm. CIRKONIJ), cezijum (cm. CEZIJUM) i rubidijum (cm. RUBIDIJUM).
Prirodna jedinjenja kalcija se široko koriste u proizvodnji veziva (cement (cm. CEMENT), gips (cm. GIGPS), kreč, itd.). Vezivno dejstvo gašenog vapna zasniva se na činjenici da kalcijum hidroksid vremenom reaguje sa ugljen-dioksidom u vazduhu. Kao rezultat tekuće reakcije nastaju igličasti kristali CaCO3 kalcita, koji prerastaju u obližnje kamenje, cigle i druge građevinske materijale i, takoreći, spajaju ih u jedinstvenu cjelinu. Kristalni kalcijum karbonat - mermer - fini završni materijal. Kreda se koristi za krečenje. U proizvodnji sirovog željeza troše se velike količine krečnjaka, jer omogućavaju prenošenje vatrostalnih nečistoća željezne rude (na primjer, kvarc SiO 2) u trosku relativno niskog taljenja.
Izbjeljivač je vrlo efikasan kao dezinficijens. (cm. PRAŠAK ZA IZBJELJIVANJE)- “hlor” Ca(OCl)Cl – pomešani hlorid i kalcijum hipohlorit (cm. KALCIJUM HIPOHLORIT) sa velikom oksidacionom moći.
Široko se koristi i kalcijum sulfat, koji postoji i u obliku bezvodnog jedinjenja i u obliku kristalnih hidrata - takozvanog "poluvodenog" sulfata - alabastra (cm. ALEVIZ FRYAZIN (milanski)) CaSO 4 0,5H 2 O i dvovodni sulfat - gips CaSO 4 2H 2 O. Gips se široko koristi u građevinarstvu, vajarstvu, za izradu štukature i raznih umjetničkih proizvoda. Gips se također koristi u medicini za učvršćivanje kostiju u slučaju prijeloma.
Kalcijum hlorid CaCl 2 se koristi zajedno sa kuhinjskom solju za suzbijanje zaleđivanja puteva. Kalcijum fluorid CaF 2 je odličan optički materijal.
kalcijuma u organizmu
Kalcijum je biogeni element (cm. BIOGENI ELEMENTI), stalno prisutan u tkivima biljaka i životinja. Važna komponenta mineralnog metabolizma životinja i ljudi i mineralne ishrane biljaka, kalcijum obavlja različite funkcije u organizmu. Sadrži apatit (cm. APATITE), kao i kalcijum sulfat i karbonat čini mineralnu komponentu koštanog tkiva. Ljudsko tijelo teško 70 kg sadrži oko 1 kg kalcija. Kalcijum je uključen u rad jonskih kanala (cm. IONSKI KANALI), vršeći transport tvari kroz biološke membrane, u prijenosu nervnog impulsa (cm. NERVI IMPULS), u procesu zgrušavanja krvi (cm. KOAGULACIJA KRVI) i đubrenje. Kalciferoli regulišu metabolizam kalcijuma u telu (cm. KALCIFEROLI)(vitamin D). Nedostatak ili višak kalcijuma dovodi do raznih bolesti – rahitisa (cm. rahitis), kalcifikacija (cm. KALCINOZA) itd. Stoga ljudska hrana treba da sadrži kalcijumove spojeve u pravim količinama (800-1500 mg kalcijuma dnevno). Sadržaj kalcijuma je visok u mliječnim proizvodima (kao što su svježi sir, sir, mlijeko), nekim povrćem i drugim namirnicama. Preparati kalcijuma se široko koriste u medicini.

enciklopedijski rječnik. 2009 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "kalcijum" u drugim rječnicima:

- (Ca) žuti sjajni i savitljivi metal. Specifična težina 1.6. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Pavlenkov F., 1907. KALCIJUM (novi lat. kalcijum, od lat. calx kreč). Metal srebrne boje. Rječnik stranih riječi, ... ... Rečnik stranih reči ruskog jezika

KALCIJUM- KALCIJUM, Kalcijum, hem. element, char. Ca, sjajni, srebrno bijeli metal sa kristalnim. lom, koji spada u grupu zemnoalkalnih metala. Oud. težina 1,53; at. in. 40.07; tačka topljenja 808°. Sa je jedan od veoma ... ... Velika medicinska enciklopedija

- (Kalcijum), Ca, hemijski element II grupe periodnog sistema, atomski broj 20, atomska masa 40,08; odnosi se na zemnoalkalne metale; mp 842shC. Sadrži u koštanom tkivu kičmenjaka, školjkama mekušaca, ljusci jaja. Kalcijum ... ... Moderna enciklopedija

Metal je srebrno bijel, viskozan, savitljiv, brzo oksidira na zraku. Brzina topljenja pa 800 810°. U prirodi se javlja u obliku raznih soli, koje formiraju naslage krede, krečnjaka, mermera, fosforita, apatita, gipsa itd. Na žuti. dor… … Tehnički željeznički rječnik

- (lat. Kalcijum) Ca, hemijski element II grupe periodnog sistema, atomski broj 20, atomska masa 40,078, pripada zemnoalkalnim metalima. Naziv je od latinskog calx, genitiva calcis lime. Srebrno bijeli metal, ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

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 je meki, reaktivni, srebrno-bijeli zemnoalkalni metal.

Kalcijum u okolini

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

Izotopi kalcijuma

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

Od šest prirodno prisutnih izotopa kalcijuma, pet je stabilno. Nedavno je otkriveno da šesti izotop 48Ca, najteži od šest i vrlo rijedak (njegova izotopska zastupljenost je samo 0,187%), podliježe dvostrukom beta raspadu s poluživotom od 5,3×10 19 godina.

Sadržaj kalcijuma u stijenama i mineralima

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 (CaCO 3). Kristalni oblik kalcita - mermer - se u prirodi nalazi mnogo rjeđe.

Minerali kalcijuma kao što su kalcit CaCO 3 , anhidrit CaSO 4 , alabaster CaSO 4 0,5H 2 O i gips CaSO 4 2H 2 O, fluorit CaF 2 , apatiti Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit MgCO3 CaCO 3 . Prisustvo soli kalcija 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).

Migracija kalcijuma u zemljinoj kori

U prirodnoj migraciji kalcija, značajnu ulogu igra "karbonatna ravnoteža", povezana s reverzibilnom reakcijom interakcije kalcijevog karbonata s vodom i ugljičnim dioksidom s stvaranjem rastvorljivog bikarbonata:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

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

Biogena migracija igra važnu ulogu.

Sadržaj kalcijuma u biosferi

Jedinjenja kalcijuma nalaze se u skoro svim životinjskim i biljnim tkivima (vidi i dole). Značajna količina kalcijuma je deo živih organizama. Dakle, hidroksiapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH, ili, u drugom unosu, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - osnova koštanog tkiva kičmenjaka, uključujući ljude; ljuske i ljuske mnogih beskičmenjaka, ljuske jaja i dr. su napravljene od kalcijum karbonata CaCO 3. 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).

Dobijanje kalcijuma

Kalcijum je prvi dobio Davy 1808. godine elektrolizom. Ali, kao i drugi alkalni i zemnoalkalni metali, element br. 20 se ne može dobiti elektrolizom iz vodenih rastvora. Kalcijum se dobija elektrolizom njegovih rastopljenih soli.

Ovo je složen i energetski intenzivan proces. Kalcijum hlorid se topi u elektrolizeru uz dodatak drugih soli (potrebne su da bi se snizila tačka topljenja CaCl 2).

Čelična katoda dodiruje samo površinu elektrolita; oslobođeni kalcij se lijepi i smrzava na njemu. Kako se kalcij oslobađa, katoda se postepeno podiže i na kraju se dobije kalcijumska "šipka" dužine 50 ... 60 cm, koja se zatim uklanja, odvaja od čelične katode i proces počinje iznova. „Metoda dodira“ koristi se za dobijanje kalcijuma koji je jako kontaminiran kalcijum hloridom, gvožđem, aluminijumom i natrijumom. Prečišćava se pretapanjem u atmosferi argona.

Ako se čelična katoda zamijeni metalnom katodom sposobnom za legiranje s kalcijem, tada će se odgovarajuća legura dobiti tijekom elektrolize. U zavisnosti od namjene, može se koristiti kao legura, ili se čisti kalcij može dobiti destilacijom u vakuumu. Tako se dobijaju legure kalcijuma sa cinkom, olovom i bakrom.

Drugi metod za dobijanje kalcijuma - metalno-termalni - teorijski je potkrijepio još 1865. godine poznati ruski hemičar N.N. Beketov. Kalcijum se redukuje sa aluminijumom pod pritiskom od samo 0,01 mm Hg. Temperatura procesa 1100...1200°C. Kalcijum se tako dobija u obliku pare, koja se zatim kondenzuje.

Poslednjih godina razvijena je još jedna metoda za dobijanje elementa. Zasnovan je na termalnoj disocijaciji kalcijum karbida: zagrijan u vakuumu do 1750°C, karbid se razgrađuje sa stvaranjem pare kalcijuma i čvrstog grafita.

Fizička svojstva kalcijuma

Metalni kalcijum postoji u dvije alotropske modifikacije. Do 443 °C, α-Ca sa kubičnom lice-centriranom rešetkom je stabilan (parametar a = 0,558 nm), iznad β-Ca je stabilan sa kubičnom tjelesno centriranom rešetkom tipa α-Fe (parametar a = 0,448 nm). Standardna entalpija Δ H 0 prelaza α → β je 0,93 kJ/mol.

Postepenim povećanjem pritiska počinje da pokazuje svojstva poluprovodnika, ne postaje poluprovodnik u punom smislu te reči (više nije ni metal). Daljnjim povećanjem pritiska, vraća se u metalno stanje i počinje da ispoljava supravodljiva svojstva (temperatura supravodljivosti je šest puta viša od one kod žive, a po vodljivosti daleko nadmašuje sve ostale elemente). Jedinstveno ponašanje kalcija je na mnogo načina slično stroncijumu.

Uprkos sveprisutnosti elementa, čak ni hemičari nisu svi vidjeli elementarni kalcij. Ali ovaj metal, kako izvana tako i po ponašanju, potpuno se razlikuje od alkalnih metala, kontakt s kojima je prepun opasnosti od požara i opekotina. Može se bezbedno čuvati na vazduhu, ne pali se od vode. Mehanička svojstva elementarnog kalcijuma ga ne čine „crnom ovcom“ u porodici metala: kalcijum nadmašuje mnoge od njih po snazi ​​i tvrdoći; može se okretati na strugu, uvlačiti u žicu, kovati, presovati.

Pa ipak, 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 CO 2 .

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.

Hemijska svojstva kalcijuma

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 drugi 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 para Ca 2+ / Ca 0 je -2,84 V, tako da kalcijum aktivno reaguje sa vodom, ali bez paljenja:

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 + Q.

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

2Ca + O 2 = 2CaO, Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.

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 + H 2 \u003d CaH 2, Ca + 6B \u003d CaB 6,

3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2, Ca + 2C \u003d CaC 2,

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcijum fosfid), poznati su i kalcijum fosfidi sastava CaP i CaP 5;

Poznati su i 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (kalcijum silicid), kalcijum silicidi sastava CaSi, Ca 3 Si 4 i CaSi 2.

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:

CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,

Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.

Ca 2+ jon je bezbojan. Kada se u plamen dodaju rastvorljive soli kalcijuma, plamen postaje cigleno crven.

Kalcijumove soli kao što su CaCl 2 hlorid, CaBr 2 bromid, CaI 2 jodid i Ca(NO 3) 2 nitrat su visoko rastvorljive u vodi. CaF 2 fluorid, CaCO 3 karbonat, CaSO 4 sulfat, Ca 3 (PO 4) 2 ortofosfat, CaC 2 O 4 oksalat i neki drugi su nerastvorljivi u vodi.

Važna je činjenica da je, za razliku od kalcijum karbonata CaCO 3, kiseli kalcijum karbonat (hidrokarbonat) Ca (HCO 3) 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:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.

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

Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.

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

Prisustvo rastvorenog kalcijum bikarbonata u vodi u velikoj meri određuje privremenu tvrdoću vode. Naziva se privremenim jer se pri ključanju vode bikarbonat razgrađuje, a CaCO 3 taloži. Ova pojava dovodi, na primjer, do činjenice da se kamenac stvara u kotliću s vremenom.

Aplikacija kalcijum

Do nedavno, metalni kalcij se gotovo nikada nije koristio. Sjedinjene Američke Države su, na primer, pre Drugog svetskog rata trošile samo 10...25 tona kalcijuma godišnje, Nemačka - 5...10 tona.Ali za razvoj novih oblasti tehnologije koriste se mnogi retki i vatrostalni metali. potreban. Pokazalo se da je za mnoge od njih kalcij vrlo zgodan i aktivan redukcijski agens, a element se počeo koristiti u proizvodnji torija, vanadija, cirkonija, berilija, niobija, uranijuma, tantala i drugih vatrostalnih metala. Čisti metalni kalcij se široko koristi u metalotermiji za dobivanje rijetkih metala.

Čisti kalcij se koristi za legiranje olova, koje se koristi za proizvodnju ploča akumulatora, starter olovnih baterija bez održavanja i niskog samopražnjenja. Takođe, metalni kalcij se koristi za proizvodnju visokokvalitetnih kalcijumskih babbita BKA.

Primjena metalnog kalcija

Glavna upotreba metalnog kalcija je kao redukciono sredstvo u proizvodnji metala, posebno nikla, bakra i nerđajućeg čelika. Kalcijum i njegov hidrid se takođe koriste za dobijanje teško obnovivih metala kao što su hrom, torijum i uranijum. Legure kalcijuma sa olovom koriste se u baterijama i legurama ležajeva. Granule kalcijuma se također koriste za uklanjanje tragova zraka iz elektrovakuum uređaja.

Prirodna kreda u obliku praha uključena je u sastave za poliranje metala. Ali nemoguće je oprati zube prirodnim prahom krede, jer sadrži ostatke školjki i školjki najmanjih životinja, koje imaju povećanu tvrdoću i uništavaju zubnu caklinu.

Upotrebakalcijumu nuklearnoj fuziji

Izotop 48 Ca je najefikasniji i naširoko korišten materijal za proizvodnju superteških elemenata i otkrivanje novih elemenata u periodnom sistemu. Na primjer, u slučaju korištenja 48 Ca jona za proizvodnju superteških elemenata u akceleratorima, jezgra ovih elemenata se formiraju stotine i hiljade puta efikasnije nego kada se koriste drugi "projektili" (joni). Radioaktivni kalcij se široko koristi u biologiji i medicini kao tragač izotopa u proučavanju procesa mineralnog metabolizma u živom organizmu. Uz njegovu pomoć, ustanovljeno je da u tijelu postoji kontinuirana izmjena jona kalcija između plazme, mekih tkiva, pa čak i koštanog tkiva. 45 Ca je također igrao važnu ulogu u proučavanju metaboličkih procesa koji se odvijaju u zemljištu i u proučavanju procesa asimilacije kalcija od strane biljaka. Koristeći isti izotop, bilo je moguće otkriti izvore kontaminacije čelika i ultračistog gvožđa spojevima kalcijuma tokom procesa topljenja.

Sposobnost kalcijuma da veže kiseonik i azot omogućila je da se koristi za čišćenje inertnih gasova i kao geter (Geter je supstanca koja služi za apsorpciju gasova i stvaranje dubokog vakuuma u elektronskim uređajima.) u vakuum radio opremi.

Upotreba jedinjenja kalcijuma

Neka umjetna jedinjenja kalcija postala su još poznatija i poznatija od krečnjaka ili gipsa. Tako su antički graditelji koristili gašeni Ca(OH) 2 i živi kreč CaO.

Cement je takođe jedinjenje kalcijuma dobijeno veštačkim putem. Prvo se peče mješavina gline ili pijeska sa krečnjakom i dobija se klinker koji se potom melje u fini sivi prah. Možete puno pričati o cementu (ili bolje rečeno o cementima), ovo je tema nezavisnog članka.

Isto važi i za staklo, koje takođe obično sadrži element.

kalcijum hidrid

Zagrevanjem kalcijuma u atmosferi vodika dobija se CaH 2 (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 je tvar otkrivena slučajno prilikom testiranja novog dizajna peći. U novije vreme, kalcijum karbid CaCl 2 se uglavnom koristio za zavarivanje i rezanje metala sa kiseonikom. Kada karbid stupi u interakciju s vodom, nastaje acetilen, a sagorijevanje acetilena u mlazu kisika omogućava postizanje temperature od skoro 3000°C. U posljednje vrijeme acetilen, a sa njim i karbid, sve se manje koristi za zavarivanje i sve više - u hemijskoj industriji.

kalcijum kaohemijski izvor 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 vijek trajanja (decenijama) u upotrebljivom stanju, sposobnost rada u svim uvjetima (prostor, visoki pritisci), visoka specifična energija 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 izkalcijum

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

Lijekovi

Jedinjenja kalcijuma se široko koriste kao antihistaminici.

• Kalcijum hlorid
• Kalcijum glukonat
• kalcijum glicerofosfat

Osim toga, spojevi kalcija se uvode u preparate za prevenciju osteoporoze, u vitaminske komplekse za trudnice i starije osobe.

kalcijuma u ljudskom organizmu

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). Potreba za kalcijumom zavisi od starosti. Za odrasle potrebna dnevna doza je od 800 do 1000 miligrama (mg), a za djecu od 600 do 900 mg, što je za djecu veoma važno zbog intenzivnog rasta skeleta. 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).

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

Prekomjerne doze kalcija i vitamina D mogu uzrokovati hiperkalcemiju, praćenu intenzivnom kalcizacijom kostiju i tkiva (uglavnom zahvaćajući urinarni sistem). Maksimalna dnevna sigurna doza za odraslu osobu je 1500 do 1800 miligrama.

kalcijum u tvrdoj vodi

Kompleks svojstava definisanih jednom rečju "tvrdoća" vodi daju soli kalcijuma i magnezijuma rastvorene u njoj. Tvrda voda je neprikladna u mnogim slučajevima života. Formira sloj kamenca u parnim kotlovima i kotlovnicama, otežava bojenje i pranje tkanina, ali je pogodan za pravljenje sapuna i emulgiranje u parfimeriji. Stoga su se u prošlosti, kada su metode omekšavanja vode bile nesavršene, tekstilna i parfemska preduzeća obično nalazila u blizini izvora „meke“ vode.

Razlikovati privremenu i trajnu tvrdoću. Privremenu (ili karbonatnu) tvrdoću vodi daju rastvorljivi bikarbonati Ca (HCO 3) 2 i Mg (HCO 3) 2. Može se eliminisati jednostavnim ključanjem, pri čemu se bikarbonati pretvaraju u kalcijum i magnezijum karbonate netopive u vodi.

Trajnu tvrdoću stvaraju sulfati i hloridi istih metala. I to se može eliminirati, ali je to mnogo teže učiniti.

Zbir obje tvrdoće je ukupna tvrdoća vode. Različito se vrednuje u različitim zemljama. Uobičajeno je da se tvrdoća vode izražava kao broj miligrama ekvivalenata kalcijuma i magnezijuma u jednom litru vode. Ako u litri vode ima manje od 4 mEq, tada se voda smatra mekom; kako njihova koncentracija raste, sve su krutiji i, ako sadržaj prelazi 12 jedinica, vrlo kruti.

Tvrdoća vode se obično određuje pomoću otopine sapuna. Takav rastvor (određene koncentracije) dodaje se kap po kap u izmerenu količinu vode. Sve dok u vodi ima jona Ca 2+ ili Mg 2+, oni će ometati stvaranje pjene. Prema troškovima rastvora sapuna pre pojave pene izračunava se sadržaj jona Ca 2+ i Mg 2+.

Zanimljivo je da je tvrdoća vode određena na sličan način još u starom Rimu. Kao reagens poslužilo je samo crno vino - njegove boje i tvari stvaraju talog s jonima kalcija i magnezija.

Skladištenje kalcijuma

Metalni kalcij se može dugo skladištiti u komadima težine od 0,5 do 60 kg. Takvi komadi se čuvaju u papirnim vrećama zatvorenim u pocinčane željezne bubnjeve sa zalemljenim i obojenim šavovima. Dobro zatvorene bubnjeve stavljaju se u drvene kutije. Komadi težine manje od 0,5 kg ne mogu se dugo čuvati - brzo se pretvaraju u oksid, hidroksid i kalcijev karbonat.