Nem a kalcium fizikai tulajdonsága. A kalcium elem. Tulajdonságok, beszerzés, alkalmazás. Interakció másokkal

KALCIUM (latin Calcium), Ca, a periódusos rendszer rövid alakjának II. csoportjának (a hosszú alak 2. csoportjának) kémiai eleme; alkáliföldfémekre vonatkozik; atomszám 20; atomtömeg 40,078. A természetben 6 stabil izotóp található: 40 Ca (96,941%), 42 Ca (0,647%), 43 Ca (0,135%), 44 Ca (2,086%), 46 Ca (0,004%), 48 Ca (0,187%) ; mesterségesen előállított 34-54 tömegszámú radioizotópok.

Történelmi hivatkozás. Számos természetes kalciumvegyületet ismertek az ókorban, és széles körben használták az építőiparban (például gipsz, mész, márvány). A fémes kalciumot először G. Davy izolálta 1808-ban CaO és HgO oxidok keverékének elektrolízise és a képződött kalcium-amalgám ezt követő lebontása során. A név a latin calx (genitive calcis) szóból származik - mész, puha kő.

Elterjedés a természetben. A földkéreg kalciumtartalma 3,38 tömeg%. Magas kémiai aktivitása miatt szabad állapotban nem fordul elő. A leggyakoribb ásványok az anortit Ca, anhidrit CaSO 4, apatit Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), gipsz CaSO 4 2H 2 O, kalcit és aragonit CaCO 3, perovszkit CaTiO 3, fluorit CaF 2, scheelit CaWO 4. A kalcium ásványok üledékes (például mészkő), magmás és metamorf kőzetek részét képezik. A kalciumvegyületek megtalálhatók az élő szervezetekben: a gerincesek csontszöveteinek fő összetevői (hidroxiapatit, fluorapatit), korallvázak, puhatestűhéjak (kalcium-karbonát és foszfátok) stb. A Ca 2+ -ionok jelenléte meghatározza a csontok keménységét. víz.

Tulajdonságok. A kalciumatom külső elektronhéjának konfigurációja 4s 2 ; vegyületekben +2, ritkán +1 oxidációs állapotot mutat; Pauling elektronegativitás 1,00, atomsugár 180 pm, Ca 2+ ion sugara 114 pm (6-os koordinációs szám). a kalcium ezüstfehér lágyfém; 443 °С-ig a kockafelület központú kristályrácsos módosítás stabil, 443 °С felett - köbös testközpontú ráccsal; t pl 842°С, t kip 1484 °С, sűrűsége 1550 kg/m3; hővezető képessége 125,6 W/(m K).

A kalcium nagy kémiai aktivitású fém (hermetikusan lezárt edényekben vagy ásványolajréteg alatt tárolva). Normál körülmények között könnyen kölcsönhatásba lép az oxigénnel (kalcium-oxid CaO képződik), hevítéskor - hidrogénnel (CaH 2 hidrid), halogénekkel (kalcium-halogenidek), bórral (CaB 6 borid), szénnel (kalcium-karbid CaC 2), szilíciummal (Ca szilicidek 2 Si, CaSi, CaSi 2, Ca 3 Si 4), nitrogén (Ca 3 N 2 nitrid), foszfor (Ca 3 P 2, CaP, CaP 5 foszfidok), kalkogén (CaX kalkogenidek, ahol X S, Lásd, azok). A kalcium kölcsönhatásba lép más fémekkel (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn stb.), intermetallikus vegyületeket képezve. A fémes kalcium vízzel reagálva kalcium-hidroxidot Ca(OH) 2 és H 2 képződik. Erőteljesen kölcsönhatásba lép a legtöbb savval, megfelelő sókat képezve (például kalcium-nitrát, kalcium-szulfát, kalcium-foszfátok). Folyékony ammóniában oldódik, és sötétkék, fémes vezetőképességű oldatot képez. Amikor az ammónia elpárolog, ammónia szabadul fel az ilyen oldatból. A kalcium fokozatosan reagál az ammóniával, így Ca(NH 2) 2 amid keletkezik. Különféle komplex vegyületeket képez, a legnagyobb jelentőségűek az oxigéntartalmú polidentát ligandumok komplexei, például a Ca-komplexonátok.

Biológiai szerep . A kalcium biogén elemekre utal. Az ember napi kalciumszükséglete körülbelül 1 g Élő szervezetekben a kalciumionok részt vesznek az izomösszehúzódási folyamatokban és az idegimpulzusok továbbításában.

Nyugta. A fém kalciumot elektrolitikus és metallotermikus módszerekkel nyerik. Az elektrolitikus módszer az olvadt kalcium-klorid érintéses katóddal vagy folyékony réz-kalcium katóddal történő elektrolízisén alapul. A keletkező réz-kalcium ötvözetből a kalciumot 1000-1080 °C hőmérsékleten és 13-20 kPa nyomáson desztillálják le. A metalloterm módszer a kalcium redukcióján alapul annak oxidjából alumíniummal vagy szilíciummal 1100-1200 °C-on. Ezáltal aluminát vagy kalcium-szilikát, valamint gázhalmazállapotú kalcium keletkezik, amelyet azután kondenzálnak. A kalciumvegyületek és kalciumot tartalmazó anyagok világtermelése kb. 1 milliárd tonna/év (1998).

Alkalmazás. A kalciumot redukálószerként használják számos fém (Rb, Cs, Zr, Hf, V stb.) előállításánál. A kalcium-szilicideket, valamint a nátriummal, cinkkel és más fémekkel alkotott kalciumötvözeteket deoxidáló- és kéntelenítőként használják egyes ötvözetek és olajok esetében, az argon oxigéntől és nitrogéntől való tisztítására, valamint gázelnyelőként vákuumberendezésekben. A CaCl 2 -kloridot szárítószerként használják a kémiai szintézisben, a gipszet a gyógyászatban. A kalcium-szilikátok a cement fő alkotóelemei.

Lit .: Rodyakin VV Kalcium, vegyületei és ötvözetei. M., 1967; Spitsyn V.I., Martynenko L.I. Szervetlen kémia. M., 1994. 2. rész; Szervetlen kémia / Szerk.: Yu. D. Tretyakov. M., 2004. T. 2.

L. N. Komissarova, M. A. Ryumin.

A periódusos rendszer összes eleme között több is megkülönböztethető, amelyek nélkül nem csak az élő szervezetekben lehetséges különféle betegségek kialakulása, de általában lehetetlen normálisan élni és növekedni. Ezek egyike a kalcium.

Érdekes módon, ha erről a fémről, mint egyszerű anyagról van szó, nincs haszna az embernek, még csak kárt sem. A Ca 2+ ionokról azonban csak szót kell ejteni, hiszen rögtön a pontok tömege jellemzi fontosságukat.

A kalcium helyzete a periódusos rendszerben

A kalcium jellemzése, mint minden más elem, a periódusos rendszerben elfoglalt helyzetének feltüntetésével kezdődik. Végül is lehetővé teszi, hogy sokat tanuljunk erről az atomról:

• nukleáris töltet;
• az elektronok és protonok, neutronok száma;
• oxidációs állapot, magasabb és alacsonyabb;
• elektronikus konfiguráció és egyéb fontos dolgok.

Az általunk vizsgált elem a második csoport, a fő alcsoport negyedik nagy periódusában található, és 20-as sorozatszámmal rendelkezik. A kémiai periódusos táblázat a kalcium atomtömegét is mutatja - 40,08, ami a meglévő átlagos értéke. ennek az atomnak az izotópjai.

Az oxidációs állapot egy, mindig állandó, egyenlő +2-vel. CaO képlet. Latin név kalcium elem, innen a Ca atom szimbóluma.

A kalcium, mint egyszerű anyag jellemzése

Normál körülmények között ez az elem egy fém, ezüstös fehér szín. A kalcium, mint egyszerű anyag képlete Ca. Magas kémiai aktivitásának köszönhetően számos különböző osztályba tartozó vegyületet képes képezni.

Aggregált szilárd állapotban nem része az emberi szervezetnek, ezért ipari és műszaki igényekhez (főleg kémiai szintézisekhez) fontos.

A földkéregben való részesedését tekintve az egyik legelterjedtebb fém, körülbelül 1,5%. Az alkáliföldfémek csoportjába tartozik, hiszen vízben oldva lúgokat ad, de a természetben többféle ásványi anyag és só formájában fordul elő. Sok kalciumot (400 mg/l) tartalmaz a tengervíz.

Kristály cella

A kalcium jellemzőit a kristályrács szerkezete magyarázza, amely kétféle lehet (mivel van alfa és béta forma):

• köbös arc-centrikus;
• kötetközpontú.

A molekulában a kötés típusa fémes, a rács helyein, mint minden fémnél, atomionok vannak.

A természetben lenni

A természetben számos olyan alapanyag található, amelyek tartalmazzák ezt az elemet.

1. Tengervíz.
2. Kőzetek és ásványok.
3. Élő szervezetek (héjak és héjak, csontszövet stb.).
4. Talajvíz a földkéregben.

A következő típusú kőzetek és ásványok azonosíthatók, amelyek természetes források kalcium.

1. A dolomit kalcium- és magnézium-karbonát keveréke.
2. A fluorit kalcium-fluorid.
3. Gipsz - CaSO 4 2H 2 O.
4. Kalcit - kréta, mészkő, márvány - kalcium-karbonát.
5. Alabástrom - CaSO 4 0,5H 2 O.
6. Apátitás.

Összességében körülbelül 350 különféle ásványi anyagot és kőzetet izolálnak, amelyek kalciumot tartalmaznak.

Hogyan lehet eljutni

Sokáig nem lehetett a fémet szabad formában elkülöníteni, mivel kémiai aktivitása magas, tiszta formában nem találja meg a természetben. Ezért a 19. századig (1808) a kérdéses elem egy másik rejtély volt, amelyet a periódusos rendszer hordozott.

A kalcium mint fém képes volt Humphrey Davy angol kémikus szintetizálására. Ő volt az, aki először fedezte fel a szilárd ásványok és sók olvadékainak elektromos árammal való kölcsönhatásának jellemzőit. A mai napig ennek a fémnek a legmegfelelőbb módja a sói elektrolízise, ​​mint például:

• kalcium- és kálium-klorid keveréke;
• fluor és kalcium-klorid keveréke.

Oxidjából kalciumot is ki lehet vonni a kohászatban általánosan elterjedt aluminoterm módszerrel.

Fizikai tulajdonságok

A kalcium jellemzése a fizikai paraméterek több bekezdésben is leírható.

1. Aggregált állapot - normál körülmények között szilárd.
2. Olvadáspont - 842 0 С.
3. A fém puha, késsel vágható.
4. Szín - ezüstös-fehér, ragyogó.
5. Jó vezető- és hővezető tulajdonságokkal rendelkezik.
6. Hosszan tartó melegítéssel folyékony, majd gőz állapotba kerül, elveszítve fémes tulajdonságait. Forráspont 1484 0 С.

Fizikai tulajdonságok A kalciumnak van egy tulajdonsága. Amikor egy fémre nyomást gyakorolnak, egy adott időpontban az elveszti fémes tulajdonságait és elektromos áramvezető képességét. Az expozíció további növelésével azonban ismét helyreáll, és szupravezetőként jelenik meg, többszörösen magasabb, mint a többi elem e mutatók tekintetében.

Kémiai tulajdonságok

Ennek a fémnek az aktivitása nagyon magas. Ezért sok kölcsönhatás van, amelyben a kalcium belép. Minden nemfémmel való reakció gyakori nála, mert redukálószerként nagyon erős.

1. Normál körülmények között könnyen reagál a megfelelő bináris vegyületek képződésével: halogének, oxigén.
2. Melegítéskor: hidrogén, nitrogén, szén, szilícium, foszfor, bór, kén és mások.
3. A szabadban azonnal kölcsönhatásba lép a szén-dioxiddal és az oxigénnel, ezért szürke bevonat borítja.
4. Hevesen reagál savakkal, néha meggyulladással.

A kalcium érdekes tulajdonságai a sók összetételében nyilvánulnak meg. Tehát a mennyezeten és a falakon növekvő gyönyörű barlangok nem mások, mint idővel vízből, szén-dioxidból és bikarbonátból keletkeznek a talajvízben zajló folyamatok hatására.

Figyelembe véve, hogy a fém mennyire aktív normál állapotában, laboratóriumokban tárolják, mint a lúgosak. Sötét üvegedényben, szorosan lezárt fedéllel, kerozin vagy paraffin réteg alatt.

A kalciumionra adott minőségi reakció a láng gyönyörű, telített téglavörös színű színe. A vegyületek összetételében egy fémet is azonosítani lehet egyes sóinak (kalcium-karbonát, fluorid, szulfát, foszfát, szilikát, szulfit) oldhatatlan csapadékával.

fém csatlakozások

A fémvegyületek típusai a következők:

• oxid;
• hidroxid;
• kalciumsók (közepes, savas, bázikus, kettős, komplex).

A CaO néven ismert kalcium-oxidot építőanyag (mész) előállítására használják. Ha az oxidot vízzel oltja el, akkor a megfelelő hidroxidot kapja, amely lúg tulajdonságait mutatja.

A gazdaság különböző ágazataiban használt különféle kalciumsóknak van nagy gyakorlati jelentősége. Azt, hogy milyen sók léteznek, fentebb már említettük. Adjunk példákat ezeknek a vegyületeknek a típusaira.

1. Közepes sók - CaCO 3 karbonát, Ca 3 foszfát (PO 4) 2 és mások.
2. Savas hidroszulfát CaHSO 4.
3. A főbbek a bikarbonát (CaOH) 3 PO 4.
4. Komplex - Cl 2.
5. Kettős - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

A kalcium az ebbe az osztályba tartozó vegyületek formájában fontos a biológiai rendszerek számára, mivel a sók a szervezet ionforrásai.

Biológiai szerep

Miért fontos a kalcium az emberi szervezet számára? Ennek több oka is van.

1. Ennek az elemnek az ionjai az intercelluláris anyag és a szövetfolyadék részét képezik, részt vesznek a gerjesztési mechanizmusok szabályozásában, a hormonok és neurotranszmitterek termelésében.
2. A kalcium a csontokban, a fogzománcban halmozódik fel, a teljes testtömeg körülbelül 2,5%-a. Ez elég sok, és fontos szerepet játszik ezen szerkezetek megerősítésében, szilárdságuk és stabilitásuk megőrzésében. A test növekedése nélküle lehetetlen.
3. A véralvadás a kérdéses ionoktól is függ.
4. A szívizom része, részt vesz annak gerjesztésében és összehúzódásában.
5. Résztvevője az exocitózis és más intracelluláris változások folyamatainak.

Ha az elfogyasztott kalcium mennyisége nem elegendő, akkor olyan betegségek alakulnak ki, mint például:

• angolkór;
• csontritkulás;
• vérbetegségek.

A napi norma egy felnőtt számára 1000 mg, a 9 évesnél idősebb gyermekek számára pedig 1300 mg. Annak érdekében, hogy elkerüljük ennek az elemnek a túlzott mennyiségét a szervezetben, nem szabad túllépni a feltüntetett adagot. Ellenkező esetben bélbetegségek alakulhatnak ki.

Minden más élőlény számára a kalcium nem kevésbé fontos. Például bár sokaknak nincs csontvázuk, a külső megerősítésük eszközei is ennek a fémnek a képződményei. Közöttük:

• kagylófélék;
• kagyló és osztriga;
• szivacsok;
• korallpolipok.

Mindegyikük a hátán hord, vagy elvileg az élet során valamilyen külső vázat alkot, amely megvédi őket a külső hatásoktól és a ragadozóktól. Fő alkotóeleme a kalcium sók.

A gerinces állatoknak, az emberekhez hasonlóan, szükségük van ezekre az ionokra a normális növekedéshez és fejlődéshez, és táplálékkal kapják meg őket.

Számos lehetőség létezik, amellyel pótolható az elem hiányzó normája a testben. A legjobb persze a természetes módszerek – a kívánt atomot tartalmazó termékek. Ha azonban ez valamilyen okból nem elegendő vagy lehetetlen, az orvosi út is elfogadható.

Tehát a kalciumot tartalmazó élelmiszerek listája a következő:

• tej- és savanyú tejtermékek;
• hal;
• lomb;
• gabonafélék (hajdina, rizs, teljes kiőrlésű lisztből készült péksütemények);
• néhány citrusfélék (narancs, mandarin);
• hüvelyesek;
• minden dió (különösen a mandula és a dió).

Ha allergiás egyes termékekre, vagy más okból nem tudja használni, akkor a kalcium tartalmú készítmények segítenek a kívánt elem szintjének pótlásában a szervezetben.

Mindegyikük ennek a fémnek a sója, amelyek könnyen felszívódnak a szervezetben, gyorsan felszívódnak a vérbe és a belekben. Közülük a legnépszerűbbek és a legnépszerűbbek a következők.

1. Kalcium-klorid - oldatos injekció vagy orális adagolás felnőttek és gyermekek számára. A készítményben lévő só koncentrációjában különbözik, "forró injekciókhoz" használják, mert befecskendezve éppen ilyen érzést okoz. Vannak gyümölcslével ellátott formák, amelyek megkönnyítik a lenyelést.
2. Kapható tabletta (0,25 vagy 0,5 g) és intravénás injekcióhoz való oldat formájában. Gyakran tabletták formájában különféle gyümölcs-adalékanyagokat tartalmaz.
3. Kalcium-laktát - 0,5 g-os tablettákban kapható.

Kalcium

KALCIUM-ÉN; m.[a lat. calx (calcis) - mész] Kémiai elem (Ca), ezüstfehér fém, amely mészkő, márvány stb. része.

◁ Kalcium, th, th. K sók.

(lat. Kalcium), a periódusos rendszer II. csoportjába tartozó kémiai elem, az alkáliföldfémek közé tartozik. A név lat. calx, genitive calcis - mész. Ezüst-fehér fém, sűrűsége 1,54 g / cm 3, t pl 842ºC. Normál hőmérsékleten könnyen oxidálódik a levegőben. A földkéregben való elterjedtségét tekintve az 5. helyet foglalja el (ásványok kalcit, gipsz, fluorit stb.). Aktív redukálószerként U, Th, V, Cr, Zn, Be és egyéb fémek vegyületeikből történő kinyerésére, acélok, bronzok stb. deoxidálására használják. A súrlódásgátló anyagok összetételében szerepel. A kalciumvegyületeket az építőiparban (mész, cement), a kalciumkészítményeket - az orvostudományban használják.

A KALCIUM (lat. Calcium), a Ca (értsd: "kalcium"), egy 20-as rendszámú kémiai elem, a Mengyelejev-elemek periódusos rendszerének IIA csoportjának negyedik periódusában található; atomtömeg 40,08. Az alkáliföldfém elemek számához tartozik (cm. ALKÁFÖLD FÉMEK).
A természetes kalcium nuklidok keverékéből áll (cm. NUKLID) 40 (keverékben 96,94 tömeg%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) és 46 (0,003%) tömegszámmal. A külső elektronréteg konfigurációja 4 s 2 . Szinte minden vegyületben a kalcium oxidációs állapota +2 (II vegyérték).
A semleges kalcium atom sugara 0,1974 nm, a Ca 2+ ioné 0,114 nm-től (6-os koordinációs szám esetén) 0,148 nm-ig (12-es koordinációs szám esetén). A semleges kalciumatom szekvenciális ionizációs energiái 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 és 84,5 eV. A Pauling-skálán a kalcium elektronegativitása körülbelül 1,0. Szabad formájában a kalcium ezüstös-fehér fém.
A felfedezés története
A kalciumvegyületek mindenhol megtalálhatók a természetben, így az emberiség már ősidők óta ismeri őket. A meszet már régóta használják az építőiparban. (cm. MÉSZ)(oltott mész és oltott), amelyet sokáig egyszerű anyagnak, "földnek" tartottak. 1808-ban azonban G. Davy angol tudós (cm. DEVI Humphrey) sikerült új fémet szerezni a mészből. Ehhez Davy enyhén megnedvesített oltott mész és higany-oxid keverékét elektrolízisnek vetette alá, és a higanykatódon képződött amalgámból új fémet izolált, amelyet kalciumnak nevezett (a latin calx szóból, calcis nemzetség esete - mész). Oroszországban egy ideig ezt a fémet "mészkőnek" nevezték.
A természetben lenni
A kalcium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a Földön. A földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után az 5. hely bőségében). A kalcium nagy kémiai aktivitása miatt szabad formában a természetben nem található. A kalcium nagy része a szilikátokban található. (cm. SZILIKÁTOK)és alumínium-szilikátok (cm. ALUMOSILIKÁTOK) különféle kőzetek (gránit (cm. GRÁNIT), gneiszek (cm. GNEISZ) stb.). Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkő képviseli, amelyek főként kalcit ásványból állnak. (cm. MÉSZPÁT)(CaCO3). A kalcit kristályos formája - a márvány - sokkal ritkábban található meg a természetben.
A kalcium ásványi anyagok, mint például a mészkő, meglehetősen elterjedtek. (cm. MÉSZKŐ)СaCO 3, anhidrit (cm. ANHIDRIT) CaSO 4 és gipsz (cm. GIPSZ) CaSO 4 2H 2 O, fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2, apatit (cm. APATIT) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit (cm. DOLOMIT) MgCO 3 CaCO 3. Kalcium és magnézium sók jelenléte természetes víz merevsége meghatározott (cm. A VÍZ KEMÉNYSÉGE). A kalcium jelentős része az élő szervezetek része. Tehát a hidroxi-apatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH), vagy egy másik bejegyzésben a 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - a gerincesek csontszövetének alapja, beleértve az embert is; kalcium-karbonát CaCO 3-ból készülnek a héjak és számos gerinctelen állat héja, tojáshéj stb.
Nyugta
A fém kalciumot CaCl 2 (75-80%) és KCl vagy CaCl 2 és CaF 2 olvadék elektrolízisével, valamint a CaO 1170-1200 °C-on aluminoterm redukciójával nyerik:
4CaO + 2Al = CaAl 2O 4 + 3Ca.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A kalcium fém két allotróp módosulatban létezik (lásd az Allotropy (cm. ALLOTRÓPIA)). 443 °C-ig stabil a-Ca köbös felületközpontú ráccsal (a paraméter = 0,558 nm), magasabb b-Ca stabil a-Fe típusú köbös testközpontú ráccsal (a paraméter = 0,448 nm). A kalcium olvadáspontja 839 ° C, forráspontja 1484 ° C, sűrűsége 1,55 g / cm 3.
A kalcium kémiai aktivitása magas, de alacsonyabb, mint az összes többi alkáliföldfémé. Könnyen reagál a levegő oxigénjével, szén-dioxidjával és nedvességével, ami miatt a kalcium fém felülete általában tompa szürke, ezért a laboratóriumban a kalciumot általában úgy raktározzák, mint a többit. alkáliföldfémek, szorosan lezárt üvegben egy réteg petróleum alatt.
A standard potenciálok sorozatában a kalcium a hidrogéntől balra található. A Ca 2+ /Ca 0 pár standard elektródpotenciálja -2,84 V, így a kalcium aktívan reagál a vízzel:
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2.
Az aktív nemfémekkel (oxigén, klór, bróm) a kalcium normál körülmények között reagál:
2Ca + O 2 \u003d 2CaO; Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.
Levegőn vagy oxigénben hevítve a kalcium meggyullad. A kevésbé aktív nemfémekkel (hidrogén, bór, szén, szilícium, nitrogén, foszfor és mások) a kalcium kölcsönhatásba lép hevítés közben, például:
Ca + H 2 \u003d CaH 2 (kalcium-hidrid),
Ca + 6B = CaB 6 (kalcium-borid),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (kalcium-nitrid)
Ca + 2C \u003d CaC 2 (kalcium-karbid)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcium-foszfid), CaP és CaP 5 összetételű kalcium-foszfidok is ismertek;
A 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (kalcium-szilicid), a CaSi, Ca 3 Si 4 és CaSi 2 összetételű kalcium-szilicidek is ismertek.
A fenti reakciók lefolyását általában nagy mennyiségű hő felszabadulása kíséri (azaz ezek a reakciók exotermek). Minden nemfém vegyületben a kalcium oxidációs állapota +2. A legtöbb nemfém kalciumvegyület víz hatására könnyen lebomlik, például:
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
A kalcium-oxid jellemzően bázikus. Laboratóriumban és technológiában karbonátok hőbontásával nyerik:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.
A műszaki kalcium-oxid CaO-t égetett mésznek nevezik.
Vízzel reagálva Ca (OH) 2 képződik, és nagy mennyiségű hő szabadul fel:
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.
Az így kapott Ca (OH) 2 -t általában oltott mésznek vagy mésztejnek nevezik (cm. MÉSZTEJ) annak a ténynek köszönhetően, hogy a kalcium-hidroxid vízben való oldhatósága alacsony (0,02 mol / l 20 ° C-on), és amikor vízhez adják, fehér szuszpenzió képződik.
A savas oxidokkal való kölcsönhatás során a CaO sókat képez, például:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; CaO + SO 3 \u003d CaSO 4.
A Ca 2+ -ion színtelen. Ha kalcium-sókat adunk a lánghoz, a láng téglavörösre változik.
A kalciumsók, mint például a CaCl 2 -klorid, CaBr 2 -bromid, CaI 2 -jodid és Ca(NO 3) 2 -nitrát jól oldódnak vízben. A CaF 2 fluorid, CaCO 3 karbonát, CaSO 4 szulfát, Ca 3 (PO 4) 2 átlagos ortofoszfát, CaC 2 O 4 oxalát és néhány egyéb vízben oldhatatlan.
Fontos az a tény, hogy az átlagos kalcium-karbonát CaCO 3 -tól eltérően a savas kalcium-karbonát (hidrokarbonát) Ca (HCO 3) 2 vízben oldódik. A természetben ez a következő folyamatokhoz vezet. Amikor a szén-dioxiddal telített hideg eső vagy folyóvíz behatol a föld alá és mészkövekre esik, ezek feloldódása figyelhető meg:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.
Ugyanazokon a helyeken, ahol a kalcium-hidrogén-karbonáttal telített víz a föld felszínére kerül és felmelegszik napsugarak, fordított reakció megy végbe:
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Így történik a transzfer a természetben. nagy tömegek anyagokat. Ennek eredményeként hatalmas süllyedések alakulhatnak ki a föld alatt (lásd Karszt (cm. Karszt (természeti jelenség)), és gyönyörű kő "jégcsapok" - cseppkövek képződnek a barlangokban (cm. STALAPTITOK (ásványi képződmények)és sztalagmitok (cm. SZTALAGMITOK).
A vízben oldott kalcium-hidrogén-karbonát jelenléte nagymértékben meghatározza a víz átmeneti keménységét. (cm. A VÍZ KEMÉNYSÉGE). Ideiglenesnek nevezik, mert a víz forralásakor a bikarbonát lebomlik, és a CaCO 3 kicsapódik. Ez a jelenség például ahhoz vezet, hogy a vízforralóban idővel vízkő képződik.
A kalcium és vegyületeinek felhasználása
A fémes kalciumot az urán metallotermikus előállítására használják (cm. urán (kémiai elem), tórium (cm. TÓRIUM), titán (cm. TITÁN (kémiai elem), cirkónium (cm. CIRKÓNIUM), cézium (cm. CÉZIUM)és rubídium (cm. RUBÍDIUM).
A természetes kalciumvegyületeket széles körben használják kötőanyagok (cement) előállítására (cm. CEMENT), gipsz (cm. GIPSZ), mész stb.). Az oltott mész megkötő hatása azon alapul, hogy idővel a kalcium-hidroxid reakcióba lép a levegőben lévő szén-dioxiddal. A folyamatban lévő reakció eredményeként a CaCO3 kalcit tűszerű kristályai keletkeznek, amelyek a közeli kövekké, téglákká stb. Építőanyagokés hogyan lehet őket egyetlen egésszé hegeszteni. Kristályos kalcium-karbonát - márvány - finom befejező anyag. A meszeléshez krétát használnak. A nyersvas előállítása során nagy mennyiségű mészkövet használnak fel, mivel lehetővé teszik a vasérc tűzálló szennyeződéseinek (például kvarc SiO 2) viszonylag alacsony olvadáspontú salakokba való átvitelét.
Mint fertőtlenítő nagyon hatékony fehérítő (cm. FEHÍTŐPOR)- „klór” Ca(OCl)Cl - klorid és kalcium-hipoklorit keveréke (cm. KALCIUM-HIPOKLORIT) nagy oxidálóképességgel.
A kalcium-szulfátot is széles körben használják, mind vízmentes vegyület, mind kristályos hidrátok formájában - az úgynevezett "félvizes" szulfát - alabástrom formájában. (cm. ALEVIZ FRYAZIN (milánói)) CaSO 4 0,5H 2 O és kétvíz-szulfát - gipsz CaSO 4 2H 2 O. A gipszet széles körben használják az építőiparban, a szobrászatban, stukkó és különféle művészeti termékek gyártásához. A gipszet a gyógyászatban is használják csontok rögzítésére törések esetén.
A kalcium-klorid CaCl 2-t konyhasóval együtt használják az útfelületek jegesedésének leküzdésére. A kalcium-fluorid CaF 2 kiváló optikai anyag.
kalcium a szervezetben
A kalcium egy biogén elem (cm. BIOGÉN ELEMEK), folyamatosan jelen van a növények és állatok szöveteiben. Az állatok és emberek ásványi anyagcseréjének, valamint a növények ásványi táplálékának fontos összetevője, a kalcium számos funkciót lát el a szervezetben. Apatitot tartalmaz (cm. APATIT), valamint a kalcium-szulfát és -karbonát képezi a csontszövet ásványi összetevőjét. A 70 kg tömegű emberi test körülbelül 1 kg kalciumot tartalmaz. A kalcium részt vesz az ioncsatornák munkájában (cm. ION CSATORNÁK), anyagok szállítását a biológiai membránokon keresztül, az idegimpulzus továbbításában (cm. INGERÜLET), a véralvadás folyamatában (cm. VÉRALDÁS)és a megtermékenyítés. A kalciferolok szabályozzák a kalcium anyagcserét a szervezetben (cm. KALCIFEROL)(D-vitamin). A túl kevés vagy túl sok kalcium ahhoz vezet különféle betegségek- angolkór (cm. ANGOLKÓR), meszesedés (cm. KALCINOSIS) stb. Ezért az emberi tápláléknak megfelelő mennyiségben kell tartalmaznia a kalciumvegyületeket (800-1500 mg kalcium naponta). Magas a kalciumtartalom a tejtermékekben (például túróban, sajtban, tejben), egyes zöldségekben és más élelmiszerekben. A kalciumkészítményeket széles körben használják az orvostudományban.

enciklopédikus szótár. 2009 .

Nézze meg, mi a "kalcium" más szótárakban:

- (Ca) sárga fényes és alakítható fém. Fajsúly ​​1.6. Az orosz nyelvben szereplő idegen szavak szótára. Pavlenkov F., 1907. KALCIUM (új lat. kalcium, lat. calx mészből). Ezüst színű fém. Idegen szavak szótára, ...... Orosz nyelv idegen szavak szótára

KALCIUM- KALCIUM, kalcium, kém. elem, char. Ca, fényes, ezüstös fehér fém kristályos. törés, amely az alkáliföldfémek csoportjába tartozik. Oud. súlya 1,53; nál nél. V. 40,07; olvadáspontja 808°. Sa egyike a nagyon ...... Nagy Orvosi Enciklopédia

- (Kalcium), Ca, a periódusos rendszer II. csoportjába tartozó kémiai elem, 20-as rendszám, 40,08 atomtömeg; alkáliföldfémekre vonatkozik; olvadáspont: 842 °C. Gerincesek csontszövetében, puhatestű héjában, tojáshéjában található. Kalcium...... Modern Enciklopédia

A fém ezüstfehér, viszkózus, képlékeny, levegőn gyorsan oxidálódik. Olvadási sebesség pa 800 810°. A természetben különféle sók formájában fordul elő, amelyek kréta, mészkő, márvány, foszforitok, apatitok, gipsz stb. lerakódásokat képeznek. A sárgán. hát…… Műszaki vasúti szótár

- (lat. Kalcium) A Ca, a periódusos rendszer II. csoportjába tartozó kémiai elem, 20-as rendszám, 40,078 atomtömeg, az alkáliföldfémek közé tartozik. A név a latin calx, calcis lime genitívből származik. Ezüstfehér fém, ...... Nagy enciklopédikus szótár

MEGHATÁROZÁS

Kalcium- a periódusos rendszer huszadik eleme. Megnevezés - Ca a latin „calcium” szóból. A negyedik periódusban található, IIA csoport. Fémekre utal. Az alapdíj 20.

A kalcium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a természetben. Körülbelül 3% (tömeg) tartalmaz a földkéregben. Számos mészkő- és krétalerakódásként, valamint márványként fordul elő, amelyek a kalcium-karbonát CaCO 3 természetes változatai. A gipsz CaSO 4 × 2H 2 O, a foszforit Ca 3 (PO 4) 2 és végül a különféle kalciumtartalmú szilikátok is nagy mennyiségben megtalálhatók.

A kalcium egyszerű anyag formájában képlékeny, meglehetősen kemény fehér fém (1. ábra). Levegőn gyorsan oxidréteggel borítja, hevítve pedig élénk vöröses lánggal ég. A kalcium viszonylag lassan reagál hideg vízzel, de a forró víz gyorsan kiszorítja a hidrogént, hidroxidot képezve.

Rizs. 1. Kalcium. Kinézet.

A kalcium atom- és molekulatömege

Egy anyag relatív molekulatömege (M r) egy szám, amely megmutatja, hogy egy adott molekula tömege hányszor nagyobb, mint egy szénatom tömegének 1/12-e, és egy elem relatív atomtömege (Ar r) az, hogy egy kémiai elem átlagos atomtömege hányszor nagyobb, mint egy szénatom tömegének 1/12-e.

Mivel a kalcium szabad állapotban monoatomos Ca-molekulák formájában létezik, atom- és molekulatömegének értéke megegyezik. 40,078-nak felelnek meg.

A kalcium izotópjai

Ismeretes, hogy a természetben a kalcium négy stabil izotóp, 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca és 48Ca formájában található, a 40Ca izotóp egyértelműen túlsúlyban (99,97%). Tömegszámuk 40, 42, 43, 44, 46 és 48. A 40 Ca kalcium-izotóp atomjának magja húsz protont és húsz neutront tartalmaz, a fennmaradó izotópok pedig csak a neutronok számában térnek el tőle.

Vannak mesterséges kalcium-izotópok, amelyek tömegszáma 34 és 57 között van, amelyek közül a legstabilabb a 41 Ca, felezési ideje 102 ezer év.

Kalciumionok

A kalciumatom külső energiaszintjén két elektron van, amelyek vegyértékek:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2.

Kémiai kölcsönhatás következtében a kalcium feladja vegyértékelektronjait, azaz. donoruk, és pozitív töltésű ionná alakul:

Ca 0 -2e → Ca 2+.

A kalcium molekula és atomja

A kalcium szabad állapotban monoatomos Ca-molekulák formájában létezik. Íme néhány olyan tulajdonság, amely a kalciumatomot és -molekulát jellemzi:

kalciumötvözetek

A kalcium egyes ólomötvözetek ötvözőkomponenseként szolgál.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Ufa Állami Kőolajipari Műszaki Egyetem

Általános és Analitikai Kémia Tanszék

Az előadások a következő témára: "A kalcium elem. Tulajdonságok, beszerzés, alkalmazás "

Felkészítője a BTS-11-01 csoport diákja, Prokaev G.L.

egyetemi docens Krasko S.A.

Bevezetés

A név története és eredete

A természetben lenni

Nyugta

Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

A fémes kalcium alkalmazásai

Kalciumvegyületek használata

Biológiai szerep

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

A kalcium a második csoport fő alcsoportjának, a periódusos rendszer negyedik periódusának egyik eleme kémiai elemek D. I. Mengyelejev, 20-as rendszámmal. Ca (lat. Kalcium) szimbólummal jelölve. Az egyszerű kalcium anyag (CAS-szám: 7440-70-2) egy lágy, reaktív, ezüstfehér alkáliföldfém.

A kalciumot alkáliföldfémnek nevezik, az S elemnek minősül. Külső elektronikai szinten a kalciumnak két elektronja van, így vegyületeket ad: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 stb. A kalcium a tipikus fémek közé tartozik - nagy affinitása van az oxigénhez, szinte minden fémet redukál oxidjaiból, és meglehetősen erős Ca (OH) 2 bázist képez.

A 20-as elem mindenütt jelenléte ellenére még a vegyészek sem láttak elemi kalciumot. Ez a fém azonban mind külsőleg, sem viselkedésében egyáltalán nem hasonlít az alkálifémekhez, amelyekkel való érintkezés tüzek és égési sérülések veszélyével jár. Levegőn biztonságosan tárolható, víztől nem gyullad meg.

Az elemi kalciumot szinte soha nem használják szerkezeti anyagként. Ahhoz túl aktív. A kalcium könnyen reagál oxigénnel, kénnel, halogénekkel. Bizonyos körülmények között még nitrogénnel és hidrogénnel is reagál. A szén-oxidok környezete, amely a legtöbb fém számára inert, agresszív a kalcium számára. CO és CO2 atmoszférában ég.

A név története és eredete

Az elem neve latból származik. calx (in birtokos eset calcis) - "mész", "puha kő". Humphrey Davy angol kémikus javasolta, aki 1808-ban elektrolitikus módszerrel izolálta a kalciumfémet. Davy elektrolizált nedves oltott mész és higany-oxid HgO keverékét platinalemezen, amely anód volt. A katódként egy folyékony higanyba merített platinahuzal szolgált. Az elektrolízis eredményeként kalcium-amalgámot kaptunk. Miután elűzte belőle a higanyt, Davy kapott egy kalcium nevű fémet.

A kalciumvegyületeket - mészkő, márvány, gipsz (valamint a mész - égő mészkő terméke) több évezred óta használták az építőiparban. A 18. század végéig a kémikusok a meszet egyszerű testnek tekintették. 1789-ben A. Lavoisier azt javasolta, hogy a mész, a magnézia, a barit, az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid összetett anyagok.

A természetben lenni

A kalcium nagy kémiai aktivitása miatt szabad formában a természetben nem található.

A kalcium a földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után az 5. hely bőségében).

Izotópok. A kalcium a természetben hat izotóp keverékeként fordul elő: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca és 48Ca, amelyek közül a leggyakoribb - 40Ca - 96,97%.

A hat természetben előforduló kalcium-izotóp közül öt stabil. A hatodik 48Ca izotópról, a hat közül a legnehezebb és meglehetősen ritka (izotóp-bősége mindössze 0,187%), nemrég fedezték fel, hogy kétszeres béta-bomláson megy keresztül, felezési ideje 5,3 ×1019 évek.

kőzetekben és ásványokban. A kalcium nagy részét különféle kőzetek (gránit, gneisz stb.) szilikátjai és alumínium-szilikátjai tartalmazzák, különösen a földpát - anortit Ca.

Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkő képviseli, amelyek főként kalcit ásványi anyagból (CaCO3) állnak. A kalcit kristályos formája - a márvány - sokkal ritkábban található meg a természetben.

A kalcium ásványi anyagok, mint a kalcit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabástrom CaSO4 0,5H2O és gipsz CaSO4 2H2O, fluorit CaF2, apatitok Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 meglehetősen elterjedtek. A természetes vízben lévő kalcium és magnézium sók jelenléte meghatározza annak keménységét.

A földkéregben erőteljesen vándorló, különféle geokémiai rendszerekben felhalmozódó kalcium 385 ásványt képez (az ásványok számát tekintve a negyedik).

Migráció a földkéregben. A kalcium természetes migrációjában jelentős szerepet játszik a „karbonát-egyensúly”, amely a kalcium-karbonát vízzel és szén-dioxiddal való kölcsönhatásának reverzibilis reakciójával jár együtt az oldható bikarbonát képződésével:

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

(az egyensúly a szén-dioxid koncentrációjától függően balra vagy jobbra tolódik el).

biogén migráció. A bioszférában a kalciumvegyületek szinte minden állati és növényi szövetben megtalálhatók (lásd még alább). A kalcium jelentős része az élő szervezetek része. Tehát a hidroxiapatit Ca5(PO4)3OH, vagy más jelöléssel a 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 a gerincesek csontszövetének alapja, beleértve az embert is; sok gerinctelen állat héja és héja, tojáshéj, stb., kalcium-karbonát CaCO3-ból áll.Emberek és állatok élő szöveteiben 1,4-2% Ca (tömeghányad szerint); egy 70 kg tömegű emberi testben a kalciumtartalom körülbelül 1,7 kg (főleg a csontszövet sejtközi anyagának összetételében).

Nyugta

A szabad fémes kalciumot CaCl2-ből (75-80%) és KCl-ból vagy CaCl2-ből és CaF2-ből álló olvadék elektrolízisével, valamint a CaO 1170-1200 °C-on aluminoterm redukciójával nyerik:

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Kidolgoztak egy eljárást kalcium előállítására is, kalcium-karbid CaC2 termikus disszociációjával

Fizikai tulajdonságok

A kalcium fém két allotróp módosulatban létezik. 443°C-ig ellenáll α -Ca köbös ráccsal, magasabb stabil β-Ca típusú köbös testközpontú ráccsal α -Fe. Normál entalpia ΔH0 átmenet α → β 0,93 kJ/mol.

A kalcium egy könnyűfém (d = 1,55), ezüst-fehér színű. Keményebb és többnél olvad magas hőmérsékletű(851 °C) a nátriumhoz képest, amely a periódusos rendszerben mellette található. Ennek az az oka, hogy a fémben kalciumiononként két elektron van. Ezért kémiai kötés ionok és elektrongáz között erősebb, mint a nátriumé. Nál nél kémiai reakciók A kalcium vegyértékelektronjai átjutnak más elemek atomjaihoz. Ebben az esetben kettős töltésű ionok képződnek.

Kémiai tulajdonságok

A kalcium egy tipikus alkáliföldfém. A kalcium kémiai aktivitása magas, de alacsonyabb, mint az összes többi alkáliföldfémé. Könnyen reagál a levegő oxigénjével, szén-dioxidjával és nedvességével, ami miatt a kalcium fém felülete általában tompa szürke színű, ezért a kalciumot a laboratóriumban általában a többi alkáliföldfémhez hasonlóan, szorosan lezárt tégelyben, réteg alatt tárolják. kerozinból vagy folyékony paraffinból.

A standard potenciálok sorozatában a kalcium a hidrogéntől balra található. A Ca2+/Ca0 pár standard elektródpotenciálja –2,84 V, így a kalcium aktívan reagál a vízzel, de gyulladás nélkül:

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

Az aktív nemfémekkel (oxigén, klór, bróm) a kalcium normál körülmények között reagál:

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

Levegőn vagy oxigénben hevítve a kalcium meggyullad. A kevésbé aktív nemfémekkel (hidrogén, bór, szén, szilícium, nitrogén, foszfor és mások) a kalcium kölcsönhatásba lép hevítés közben, például:

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

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

Ca + 2P = Ca3P2 (kalcium-foszfid),

ismertek a CaP és CaP5 készítmények kalcium-foszfidjai is;

Ca + Si = Ca2Si (kalcium-szilicid),

A CaSi, Ca3Si4 és CaSi2 összetételű kalcium-szilicidek is ismertek.

A fenti reakciók lefolyását általában nagy mennyiségű hő felszabadulása kíséri (vagyis ezek a reakciók exotermek). Minden nemfém vegyületben a kalcium oxidációs állapota +2. A legtöbb nemfém kalciumvegyület víz hatására könnyen lebomlik, például:

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

A Ca2+ ion színtelen. Amikor oldható kalcium-sókat adnak a lánghoz, a láng téglavörösre változik.

A kalciumsók, például a CaCl2-klorid, CaBr2-bromid, CaI2-jodid és Ca(NO3)2-nitrát vízben nagyon jól oldódnak. A CaF2-fluorid, a CaCO3-karbonát, a CaSO4-szulfát, a Ca3(PO4)2-ortofoszfát, a CaC2O4-oxalát és mások vízben oldhatatlanok.

Fontos az a tény, hogy a kalcium-karbonát CaCO3-tól eltérően a savas kalcium-karbonát (hidrokarbonát) Ca(HCO3) 2 vízben oldódik. A természetben ez a következő folyamatokhoz vezet. Amikor a szén-dioxiddal telített hideg eső vagy folyóvíz behatol a föld alá és mészkövekre esik, ezek feloldódása figyelhető meg:

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

Azokon a helyeken, ahol a kalcium-hidrogén-karbonáttal telített víz a föld felszínére kerül, és a napsugarak felmelegítik, fordított reakció történik:

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

Tehát a természetben nagy tömegű anyagok átvitele megy végbe. Emiatt hatalmas rések képződhetnek a föld alatt, a barlangokban pedig gyönyörű kő "jégcsapok" - cseppkövek és cseppkövek - képződnek.

A vízben oldott kalcium-hidrogén-karbonát jelenléte nagymértékben meghatározza a víz átmeneti keménységét. Ideiglenesnek nevezik, mert a víz forralásakor a bikarbonát lebomlik, és a CaCO3 kicsapódik. Ez a jelenség például ahhoz vezet, hogy a vízforralóban idővel vízkő képződik.

kalcium fém kémiai fizikai

A kalciumfémet elsősorban redukálószerként használják fémek, különösen nikkel, réz és rozsdamentes acél gyártásában. A kalciumot és hidridjét nehezen visszanyerhető fémek, például króm, tórium és urán előállítására is használják. A kalcium és ólom ötvözeteit akkumulátorokban és csapágyötvözetekben használják. A kalcium granulátumot arra is használják, hogy eltávolítsák a levegő nyomait az elektrovákuum készülékekből. Az oldható kalcium- és magnéziumsók határozzák meg a víz általános keménységét. Ha kis mennyiségben vannak jelen a vízben, akkor a vizet lágynak nevezik. E sók magas tartalmával a víz keménynek számít. A keménységet forralással szüntetjük meg; néha vizet desztillálnak, hogy teljesen kiküszöböljék.

Metalthermy

A tiszta fémes kalciumot széles körben használják a metallotermiában ritka fémek előállítására.

Ötvözés

Tiszta kalciumot használnak az ólom ötvözésére, amelyet akkumulátorlemezek, karbantartást nem igénylő, alacsony önkisülésű ólom-savas indítóakkumulátorok gyártásához használnak. A fémes kalciumot a kiváló minőségű kalcium babbits BKA előállításához is használják.

Nukleáris fúzió

A 48Ca izotóp a leghatékonyabb és legszélesebb körben használt anyag szupernehéz elemek előállítására és új elemek felfedezésére a periódusos rendszerben. Például abban az esetben, ha 48Ca-ionokat használnak szupernehéz elemek előállítására gyorsítókban, ezeknek az elemeknek a magjai százszor és ezerszer hatékonyabban jönnek létre, mint más "lövedékek" (ionok) használatakor.

Kalciumvegyületek használata

kalcium-hidrid. A kalciumot hidrogénatmoszférában hevítve CaH2-t (kalcium-hidridet) nyernek, amelyet a kohászatban (metallotermia) és a szántóföldi hidrogéngyártásban használnak fel.

Optikai és lézeres anyagok. A kalcium-fluoridot (fluorit) egykristályok formájában használják az optikában (csillagászati ​​objektívek, lencsék, prizmák) és lézeranyagként. A kalcium-volframátot (scheelit) egykristályok formájában használják a lézertechnológiában, és szcintillátorként is.

kalcium-karbid. A kalcium-karbid CaC2-t széles körben használják acetilén előállítására és fémek redukálására, valamint kalcium-cianamid előállítására (a kalcium-karbid nitrogénben történő hevítésével 1200 ° C-on a reakció exoterm, ciánamid kemencékben hajtják végre).

Kémiai áramforrások. A kalciumot, valamint alumíniummal és magnéziummal alkotott ötvözeteit tartalék hőelektromos akkumulátorokban használják anódként (például kalcium-kromát elemként). A kalcium-kromátot olyan akkumulátorokban használják, mint a katód. Az ilyen akkumulátorok jellemzője a rendkívül hosszú eltarthatóság (évtizedek), használható állapotban, bármilyen körülmények között (térben, nagy nyomáson) működőképes, nagy tömeg- és térfogati fajlagos energia. Hátránya a rövid időtartam. Az ilyen akkumulátorokat ott használják, ahol rövid időre hatalmas elektromos energia előállítására van szükség ( ballisztikus rakéták, néhány űrhajó stb.).

Tűzálló anyagok. A kalcium-oxidot mind szabad formában, mind kerámia keverékek részeként tűzálló anyagok előállításához használják.

Gyógyszerek. Az orvostudományban a Ca-gyógyszerek megszüntetik a szervezetben a Ca-ionok hiányával összefüggő rendellenességeket (tetánia, görcsök, angolkór). A Ca-készítmények csökkentik túlérzékenység allergénekre, és allergiás betegségek (szérumbetegség, alvási láz stb.) kezelésére használják. A Ca-készítmények csökkentik a megnövekedett érpermeabilitást és gyulladáscsökkentő hatásúak. Vérzéses érgyulladás, sugárbetegség, gyulladásos folyamatok (tüdőgyulladás, mellhártyagyulladás stb.) és egyes bőrbetegségek esetén alkalmazzák. Vérzéscsillapító szerként, a szívizom aktivitásának javítására és a digitálisz-készítmények hatásának fokozására, magnéziumsókkal való mérgezés ellenszereként írják fel. Más gyógyszerekkel együtt a Ca-készítményeket a szülés serkentésére használják. A Ca-kloridot szájon át és intravénásan adják be.

A Ca-készítmények közé tartozik még a gipsz (CaSO4) sebészetben használt gipszkötéshez, valamint a kréta (CaCO3), amelyet szájon át adnak a gyomornedv fokozott savasságával és a fogpor készítésére.

Biológiai szerep

A kalcium gyakori makrotápanyag a növényekben, állatokban és emberekben. Embereknél és más gerinceseknél a legtöbb a csontvázban és a fogakban található foszfátok formájában. A legtöbb gerinctelen csoport (szivacsok, korallpolipok, puhatestűek stb.) csontváza a kalcium-karbonát (mész) különféle formáiból áll. A kalciumionok részt vesznek a véralvadási folyamatokban, valamint a vér állandó ozmotikus nyomásának fenntartásában. A kalciumionok az egyik univerzális másodlagos hírvivőként is szolgálnak, és számos intracelluláris folyamatot szabályoznak - izomösszehúzódást, exocitózist, beleértve a hormonok és neurotranszmitterek szekrécióját stb. A kalcium koncentrációja az emberi sejtek citoplazmájában körülbelül 10-7 mol, sejtközi folyadékokban kb. 10−3 mol.

A táplálékkal az emberi szervezetbe jutó kalcium nagy részét a tejtermékek tartalmazzák, a fennmaradó kalcium a húsra, halra és néhány növényi termékek(a bab különösen magas). A felszívódás a vastag- és vékonybélben egyaránt megtörténik, és a savas környezet, a D- és C-vitamin, a laktóz és a telítetlen zsírsavak elősegítik. A magnéziumnak a kalcium-anyagcserében betöltött szerepe is fontos, hiányával a kalcium „kimosódik” a csontokból, és lerakódik a vesékben (vesekövekben) és az izmokban.

A kalcium asszimilációját aszpirin, oxálsav, ösztrogén származékok akadályozzák meg. Az oxálsavval kombinálva a kalcium vízben oldhatatlan vegyületeket ad, amelyek a vesekövek alkotórészei.

A vér kalciumtartalma a vele kapcsolatos nagyszámú folyamat miatt pontosan szabályozott, és mikor megfelelő táplálkozás nincs hiány. Az étrendből való hosszabb kihagyás görcsöket, ízületi fájdalmakat, álmosságot, növekedési rendellenességeket és székrekedést okozhat. A mélyebb hiány tartós izomgörcsökhöz és csontritkuláshoz vezet. A kávéval és az alkohollal való visszaélés a kalciumhiány oka lehet, mivel egy része a vizelettel ürül.

A kalcium és a D-vitamin túlzott dózisa hiperkalcémiát okozhat, amelyet a csontok és szövetek intenzív meszesedése követ (főleg a húgyúti rendszert érintve). A tartós felesleg megzavarja az izom- és idegszövetek működését, fokozza a véralvadást és csökkenti a cink felszívódását a csontsejtekben. A maximális napi biztonságos adag egy felnőtt számára 1500-1800 milligramm.

Termékek Kalcium, mg/100 g

Szezám 783

Csalán 713

Útifű nagy 412

Szardínia olajban 330

Budra ivy 289

Kutya csipkebogyó 257

Mandula 252

Útifű lándzsás. 248

Mogyoró 226

Vízitorma 214

Száraz szójabab 201

3 év alatti gyermekek - 600 mg.

4-10 éves gyermekek - 800 mg.

10-13 éves gyermekek - 1000 mg.

13-16 éves serdülők - 1200 mg.

16 éves és idősebb fiatalok - 1000 mg.

25-50 éves felnőttek - 800-1200 mg.

Terhes és szoptató nők - 1500-2000 mg.

Következtetés

A kalcium az egyik legelterjedtebb elem a Földön. A természetben nagyon sok van belőle: kalciumsókból hegyvonulatok, agyagos kőzetek képződnek, megtalálható a tenger- és folyóvizekben, növényi és állati szervezetek része.

A kalcium folyamatosan körülveszi a városlakókat: szinte minden fő építőanyag - beton, üveg, tégla, cement, mész - jelentős mennyiségben tartalmazza ezt az elemet.

Természetesen, ha van ilyen kémiai tulajdonságok, a kalcium szabad állapotban nem található meg a természetben. A természetes és mesterséges kalciumvegyületek azonban rendkívül fontossá váltak.

Bibliográfia

1.Szerkesztőség: Knunyants I. L. (főszerkesztő) Kémiai enciklopédia: 5 kötetben - Moszkva: Szovjet Enciklopédia, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 p.

2.Doronin. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 oldal illusztrációkkal.

.Dotsenko V.A. - Terápiás és megelőző táplálkozás. - K. táplálkozás, 2001 - N1-p.21-25

4.Bilezikian J. P. Kalcium és csontanyagcsere // In: K. L. Becker, szerk.

5.M.Kh. Karapetyants, S.I. Drakin - Általános és szervetlen kémia, 2000. 592 oldal illusztrációkkal.