סידן הוא סוג של כימיקל. תכונות פיזיקליות של סידן

בית / הרצאות שנה א' / כימיה כללית ואורגנית / שאלה 23. סידן / 2. תכונות פיזיקליות וכימיות

תכונות גשמיות. סידן הוא מתכת כסופה-לבנה ניתנת לגייסה הנמסה ב-850 מעלות צלזיוס. C ורותח ב-1482 מעלות. ג. זה הרבה יותר קשה מהמתכות האלקליות.

תכונות כימיות. סידן הוא מתכת פעילה. אז בתנאים רגילים, הוא יוצר אינטראקציה בקלות עם חמצן אטמוספרי והלוגנים:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (תחמוצת סידן);

Ca + Br2 = CaBr2 (סידן ברומיד).

עם מימן, חנקן, גופרית, זרחן, פחמן ושאר לא-מתכות, סידן מגיב בעת חימום:

Ca + H2 = CaH2 (סידן הידריד);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (סידן ניטריד);

Ca + S = CaS (סידן גופרתי);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (סידן פוספיד);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (סידן קרביד).

סידן יוצר אינטראקציה איטית עם מים קרים, ובעוצמה רבה עם מים חמים:

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

סידן יכול לקחת חמצן או הלוגנים מתחמוצות והלידים של מתכות פחות פעילות, כלומר יש לו תכונות מפחיתות:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

1. להיות בטבע
3. קבלה
4. יישום

www.medkurs.ru

סידן | מדריך Pesticides.ru

עבור אנשים רבים, הידע על סידן מוגבל לעובדה שאלמנט זה הכרחי לבריאות העצמות והשיניים. איפה עוד זה מכיל, למה זה נחוץ וכמה נחוץ, לא לכולם יש רעיון. עם זאת, סידן נמצא בתרכובות רבות המוכרות לנו, טבעיות ומעשה ידי אדם. גיר וסיד, נטיפים וזקיפים של מערות, מאובנים עתיקים ומלט, גבס ובט, מוצרי חלב ותרופות נגד אוסטאופורוזיס - כל זה ועוד עשיר בסידן.

אלמנט זה הושג לראשונה על ידי G. Davy בשנת 1808, ובתחילה לא נעשה בו שימוש פעיל במיוחד. למרות זאת, כעת מתכת זו היא החמישית בעולם מבחינת ייצור, והצורך בה גדל משנה לשנה. תחום השימוש העיקרי בסידן הוא ייצור חומרי בניין ותערובות. עם זאת, זה הכרחי לבניית לא רק בתים, אלא גם תאים חיים. בגוף האדם, סידן הוא חלק מהשלד, מאפשר התכווצויות שרירים, מבטיח קרישת דם, מווסת את פעילותם של מספר אנזימי עיכול, ומבצע עוד פונקציות רבות למדי. זה חשוב לא פחות לחפצים חיים אחרים: בעלי חיים, צמחים, פטריות ואפילו חיידקים. יחד עם זאת, הצורך בסידן גבוה למדי, מה שמאפשר לסווג אותו כמקרו-נוטריינט.

סידן (סידן), Ca הוא יסוד כימי של תת-הקבוצה העיקרית של קבוצה II של המערכת המחזורית של מנדלייב. מספר אטומי - 20. מסה אטומית - 40.08.

סידן הוא מתכת אדמה אלקליין. במדינה החופשית גמיש, די קשה, לבן. צפיפות מתייחסת למתכות קלות.

צפיפות - 1.54 גרם/סמ"ק,
נקודת התכה - +842 מעלות צלזיוס,
נקודת רתיחה - +1495 מעלות צלזיוס.

לסידן יש תכונות מתכתיות בולטות. בכל התרכובות, מצב החמצון הוא +2.

באוויר הוא מכוסה בשכבת תחמוצת; כאשר הוא מחומם, הוא בוער בלהבה אדמדמה ובהירה. הוא מגיב באיטיות עם מים קרים, ועוקר במהירות מימן ממים חמים ויוצר הידרוקסיד. כאשר הוא מגיב עם מימן, הוא יוצר הידרידים. בטמפרטורת החדר, הוא מגיב עם חנקן ליצירת ניטרידים. זה גם משתלב בקלות עם הלוגנים וגופרית, משחזר תחמוצות מתכת בעת חימום.

סידן הוא אחד היסודות הנפוצים ביותר בטבע. בקרום כדור הארץ תכולתו היא 3% במשקל. זה מתרחש בצורה של משקעים של גיר, אבן גיר, שיש (זן טבעי של סידן פחמתי CaCO3). בכמויות גדולות יש משקעים של גבס (CaSO4 x 2h3O), פוספוריט (Ca3 (PO4) 2 וסיליקטים שונים המכילים סידן.

מים

. מלחי סידן נמצאים כמעט תמיד במים טבעיים. מתוכם, רק הגבס מסיס בו מעט. עם תכולת הפחמן הדו חמצני במים, סידן פחמתי נכנס לתמיסה בצורה של ביקרבונט Ca(HCO3)2.

מים קשים

. מים טבעיים עם כמות גדולה של מלחי סידן או מגנזיום נקראים קשים.

מים רכים

. עם תכולה נמוכה של מלחים אלה או היעדרם, מים נקראים רכים.

קרקעות

. ככלל, קרקעות מסופקות במידה מספקת עם סידן. ומכיוון שסידן כלול במסה גדולה יותר בחלק הצומח של הצמחים, ההסרה שלו עם היבול היא זניחה.

איבודים של סידן מהקרקע מתרחשים כתוצאה משטיפה שלו על ידי משקעים. תהליך זה תלוי בהרכב הגרנולומטרי של קרקעות, גשמים, מיני צמחים, צורות ומינונים של סיד ודשנים מינרליים. בהתאם לגורמים אלו, הפסדי סידן משכבת העיבוד נעים בין כמה עשרות ל-200-400 ק"ג/הא או יותר.

תכולת סידן בסוגי קרקע שונים

קרקעות פודזוליות מכילות 0.73% (מהחומר היבש של הקרקע) סידן.

יער אפור - 0.90% סידן.

צ'רנוזמים - 1.44% סידן.

סרוזמים - 6.04% סידן.

בצמח, הסידן הוא בצורה של פוספטים, סולפטים, קרבונטים, בצורה של מלחים של פקטין וחומצות אוקסאליות. כמעט 65% מהסידן בצמחים ניתן להפיק במים. השאר מטופלים בחומצות אצטית וחומצות הידרוכלוריות חלשות. רוב הסידן נמצא בתאים מזדקנים.

תסמינים של מחסור בסידן לפי:
תַרְבּוּת	תסמיני מחסור
תסמינים כלליים	הלבנת הניצן האפיקי; הלבנת עלים צעירים; קצות העלים כפופות למטה; קצוות העלים מתכרבלים;
תפוח אדמה	העלים העליונים פורחים בצורה גרועה; נקודת הגדילה של הגבעול מתה; יש פס בהיר בקצוות העלים, מאוחר יותר הוא מתכהה; קצוות העלים מעוותים למעלה;
כרוב לבן וכרובית	על עלים של צמחים צעירים, כתמים כלורוטיים (שיישון) או פסים לבנים לאורך הקצוות; בצמחים מבוגרים העלים מתכרבלים ומופיעות עליהם כוויות; נקודת הצמיחה מתה
	אונות קצה עלים מתות פרחים נושרים; נקודה כהה מופיעה על הפרי בקודקוד, שמתגברת ככל שהפרי גדל (רקבוב עגבניות)
	הניצנים האפיקיים מתים; הקצוות של עלים צעירים עטופים, נקרעים, ואז מתים; החלקים העליונים של היורה מתים; פגיעה בקצות השורשים; בעיסה של הפרי - כתמים חומים (גלענית מרה); טעם הפרי מתדרדר; ירידה בסחירות של פירות

פונקציות של סידן

ההשפעה של אלמנט זה על צמחים היא רב צדדית ובדרך כלל חיובית. סִידָן:

משפר את חילוף החומרים;
ממלא תפקיד חשוב בתנועת הפחמימות;
משפיע על המטמורפוזות של חומרים חנקניים;
מאיץ את צריכת חלבוני רזרבה בזמן הנביטה;
ממלא תפקיד בתהליך הפוטוסינתזה;
אנטגוניסט חזק של קטיונים אחרים, מונע את כניסתם המוגזמת לרקמות הצמח;
זה משפיע על התכונות הפיזיקליות-כימיות של הפרוטופלזמה (צמיגות, חדירות וכו'), ומכאן על המהלך התקין של תהליכים ביוכימיים בצמח;
תרכובות סידן עם פקטין מדביקות את הקירות של תאים בודדים יחד;
משפיע על פעילות האנזימים.

יש לציין כי השפעת תרכובות הסידן (סיד) על פעילות האנזימים מתבטאת לא רק בפעולה ישירה, אלא גם בשל שיפור התכונות הפיזיקליות-כימיות של הקרקע והמשטר התזונתי שלה. בנוסף, סגירת הקרקע משפיעה באופן משמעותי על תהליכי הביוסינתזה של ויטמין.

חוסר (מחסור) בסידן בצמחים

המחסור בסידן משפיע בעיקר על התפתחות מערכת השורשים. היווצרות שערות שורשים נעצרת על השורשים. התאים החיצוניים של השורש נהרסים.

סימפטום זה בא לידי ביטוי הן בחוסר סידן והן בחוסר איזון בתמיסת התזונה, כלומר, דומיננטיות של קטיונים נתרן, אשלגן ומימן חד ערכיים בו.

בנוסף, נוכחות חנקן חנקתי בתמיסת הקרקע מגבירה את זרימת הסידן לרקמות הצמח, בעוד האמוניה מפחיתה אותה.

צפויים סימנים של הרעבה בסידן כאשר תכולת הסידן נמוכה מ-20% מיכולת חילופי הקטיונים בקרקע.

תסמינים. מבחינה ויזואלית, מחסור בסידן נוצר על ידי הסימנים הבאים:

בשורשי הצמחים נצפים קצות חומות פגומות;
נקודת הגדילה מעוותת ומתה;
פרחים, שחלות וניצנים נושרים;
פירות נפגעים על ידי נמק;
העלים הם כלורוטיים;
הניצן האפיקי מת, וצמיחת הגבעול נעצרת.

כרוב, אספסת, תלתן רגישים מאוד לנוכחות סידן. הוכח שאותם צמחים מאופיינים גם ברגישות מוגברת לחומציות הקרקע.

הרעלת סידן מינרלי גורמת לכלורוזיס בין הוורידים עם כתמים נמקיים לבנבנים. הם יכולים להיות צבעוניים או בעלי טבעות קונצנטריות מלאות במים. חלק מהצמחים מגיבים לעודף סידן על ידי גידול שושנת עלים, גסיסת יריות ועלים נושרים. התסמינים דומים במראה למחסור בברזל ומגנזיום.

מקור חידוש הסידן בקרקע הוא דשני סיד. הם מחולקים לשלוש קבוצות:

סלעים גירניים קשים;
סלעים גירניים רכים;
פסולת תעשייתית בעלת תכולת סיד גבוהה.

סלעים גירניים קשים לפי התוכן של CaO ו-MgO מחולקים ל:

אבני גיר (55-56% CaO ועד 0.9% MgO);
אבני גיר דולומטיות (42-55% CaO ועד 9% MgO);
דולומיטים (32-30% CaO ו-18-20% MgO).

אבני גיר

- דשני סיד בסיסיים. מכיל 75-100% תחמוצות Ca ו-Mg במונחים של CaCO3.

אבן גיר בדולומיטציה

. מכיל 79-100% מרכיב פעיל (a.i.) במונחים של CaCO3. מומלץ במחזורי יבולים עם תפוחי אדמה, קטניות, פשתן, גידולי שורש, כמו גם על קרקעות כבדות.

חוואר

. מכיל עד 25-15% CaCO3 וזיהומים בצורת חימר עם חול עד 20-40%. פועל לאט. מומלץ לשימוש על קרקעות קלות.

גִיר

. מכיל 90-100% CaCO3. הפעולה מהירה יותר מזו של אבן גיר. זהו דשן סיד יקר ערך בצורה טחונה דק.

סיד שרוף

(CaO). תכולת CaCO3 היא מעל 70%. הוא מאופיין כחומר סיד חזק ומהיר.

ליים מושפח

(Ca(OH)2). תכולת CaCO3 היא 35% או יותר. זהו גם דשן סיד חזק ומהיר.

קמח דולומיט

. התוכן של CaCO3 ו-MgCO3 הוא כ-100%. איטי יותר בפעולה מאשר טוף גיר. משמש בדרך כלל היכן שנדרש מגנזיום.

טופים גירניים

. התוכן של CaCO3 הוא 15-96%, זיהומים הם עד 25% חימר וחול, 0.1% P2O5. הפעולה מהירה יותר מזו של אבן גיר.

בוץ עשיית צרכים (עשיית צרכים)

. מורכב מ- CaCO3 ו- Ca(OH)2. תכולת הסיד על CaO היא עד 40%. חנקן קיים גם - 0.5% ו-P2O5 - 1-2%. מדובר בפסולת ממפעלי סלק סוכר. מומלץ לשימוש לא רק להפחתת חומציות הקרקע, אלא גם באזורי גידול סלק על קרקעות חרנוזם.

סופות ציקלון אפר פצלים

. חומר מפורק יבש. תכולת החומר הפעיל היא 60-70%. הכוונה לפסולת תעשייתית.

אבק מתנורים ומצמחי מלט

. תכולת CaCO3 חייבת לעלות על 60%. בפועל משתמשים בו בחוות הממוקמות בסביבה הקרובה למפעלי מלט.

סיגים מתכתיים

. משמש באזורי אוראל וסיביר. לא היגרוסקופי, קל לריסוס. חייב להכיל לפחות 80% CaCO3, בעל תכולת לחות של לא יותר מ-2%. ההרכב הגרנולומטרי חשוב: 70% - פחות מ-0.25 מ"מ, 90% - פחות מ-0.5 מ"מ.

דשנים אורגניים. תכולת Ca במונחים של CaCO3 היא 0.32-0.40%.

קמח פוספט. תכולת הסידן היא 22% CaCO3.

דשני ליים משמשים לא רק כדי לספק לאדמה ולצמחים סידן. המטרה העיקרית של השימוש בהם היא סגירת אדמה. זוהי שיטה להשבת כימיקלים. מטרתו היא לנטרל חומציות עודפת בקרקע, לשפר את תכונותיה האגרו-פיזיקליות, האגרוכימיות והביולוגיות, לספק לצמחים מגנזיום וסידן, לגיוס ולקבוע מאקרו-אלמנטים ומיקרו-אלמנטים, יצירת תנאי מים-פיזיים, פיזיים ואוויר אופטימליים לחיי צמחים תרבותיים.

יעילות חיפוי קרקע

במקביל למענה על הצורך של הצמחים בסידן כמרכיב של תזונה מינרלית, עיבוד עיבוד מוביל לשינויים חיוביים מרובים בקרקעות.

השפעת הסיד על המאפיינים של קרקעות מסוימות

סידן מעודד קרישה של קולואידים בקרקע ומונע את שטיפתם. זה מוביל לעיבוד קרקע קל יותר ושיפור אוורור.

כתוצאה מסגירה:

קרקעות חומוס חוליות מגדילות את יכולת ספיגת המים שלהן;
על קרקעות חרסית כבדות נוצרים אגרגטים וגושים המשפרים את חדירות המים.

בפרט, חומצות אורגניות מנוטרלות ויוני H נעקרים מהקומפלקס הסופג. זה מוביל לחיסול החליפין והפחתת החומציות ההידרוליטית של הקרקע. יחד עם זאת, חל שיפור בהרכב הקטיוני של קומפלקס סופג הקרקע, המתרחש עקב שינוי יוני מימן ואלומיניום לקטיוני סידן ומגנזיום. זה מגביר את מידת הרוויה של קרקעות עם בסיסים ומגדיל את כושר הספיגה.

השפעת הסיד על אספקת הצמחים בחנקן

לאחר סיד ניתן לשמר את התכונות האגרוכימיות החיוביות של הקרקע והמבנה שלה למשך מספר שנים. זה תורם ליצירת תנאים נוחים לשיפור תהליכים מיקרוביולוגיים מועילים לגיוס חומרים מזינים. מוגברת פעילותם של חומרי אממוניפייר, ניטריפיירים, חיידקים מקבעי חנקן שחיים בחופשיות באדמה.

סיד מסייע להגביר את רביית חיידקי הגושים ולשפר את אספקת החנקן לצמח המארח. הוכח כי דשנים חיידקיים מאבדים מיעילותם על קרקעות חומציות.

השפעת הסיד על אספקת הצמחים עם יסודות אפר

הסיד תורם לאספקת יסודות האפר לצמח, שכן פעילותם של חיידקים המפרקים תרכובות זרחן אורגניות בקרקע ומעודדות את המעבר של פוספטי ברזל ואלומיניום למלחי סידן פוספט הזמינים לצמחים מוגברת. סיד של קרקעות חומציות משפר תהליכים מיקרוביולוגיים וביוכימיים, אשר, בתורו, מגדיל את כמות החנקות, כמו גם צורות הניתנות להטמעה של זרחן ואשלגן.

השפעת הסיד על הצורות והזמינות של מאקרו-נוטריינטים ויסודות קורט

הסיד מעלה את כמות הסידן, ובעת שימוש בקמח דולומיט - מגנזיום. במקביל, הצורות הרעילות של מנגן ואלומיניום הופכות בלתי מסיסות ועוברות לצורה המשקעת. הזמינות של יסודות כמו ברזל, נחושת, אבץ, מנגן הולכת ופוחתת. חנקן, גופרית, אשלגן, סידן, מגנזיום, זרחן ומוליבדן הופכים זמינים יותר.

השפעת הסיד על פעולתם של דשנים חומציים מבחינה פיזיולוגית

סיד מגביר את היעילות של דשנים מינרליים חומציים מבחינה פיזיולוגית, במיוחד אמוניה ואשלג.

ההשפעה החיובית של דשנים חומציים מבחינה פיזיולוגית דוהה ללא סיד, ועם הזמן יכולה להפוך לשלילית. אז באתרים המופריים, היבולים אפילו פחותים מאשר באתרים הבלתי מופרים. השילוב של סיד עם שימוש בדשנים מגביר את יעילותם ב-25-50%.

הסיד מפעיל תהליכים אנזימטיים בקרקע, השופטים בעקיפין את פוריותה.

הידור: Grigorovskaya P.I.

עמוד נוסף: 05.12.13 00:40

עדכון אחרון: 22/05/14 16:25

מקורות ספרותיים:

גלינקה נ.ל. כימיה כללית. ספר לימוד לאוניברסיטאות. מוציא לאור: L: Chemistry, 1985, עמ' 731

Mineev V.G. אגרוכימיה: ספר לימוד. - מהדורה שניה, מתוקנת והוספה. - מ.: הוצאת MGU, הוצאת KolosS, 2004. - 720 עמ', ל. חולה: חולה. – (ספר לימוד קלאסי באוניברסיטה).

פטרוב B.A., Seliverstov N.F. תזונה מינרלית של צמחים. מדריך עזר לסטודנטים וגננים. יקטרינבורג, 1998. 79 עמ'.

אנציקלופדיה לילדים. כרך 17. כימיה. / ראש. ed. V.A. וולודין. - M.: Avanta +, 2000. - 640 p., ill.

Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. אגרוכימיה / עריכת B.A. יאגודינה - מ.: קולוס, 2002. - 584 עמ': silt (ספרי לימוד ועזרי הוראה לתלמידי מוסדות חינוך גבוהים).

תמונות (מחדש):

20 Ca Calcium, ברישיון CC BY

מחסור בסידן בחיטה, על ידי CIMMYT, ברישיון CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

סידן ותפקידו לאנושות - כימיה

סידן ותפקידו עבור האנושות

מבוא

להיות בטבע

קַבָּלָה

תכונות גשמיות

תכונות כימיות

השימוש בתרכובות סידן

תפקיד ביולוגי

סיכום

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

מבוא

סידן הוא יסוד של תת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השנייה, התקופה הרביעית של המערכת המחזורית של יסודות כימיים של D. I. מנדלייב, עם מספר אטומי 20. הוא מסומן בסמל Ca (lat. סידן). החומר הפשוט סידן (מספר CAS: 7440-70-2) הוא מתכת אדמה אלקליין רכה, תגובתית, כסופה-לבנה.

למרות נוכחותו בכל מקום של יסוד #20, אפילו כימאים לא ראו סידן יסודי. אבל מתכת זו, הן מבחינה חיצונית והן בהתנהגות, שונה לחלוטין ממתכות אלקליות, שהמגע איתן טומן בחובו סכנת שריפות וכוויות. ניתן לאחסן אותו בבטחה באוויר, הוא אינו מתלקח ממים. התכונות המכניות של הסידן היסודי אינן הופכות אותו ל"כבשה שחורה" במשפחת המתכות: הסידן עולה על רבות מהן בחוזק ובקשיחות; אפשר להפוך אותו על מחרטה, למשוך אותו לחוט, לזייף, ללחוץ.

ועדיין, סידן אלמנטרי כמעט ולא משמש כחומר מבני. הוא פעיל מדי בשביל זה. סידן מגיב בקלות עם חמצן, גופרית, הלוגנים. אפילו עם חנקן ומימן, בתנאים מסוימים, הוא מגיב. הסביבה של תחמוצות פחמן, אינרטית עבור רוב המתכות, אגרסיבית לסידן. הוא נשרף באטמוספירה של CO ו-CO2.

היסטוריה ומקור השם

שמו של היסוד בא מ-lat. calx (במקרה גניטיבי calcis) -- "ליים", "אבן רכה". הוא הוצע על ידי הכימאי האנגלי האמפרי דייווי, אשר ב-1808 בודד מתכת סידן בשיטה אלקטרוליטית. דייווי ביצע אלקטרוליזה של תערובת של סיד מושפל רטוב עם תחמוצת כספית HgO על צלחת פלטינה, שהייתה האנודה. חוט פלטינה טבול בכספית נוזלית שימש כקתודה. כתוצאה מאלקטרוליזה התקבל סידן אמלגם. לאחר שהרחיק ממנה כספית, דייווי קיבל מתכת בשם סידן.

תרכובות סידן - אבן גיר, שיש, גבס (כמו גם סיד - תוצר של שריפת אבן גיר) שימשו בבנייה כבר לפני כמה אלפי שנים. עד סוף המאה ה-18, כימאים ראו בסיד גוף פשוט. בשנת 1789 הציע א' לבואזיה שסיד, מגנזיה, בריט, אלומינה וסיליקה הם חומרים מורכבים.

להיות בטבע

בשל הפעילות הכימית הגבוהה של סידן בצורה החופשית בטבע לא נמצא.

סידן מהווה 3.38% ממסת קרום כדור הארץ (מקום 5 בשפע אחרי חמצן, סיליקון, אלומיניום וברזל).

איזוטופים. סידן מופיע בטבע בצורה של תערובת של שישה איזוטופים: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ו-48Ca, ביניהם הנפוץ ביותר - 40Ca - הוא 96.97%.

מתוך ששת איזוטופי הסידן המופיעים באופן טבעי, חמישה יציבים. איזוטופ 48Ca השישי, הכבד מבין השישה והנדיר ביותר (השפע האיזוטופי שלו הוא רק 0.187%), התגלה לאחרונה כשהוא עובר ריקבון בטא כפול עם זמן מחצית חיים של 5.3×1019 שנים.

בסלעים ובמינרלים. רוב הסידן כלול בהרכב של סיליקטים ואלונוסיליקטים של סלעים שונים (גרניטים, גנייס וכו'), בעיקר בשדה ספייר - אנורתיט Ca.

בצורה של סלעי משקע, תרכובות סידן מיוצגות על ידי גיר ואבן גיר, המורכבות בעיקר מהמינרל קלציט (CaCO3). הצורה הגבישית של קלציט, שיש, הרבה פחות נפוצה בטבע.

מינרלים של סידן כגון קלציט CaCO3, אנהידריט CaSO4, בהט CaSO4 0.5h3O וגבס CaSO4 2h3O, פלואוריט CaF2, אפטות Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), דולומיט MgCO3 CaCO3 נפוצים למדי. נוכחותם של מלחי סידן ומגנזיום במים טבעיים קובעת את קשיותם.

סידן, הנודד במרץ בקרום כדור הארץ ומצטבר במערכות גיאוכימיות שונות, יוצר 385 מינרלים (הרביעי מבחינת מספר המינרלים).

נדידה בקרום כדור הארץ. בנדידה הטבעית של סידן, תפקיד משמעותי ממלא "שיווי המשקל הקרבונטי", הקשור לתגובה הפיכה של האינטראקציה של סידן פחמתי עם מים ופחמן דו חמצני עם היווצרות ביקרבונט מסיס:

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

(שיווי המשקל עובר שמאלה או ימינה בהתאם לריכוז הפחמן הדו חמצני).

הגירה ביוגנית. בביוספרה, תרכובות סידן נמצאות כמעט בכל רקמות החי והצומח (ראה גם להלן). כמות משמעותית של סידן היא חלק מאורגניזמים חיים. אז, הידרוקסיאפטיט Ca5 (PO4) 3OH, או, בדרך אחרת, 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 הוא הבסיס לרקמת העצם של בעלי חוליות, כולל בני אדם; קליפות וקונכיות של חסרי חוליות רבים, קליפות ביצים וכו' מורכבות מסידן פחמתי CaCO3. ברקמות חיות של בני אדם ובעלי חיים, 1.4-2% Ca (לפי חלק מסה); בגוף אדם השוקל 70 ק"ג, תכולת הסידן היא כ-1.7 ק"ג (בעיקר בהרכב החומר הבין-תאי של רקמת העצם).

קַבָּלָה

סידן מתכתי חופשי מתקבל על ידי אלקטרוליזה של נמס המורכב מ-CaCl2 (75-80%) ו-KCl או מ-CaCl2 ו-CaF2, וכן על ידי הפחתה אלונותרמית של CaO ב-1170-1200 מעלות צלזיוס:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

תכונות גשמיות

מתכת סידן קיימת בשני שינויים אלוטרופיים. עד 443 מעלות צלזיוס, יציב?-Ca עם סריג מרוכז פנים מעוקב (פרמטר a = 0.558 ננומטר), מעל יציב?-Ca עם סריג מרוכז בגוף מעוקב מסוג?-Fe (פרמטר a = 0.448 ננומטר) . אנתלפיה סטנדרטית?מעבר H0? > ? הוא 0.93 קילו ג'ל/מול.

תכונות כימיות

סידן הוא מתכת אדמה אלקליין טיפוסית. הפעילות הכימית של סידן גבוהה, אך נמוכה מזו של כל מתכות האדמה האלקליות האחרות. הוא מגיב בקלות עם חמצן, פחמן דו חמצני ולחות באוויר, שבגללם פני השטח של מתכת סידן הם בדרך כלל אפורים עמומים, ולכן הסידן בדרך כלל מאוחסן במעבדה, כמו מתכות אדמה אלקליות אחרות, בצנצנת סגורה היטב מתחת לשכבה של נפט או פרפין נוזלי.

בסדרת הפוטנציאלים הסטנדרטיים, הסידן ממוקם משמאל למימן. פוטנציאל האלקטרודות הסטנדרטי של זוג Ca2+/Ca0 הוא ?2.84 V, כך שסידן מגיב באופן פעיל עם מים, אך ללא הצתה:

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

עם לא-מתכות פעילות (חמצן, כלור, ברום), סידן מגיב בתנאים רגילים:

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

כאשר מחומם באוויר או בחמצן, סידן מתלקח. עם לא-מתכות פחות פעילות (מימן, בורון, פחמן, סיליקון, חנקן, זרחן ואחרים), סידן יוצר אינטראקציה בעת חימום, למשל:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

ידועים גם סידן פוספיד), סידן פוספידים של קומפוזיציות CaP ו-CaP5;

2Ca + Si = Ca2Si

(סיליקיד סידן), סיליקידי סידן של הרכבים CaSi, Ca3Si4 ו- CaSi2 ידועים גם.

מהלך התגובות לעיל, ככלל, מלווה בשחרור של כמות גדולה של חום (כלומר, תגובות אלה הן אקסותרמיות). בכל התרכובות עם לא מתכות, מצב החמצון של הסידן הוא +2. רוב תרכובות הסידן עם לא-מתכות מתפרקות בקלות על ידי מים, למשל:

CaH2 + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + 2H2 ^,

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

יון Ca2+ חסר צבע. כאשר מוסיפים ללהבה מלחי סידן מסיסים, הלהבה הופכת לאדום לבנים.

מלחי סידן כגון CaCl2 כלוריד, CaBr2 ברומיד, CaI2 יודיד ו- Ca(NO3)2 חנקתי מסיסים מאוד במים. פלואוריד CaF2, CaCO3 קרבונט, CaSO4 סולפט, Ca3(PO4)2 אורתופוספט, CaC2O4 אוקסלט ועוד כמה אינם מסיסים במים.

ישנה חשיבות רבה לעובדה שבניגוד לסידן קרבונט CaCO3, סידן קרבונט חומצי (הידרוקרבונט) Ca(HCO3)2 מסיס במים. בטבע, זה מוביל לתהליכים הבאים. כאשר גשם קר או מי נהר, רוויים בפחמן דו חמצני, חודרים אל מתחת לאדמה ונופלים על אבני גיר, נצפה פירוקם:

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

באותם מקומות שבהם מגיעים מים רוויים בסידן ביקרבונט אל פני כדור הארץ ומחוממים על ידי קרני השמש, מתרחשת התגובה ההפוכה:

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2^ + H2O.

אז בטבע יש העברה של מסות גדולות של חומרים. כתוצאה מכך עלולים להיווצר מרווחים אדירים מתחת לאדמה, ובמערות נוצרים "נטיפי אבן" יפהפיים - נטיפים וזקיפים.

הנוכחות של סידן ביקרבונט מומס במים קובעת במידה רבה את הקשיות הזמנית של המים. זה נקרא זמני מכיוון שכאשר מים מורתחים, הביקרבונט מתפרק, ומשקע CaCO3. תופעה זו מובילה, למשל, לכך שעם הזמן נוצרת אבנית בקומקום.

יישומים של סידן מתכתי

מתכתרמיה

סידן מתכתי טהור נמצא בשימוש נרחב במטלותרמיה להשגת מתכות נדירות.

נִתוּך

סידן טהור משמש לסגסוגת עופרת, המשמשת לייצור לוחות סוללות, סוללות עופרת-חומצה המתנעות ללא תחזוקה עם פריקה עצמית נמוכה. כמו כן, סידן מתכתי משמש לייצור של סידן babbits באיכות גבוהה BKA.

היתוך גרעיני

איזוטופ 48Ca הוא החומר היעיל והנפוץ ביותר לייצור יסודות סופר-כבדים ולגילוי יסודות חדשים בטבלה המחזורית. לדוגמה, במקרה של שימוש ביוני 48Ca לייצור יסודות סופר-כבדים במאיצים, הגרעינים של יסודות אלו נוצרים בצורה יעילה יותר מאות ואלפי מונים מאשר בעת שימוש ב"קליעים" אחרים (יונים).

השימוש בתרכובות סידן

סידן הידריד. על ידי חימום סידן באווירת מימן מתקבל Cah3 (סידן הידריד) המשמש במטלורגיה (מטלותרמיה) ובהפקת מימן בשטח.

חומרים אופטיים ולייזר סידן פלואוריד (פלואור) משמש בצורת גבישים בודדים באופטיקה (מטרות אסטרונומיות, עדשות, מנסרות) וכחומר לייזר. סידן טונגסטאט (scheelite) בצורת גבישים בודדים משמש בטכנולוגיית לייזר, וגם כסינטילטור.

סידן קרביד. סידן קרביד CaC2 נמצא בשימוש נרחב להשגת אצטילן ולהפחתת מתכות, כמו גם בייצור של סידן ציאנמיד (על ידי חימום סידן קרביד בחנקן ב-1200 מעלות צלזיוס, התגובה היא אקסותרמית, המתבצעת בתנורי ציאנמיד).

מקורות זרם כימיים. סידן, כמו גם סגסוגות שלו עם אלומיניום ומגנזיום, משמשים בסוללות חשמליות תרמיות מילואים כאנודה (לדוגמה, יסוד סידן-כרומט). סידן כרומט משמש בסוללות כמו הקתודה. תכונה של סוללות כאלה היא חיי מדף ארוכים במיוחד (עשורים) במצב שמיש, יכולת לפעול בכל תנאי (חלל, לחצים גבוהים), אנרגיה סגולית גבוהה לפי משקל ונפח. החיסרון הוא משך הזמן הקצר. סוללות כאלה משמשות במקום שבו יש צורך ליצור כוח חשמלי אדיר לזמן קצר (טילים בליסטיים, חלליות מסוימות וכו').

חומרים עקשן. תחמוצת סידן, הן בצורה חופשית והן כחלק מתערובות קרמיות, משמשת לייצור חומרים עקשן.

תרופות. תרכובות סידן נמצאות בשימוש נרחב כאנטיהיסטמין.

סידן כלורי

סידן גלוקונאט

סידן גליצרופוספט

בנוסף, תרכובות סידן מוכנסות לתכשירים למניעת אוסטאופורוזיס, למתחמי ויטמינים לנשים בהריון ולקשישים.

תפקיד ביולוגי

סידן הוא מקרו-נוטריינט נפוץ בצמחים, בעלי חיים ובני אדם. בבני אדם ובבעלי חוליות אחרים, רובו נמצא בשלד ובשיניים בצורה של פוספטים. השלדים של רוב קבוצות חסרי החוליות (ספוגים, פוליפים אלמוגים, רכיכות וכו') מורכבים מצורות שונות של סידן פחמתי (סיד). יוני סידן מעורבים בתהליכי קרישת הדם, כמו גם בשמירה על לחץ אוסמוטי קבוע של הדם. יוני סידן משמשים גם כאחד מהשליחים השניים האוניברסליים ומווסתים מגוון תהליכים תוך תאיים - התכווצות שרירים, אקסוציטוזיס, לרבות הפרשת הורמונים ונוירוטרנסמיטורים ועוד. ריכוז הסידן בציטופלזמה של תאים אנושיים הוא כ-10-7 מול, בנוזלים בין-תאיים בערך 10?3 מול.

הצורך בסידן תלוי בגיל. למבוגרים, הקצבה היומית הנדרשת היא בין 800 ל-1000 מיליגרם (מ"ג), ולילדים בין 600 ל-900 מ"ג, שחשובה מאוד לילדים בשל הצמיחה האינטנסיבית של השלד. רוב הסידן שנכנס לגוף האדם עם המזון נמצא במוצרי חלב, שאר הסידן מצוי בבשר, דגים וחלק מהמזונות מהצומח (קטניות עשירות במיוחד). הספיגה מתרחשת הן במעי הגס והן במעי הדק ומקלה על ידי סביבה חומצית, ויטמין D וויטמין C, לקטוז וחומצות שומן בלתי רוויות. תפקידו של המגנזיום במטבוליזם של סידן חשוב אף הוא, עם המחסור בו, סידן "נשטף" מהעצמות ומושקע בכליות (אבנים בכליות) ובשרירים.

הטמעת סידן נמנעת על ידי אספירין, חומצה אוקסלית, נגזרות אסטרוגן. בשילוב עם חומצה אוקסלית, סידן נותן תרכובות בלתי מסיסות במים שהן מרכיבים של אבנים בכליות.

בשל ריבוי התהליכים הקשורים לסידן, תכולת הסידן בדם מווסתת במדויק, ועם תזונה נכונה, מחסור אינו מתרחש. היעדרות ממושכת מהתזונה עלולה לגרום להתכווצויות, כאבי פרקים, ישנוניות, ליקויי גדילה ועצירות. מחסור עמוק יותר מוביל להתכווצויות שרירים קבועות ואוסטיאופורוזיס. שימוש לרעה בקפה ובאלכוהול יכול להיות הגורמים למחסור בסידן, שכן חלק ממנו מופרש בשתן.

מינונים מוגזמים של סידן וויטמין D עלולים לגרום להיפרקלצמיה, ולאחריה הסתיידות אינטנסיבית של עצמות ורקמות (המשפיעות בעיקר על מערכת השתן). עודף ממושך משבש את תפקוד רקמות השריר והעצב, מגביר את קרישת הדם ומפחית את ספיגת האבץ על ידי תאי העצם. המינון היומי הבטוח המרבי למבוגר הוא 1500 עד 1800 מיליגרם.

מוצרים סידן, מ"ג/100 גרם

סומסום 783

סרפד 713

יער חלמית 505

פלנטיין גדול 412

גלינסוגה 372

סרדינים בשמן 330

בודה קיסוס 289

שושנה לכלב 257

שקד 252

פלנטיין אזמל. 248

אגוז לוז 226

זרע אמרנט 214

גרגיר הנחלים 214

פולי סויה יבשים 201

ילדים מתחת לגיל 3 - 600 מ"ג.

ילדים מגיל 4 עד 10 שנים - 800 מ"ג.

ילדים בגילאי 10 עד 13 - 1000 מ"ג.

מתבגרים בני 13 עד 16 - 1200 מ"ג.

נוער 16 ומעלה - 1000 מ"ג.

מבוגרים בגילאי 25 עד 50 - 800 עד 1200 מ"ג.

נשים בהריון ומניקות - 1500 עד 2000 מ"ג.

סיכום

סידן הוא אחד היסודות הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ. יש הרבה ממנו בטבע: רכסי הרים וסלעי חרס נוצרים ממלחי סידן, הוא נמצא במי הים והנהרות, והוא חלק מיצורים צמחיים ובעלי חיים.

סידן מקיף ללא הרף את תושבי העיר: כמעט כל חומרי הבנייה העיקריים - בטון, זכוכית, לבנים, מלט, סיד - מכילים את האלמנט הזה בכמויות משמעותיות.

באופן טבעי, בעל תכונות כימיות כאלה, לא ניתן למצוא סידן בטבע במצב חופשי. אבל תרכובות סידן - טבעיות ומלאכותיות כאחד - הפכו לחשיבות עליונה.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. ועדת מערכת: Knunyants I. L. (עורך ראשי) אנציקלופדיה כימית: ב-5 כרכים - מוסקבה: אנציקלופדיה סובייטית, 1990. - ת' 2. - ש' 293. - 671 עמ'.

2. דורונין. N.A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 עמודים עם איורים.

3. Dotsenko VA. - תזונה טיפולית ומונעת. - ש. תזונה, 2001 - N1-p.21-25

4. Bilezikian J. P. מטבוליזם של סידן ועצם // בתוך: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

עולם המדע

סידן הוא יסוד מתכת של תת-קבוצה II הראשית של קבוצה 4 של תקופת המערכת המחזורית של יסודות כימיים. הוא שייך למשפחת מתכות אדמה אלקליין. רמת האנרגיה החיצונית של אטום הסידן מכילה 2 s-אלקטרונים מזווגים

שהוא מסוגל לתת אנרגטית במהלך אינטראקציות כימיות. לפיכך, סידן הוא חומר מפחית ובתרכובות שלו יש מצב חמצון של +2. בטבע, סידן מופיע רק בצורה של מלחים. חלק המסה של סידן בקרום כדור הארץ הוא 3.6%. מינרל הסידן הטבעי העיקרי הוא קלציט CaCO3 והזנים שלו - אבן גיר, גיר, שיש. ישנם גם אורגניזמים חיים (למשל אלמוגים), שעמוד השדרה שלהם מורכב בעיקר מסידן פחמתי. מינרלים חשובים של סידן הם גם דולומיט CaCO3 MgCO3, פלואוריט CaF2, גבס CaSO4 2h3O, אפטיט, שדה ספארי וכו'. סידן ממלא תפקיד חשוב בחיי יצורים חיים. חלק המסה של סידן בגוף האדם הוא 1.4-2%. הוא חלק מהשיניים, העצמות, רקמות ואיברים אחרים, משתתף בתהליך קרישת הדם, ממריץ את פעילות הלב. כדי לספק לגוף כמות מספקת של סידן, חובה לצרוך חלב ומוצרי חלב, ירקות ירוקים, דגים.החומר הפשוט סידן הוא מתכת כסוף-לבנה טיפוסית. הוא די קשיח, פלסטיק, בעל צפיפות של 1.54 גרם/סמ"ק ונקודת התכה של 842? ג מבחינה כימית, סידן פעיל מאוד. בתנאים רגילים, הוא מתקשר בקלות עם חמצן ולחות באוויר, ולכן הוא מאוחסן בכלים אטומים הרמטית. בחימום באוויר, סידן מתלקח ויוצר תחמוצת: 2Ca + O2 = 2CaO סידן מגיב עם כלור וברום בחימום, ועם פלואור גם בקור. התוצרים של תגובות אלו הם ההלידים המתאימים, למשל: Ca + Cl2 = CaCl2. כאשר סידן מחומם עם גופרית, נוצר סידן גופרתי: Ca + S = CaS. סידן יכול להגיב גם עם לא מתכות אחרות. אינטראקציה עם מים מוביל להיווצרות של סידן הידרוקסיד מסיס גרוע והתפתחות מימן גזי: Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. מתכת סידן נמצאת בשימוש נרחב. הוא משמש כרוזקיסניק בייצור פלדות וסגסוגות, כחומר מפחית לייצור כמה מתכות עקשן.

סידן מתקבל על ידי אלקטרוליזה של נמס סידן כלורי. לפיכך, סידן הושג לראשונה בשנת 1808 על ידי האמפרי דייווי.

worldofscience.ru

סידן נמצא בתקופה הגדולה הרביעית, הקבוצה השנייה, תת-הקבוצה הראשית, המספר הסידורי של היסוד הוא 20. לפי הטבלה המחזורית של מנדלייב, המשקל האטומי של סידן הוא 40.08. הנוסחה של התחמוצת הגבוהה ביותר היא CaO. לסידן יש שם לטיני סִידָן, אז סמל האטום של היסוד הוא Ca.

אפיון הסידן כחומר פשוט

בתנאים רגילים, סידן הוא מתכת כסופה-לבנה. בעל פעילות כימית גבוהה, היסוד מסוגל ליצור תרכובות רבות ממעמדות שונים. היסוד הוא בעל ערך עבור סינתזות כימיות טכניות ותעשייתיות. המתכת מופצת באופן נרחב בקרום כדור הארץ: חלקה הוא כ-1.5%. סידן שייך לקבוצת מתכות אדמה אלקליין: כאשר הוא מומס במים, הוא נותן אלקליות, אבל בטבע הוא מתרחש בצורה של מינרלים מרובים ו. מי ים מכילים סידן בריכוז גבוה (400 מ"ג/ליטר).

נתרן טהור

המאפיינים של סידן תלויים במבנה סריג הגביש שלו. לאלמנט זה יש שני סוגים שלו: מרכז פנים מעוקב ומרכז נפח. סוג הקשר במולקולה הוא מתכתי.

מקורות טבעיים לסידן:

אפטות;
בַּהַט;
גֶבֶס;
קלציט;
פלוּאוֹרִיט;
דולומיט.

תכונות פיזיקליות של סידן ושיטות לייצור מתכת

בתנאים רגילים, הסידן נמצא במצב צבירה מוצק. המתכת נמסה ב-842 מעלות צלזיוס. סידן הוא מוליך חשמלי ותרמי טוב. כאשר הוא מחומם, הוא עובר תחילה לנוזל, ולאחר מכן למצב אדים ומאבד את התכונות המתכתיות שלו. המתכת רכה מאוד וניתנת לחיתוך בסכין. רותח ב-1484 מעלות צלזיוס.

תחת לחץ, סידן מאבד את תכונותיו המתכתיות ואת מוליכותו החשמלית. אבל אז התכונות המתכתיות משוחזרות והתכונות של מוליך-על מופיעות, גבוהות פי כמה מהשאר בביצועים שלהן.

במשך זמן רב לא ניתן היה להשיג סידן ללא זיהומים: בשל פעילותו הכימית הגבוהה, יסוד זה אינו מופיע בטבע בצורתו הטהורה. היסוד התגלה בתחילת המאה ה-19. סידן כמתכת סונתז לראשונה על ידי הכימאי הבריטי המפרי דייווי. המדען גילה את תכונות האינטראקציה של נמסים של מינרלים מוצקים ומלחים עם זרם חשמלי. כיום, האלקטרוליזה של מלחי סידן (תערובות של כלורי סידן ואשלגן, תערובות של סידן פלואוריד וסידן כלורי) נותרה השיטה הרלוונטית ביותר לייצור מתכת. סידן מופק גם מהתחמוצת שלו באמצעות אלומינותרמיה, שיטה נפוצה במטלורגיה.

תכונות כימיות של סידן

סידן הוא מתכת פעילה הנכנסת לאינטראקציות רבות. בתנאים רגילים, הוא מגיב בקלות, ויוצר את התרכובות הבינאריות המתאימות: עם חמצן, הלוגנים. לחץ למידע נוסף על תרכובות סידן. בחימום, סידן מגיב עם חנקן, מימן, פחמן, סיליקון, בורון, זרחן, גופרית וחומרים אחרים. באוויר הפתוח, הוא יוצר אינטראקציה מיידית עם חמצן ופחמן דו חמצני, ולכן הוא מתכסה בציפוי אפור.

מגיב באלימות עם חומצות, לפעמים מתלקח. במלחים, סידן מפגין תכונות מעניינות. לדוגמה, נטיפים מערות וזקיפים הם סידן פחמתי, שנוצר בהדרגה ממים, פחמן דו חמצני וביקרבונט כתוצאה מתהליכים בתוך מי תהום.

בשל פעילותו הגבוהה במצב תקין, סידן מאוחסן במעבדות בכלי זכוכית אטומים כהים מתחת לשכבת פרפין או נפט. תגובה איכותית ליון הסידן היא צביעת הלהבה בצבע אדום לבנים עשיר.

סידן הופך את הלהבה לאדומה

ניתן לזהות את המתכת בהרכב התרכובות על ידי משקעים בלתי מסיסים של כמה מלחים של היסוד (פלואוריד, קרבונט, סולפט, סיליקט, פוספט, סולפיט).

התגובה של מים עם סידן

סידן מאוחסן בצנצנות מתחת לשכבה של נוזל מגן. כדי לנהל, להדגים כיצד מתרחשת התגובה של מים וסידן, אתה לא יכול פשוט לקבל את המתכת ולנתק ממנה את החלק הרצוי. קל יותר להשתמש בסידן מתכתי במעבדה בצורה של שבבים.

אם אין שבבי מתכת, ויש רק חתיכות סידן גדולות בבנק, יידרשו פלייר או פטיש. את חתיכת הסידן המוגמרת בגודל הרצוי מניחים בבקבוק או בכוס מים. שבבי סידן מונחים בכלי בשקית גזה.

סידן שוקע לתחתית, ומתחילה התפתחות המימן (ראשית, במקום בו נמצא השבר הטרי של המתכת). בהדרגה משתחרר גז ממשטח הסידן. התהליך דומה לרתיחה מהירה, במקביל נוצר משקע של סידן הידרוקסיד (סיד מושפל).

השריית סיד

פיסת סידן צפה למעלה, נאספה על ידי בועות מימן. לאחר כ-30 שניות, הסידן מתמוסס והמים הופכים ללבנים עכורים עקב היווצרות תמיסת הידרוקסיד. אם התגובה מתבצעת לא בכוס, אלא במבחנה, ניתן לראות התפתחות חום: המבחנה מתחממת במהירות. התגובה של סידן עם מים לא מסתיימת בפיצוץ מרהיב, אבל האינטראקציה של שני החומרים מתנהלת באלימות ונראית מרהיבה. החוויה בטוחה.

אם השקית עם יתרת הסידן מוסרת מהמים ומחזיקה באוויר, אז לאחר זמן מה, כתוצאה מהתגובה המתמשכת, יתרחש חימום חזק והשאריות בגזה ירתחו. אם חלק מהתמיסה העכורה מסונן דרך משפך לתוך כוס, אז כאשר פחמן חד חמצני CO₂ מועבר דרך התמיסה, יווצר משקעים. זה לא דורש פחמן דו חמצני - אתה יכול לנשוף אוויר נשוף לתוך התמיסה דרך צינור זכוכית.

האוניברסיטה הטכנית של אופא סטייט לנפט

המחלקה לכימיה כללית ואנליטית

מצגת בנושא: "יסוד הסידן. נכסים, השגה, בקשה"

הוכן על ידי תלמיד הקבוצה BTS-11-01 Prokaev G.L.

פרופסור חבר Krasko S.A.

מבוא

היסטוריה ומקור השם

להיות בטבע

קַבָּלָה

תכונות גשמיות

תכונות כימיות

יישומים של סידן מתכתי

השימוש בתרכובות סידן

תפקיד ביולוגי

סיכום

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

מבוא

סידן הוא יסוד של תת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השנייה, התקופה הרביעית של המערכת המחזורית של יסודות כימיים של D. I. מנדלייב, עם מספר אטומי 20. הוא מסומן על ידי הסמל Ca (lat. סידן). החומר הפשוט סידן (מספר CAS: 7440-70-2) הוא מתכת אדמה אלקליין רכה, תגובתית, כסוף-לבן.

סידן נקרא מתכת אדמה אלקליין, הוא מסווג כיסוד S. ברמה האלקטרונית החיצונית, לסידן יש שני אלקטרונים, ולכן הוא נותן תרכובות: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 וכו'. סידן שייך למתכות טיפוסיות - יש לו זיקה גבוהה לחמצן, מפחית כמעט את כל המתכות מהתחמוצות שלהן ויוצר בסיס חזק למדי Ca (OH) 2.

למרות נוכחותו בכל מקום של יסוד #20, אפילו כימאים לא ראו סידן יסודי. אבל מתכת זו, הן חיצונית והן בהתנהגות, אינה דומה כלל למתכות אלקליות, שהמגע איתן טומן בחובו סכנה של שריפות וכוויות. ניתן לאחסן אותו בבטחה באוויר, הוא אינו מתלקח ממים.

סידן יסודי כמעט ואינו משמש כחומר מבני. הוא פעיל מדי בשביל זה. סידן מגיב בקלות עם חמצן, גופרית, הלוגנים. אפילו עם חנקן ומימן, בתנאים מסוימים, הוא מגיב. הסביבה של תחמוצות פחמן, אינרטית עבור רוב המתכות, אגרסיבית לסידן. הוא נשרף באטמוספירה של CO ו-CO2.

היסטוריה ומקור השם

שמו של היסוד בא מ-lat. calx (במקרה גניטיבי calcis) - "ליים", "אבן רכה". הוא הוצע על ידי הכימאי האנגלי האמפרי דייווי, אשר ב-1808 בודד מתכת סידן בשיטה אלקטרוליטית. דייווי ביצע אלקטרוליזה של תערובת של סיד מושפל רטוב עם תחמוצת כספית HgO על צלחת פלטינה, שהייתה האנודה. חוט פלטינה טבול בכספית נוזלית שימש כקתודה. כתוצאה מאלקטרוליזה התקבל סידן אמלגם. לאחר שהרחיק ממנה כספית, דייווי קיבל מתכת בשם סידן.

להיות בטבע

בשל הפעילות הכימית הגבוהה של סידן בצורה החופשית בטבע לא נמצא.

סידן מהווה 3.38% ממסת קרום כדור הארץ (מקום 5 בשפע אחרי חמצן, סיליקון, אלומיניום וברזל).

איזוטופים. סידן מופיע בטבע כתערובת של שישה איזוטופים: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ו-48Ca, ביניהם הנפוץ ביותר - 40Ca - הוא 96.97%.

מתוך ששת איזוטופי הסידן המופיעים באופן טבעי, חמישה יציבים. האיזוטופ 48Ca השישי, הכבד מבין השישה ודי נדיר (השפע האיזוטופי שלו הוא רק 0.187%), התגלה לאחרונה כשהוא עובר ריקבון בטא כפול עם זמן מחצית חיים של 5.3 ×1019 שנים.

בצורה של סלעי משקע, תרכובות סידן מיוצגות על ידי גיר ואבן גיר, המורכבות בעיקר מהמינרל קלציט (CaCO3). הצורה הגבישית של קלציט - שיש - נמצאת בטבע בתדירות נמוכה בהרבה.

מינרלים של סידן כגון קלציט CaCO3, אנהידריט CaSO4, בהט CaSO4 0.5H2O וגבס CaSO4 2H2O, פלואוריט CaF2, אפטות Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), דולומיט MgCO3 CaCO3 נפוצים למדי. נוכחותם של מלחי סידן ומגנזיום במים טבעיים קובעת את קשיותם.

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

(שיווי המשקל עובר שמאלה או ימינה בהתאם לריכוז הפחמן הדו חמצני).

הגירה ביוגנית. בביוספרה, תרכובות סידן נמצאות כמעט בכל רקמות החי והצומח (ראה גם להלן). כמות משמעותית של סידן היא חלק מאורגניזמים חיים. אז, הידרוקסיאפטיט Ca5(PO4)3OH, או, בסימון אחר, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 הוא הבסיס לרקמת העצם של בעלי חוליות, כולל בני אדם; קליפות וקונכיות של חסרי חוליות רבים, קליפות ביצים וכו' מורכבות מסידן פחמתי CaCO3. ברקמות חיות של בני אדם ובעלי חיים, 1.4-2% Ca (לפי חלק מסה); בגוף אדם השוקל 70 ק"ג, תכולת הסידן היא כ-1.7 ק"ג (בעיקר בהרכב החומר הבין-תאי של רקמת העצם).

קַבָּלָה

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

כמו כן פותחה שיטה להשגת סידן על ידי פירוק תרמי של סידן קרביד CaC2

תכונות גשמיות

מתכת סידן קיימת בשני שינויים אלוטרופיים. עמיד עד 443 מעלות צלזיוס α -Ca עם סריג מעוקב, יציב גבוה יותר β-Ca עם סריג מרוכז בגוף מהסוג α -Fe. אנתלפיה סטנדרטית ΔH0 מַעֲבָר α → β הוא 0.93 קילו ג'ל/מול.

סידן הוא מתכת קלה (d = 1.55), בצבע כסוף-לבן. הוא קשה יותר ונמס בטמפרטורה גבוהה יותר (851 מעלות צלזיוס) מהנתרן, שנמצא לידו בטבלה המחזורית. הסיבה לכך היא שיש שני אלקטרונים לכל יון סידן במתכת. לכן, הקשר הכימי בין יונים לגז אלקטרונים חזק יותר מזה של נתרן. בתגובות כימיות, אלקטרונים ערכיות סידן מועברים לאטומים של יסודות אחרים. במקרה זה נוצרים יונים טעונים כפולים.

תכונות כימיות

בסדרת הפוטנציאלים הסטנדרטיים, הסידן ממוקם משמאל למימן. פוטנציאל האלקטרודות הסטנדרטי של זוג Ca2+/Ca0 הוא -2.84 V, כך שסידן מגיב באופן פעיל עם מים, אך ללא הצתה:

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

עם לא-מתכות פעילות (חמצן, כלור, ברום), סידן מגיב בתנאים רגילים:

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

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

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

Ca + 2P = Ca3P2 (סידן פוספיד),

ידועים גם סידן פוספידים של קומפוזיציות CaP ו-CaP5;

Ca + Si = Ca2Si (סידן סידן),

סיליקידי סידן של קומפוזיציות CaSi, Ca3Si4 ו- CaSi2 ידועים גם.

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

יון Ca2+ חסר צבע. כאשר מוסיפים ללהבה מלחי סידן מסיסים, הלהבה הופכת לאדום לבנים.

חשובה העובדה שבניגוד לסידן קרבונט CaCO3, סידן קרבונט חומצי (הידרוקרבונט) Ca(HCO3) 2 מסיס במים. בטבע, זה מוביל לתהליכים הבאים. כאשר גשם קר או מי נהר, רוויים בפחמן דו חמצני, חודרים אל מתחת לאדמה ונופלים על אבני גיר, נצפה פירוקם:

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

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

מתכת סידן פיזיקלית

השימוש העיקרי במתכת סידן הוא כחומר מפחית בייצור מתכות, במיוחד ניקל, נחושת ונירוסטה. סידן והידריד שלו משמשים גם להשגת מתכות קשות לשחזור כגון כרום, תוריום ואורניום. סגסוגות של סידן עם עופרת משמשות בסוללות ובסגסוגות מיסבים. גרגירי סידן משמשים גם להסרת עקבות אוויר ממכשירי אלקטרו ואקום. מלחי סידן ומגנזיום מסיסים קובעים את הקשיות הכללית של המים. אם הם נמצאים במים בכמויות קטנות, אז המים נקראים רכים. עם תכולה גבוהה של מלחים אלה, המים נחשבים קשים. קשיות מתבטלת על ידי רתיחה; לפעמים מזקקים מים כדי לחסל אותם לחלוטין.

מתכתרמיה

סידן מתכתי טהור נמצא בשימוש נרחב במטלותרמיה להשגת מתכות נדירות.

נִתוּך

היתוך גרעיני

השימוש בתרכובות סידן

סידן הידריד. על ידי חימום סידן באווירת מימן מתקבל CaH2 (סידן הידריד) המשמש במטלורגיה (מטאלותרמיה) ובהפקת מימן בשטח.

חומרים אופטיים ולייזר. סידן פלואוריד (פלואוריט) משמש בצורה של גבישים בודדים באופטיקה (מטרות אסטרונומיות, עדשות, מנסרות) וכחומר לייזר. סידן טונגסטאט (scheelite) בצורת גבישים בודדים משמש בטכנולוגיית לייזר, וגם כסינטילטור.

חומרים עקשן. תחמוצת סידן, הן בצורה חופשית והן כחלק מתערובות קרמיות, משמשת לייצור חומרים עקשן.

תרופות. ברפואה, תרופות Ca מסלקות הפרעות הקשורות לחוסר ביוני Ca בגוף (עם טטניה, ספסמופיליה, רככת). תכשירי Ca מפחיתים רגישות יתר לאלרגנים ומשמשים לטיפול במחלות אלרגיות (מחלת סרום, קדחת שינה וכו'). תכשירי Ca מפחיתים חדירות מוגברת של כלי הדם ויש להם השפעה אנטי דלקתית. הם משמשים לדלקת וסקוליטיס דימומית, מחלת קרינה, תהליכים דלקתיים (דלקת ריאות, דלקת רחם וכו') וכמה מחלות עור. זה נקבע כחומר המוסטטי, כדי לשפר את פעילות שריר הלב ולהגביר את ההשפעה של תכשירי דיגיטליס, כתרופה נגד הרעלה עם מלחי מגנזיום. יחד עם תרופות אחרות, תכשירי Ca משמשים להמרצת לידה. Ca כלוריד ניתן דרך הפה ותוך ורידי.

תכשירי Ca כוללים גם גבס (CaSO4), המשמש בניתוח ליציקות גבס, וגיר (CaCO3), הניתנים דרך הפה עם חומציות מוגברת של מיץ קיבה ולהכנת אבקת שיניים.

תפקיד ביולוגי

סידן הוא מקרו-נוטריינט נפוץ בצמחים, בעלי חיים ובני אדם. בבני אדם ובבעלי חוליות אחרים, רובו נמצא בשלד ובשיניים בצורה של פוספטים. השלדים של רוב קבוצות חסרי החוליות (ספוגים, פוליפים אלמוגים, רכיכות וכו') מורכבים מצורות שונות של סידן פחמתי (סיד). יוני סידן מעורבים בתהליכי קרישת הדם, כמו גם בשמירה על לחץ אוסמוטי קבוע של הדם. יוני סידן משמשים גם כאחד מהשליחים השניים האוניברסליים ומווסתים מגוון תהליכים תוך-תאיים - התכווצות שרירים, אקסוציטוזיס, לרבות הפרשת הורמונים ונוירוטרנסמיטורים ועוד. ריכוז הסידן בציטופלזמה של תאים אנושיים הוא כ-10–7 מול, בנוזלים בין-תאיים כ-10−3 מול.

רוב הסידן שנכנס לגוף האדם עם המזון נמצא במוצרי חלב, שאר הסידן מצוי בבשר, דגים וחלק מהמזונות מהצומח (קטניות עשירות במיוחד). הספיגה מתרחשת הן במעי הגס והן במעי הדק ומקלה על ידי סביבה חומצית, ויטמין D וויטמין C, לקטוז וחומצות שומן בלתי רוויות. תפקידו של המגנזיום במטבוליזם של סידן חשוב אף הוא, עם המחסור בו, סידן "נשטף" מהעצמות ומושקע בכליות (אבנים בכליות) ובשרירים.

מוצרים סידן, מ"ג/100 גרם

סומסום 783

סרפד 713

פלנטיין גדול 412

סרדינים בשמן 330

בודה קיסוס 289

שושנה לכלב 257

שקד 252

פלנטיין אזמל. 248

אגוז לוז 226

גרגיר הנחלים 214

פולי סויה יבשים 201

ילדים מתחת לגיל 3 שנים - 600 מ"ג.

ילדים מגיל 4 עד 10 שנים - 800 מ"ג.

ילדים מגיל 10 עד 13 - 1000 מ"ג.

מתבגרים מגיל 13 עד 16 - 1200 מ"ג.

נוער 16 ומעלה - 1000 מ"ג.

מבוגרים בגילאי 25 עד 50 - 800 עד 1200 מ"ג.

נשים בהריון ומניקות - 1500 עד 2000 מ"ג.

סיכום

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1.ועדת מערכת: Knunyants I. L. (עורך ראשי) אנציקלופדיה כימית: ב-5 כרכים - מוסקבה: אנציקלופדיה סובייטית, 1990. - ת' 2. - ש' 293. - 671 עמ'.

2.דורונין. N.A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 עמודים עם איורים.

.Dotsenko V.A. - תזונה טיפולית ומונעת. - ש. תזונה, 2001 - N1-p.21-25

4.Bilezikian J. P. מטבוליזם של סידן ועצם // בתוך: K. L. Becker, ed.

5.M.Kh. Karapetyants, S.I. דרקין - כימיה כללית ואי-אורגנית, 2000. 592 עמודים עם איורים.

סידן הוא יסוד בתת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השנייה, התקופה הרביעית של המערכת המחזורית של יסודות כימיים של D.I. Mendeleev, עם מספר אטומי 20. הוא מסומן על ידי הסמל Ca (lat. סִידָן). החומר הפשוט סידן הוא מתכת אדמה אלקליין רכה, תגובתית, כסוף-לבנה.

סידן בסביבה

יש הרבה ממנו בטבע: רכסי הרים וסלעי חרס נוצרים ממלחי סידן, הוא נמצא במי הים והנהרות, והוא חלק מיצורים צמחיים ובעלי חיים. סידן מהווה 3.38% ממסת קרום כדור הארץ (מקום 5 בשפע אחרי חמצן, סיליקון, אלומיניום וברזל).

איזוטופים של סידן

סידן מופיע בטבע כתערובת של שישה איזוטופים: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ו-48 Ca, ביניהם הנפוץ ביותר - 40 Ca - הוא 96.97%.

מתוך ששת איזוטופי הסידן המופיעים באופן טבעי, חמישה יציבים. האיזוטופ השישי 48Ca, הכבד מבין השישה והנדיר ביותר (השפע האיזוטופי שלו הוא רק 0.187%), התגלה לאחרונה כשהוא עובר ריקבון בטא כפול עם זמן מחצית חיים של 5.3×10 19 שנים.

תכולת הסידן בסלעים ובמינרלים

רוב הסידן כלול בהרכב של סיליקטים ואלונוסיליקטים של סלעים שונים (גרניטים, גנייס וכו'), בעיקר בשדה ספייר - אנורתיט Ca.

בצורה של סלעי משקע, תרכובות סידן מיוצגות על ידי גיר ואבן גיר, המורכבות בעיקר מהמינרל קלציט (CaCO 3). הצורה הגבישית של קלציט - שיש - נמצאת בטבע בתדירות נמוכה בהרבה.

מינרלים של סידן כגון קלציט CaCO 3, אנהידריט CaSO 4, בהט CaSO 4 0.5H 2 O וגבס CaSO 4 2H 2 O, פלואוריט CaF 2, אפטות Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), דולומיט MgCO 3 CaCO 3. נוכחותם של מלחי סידן ומגנזיום במים טבעיים קובעת את קשיותם.

נדידת סידן בקרום כדור הארץ

בנדידה הטבעית של סידן, תפקיד משמעותי ממלא "שיווי המשקל הקרבונטי", הקשור לתגובה הפיכה של האינטראקציה של סידן פחמתי עם מים ופחמן דו חמצני עם היווצרות ביקרבונט מסיס:

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

(שיווי המשקל עובר שמאלה או ימינה בהתאם לריכוז הפחמן הדו חמצני).

הגירה ביוגנית משחקת תפקיד חשוב.

תכולת הסידן בביוספרה

תרכובות סידן נמצאות כמעט בכל רקמות החי והצומח (ראה גם להלן). כמות משמעותית של סידן היא חלק מאורגניזמים חיים. אז, hydroxyapatite Ca 5 (PO 4) 3 OH, או, בערך אחר, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - הבסיס של רקמת העצם של בעלי חוליות, כולל בני אדם; קליפות וקונכיות של חסרי חוליות רבים, קליפות ביצים וכו' עשויות מסידן פחמתי CaCO 3. ברקמות חיות של בני אדם ובעלי חיים, 1.4-2% Ca (לפי חלק מסה); בגוף אדם השוקל 70 ק"ג, תכולת הסידן היא כ-1.7 ק"ג (בעיקר בהרכב החומר הבין-תאי של רקמת העצם).

מקבל סידן

סידן הושג לראשונה על ידי דייווי בשנת 1808 על ידי אלקטרוליזה. אבל, כמו מתכות אלקליות ואדמה אלקליין אחרות, לא ניתן להשיג אלמנט מס' 20 על ידי אלקטרוליזה מתמיסות מימיות. סידן מתקבל על ידי אלקטרוליזה של המלחים המותכים שלו.

זהו תהליך מורכב ועתיר אנרגיה. סידן כלורי מומס באלקטרוליזר בתוספת מלחים אחרים (הם נחוצים על מנת להוריד את נקודת ההיתוך של CaCl 2).

קתודית הפלדה נוגעת רק במשטח האלקטרוליט; הסידן המשוחרר נדבק וקופא עליו. עם שחרור הסידן, הקתודה מועלית בהדרגה ובסופו של דבר מתקבל "מוט" סידן באורך 50 ... 60 ס"מ. לאחר מכן הוא מוסר, מכים אותו מקתודה הפלדה והתהליך מתחיל מחדש. "שיטת המגע" משמשת להשגת סידן המזוהם מאוד בסידן כלורי, ברזל, אלומיניום ונתרן. הוא מטוהר על ידי התכה מחדש באווירת ארגון.

אם קתודה הפלדה מוחלפת בקתודה מתכתית המסוגלת לסגג עם סידן, אזי הסגסוגת המתאימה תתקבל במהלך האלקטרוליזה. בהתאם למטרה, ניתן להשתמש בו כסגסוגת, או להשיג סידן טהור על ידי זיקוק בוואקום. כך מתקבלות סגסוגות סידן עם אבץ, עופרת ונחושת.

שיטה נוספת להשגת סידן - מתכת-תרמית - אומתה תיאורטית כבר ב-1865 על ידי הכימאי הרוסי המפורסם N.N. בקטוב. סידן מופחת עם אלומיניום בלחץ של 0.01 מ"מ כספית בלבד. טמפרטורת תהליך 1100...1200°C. סידן מתקבל כך בצורה של אדים, אשר לאחר מכן מתעבים.

בשנים האחרונות פותחה שיטה נוספת להשגת האלמנט. הוא מבוסס על פירוק תרמי של סידן קרביד: מחומם בוואקום ל-1750 מעלות צלזיוס, הקרביד מתפרק עם היווצרות אדי סידן וגרפיט מוצק.

תכונות פיזיקליות של סידן

מתכת סידן קיימת בשני שינויים אלוטרופיים. עד 443 מעלות צלזיוס, α-Ca עם סריג במרכז פנים מעוקב יציב (פרמטר a = 0.558 ננומטר), מעל β-Ca יציב עם סריג מרוכז בגוף מעוקב מסוג α-Fe (פרמטר a = 0.448 ננומטר). אנתלפיה סטנדרטית Δ ח 0 של המעבר α → β הוא 0.93 kJ/mol.

עם עלייה הדרגתית בלחץ, הוא מתחיל להראות תכונות של מוליך למחצה, לא הופך למוליך למחצה במלוא מובן המילה (גם זה כבר לא מתכת). עם עלייה נוספת בלחץ, הוא חוזר למצב המתכתי ומתחיל להפגין תכונות מוליכות-על (טמפרטורת מוליכות-העל גבוהה פי שישה מזו של כספית, ועולה בהרבה על כל שאר היסודות במוליכות). ההתנהגות הייחודית של סידן דומה במובנים רבים לסטרונציום.

למרות נוכחותו של היסוד, אפילו כימאים לא כולם ראו סידן יסודי. אבל מתכת זו, הן מבחינה חיצונית והן בהתנהגות, שונה לחלוטין ממתכות אלקליות, שהמגע איתן טומן בחובו סכנת שריפות וכוויות. ניתן לאחסן אותו בבטחה באוויר, הוא אינו מתלקח ממים. התכונות המכניות של הסידן היסודי אינן הופכות אותו ל"כבשה שחורה" במשפחת המתכות: הסידן עולה על רבות מהן בחוזק ובקשיחות; אפשר להפוך אותו על מחרטה, למשוך אותו לחוט, לזייף, ללחוץ.

תכונות כימיות של סידן

בסדרת הפוטנציאלים הסטנדרטיים, הסידן ממוקם משמאל למימן. פוטנציאל האלקטרודות הסטנדרטי של זוג Ca 2+ / Ca 0 הוא -2.84 V, כך שסידן מגיב באופן פעיל עם מים, אך ללא הצתה:

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

עם לא-מתכות פעילות (חמצן, כלור, ברום), סידן מגיב בתנאים רגילים:

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

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

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

ידועים גם 3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (סידן פוספיד), סידן פוספידים של קומפוזיציות CaP ו-CaP 5;

ידועים גם 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (סיליקיד סידן), סיליקידי סידן של ההרכבים CaSi, Ca 3 Si 4 ו- CaSi 2.

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

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

יון Ca 2+ חסר צבע. כאשר מוסיפים ללהבה מלחי סידן מסיסים, הלהבה הופכת לאדום לבנים.

מלחי סידן כגון CaCl 2 כלוריד, CaBr 2 ברומיד, CaI 2 יודיד ו- Ca(NO 3) 2 חנקתי מסיסים מאוד במים. פלואוריד CaF 2, CaCO 3 קרבונט, CaSO 4 סולפט, Ca 3 (PO 4) 2 אורתופוספט, CaC 2 O 4 אוקסלט ועוד כמה אינם מסיסים במים.

חשובה העובדה שבניגוד לסידן קרבונט CaCO 3, סידן קרבונט חומצי (הידרוקרבונט) Ca (HCO 3) 2 מסיס במים. בטבע, זה מוביל לתהליכים הבאים. כאשר גשם קר או מי נהר, רוויים בפחמן דו חמצני, חודרים אל מתחת לאדמה ונופלים על אבני גיר, נצפה פירוקם:

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

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

הנוכחות של סידן ביקרבונט מומס במים קובעת במידה רבה את הקשיות הזמנית של המים. זה נקרא זמני מכיוון שכאשר רותחים מים, הביקרבונט מתפרק, ומשקע CaCO 3. תופעה זו מובילה, למשל, לכך שעם הזמן נוצרת אבנית בקומקום.

יישום סִידָן

עד לאחרונה, כמעט מעולם לא נעשה שימוש בסידן מתכתי. ארה"ב, למשל, לפני מלחמת העולם השנייה צרכה רק 10...25 טון סידן בשנה, גרמניה - 5...10 טון. אבל לפיתוח תחומי טכנולוגיה חדשים, מתכות נדירות ועמידות רבות הן נָחוּץ. התברר שסידן הוא חומר מפחית מאוד נוח ופעיל עבור רבים מהם, והיסוד החל לשמש בייצור של תוריום, ונדיום, זירקוניום, בריליום, ניוביום, אורניום, טנטלום ומתכות עקשניות אחרות. סידן מתכתי טהור נמצא בשימוש נרחב במטלותרמיה להשגת מתכות נדירות.

יישומים של סידן מתכתי

גיר טבעי בצורת אבקה כלול בקומפוזיציות לליטוש מתכות. אבל אי אפשר לצחצח שיניים באבקת גיר טבעית, שכן היא מכילה שאריות של קונכיות וקונכיות של החיות הקטנות ביותר, שהגדילו את הקשיות והורסות את אמייל השיניים.

נוֹהָגסִידָןבהיתוך גרעיני

איזוטופ 48 Ca הוא החומר היעיל והנפוץ ביותר לייצור יסודות סופר-כבדים ולגילוי יסודות חדשים בטבלה המחזורית. לדוגמה, במקרה של שימוש ב-48 יוני Ca לייצור יסודות כבדים במאיצים, הגרעינים של יסודות אלו נוצרים ביעילות פי מאות ואלפי מאשר בעת שימוש ב"קליעים" אחרים (יונים). סידן רדיואקטיבי נמצא בשימוש נרחב בביולוגיה וברפואה בתור נותב איזוטופים בחקר תהליכי חילוף החומרים של מינרלים באורגניזם חי. בעזרתו נמצא כי בגוף מתקיים חילוף רציף של יוני סידן בין פלזמה, רקמות רכות ואף רקמת עצם. 45 Ca מילא תפקיד חשוב גם בחקר התהליכים המטבוליים המתרחשים בקרקעות ובחקר תהליכי הטמעת הסידן על ידי צמחים. באמצעות אותו איזוטופ, ניתן היה לזהות מקורות זיהום של פלדה וברזל טהור בתרכובות סידן במהלך תהליך ההיתוך.

יכולתו של סידן לקשור חמצן וחנקן אפשרה להשתמש בו לניקוי גזים אינרטיים וכגטר (גטר הוא חומר המשמש לקליטת גזים ויצירת ואקום עמוק במכשירים אלקטרוניים.) בציוד רדיו ואקום.

השימוש בתרכובות סידן

כמה תרכובות סידן מלאכותיות הפכו אפילו יותר מפורסמות ומוכרות מאבן גיר או גבס. לפיכך, סיד Ca(OH) 2 מושפח וסיד CaO חח שימש את בוני העת העתיקה.

מלט הוא גם תרכובת סידן המתקבלת באופן מלאכותי. תחילה נשרפת תערובת של חימר או חול עם אבן גיר ומתקבלת קלינקר שנטחן לאחר מכן לאבקה אפורה דקה. אתה יכול לדבר הרבה על מלט (או ליתר דיוק, על מלט), זה הנושא של מאמר עצמאי.

כך גם לגבי זכוכית, שגם מכילה בדרך כלל אלמנט.

סידן הידריד

על ידי חימום סידן באווירת מימן מתקבל CaH 2 (סידן הידריד) המשמש במטלורגיה (מטלותרמיה) ובהפקת מימן בשטח.

חומרים אופטיים ולייזר

סידן פלואוריד (פלואוריט) משמש בצורה של גבישים בודדים באופטיקה (מטרות אסטרונומיות, עדשות, מנסרות) וכחומר לייזר. סידן טונגסטאט (scheelite) בצורת גבישים בודדים משמש בטכנולוגיית לייזר, וגם כסינטילטור.

סידן קרביד

סידן קרביד הוא חומר שהתגלה במקרה בעת בדיקת עיצוב תנור חדש. לאחרונה, סידן קרביד CaCl 2 שימש בעיקר לריתוך דלק חמצן וחיתוך מתכות. כאשר קרביד יוצר אינטראקציה עם מים, נוצר אצטילן, ושריפת האצטילן בסילון חמצן מאפשרת להגיע לטמפרטורה של כמעט 3000 מעלות צלזיוס. לאחרונה נעשה שימוש פחות ופחות באצטילן, ואיתו קרביד, לריתוך ויותר ויותר - בתעשייה הכימית.

סידן כמומקור זרם כימי

סידן, כמו גם סגסוגות שלו עם אלומיניום ומגנזיום, משמשים בסוללות חשמליות תרמיות מילואים כאנודה (לדוגמה, יסוד סידן-כרומט). סידן כרומט משמש בסוללות כמו הקתודה. תכונה של סוללות כאלה היא חיי מדף ארוכים במיוחד (עשורים) במצב שמיש, יכולת לפעול בכל תנאי (חלל, לחצים גבוהים), אנרגיה סגולית גבוהה לפי משקל ונפח. החיסרון הוא משך הזמן הקצר. סוללות כאלה משמשות במקום שבו יש צורך ליצור כוח חשמלי אדיר לזמן קצר (טילים בליסטיים, חלליות מסוימות וכו').

חומרים עקשן מסִידָן

תחמוצת סידן, הן בצורה חופשית והן כחלק מתערובות קרמיות, משמשת לייצור חומרים עקשן.

תרופות

תרכובות סידן נמצאות בשימוש נרחב כאנטיהיסטמין.

סידן כלורי
סידן גלוקונאט
סידן גליצרופוספט

בנוסף, תרכובות סידן מוכנסות לתכשירים למניעת אוסטאופורוזיס, למתחמי ויטמינים לנשים בהריון ולקשישים.

סידן בגוף האדם

סידן הוא מקרו-נוטריינט נפוץ בצמחים, בעלי חיים ובני אדם. בבני אדם ובבעלי חוליות אחרים, רובו נמצא בשלד ובשיניים בצורה של פוספטים. השלדים של רוב קבוצות חסרי החוליות (ספוגים, פוליפים אלמוגים, רכיכות וכו') מורכבים מצורות שונות של סידן פחמתי (סיד). הצורך בסידן תלוי בגיל. למבוגרים, הקצבה היומית הנדרשת היא בין 800 ל-1000 מיליגרם (מ"ג), ולילדים בין 600 ל-900 מ"ג, שחשובה מאוד לילדים בשל הצמיחה האינטנסיבית של השלד. רוב הסידן שנכנס לגוף האדם עם המזון נמצא במוצרי חלב, שאר הסידן מצוי בבשר, דגים וחלק מהמזונות מהצומח (קטניות עשירות במיוחד).

מינונים מוגזמים של סידן וויטמין D עלולים לגרום להיפרקלצמיה, ולאחריה הסתיידות אינטנסיבית של עצמות ורקמות (המשפיעות בעיקר על מערכת השתן). המינון היומי הבטוח המרבי למבוגר הוא 1500 עד 1800 מיליגרם.

סידן במים קשים

מכלול התכונות המוגדר במילה אחת "קשיות" ניתן למים על ידי מלחי סידן ומגנזיום המומסים בהם. מים קשים אינם מתאימים במקרים רבים של החיים. הוא יוצר שכבת אבנית בדודי קיטור ובמפעלי דוודים, מקשה על צביעה ושטיפת בדים, אך מתאים להכנת סבון ותחליב בבשמים. לכן, בעבר, כאשר שיטות ריכוך המים לא היו מושלמות, מפעלי טקסטיל ובישום היו ממוקמים בדרך כלל ליד מקורות מים "רכים".

הבדיל בין קשיות זמנית וקשיחות קבועה. קשיות זמנית (או קרבונטית) ניתנת למים על ידי ביקרבונטים מסיסים Ca (HCO 3) 2 ו-Mg (HCO 3) 2. ניתן לחסל אותו על ידי הרתחה פשוטה, בה הופכים ביקרבונטים לסידן ומגנזיום קרבונטים בלתי מסיסים במים.

קשיות קבועה נוצרת על ידי סולפטים וכלורידים של אותן מתכות. וניתן לבטל את זה, אבל הרבה יותר קשה לעשות זאת.

הסכום של שתי הקשיות הוא הקושי הכולל של המים. זה מוערך בצורה שונה במדינות שונות. נהוג לבטא את קשיות המים כמספר מקבילות המיליגרם של סידן ומגנזיום בליטר מים אחד. אם יש פחות מ-4 mEq בליטר מים, אז המים נחשבים רכים; ככל שהריכוז שלהם עולה, נוקשה יותר ויותר, ואם התוכן עולה על 12 יחידות, נוקשה מאוד.

קשיות המים נקבעת בדרך כלל באמצעות תמיסת סבון. תמיסה כזו (בריכוז מסוים) מוסיפה טיפה לכמות מדודה של מים. כל עוד ישנם יוני Ca 2+ או Mg 2+ במים, הם יפריעו להיווצרות קצף. על פי העלויות של תמיסת הסבון לפני הופעת הקצף, מחושב התוכן של יוני Ca 2+ ו-Mg 2+.

מעניין לציין שקשיות המים נקבעה באופן דומה עוד ברומא העתיקה. רק יין אדום שימש כמגיב - חומרי הצביעה שלו יוצרים גם משקעים עם יוני סידן ומגנזיום.

אחסון סידן

ניתן לאחסן סידן מתכתי לאורך זמן בחתיכות במשקל של 0.5 עד 60 ק"ג. חלקים כאלה מאוחסנים בשקיות נייר סגורות בתופי ברזל מגולוונים עם תפרים מולחמים וצבועים. תופים סגורים היטב מונחים בקופסאות עץ. לא ניתן לאחסן חלקים במשקל של פחות מ-0.5 ק"ג לאורך זמן - הם הופכים במהירות לתחמוצת, הידרוקסיד וסידן פחמתי.

שלד העצם מורכב ממנו, אך הגוף אינו מסוגל לייצר את היסוד בעצמו. זה לגבי סידן. נשים וגברים בוגרים צריכים לקבל לפחות 800 מיליגרם של מתכת אדמה אלקליין ליום. אפשר לחלץ אותו משיבולת שועל, אגוזי לוז, חלב, גריסי שעורה, שמנת חמוצה, שעועית, שקדים.

סִידָןנמצא באפונה, חרדל, גבינת קוטג'. נכון, אם משלבים אותם עם ממתקים, קפה, קולה ומזונות עשירים בחומצה אוקסלית, העיכול של היסוד יורד.

סביבת הקיבה הופכת לבסיסית, סידן נלכד בבלתי מסיס ומופרש מהגוף. עצמות ושיניים מתחילות להתפרק. מה הקשר לאלמנט, שכן הוא הפך לאחד החשובים ביותר עבור יצורים חיים, והאם יש שימוש בחומר מחוץ לאורגניזמים שלהם?

תכונות כימיות ופיזיקליות של סידן

בטבלה המחזורית, היסוד תופס את המקום ה-20. הוא נמצא בתת-הקבוצה הראשית של הקבוצה השנייה. התקופה שאליה שייך הסידן היא הרביעית. זה אומר שלאטום של חומר יש 4 רמות אלקטרוניות. יש להם 20 אלקטרונים, אשר מסומן על ידי המספר האטומי של היסוד. זה גם מעיד על חיובו - +20.

סידן בגוף, כמו בטבע, היא מתכת אדמה אלקליין. המשמעות היא שבצורתו הטהורה, האלמנט לבן כסוף, מבריק וקל. הקשיות של מתכות אדמה אלקליות גבוהה מזו של מתכות אלקליות.

מדד הסידן הוא כ-3 נקודות לפי. לגבס, למשל, יש אותה קשיות. האלמנט ה-20 נחתך בסכין, אבל הרבה יותר קשה מכל המתכות האלקליות הפשוטות.

מה משמעות השם "אדמה בסיסית"? אז סידן ומתכות אחרות מקבוצתו כונו על ידי אלכימאים. הם קראו לתחמוצות של היסודות אדמה. תחמוצות של חומרים קבוצות סידןלהפוך את המים לבסיסיים.

עם זאת, רדיום, בריום, כמו גם היסוד ה-20, נמצאים לא רק בשילוב עם חמצן. יש הרבה מלחי סידן בטבע. המפורסם שבהם הוא המינרל קלציט. הצורה הפחמנית של המתכת היא הגיר הידוע לשמצה, אבן הגיר והגבס. כל אחד מהם הוא סידן פחמתי.

ליסוד ה-20 יש גם תרכובות נדיפות. הם צובעים את הלהבה כתום-אדום, שהופך לאחד הסמנים לזיהוי חומרים.

כל מתכות אדמה אלקליין נשרפות בקלות. כדי שסידן יגיב עם חמצן, מספיקים תנאים רגילים. רק בטבע, היסוד אינו מופיע בצורתו הטהורה, רק בתרכובות.

סידן אוקסי- סרט המכסה את המתכת, אם היא באוויר. הציפוי צהבהב. הוא מכיל לא רק תחמוצות סטנדרטיות, אלא גם פרוקסידים, ניטרידים. אם הסידן לא נחשף לאוויר, אלא למים, הוא יעקור ממנו מימן.

במקביל, המשקעים סידן הידרוקסיד. שרידי מתכת טהורה צפים אל פני השטח, נדחפים על ידי בועות מימן. אותה תכנית עובדת עם חומצות. עם חומצה הידרוכלורית, למשל, הוא משקע סידן כלוריומימן משתחרר.

חלק מהתגובות דורשות טמפרטורות גבוהות. אם זה יגיע ל-842 מעלות, יכול סידןלהמיס. ב-1484 בסולם צלזיוס, המתכת רותחת.

תמיסת סידן, כמו יסוד טהור, מוליך היטב חום וזרם חשמלי. אבל, אם החומר חם מאוד, התכונות המתכתיות אובדות. כלומר, לא מותך ולא סידן גזי יש אותם.

בגוף האדם, היסוד מיוצג על ידי מצבי צבירה מוצקים ונוזליים כאחד. התרכך מי סידן, אשר קיים ב, מעביר בקלות רבה יותר. מחוץ לעצמות נמצא רק 1% מהחומר ה-20.

עם זאת, ההובלה שלו דרך רקמות משחקת תפקיד חשוב. סידן בדם מווסת את התכווצות השרירים, כולל שריר הלב, שומר על לחץ דם תקין.

יישום של סידן

בצורתה הטהורה, מתכת משמשת ב. הם הולכים לרשתות סוללות. הנוכחות של סידן בסגסוגת מפחיתה את הפריקה העצמית של סוללות ב-10-13%. זה חשוב במיוחד עבור דגמים נייחים. מיסבים עשויים גם מתערובת של עופרת והאלמנט ה-20. אחת הסגסוגות נקראת מיסב.

בתמונה מזונות עשירים בסידן.

מתכת אדמה אלקליין מתווספת לפלדה כדי לטהר את הסגסוגת מזיהומי גופרית. התכונות המפחיתות של סידן שימושיות גם בייצור אורניום, כרום, צזיום, רובידיום,.

איזה סוג של סידןבשימוש במטלורגיית ברזל? הכל אותו טהור. ההבדל הוא במטרת האלמנט. עכשיו, הוא משחק את התפקיד. זהו תוסף לסגסוגות המפחית את טמפרטורת היווצרותן ומקל על הפרדת סיגים. גרגירי סידןלהירדם במכשירי אלקטרו ואקום כדי להסיר מהם עקבות אוויר.

האיזוטופ ה-48 של סידן מבוקש במפעלי גרעין. אלמנטים סופר-כבדים מיוצרים שם. חומרי גלם מתקבלים במאיצים גרעיניים. לפזר אותם בעזרת יונים - מעין קליעים. אם Ca48 פועל בתפקידם, יעילות הסינתזה עולה מאות מונים בהשוואה לשימוש ביונים של חומרים אחרים.

באופטיקה, היסוד ה-20 כבר מוערך כתרכובות. פלואוריד וסידן טונגסטאט הופכים לעדשות, מטרות ומנסרות של מכשירים אסטרונומיים. מינרלים נמצאים גם בטכנולוגיית הלייזר.

גיאולוגים קוראים לסידן פלואוריד פלואוריט, ולוולפרמיד - סכילייט. עבור התעשייה האופטית נבחרים הגבישים הבודדים שלהם, כלומר אגרגטים נפרדים וגדולים עם סריג רציף וצורה ברורה.

ברפואה רושמים גם לא מתכת טהורה, אלא חומרים המבוססים עליה. הם נספגים בקלות רבה יותר בגוף. סידן גלוקונאט- התרופה הזולה ביותר המשמשת לאוסטאופורוזיס. סם " סידן מגנזיום"נרשם למתבגרים, נשים בהריון וקשישים.

הם זקוקים לתוספי תזונה כדי לספק את הצורך המוגבר של הגוף באלמנט ה-20, כדי להימנע מפתולוגיות התפתחותיות. חילוף החומרים של סידן-זרחן מווסת "סידן D3". "D3" בשם המוצר מעיד על נוכחות של ויטמין D. זה נדיר, אך הכרחי לספיגה מלאה סִידָן.

הוראהל "סידן nycomed3"מציין כי התרופה שייכת לניסוחים פרמצבטיים של פעולה משולבת. אותו הדבר נאמר על סידן כלורי. זה לא רק ממלא את המחסור באלמנט ה-20, אלא גם חוסך משיכרון, והוא גם מסוגל להחליף את פלזמת הדם. במצבים פתולוגיים מסוימים, זה עשוי להיות נחוץ.

בבתי מרקחת, התרופה " סידן הוא חומצהאסקורבי". דואט כזה נקבע במהלך ההריון, במהלך ההנקה. גם בני נוער צריכים תוספת.

מיצוי סידן

סידן במזונות, מינרלים, תרכובות, המוכרות לאנושות מאז ימי קדם. בצורתה הטהורה, המתכת בודדה רק ב-1808. המזל העדיף את האמפרי דייווי. פיזיקאי אנגלי הוציא סידן על ידי אלקטרוליזה של המלחים המותכים של היסוד. שיטה זו משמשת עד היום.

עם זאת, תעשיינים נוקטים לעתים קרובות יותר בשיטה השנייה, שהתגלתה לאחר מחקרו של האמפרי. סידן מופחת מהתחמוצת שלו. התגובה מתחילה עם אבקה, לפעמים,. האינטראקציה מתרחשת בתנאי ואקום בטמפרטורות גבוהות. לראשונה, סידן בודד בדרך זו באמצע המאה הקודמת, בארה"ב.

מחיר הסידן

יש מעט יצרנים של סידן מתכתי. אז, ברוסיה, המפעל המכני של צ'פטסקי עוסק בעיקר במשלוחים. הוא ממוקם באודמורטיה. החברה סוחרת בגרגירים, שבבים וגושי מתכת. תג המחיר עבור טונה של חומרי גלם הוא בסביבות 1,500 דולר.

המוצר מוצע גם על ידי כמה מעבדות כימיות, למשל, החברה הרוסית הכימאית. אחרון, מציע 100 גרם סִידָן. ביקורותלהעיד שזו אבקה מתחת לשמן. עלות חבילה אחת היא 320 רובל.

בנוסף להצעות לקניית סידן אמיתי, נמכרות באינטרנט גם תוכניות עסקיות לייצורו. עבור כ-70 עמודים של חישובים תיאורטיים, הם מבקשים כ-200 רובל. רוב התוכניות נערכו ב-2015, כלומר, הן עדיין לא איבדו את הרלוונטיות שלהן.

סידן הוא סוג של כימיקל. תכונות פיזיקליות של סידן

סידן | מדריך Pesticides.ru

מים

מים קשים

מים רכים

קרקעות

תכולת סידן בסוגי קרקע שונים

פונקציות של סידן

חוסר (מחסור) בסידן בצמחים

אבני גיר

אבן גיר בדולומיטציה

חוואר

גִיר

סיד שרוף

ליים מושפח

קמח דולומיט

טופים גירניים

בוץ עשיית צרכים (עשיית צרכים)

סופות ציקלון אפר פצלים

אבק מתנורים ומצמחי מלט

סיגים מתכתיים

יעילות חיפוי קרקע

השפעת הסיד על המאפיינים של קרקעות מסוימות

השפעת הסיד על אספקת הצמחים בחנקן

השפעת הסיד על אספקת הצמחים עם יסודות אפר

השפעת הסיד על הצורות והזמינות של מאקרו-נוטריינטים ויסודות קורט

השפעת הסיד על פעולתם של דשנים חומציים מבחינה פיזיולוגית

סידן ותפקידו לאנושות - כימיה

עולם המדע

אפיון הסידן כחומר פשוט

תכונות פיזיקליות של סידן ושיטות לייצור מתכת

תכונות כימיות של סידן

התגובה של מים עם סידן

אנחנו ברשתות חברתיות

קטגוריות