Kalcis yra cheminės medžiagos rūšis. Kalcio fizinės savybės

Pagrindinis puslapis / Paskaitos 1 kursas / Bendroji ir organinė chemija / 23 klausimas. Kalcis / 2. Fizinės ir cheminės savybės

fizines savybes. Kalcis yra sidabriškai baltas kalusis metalas, kuris lydosi 850°C temperatūroje. C ir verda 1482 laipsnių temperatūroje. C. Jis daug kietesnis nei šarminiai metalai.

Cheminės savybės. Kalcis yra aktyvus metalas. Taigi normaliomis sąlygomis jis lengvai sąveikauja su atmosferos deguonimi ir halogenais:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (kalcio oksidas);

Ca + Br2 = CaBr2 (kalcio bromidas).

Kalcis kaitinant reaguoja su vandeniliu, azotu, siera, fosforu, anglimi ir kitais nemetalais:

Ca + H2 = CaH2 (kalcio hidridas);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (kalcio nitridas);

Ca + S = CaS (kalcio sulfidas);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (kalcio fosfidas);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (kalcio karbidas).

Kalcis lėtai sąveikauja su šaltu vandeniu ir labai stipriai su karštu:

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

Kalcis gali pašalinti deguonį arba halogenus iš mažiau aktyvių metalų oksidų ir halogenidų, t. y. turi redukuojančių savybių:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

1. Buvimas gamtoje
3. Kvitas
4. Taikymas

www.medkurs.ru

Kalcis | vadovas Pesticides.ru

Daugeliui žmonių žinios apie kalcį apsiriboja tuo, kad šis elementas yra būtinas sveikiems kaulams ir dantims. Kur dar jis yra, kam to reikia ir kaip reikia, ne visi turi idėją. Tačiau kalcio yra daugelyje mums žinomų junginių – tiek natūralių, tiek žmogaus sukurtų. Kreida ir kalkės, urvų stalaktitai ir stalagmitai, senovės fosilijos ir cementas, gipsas ir alebastras, pieno produktai ir vaistai nuo osteoporozės – visa tai ir dar daugiau turi daug kalcio.

Šį elementą G. Davy pirmą kartą gavo 1808 m., o iš pradžių jis nebuvo naudojamas labai aktyviai. Nepaisant to, dabar šis metalas yra penktas pasaulyje pagal gamybą, o jo poreikis kasmet didėja. Pagrindinė kalcio naudojimo sritis yra statybinių medžiagų ir mišinių gamyba. Tačiau tai būtina ne tik namų statybai, bet ir gyvoms ląstelėms. Žmogaus organizme kalcis yra skeleto dalis, leidžia atlikti raumenų susitraukimus, užtikrina kraujo krešėjimą, reguliuoja daugelio virškinimo fermentų veiklą ir atlieka kitas gana daug funkcijų. Jis ne mažiau svarbus ir kitiems gyviems objektams: gyvūnams, augalams, grybams ir net bakterijoms. Tuo pačiu metu kalcio poreikis yra gana didelis, todėl jį galima priskirti makroelementams.

Kalcis (kalcis), Ca yra Mendelejevo periodinės sistemos II grupės pagrindinio pogrupio cheminis elementas. Atominis skaičius – 20. Atominė masė – 40,08.

Kalcis yra šarminių žemių metalas. Laisvoje būsenoje kalioji, gana kieta, balta. Tankis reiškia lengvuosius metalus.

Tankis - 1,54 g / cm3,
Lydymosi temperatūra - +842 °C,
Virimo temperatūra - +1495 ° C.

Kalcis turi ryškių metalinių savybių. Visuose junginiuose oksidacijos laipsnis yra +2.

Ore jis pasidengia oksido sluoksniu, kaitinant dega rausva, ryškia liepsna. Jis lėtai reaguoja su šaltu vandeniu ir greitai išstumia vandenilį iš karšto vandens ir sudaro hidroksidą. Reaguodamas su vandeniliu, susidaro hidridai. Kambario temperatūroje jis reaguoja su azotu, sudarydamas nitridus. Taip pat lengvai jungiasi su halogenais ir siera, kaitinant atkuria metalų oksidus.

Kalcis yra vienas gausiausių elementų gamtoje. Žemės plutoje jo kiekis yra 3% masės. Jis susidaro kreidos, kalkakmenio, marmuro (natūralios kalcio karbonato CaCO3) nuosėdų pavidalu. Dideliais kiekiais yra gipso (CaSO4 x 2h3O), fosforito (Ca3 (PO4) 2) ir įvairių kalcio turinčių silikatų nuosėdų.

Vanduo

. Kalcio druskų beveik visada yra natūraliame vandenyje. Iš jų tik gipsas jame šiek tiek tirpsta. Esant anglies dioksido kiekiui vandenyje, kalcio karbonatas ištirpsta bikarbonato Ca(HCO3)2 pavidalu.

sunkus vanduo

. Natūralus vanduo su dideliu kiekiu kalcio ar magnio druskų vadinamas kietu.

minkštas vanduo

. Kai šių druskų yra mažai arba jų nėra, vanduo vadinamas minkštu.

Dirvos

. Paprastai dirvožemis yra pakankamai aprūpintas kalciu. Ir kadangi kalcio yra didesnėje augalų vegetatyvinėje dalyje, jo pasišalinimas su pasėliu yra nereikšmingas.

Kalcio nuostoliai iš dirvožemio atsiranda dėl jo išplovimo krituliais. Šis procesas priklauso nuo dirvožemio granulometrinės sudėties, kritulių, augalų rūšių, kalkių ir mineralinių trąšų formų bei dozių. Atsižvelgiant į šiuos veiksnius, kalcio nuostoliai iš ariamo sluoksnio svyruoja nuo kelių dešimčių iki 200–400 kg/ha ir daugiau.

Kalcio kiekis įvairių tipų dirvožemyje

Podzoliniuose dirvožemiuose kalcio yra 0,73% (dirvožemio sausosios medžiagos).

Pilkasis miškas – 0,90% kalcio.

Černozemai - 1,44% kalcio.

Serozemai - 6,04% kalcio.

Augaluose kalcio yra fosfatų, sulfatų, karbonatų, pektino ir oksalo rūgščių druskų pavidalu. Beveik 65% augaluose esančio kalcio gali būti išgaunama vandeniu. Likusi dalis apdorojama silpnomis acto ir druskos rūgštimis. Daugiausia kalcio randama senstančiose ląstelėse.

Kalcio trūkumo simptomai:
kultūra	trūkumo simptomai
Bendrieji simptomai	Viršūninio pumpuro balinimas; Jaunų lapų balinimas; Lapų galiukai nulinkę žemyn; Lapų kraštai susisuka;
Bulvė	Viršutiniai lapai prastai žydi; Stiebo augimo taškas miršta; Lapų pakraščiuose yra šviesi juostelė, vėliau patamsėja; Lapų kraštai susukti į viršų;
Baltieji kopūstai ir žiediniai kopūstai	Ant jaunų augalų lapų chlorotinės dėmės (marmuras) arba baltos juostelės išilgai kraštų; Senesnių augalų lapai susisuka ir ant jų atsiranda nudegimų; Augimo taškas miršta
	Lapų galinės skiltys miršta Gėlės krinta; Ant vaisiaus viršūnėje atsiranda tamsi dėmė, kuri didėja vaisiui augant (pomidorų viršūnės puvinys)
	Viršūniniai pumpurai miršta; Jaunų lapų kraštai suvynioti, suplėšyti, tada nudžiūsta; Viršutinės ūglių dalys nudžiūsta; Šaknų galiukų pažeidimas; Vaisiaus minkštime - rudos dėmės (kartūs kauliukai); Suprastėja vaisių skonis; Sumažėjęs vaisių pardavimas

Kalcio funkcijos

Šio elemento poveikis augalams yra daugiašalis ir, kaip taisyklė, teigiamas. Kalcis:

Pagerina medžiagų apykaitą;
Vaidina svarbų vaidmenį angliavandenių judėjime;
Įtakoja azotinių medžiagų metamorfozes;
Pagreitina sėklų rezervinių baltymų suvartojimą dygimo metu;
vaidina vaidmenį fotosintezės procese;
stiprus kitų katijonų antagonistas, neleidžia jiems pernelyg patekti į augalų audinius;
Tai veikia fizikines ir chemines protoplazmos savybes (klampumą, pralaidumą ir kt.), taigi ir normalią biocheminių procesų eigą augale;
Kalcio junginiai su pektinu suklijuoja atskirų ląstelių sieneles;
Įtakoja fermentų veiklą.

Pažymėtina, kad kalcio junginių (kalkių) poveikis fermentų aktyvumui pasireiškia ne tik tiesioginiu veikimu, bet ir dėl dirvožemio fizikinių ir cheminių savybių bei jo mitybos režimo pagerėjimo. Be to, dirvožemio kalkinimas reikšmingai veikia vitaminų biosintezės procesus.

Kalcio trūkumas (trūkumas) augaluose

Kalcio trūkumas pirmiausia paveikia šaknų sistemos vystymąsi. Šaknų plaukelių formavimasis ant šaknų sustoja. Išorinės šaknies ląstelės sunaikinamos.

Šis simptomas pasireiškia tiek kalcio trūkumu, tiek maistinių medžiagų tirpalo disbalansu, tai yra, jame vyrauja vienvalentys natrio, kalio ir vandenilio katijonai.

Be to, dirvožemio tirpale esantis nitratinis azotas padidina kalcio patekimą į augalų audinius, o amoniakas jį mažina.

Kalcio bado požymių tikimasi, kai kalcio kiekis yra mažesnis nei 20 % dirvožemio katijonų mainų pajėgumo.

Simptomai. Vizualiai kalcio trūkumas nustatomas šiais požymiais:

Prie augalų šaknų pastebimi pažeisti rudi galiukai;
Augimo taškas deformuojasi ir miršta;
Gėlės, kiaušidės ir pumpurai nukrenta;
Vaisiai pažeisti nekrozės;
Lapai chlorotiški;
Viršūninis pumpuras miršta, o stiebo augimas sustoja.

Kopūstai, liucerna, dobilai yra labai jautrūs kalcio buvimui. Nustatyta, kad tiems patiems augalams būdingas ir padidėjęs jautrumas dirvožemio rūgštingumui.

Apsinuodijus mineraliniu kalciu, atsiranda tarpslankstelinė chlorozė su balkšvomis nekrozinėmis dėmėmis. Jie gali būti spalvoti arba turėti koncentrinius žiedus, užpildytus vandeniu. Kai kurie augalai reaguoja į kalcio perteklių augindami lapų rozetes, miršta nuo ūglių ir krisdami lapus. Simptomai yra panašūs į geležies ir magnio trūkumą.

Kalcio papildymo dirvožemyje šaltinis yra kalkių trąšos. Jie skirstomi į tris grupes:

Kietos kalkingos uolienos;
Minkštos kalkingos uolienos;
Pramoninės atliekos, kuriose yra daug kalkių.

Kietos kalkingos uolienos pagal CaO ir MgO kiekį skirstomos į:

kalkakmeniai (55–56 % CaO ir iki 0,9 % MgO);
dolomitiniai kalkakmeniai (42–55 % CaO ir iki 9 % MgO);
dolomitai (32–30 % CaO ir 18–20 % MgO).

Kalkakmenis

- pagrindinės kalkinės trąšos. Sudėtyje yra 75–100 % Ca ir Mg oksidų pagal CaCO3.

Dolomitizuotas kalkakmenis

. Sudėtyje yra 79-100% aktyviosios medžiagos (a.i.) CaCO3. Rekomenduojama sėjomainoje su bulvėmis, ankštiniais augalais, linais, šakniavaisiais, taip pat labai podzolizuotose dirvose.

Marl

. Sudėtyje yra iki 25-15% CaCO3 ir priemaišų molio pavidalu su smėliu iki 20-40%. Veikia lėtai. Rekomenduojama naudoti lengvose dirvose.

Kreida

. Sudėtyje yra 90–100 % CaCO3. Veiksmas yra greitesnis nei kalkakmenio. Tai vertingos kalkių trąšos smulkiai sumaltos formos.

degintų kalkių

(CaO). CaCO3 kiekis viršija 70%. Pasižymi kaip stipri ir greitai veikianti kalkinanti medžiaga.

Gesintos kalkės

(Ca(OH)2). CaCO3 kiekis yra 35% ar daugiau. Tai taip pat stiprios ir greitai veikiančios kalkių trąšos.

Dolomito miltai

. CaCO3 ir MgCO3 kiekis yra apie 100%. Veikia lėčiau nei kalkingi tufai. Paprastai naudojamas ten, kur reikia magnio.

kalkingi tufai

. CaCO3 kiekis 15–96%, priemaišos iki 25% molio ir smėlio, 0,1% P2O5. Veiksmas yra greitesnis nei kalkakmenio.

Tuštinimosi purvas (tuštinimasis)

. Susideda iš CaCO3 ir Ca(OH)2. Kalkių kiekis CaO yra iki 40%. Taip pat yra azoto - 0,5% ir P2O5 - 1-2%. Tai cukrinių runkelių fabrikų atliekos. Rekomenduojama naudoti ne tik dirvožemio rūgštingumui mažinti, bet ir runkelių auginimo vietose chernozemo dirvose.

Skalūnų pelenų ciklonai

. Sausa susmulkinta medžiaga. Veikliosios medžiagos kiekis yra 60-70%. Nurodo pramonines atliekas.

Dulkės iš krosnių ir cemento gamyklų

. CaCO3 kiekis turi viršyti 60%. Praktiškai jis naudojamas ūkiuose, esančiuose netoli cemento gamyklų.

Metalurgijos šlakas

. Naudojamas Uralo ir Sibiro regionuose. Nehigroskopiškas, lengvai purškiamas. Turi būti ne mažiau kaip 80% CaCO3, drėgmės kiekis ne didesnis kaip 2%. Svarbi granulometrinė sudėtis: 70% - mažiau nei 0,25 mm, 90% - mažiau nei 0,5 mm.

organinių trąšų. Ca kiekis, išreikštas CaCO3, yra 0,32–0,40%.

Fosfato miltai. Kalcio kiekis yra 22% CaCO3.

Kalkių trąšos naudojamos ne tik dirvai ir augalams aprūpinti kalciu. Pagrindinis jų naudojimo tikslas – dirvožemio kalkinimas. Tai cheminio regeneravimo būdas. Juo siekiama neutralizuoti perteklinį dirvožemio rūgštingumą, pagerinti jo agrofizines, agrochemines ir biologines savybes, aprūpinti augalus magniu ir kalciu, mobilizuoti ir imobilizuoti makroelementus ir mikroelementus, sudaryti optimalias vandens-fizines, fizines ir oro sąlygas kultūrinių augalų gyvenimui.

Dirvožemio kalkinimo efektyvumas

Kartu su augalų kalcio, kaip mineralinės mitybos elemento, poreikio patenkinimu, kalkinimas sukelia daug teigiamų dirvožemio pokyčių.

Kalkinimo įtaka kai kurių dirvožemių savybėms

Kalcis skatina dirvožemio koloidų koaguliaciją ir neleidžia jiems išplauti. Tai palengvina dirvos įdirbimą ir pagerina aeraciją.

Dėl kalkinimo:

smėlėti humusingi dirvožemiai padidina jų vandens sugeriamumą;
sunkiose molingose dirvose susidaro dirvožemio sankaupos ir grumstai, gerinantys vandens pralaidumą.

Visų pirma, organinės rūgštys yra neutralizuojamos ir H jonai išstumiami iš sugeriančio komplekso. Tai veda prie mainų pašalinimo ir dirvožemio hidrolizinio rūgštingumo sumažėjimo. Tuo pačiu metu gerėja dirvožemio sugeriančio komplekso katijoninė sudėtis, kuri atsiranda dėl vandenilio ir aliuminio jonų pakeitimo kalcio ir magnio katijonais. Tai padidina dirvožemio prisotinimą bazėmis ir padidina įsisavinimo pajėgumus.

Kalkinimo įtaka augalų aprūpinimui azotu

Po kalkinimo teigiamas agrochemines dirvožemio savybes ir jo struktūrą galima išsaugoti keletą metų. Tai padeda sukurti palankias sąlygas naudingiems mikrobiologiniams procesams mobilizuoti maistines medžiagas. Sustiprėja dirvoje laisvai gyvenančių amonifikatorių, nitrifikatorių, azotą fiksuojančių bakterijų veikla.

Kalkinimas padeda padidinti mazginių bakterijų dauginimąsi ir pagerinti augalo šeimininko aprūpinimą azotu. Nustatyta, kad bakterinės trąšos praranda veiksmingumą rūgščiose dirvose.

Kalkinimo poveikis augalų aprūpinimui pelenų elementais

Kalkinimas prisideda prie augalo aprūpinimo pelenų elementais, nes suaktyvėja bakterijų, skaidančių dirvožemyje organinius fosforo junginius ir skatinančių geležies bei aliuminio fosfatų virsmą į augalams prieinamas kalcio fosfato druskas, veikla. Rūgščių dirvožemių kalkinimas sustiprina mikrobiologinius ir biocheminius procesus, o tai savo ruožtu padidina nitratų, taip pat pasisavinamų fosforo ir kalio formų kiekį.

Kalkinimo poveikis makroelementų ir mikroelementų formoms ir prieinamumui

Kalkinant padaugėja kalcio, o naudojant dolomito miltus – magnio. Tuo pačiu metu toksiškos mangano ir aliuminio formos tampa netirpios ir pereina į nusodintą formą. Mažėja tokių elementų kaip geležis, varis, cinkas, manganas. Vis labiau prieinamas azotas, siera, kalis, kalcis, magnis, fosforas ir molibdenas.

Kalkinimo įtaka fiziologiškai rūgščių trąšų veikimui

Kalkinimas padidina fiziologiškai rūgščių mineralinių trąšų, ypač amoniako ir kalio, efektyvumą.

Teigiamas fiziologiškai rūgščių trąšų poveikis be kalkių išnyksta, o laikui bėgant gali virsti neigiamu. Taigi tręšiamose aikštelėse derlius būna net mažesnis nei netręštuose. Kalkinimo derinys su trąšomis padidina jų efektyvumą 25–50%.

Kalkinimas suaktyvina fermentinius procesus dirvožemyje, kurie netiesiogiai sprendžia jos derlingumą.

Sudarė: Grigorovskaya P.I.

Puslapis pridėtas: 05.12.13 00:40

Paskutinį kartą atnaujinta: 05/22/14 16:25

Literatūriniai šaltiniai:

Glinka N.L. Bendroji chemija. Vadovėlis universitetams. Leidykla: L: Chemija, 1985, p. 731

Minejevas V.G. Agrochemija: Vadovėlis. - 2-as leidimas, pataisytas ir papildytas - M .: MGU leidykla, leidykla KolosS, 2004. - 720 p., L. lig.: lig. – (Klasikinis universiteto vadovėlis).

Petrovas B.A., Seliverstov N.F. Mineralinė augalų mityba. Vadovas studentams ir sodininkams. Jekaterinburgas, 1998. 79 p.

Enciklopedija vaikams. 17 tomas. Chemija. / Galva. red. V.A. Volodinas. - M.: Avanta +, 2000. - 640 p., iliustr.

Yagodinas B.A., Žukovas Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemija / Redagavo B.A. Yagodina.- M.: Kolos, 2002. - 584 p.: dumblas (Vadovėliai ir mokymo priemonės aukštųjų mokyklų studentams).

Vaizdai (pertvarkyti):

20 Ca Kalcis, pagal licenciją CC BY

Kalcio trūkumas kviečiuose, CIMMYT, licencijuotas pagal CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Kalcis ir jo vaidmuo žmonijai – Chemija

Kalcis ir jo vaidmuo žmonijai

Įvadas

Buvimas gamtoje

Kvitas

Fizinės savybės

Cheminės savybės

Kalcio junginių naudojimas

Biologinis vaidmuo

Išvada

Bibliografija

Įvadas

Kalcis yra antrosios grupės, D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos ketvirtojo periodo pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 20. Jis žymimas simboliu Ca (lot. Kalcis). Paprasta medžiaga kalcis (CAS numeris: 7440-70-2) yra minkštas, reaktyvus, sidabriškai baltas šarminių žemių metalas.

Nepaisant to, kad elementas Nr. 20 yra visur, net chemikai nematė elementinio kalcio. Tačiau šis metalas tiek išoriškai, tiek savo elgesiu visiškai skiriasi nuo šarminių metalų, kurių kontaktas kelia gaisrų ir nudegimų pavojų. Galima saugiai laikyti ore, nuo vandens neužsidega. Dėl elementinio kalcio mechaninių savybių jis netampa „juodąja avimi“ metalų šeimoje: kalcis daugelį jų lenkia stiprumu ir kietumu; jį galima sukti tekinimo staklėmis, traukti į vielą, kalti, presuoti.

Ir vis dėlto elementinis kalcis beveik niekada nenaudojamas kaip struktūrinė medžiaga. Jis tam per aktyvus. Kalcis lengvai reaguoja su deguonimi, siera, halogenais. Tam tikromis sąlygomis jis reaguoja net su azotu ir vandeniliu. Anglies oksidų aplinka, inertiška daugumai metalų, yra agresyvi kalciui. Jis dega CO ir CO2 atmosferoje.

Vardo istorija ir kilmė

Elemento pavadinimas kilęs iš lat. kalksas (gimtinio žodžio kalcis) -- "kalkės", "minkštas akmuo". Jį pasiūlė anglų chemikas Humphrey Davy, kuris 1808 metais elektrolitiniu metodu išskyrė kalcio metalą. Davy elektrolizavo šlapių gesintų kalkių mišinį su gyvsidabrio oksidu HgO ant platinos plokštės, kuri buvo anodas. Kaip katodas tarnavo platinos viela, panardinta į skystą gyvsidabrį. Dėl elektrolizės buvo gauta kalcio amalgama. Iš jo pašalinęs gyvsidabrį, Davy gavo metalą, vadinamą kalciu.

Kalcio junginiai – kalkakmenis, marmuras, gipsas (taip pat kalkės – kalkakmenio degimo produktas) statybose buvo naudojami prieš kelis tūkstantmečius. Iki XVIII amžiaus pabaigos chemikai kalkę laikė paprastu kūnu. 1789 m. A. Lavoisier pasiūlė, kad kalkės, magnezija, baritas, aliuminio oksidas ir silicio dioksidas yra sudėtingos medžiagos.

Buvimas gamtoje

Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nerasta.

Kalcis sudaro 3,38% žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).

Izotopai. Kalcis gamtoje randamas šešių izotopų mišinio pavidalu: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ir 48Ca, tarp kurių labiausiai paplitęs – 40Ca – yra 96,97%.

Iš šešių natūraliai esančių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis 48Ca izotopas, sunkiausias iš šešių ir labai retas (jo izotopų gausa yra tik 0,187%), neseniai buvo atrastas dvigubai beta skilimas, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 5,3 × 1019 metų.

uolienose ir mineraluose. Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų (granitų, gneisų ir kt.) silikatų ir aliumosilikatų sudėtyje, ypač lauko špate – anortite Ca.

Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmenis, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO3). Kristalinė kalcito forma, marmuras, gamtoje sutinkama daug rečiau.

Gana plačiai paplitę kalcio mineralai, tokie kaip kalcitas CaCO3, anhidritas CaSO4, alebastras CaSO4 0,5h3O ir gipsas CaSO4 2h3O, fluoritas CaF2, apatitai Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomitas MgCO3 CaCO3. Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą.

Kalcis, energingai migruojantis žemės plutoje ir besikaupiantis įvairiose geocheminėse sistemose, sudaro 385 mineralus (ketvirtas pagal mineralų skaičių).

Migracija žemės plutoje. Natūralioje kalcio migracijoje svarbų vaidmenį vaidina „karbonato pusiausvyra“, susijusi su grįžtama kalcio karbonato sąveikos su vandeniu ir anglies dioksidu reakcija, susidarant tirpiam bikarbonatui:

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

(pusiausvyra pasislenka į kairę arba į dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).

biogeninė migracija. Biosferoje kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Didelis kalcio kiekis yra gyvų organizmų dalis. Taigi hidroksiapatitas Ca5 (PO4) 3OH arba, kitu būdu, 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 yra stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; lukštai ir daugelio bestuburių lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. susideda iš kalcio karbonato CaCO3 Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose Ca (pagal masės dalį) 1,4-2 %; 70 kg sveriančiame žmogaus kūne kalcio kiekis yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinės medžiagos sudėtyje).

Kvitas

Laisvas metalinis kalcis gaunamas elektrolizuojant lydalą, susidedantį iš CaCl2 (75-80%) ir KCl arba iš CaCl2 ir CaF2, taip pat aliuminotermiškai redukuojant CaO 1170-1200 °C temperatūroje:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Fizinės savybės

Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų. Iki 443 °C, stabilus?-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele (parametras a = 0,558 nm), virš stabilios?-Ca su kubinėmis kūno centre esančiomis gardelėmis, kurios yra?-Fe tipo (parametras a = 0,448 nm) . Standartinė entalpija?H0 perėjimas? > ? yra 0,93 kJ/mol.

Cheminės savybės

Kalcis yra tipiškas šarminių žemių metalas. Cheminis kalcio aktyvumas yra didelis, bet mažesnis nei visų kitų šarminių žemių metalų. Jis lengvai reaguoja su ore esančiu deguonimi, anglies dioksidu ir drėgme, dėl to kalcio metalo paviršius dažniausiai būna pilkas, todėl kalcis dažniausiai laikomas laboratorijoje, kaip ir kiti šarminių žemių metalai, sandariai uždarytame indelyje po sluoksniu. žibalo arba skysto parafino.

Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca2+/Ca0 poros elektrodo potencialas yra?2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu, bet neužsidega:

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

Su aktyviais nemetalais (deguonis, chloras, bromas) kalcis normaliomis sąlygomis reaguoja:

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

Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kt.) kalcis sąveikauja kaitinant, pvz.:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

kalcio fosfidas), taip pat žinomi CaP ir CaP5 kompozicijų kalcio fosfidai;

2Ca + Si = Ca2Si

(kalcio silicidas), taip pat žinomi kalcio silicidai, kurių kompozicijos yra CaSi, Ca3Si4 ir CaSi2.

Pirmiau minėtų reakcijų eigą, kaip taisyklė, lydi didelis šilumos kiekis (tai yra, šios reakcijos yra egzoterminės). Visuose junginiuose su nemetalais kalcio oksidacijos laipsnis yra +2. Dauguma kalcio junginių su nemetalais lengvai suskaidomi vandens, pavyzdžiui:

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

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

Ca2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama tirpių kalcio druskų, liepsna pasidaro raudona.

Kalcio druskos, tokios kaip CaCl2 chloridas, CaBr2 bromidas, CaI2 jodidas ir Ca(NO3)2 nitratas, gerai tirpsta vandenyje. CaF2 fluoridas, CaCO3 karbonatas, CaSO4 sulfatas, Ca3(PO4)2 ortofosfatas, CaC2O4 oksalatas ir kai kurie kiti netirpsta vandenyje.

Didelę reikšmę turi tai, kad, skirtingai nei kalcio karbonatas CaCO3, rūgštus kalcio karbonatas (hidrokarbonatas) Ca(HCO3)2 tirpsta vandenyje. Gamtoje tai sukelia šiuos procesus. Kai šaltas lietus ar upės vanduo, prisotintas anglies dioksido, prasiskverbia po žeme ir patenka ant kalkakmenių, stebimas jų tirpimas:

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

Tose pačiose vietose, kur vanduo, prisotintas kalcio bikarbonato, patenka į žemės paviršių ir yra šildomas saulės spindulių, vyksta atvirkštinė reakcija:

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

Taigi gamtoje vyksta didelių medžiagų masių pernešimas. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiuliai tarpai, o urvuose – gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai ir stalagmitai.

Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. Jis vadinamas laikinu, nes verdant vandenį bikarbonatas suyra, o CaCO3 nusėda. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.

Metalinio kalcio panaudojimas

Metalo terminis

Grynas metalinis kalcis plačiai naudojamas metalotermijoje retiesiems metalams gauti.

Legiravimas

Švinui legiruoti naudojamas grynas kalcis, iš kurio gaminamos akumuliatorių plokštės, priežiūros nereikalaujantys starteriniai švino-rūgštiniai akumuliatoriai su mažu savaiminio išsikrovimu. Taip pat metalinis kalcis naudojamas aukštos kokybės kalcio babbitų BKA gamybai.

Branduolinė sintezė

Kalcio junginių naudojimas

kalcio hidrido. Kaitinant kalcį vandenilio atmosferoje, gaunamas Cah3 (kalcio hidridas), kuris naudojamas metalurgijoje (metalotermijoje) ir vandenilio gamyboje lauke.

Optinės ir lazerinės medžiagos Kalcio fluoridas (fluoritas) naudojamas pavienių kristalų pavidalu optikoje (astronominiuose objektyvuose, lęšiuose, prizmėse) ir kaip lazerinė medžiaga. Kalcio volframatas (scheelitas) pavienių kristalų pavidalu naudojamas lazerinėje technologijoje, taip pat kaip scintiliatorius.

kalcio karbidas. Kalcio karbidas CaC2 plačiai naudojamas acetilenui gauti ir metalams redukuoti, taip pat kalcio cianamido gamyboje (kaitinant kalcio karbidą azote 1200 °C temperatūroje, reakcija būna egzoterminė, vykdoma cianamido krosnyse).

Cheminiai srovės šaltiniai. Kalcis, taip pat jo lydiniai su aliuminiu ir magniu, naudojami rezervinėse šiluminėse elektros baterijose kaip anodas (pavyzdžiui, kalcio-chromato elementas). Kalcio chromatas naudojamas tokiose baterijose kaip katodas. Tokių baterijų ypatybė – itin ilgas galiojimo laikas (dešimtmečiai) tinkamomis sąlygomis, galimybė veikti bet kokiomis sąlygomis (erdvė, aukštas slėgis), didelė savitoji energija pagal svorį ir tūrį. Trūkumas yra trumpa trukmė. Tokios baterijos naudojamos ten, kur reikia trumpam sukurti kolosalią elektros energiją (balistinės raketos, kai kurie erdvėlaiviai ir pan.).

Ugniai atsparios medžiagos. Ugniai atsparių medžiagų gamyboje naudojamas kalcio oksidas tiek laisvos formos, tiek kaip keramikos mišinių dalis.

Vaistai. Kalcio junginiai plačiai naudojami kaip antihistamininiai vaistai.

Kalcio chloridas

Kalcio gliukonatas

kalcio glicerofosfatas

Be to, kalcio junginiai įvedami į osteoporozės profilaktikos preparatus, į vitaminų kompleksus nėščiosioms ir pagyvenusiems žmonėms.

Biologinis vaidmuo

Kalcis yra įprastas augalų, gyvūnų ir žmonių makroelementas. Žmonėms ir kitiems stuburiniams gyvūnams didžioji jo dalis randama skelete ir dantyse fosfatų pavidalu. Daugumos bestuburių grupių (kempinių, koralų polipų, moliuskų ir kt.) skeletai sudaryti iš įvairių formų kalcio karbonato (kalkių). Kalcio jonai dalyvauja kraujo krešėjimo procesuose, taip pat palaiko pastovų osmosinį kraujo slėgį. Kalcio jonai taip pat tarnauja kaip vienas iš universalių antrųjų pasiuntinių ir reguliuoja įvairius tarpląstelinius procesus – raumenų susitraukimą, egzocitozę, įskaitant hormonų ir neurotransmiterių sekreciją ir kt. Kalcio koncentracija žmogaus ląstelių citoplazmoje yra apie 10–7 mol. tarpląsteliniuose skysčiuose apie 10 ?3 mol.

Kalcio poreikis priklauso nuo amžiaus. Suaugusiesiems reikalinga paros norma yra nuo 800 iki 1000 miligramų (mg), o vaikams – nuo 600 iki 900 mg, o tai vaikams labai svarbu dėl intensyvaus skeleto augimo. Daugiausia kalcio, patenkančio į žmogaus organizmą su maistu, yra pieno produktuose, likusio kalcio yra mėsoje, žuvyje, kai kuriuose augaliniuose maisto produktuose (ypač gausu ankštiniuose). Absorbcija vyksta tiek storajame, tiek plonajame žarnyne, ją palengvina rūgštinė aplinka, vitaminas D ir vitaminas C, laktozė ir nesočiosios riebalų rūgštys. Svarbus ir magnio vaidmuo kalcio apykaitoje, kurio trūkumas kalcis „išplaunamas“ iš kaulų ir nusėda inkstuose (inkstų akmenyse) ir raumenyse.

Kalcio pasisavinimą neleidžia aspirinas, oksalo rūgštis, estrogenų dariniai. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis sudaro vandenyje netirpius junginius, kurie yra inkstų akmenų sudedamosios dalys.

Dėl daugybės procesų, susijusių su kalciu, kalcio kiekis kraujyje yra tiksliai reguliuojamas, o tinkamai maitinantis, jo trūkumas neatsiranda. Ilgai nesilaikant dietos gali atsirasti mėšlungis, sąnarių skausmas, mieguistumas, augimo sutrikimai, vidurių užkietėjimas. Gilesnis trūkumas sukelia nuolatinius raumenų mėšlungį ir osteoporozę. Piktnaudžiavimas kava ir alkoholiu gali būti kalcio trūkumo priežastimi, nes dalis jo išsiskiria su šlapimu.

Per didelės kalcio ir vitamino D dozės gali sukelti hiperkalcemiją, o vėliau intensyvų kaulų ir audinių kalcifikaciją (daugiausia pažeidžiančią šlapimo sistemą). Ilgai trunkantis perteklius sutrikdo raumenų ir nervų audinių veiklą, padidina kraujo krešėjimą ir sumažina cinko pasisavinimą kaulų ląstelėse. Didžiausia saugi paros dozė suaugusiam žmogui yra 1500–1800 miligramų.

Produktai Kalcis, mg/100 g

Sezamas 783

Dilgėlė 713

Dedešvos miškas 505

Gyslotis didelis 412

Galinsoga 372

Sardinės aliejuje 330

Budros gebenė 289

Šunų erškėtuogė 257

Migdolai 252

Gyslotis lancetiškas. 248

Lazdyno riešutas 226

Amarantų sėklos 214

Vandens rėžiai 214

Sojos pupelės džiovintos 201

Vaikams iki 3 metų - 600 mg.

Vaikai nuo 4 iki 10 metų - 800 mg.

Vaikai nuo 10 iki 13 metų - 1000 mg.

Paaugliams nuo 13 iki 16 metų - 1200 mg.

Jaunimas 16 metų ir vyresnis - 1000 mg.

Suaugusieji nuo 25 iki 50 metų - nuo 800 iki 1200 mg.

Nėščioms ir krūtimi maitinančioms moterims - nuo 1500 iki 2000 mg.

Išvada

Kalcis yra vienas gausiausių elementų žemėje. Gamtoje jo yra labai daug: iš kalcio druskų susidaro kalnų grandinės ir molio uolienos, randama jūros ir upių vandenyje, yra augalų ir gyvūnų organizmų dalis.

Kalcis nuolat supa miestiečius: beveik visose pagrindinėse statybinėse medžiagose – betone, stikle, plytose, cemente, kalkėse – šio elemento yra nemažai.

Natūralu, kad turėdamas tokias chemines savybes, kalcio laisvos būklės gamtoje nėra. Tačiau kalcio junginiai – tiek natūralūs, tiek dirbtiniai – tapo itin svarbūs.

Bibliografija

1. Redakcinė kolegija: Knunyants I. L. (vyr. redaktorius) Cheminė enciklopedija: 5 tomai - Maskva: Sovietų enciklopedija, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 p.

2. Doroninas. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 psl. su iliustracijomis.

3. Docenko VA. - Gydomoji ir profilaktinė mityba. – K. mityba, 2001 - N1-p.21-25

4. Bilezikian J. P. Kalcio ir kaulų metabolizmas // In: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

mokslo pasaulis

Kalcis yra periodinės cheminių elementų sistemos periodo 4 grupės II pagrindinio pogrupio metalinis elementas. Jis priklauso šarminių žemių metalų šeimai. Išoriniame kalcio atomo energijos lygyje yra 2 suporuoti s-elektronai

Kurį jis sugeba energingai duoti cheminių sąveikų metu. Taigi kalcis yra reduktorius ir jo junginiuose oksidacijos laipsnis yra +2. Gamtoje kalcis yra tik druskų pavidalu. Kalcio masės dalis žemės plutoje yra 3,6%. Pagrindinis natūralus kalcio mineralas yra kalcitas CaCO3 ir jo atmainos – kalkakmenis, kreida, marmuras. Taip pat yra gyvų organizmų (pavyzdžiui, koralų), kurių pagrindą daugiausia sudaro kalcio karbonatas. Taip pat svarbūs kalcio mineralai yra dolomitas CaCO3 MgCO3, fluoritas CaF2, gipsas CaSO4 2h3O, apatitas, lauko špatas ir kt. Kalcis vaidina svarbų vaidmenį gyvų organizmų gyvenime. Kalcio masės dalis žmogaus organizme yra 1,4-2%. Tai yra dantų, kaulų, kitų audinių ir organų dalis, dalyvauja kraujo krešėjimo procese, skatina širdies veiklą. Norint aprūpinti organizmą pakankamu kiekiu kalcio, būtina vartoti pieną ir pieno produktus, žalias daržoves, žuvį.Paprasta medžiaga kalcis yra tipiškas sidabro baltumo metalas. Jis gana kietas, plastiškas, jo tankis 1,54 g/cm3, o lydymosi temperatūra 842? C. Chemiškai kalcis yra labai aktyvus. Normaliomis sąlygomis jis lengvai sąveikauja su ore esančiu deguonimi ir drėgme, todėl laikomas hermetiškai uždarytuose induose. Kaitinamas ore, kalcis užsiliepsnoja ir susidaro oksidas: 2Ca + O2 = 2CaO Kaitinamas kalcis reaguoja su chloru ir bromu, o šaltyje su fluoru. Šių reakcijų produktai yra atitinkami halogenidai pvz.: Ca + Cl2 = CaCl2 Kaitinant kalcį su siera susidaro kalcio sulfidas: Ca + S = CaS Kalcis gali reaguoti ir su kitais nemetalais Sąveika su vandeniu veda prie blogai tirpaus kalcio hidroksido susidarymo ir dujinio vandenilio išsiskyrimo : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Plačiai naudojamas metalas kalcis. Jis naudojamas kaip rozkisnik plieno ir lydinių gamyboje, kaip reduktorius kai kurių ugniai atsparių metalų gamyboje.

Kalcis gaunamas elektrolizės būdu iš kalcio chlorido lydalo. Taigi kalcį pirmą kartą 1808 metais gavo Humphry Davy.

worldofscience.ru

Kalcis yra ketvirtame dideliame periode, antroje grupėje, pagrindiniame pogrupyje, elemento eilės numeris yra 20. Pagal Mendelejevo periodinę lentelę kalcio atominė masė yra 40,08. Didžiausio oksido formulė yra CaO. Kalcis turi lotynišką pavadinimą kalcio, todėl elemento atomo simbolis yra Ca.

Kalcio, kaip paprastos medžiagos, apibūdinimas

Normaliomis sąlygomis kalcis yra sidabriškai baltas metalas. Turėdamas didelį cheminį aktyvumą, elementas gali sudaryti daugybę skirtingų klasių junginių. Elementas yra vertingas techninei ir pramoninei cheminei sintezei. Metalas yra plačiai paplitęs žemės plutoje: jo dalis yra apie 1,5%. Kalcis priklauso šarminių žemių metalų grupei: ištirpęs vandenyje duoda šarmų, tačiau gamtoje būna kelių mineralų pavidalu ir. Jūros vandenyje yra didelė kalcio koncentracija (400 mg/l).

grynas natris

Kalcio savybės priklauso nuo jo kristalinės gardelės struktūros. Šis elementas turi dviejų tipų: kubinį veidą ir tūrį. Ryšio tipas molekulėje yra metalinis.

Natūralūs kalcio šaltiniai:

apatitas;
alebastras;
gipso;
kalcitas;
fluoritas;
dolomitas.

Kalcio fizinės savybės ir metalo gamybos būdai

Normaliomis sąlygomis kalcis yra kietos agregacijos būsenoje. Metalas lydosi 842 °C temperatūroje. Kalcis yra geras elektros ir šilumos laidininkas. Kaitinamas, jis pirmiausia pereina į skystį, o po to į garų būseną ir praranda metalines savybes. Metalas yra labai minkštas ir gali būti pjaustomas peiliu. Verda 1484 °C temperatūroje.

Esant slėgiui, kalcis praranda metalines savybes ir elektrinį laidumą. Bet tada metalinės savybės atkuriamos ir atsiranda superlaidininko savybės, kelis kartus didesnės nei kitų.

Ilgą laiką nebuvo įmanoma gauti kalcio be priemaišų: dėl didelio cheminio aktyvumo šio elemento gryna forma gamtoje nėra. Elementas buvo atrastas XIX amžiaus pradžioje. Kalcį kaip metalą pirmasis susintetino britų chemikas Humphrey Davy. Mokslininkas atrado kietųjų mineralų ir druskų lydalų sąveikos su elektros srove ypatybes. Šiuo metu aktualiausias metalo gamybos būdas išlieka kalcio druskų (kalcio ir kalio chloridų mišinių, kalcio fluorido ir kalcio chlorido mišinių) elektrolizė. Kalcis taip pat išgaunamas iš jo oksido naudojant aliuminotermiją – metalurgijoje įprastą metodą.

Cheminės kalcio savybės

Kalcis yra aktyvus metalas, kuris dalyvauja daugelyje sąveikų. Normaliomis sąlygomis jis lengvai reaguoja, sudarydamas atitinkamus dvejetainius junginius: su deguonimi, halogenais. Spustelėkite norėdami sužinoti daugiau apie kalcio junginius. Kaitinamas kalcis reaguoja su azotu, vandeniliu, anglimi, siliciu, boru, fosforu, siera ir kitomis medžiagomis. Po atviru dangumi jis akimirksniu sąveikauja su deguonimi ir anglies dioksidu, todėl pasidengia pilka danga.

Smarkiai reaguoja su rūgštimis, kartais užsidega. Druskose kalcis pasižymi įdomiomis savybėmis. Pavyzdžiui, urviniai stalaktitai ir stalagmitai yra kalcio karbonatas, palaipsniui susidarantis iš vandens, anglies dioksido ir bikarbonato dėl procesų požeminiame vandenyje.

Dėl didelio aktyvumo normalioje būsenoje kalcis laboratorijose laikomas tamsiuose sandariuose stikliniuose induose po parafino arba žibalo sluoksniu. Kokybinė reakcija į kalcio joną yra liepsnos nuspalvinimas sodria plytų raudonumo spalva.

Kalcis liepsną paverčia raudona

Metalą junginių sudėtyje galima atpažinti pagal netirpias kai kurių elemento druskų (fluorido, karbonato, sulfato, silikato, fosfato, sulfito) nuosėdas.

Vandens reakcija su kalciu

Kalcis laikomas stiklainiuose po apsauginio skysčio sluoksniu. Norėdami atlikti, demonstruodami, kaip vyksta vandens ir kalcio reakcija, negalite tiesiog gauti metalo ir nupjauti nuo jo norimą gabalą. Metalinį kalcį laboratorijoje lengviau naudoti drožlių pavidalu.

Jei nėra metalo drožlių, o banke yra tik dideli kalcio gabalėliai, reikės replių arba plaktuko. Paruoštas norimo dydžio kalcio gabalėlis dedamas į kolbą arba stiklinę vandens. Kalcio drožlės dedamos į indą marlės maišelyje.

Kalcis nugrimzta į dugną ir prasideda vandenilio išsiskyrimas (pirmiausia toje vietoje, kur yra šviežias metalo lūžis). Palaipsniui iš kalcio paviršiaus išsiskiria dujos. Procesas primena greitą virimą, tuo pačiu susidaro kalcio hidroksido (gesintų kalkių) nuosėdos.

kalkių gesinimas

Kalcio gabalėlis plūduriuoja, jį pasiima vandenilio burbuliukai. Maždaug po 30 sekundžių kalcis ištirpsta ir vanduo pasidaro drumstai baltas, nes susidaro hidroksido srutos. Jei reakcija vykdoma ne stiklinėje, o mėgintuvėlyje, galima stebėti šilumos išsiskyrimą: mėgintuvėlis greitai įkaista. Kalcio reakcija su vandeniu nesibaigia įspūdingu sprogimu, tačiau abiejų medžiagų sąveika vyksta audringai ir atrodo įspūdingai. Patirtis yra saugi.

Jei maišelis su likusiu kalciu išimamas iš vandens ir laikomas ore, po kurio laiko dėl vykstančios reakcijos įvyks stiprus įkaitimas, o likę marlėje užvirs. Jei dalis drumsto tirpalo filtruojama per piltuvą į stiklinę, tada, kai anglies monoksidas CO₂ patenka per tirpalą, susidarys nuosėdos. Tam nereikia anglies dvideginio – į tirpalą galite įpūsti iškvėptą orą per stiklinį vamzdelį.

Ufos valstybinis naftos technikos universitetas

Bendrosios ir analitinės chemijos katedra

Pristatymas tema: "Elementas kalcis. Savybės, gavimas, taikymas "

Parengė grupės BTS-11-01 mokinys Prokaev G.L.

Docentas Krasko S.A.

Įvadas

Vardo istorija ir kilmė

Buvimas gamtoje

Kvitas

Fizinės savybės

Cheminės savybės

Metalinio kalcio panaudojimas

Kalcio junginių naudojimas

Biologinis vaidmuo

Išvada

Bibliografija

Įvadas

Kalcis yra antrosios grupės, D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos ketvirtojo periodo, pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 20. Jis žymimas simboliu Ca (lot. Kalcis). Paprastoji medžiaga kalcis (CAS numeris: 7440-70-2) yra minkštas, reaktyvus, sidabriškai baltas šarminių žemių metalas.

Kalcis vadinamas šarminių žemių metalu, jis priskiriamas S elementui. Išoriniame elektroniniame lygmenyje kalcis turi du elektronus, todėl duoda junginius: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 ir kt. Kalcis priklauso tipiniams metalams – jis turi didelį afinitetą deguoniui, redukuoja beveik visus metalus iš jų oksidų ir sudaro gana stiprią bazę Ca (OH) 2.

Nepaisant to, kad elementas Nr. 20 yra visur, net chemikai nematė elementinio kalcio. Tačiau šis metalas tiek išoriškai, tiek savo elgesiu visai nepanašus į šarminius metalus, kurių kontaktas kelia gaisrų ir nudegimų pavojų. Galima saugiai laikyti ore, nuo vandens neužsidega.

Elementinis kalcis beveik niekada nenaudojamas kaip struktūrinė medžiaga. Jis tam per aktyvus. Kalcis lengvai reaguoja su deguonimi, siera, halogenais. Tam tikromis sąlygomis jis reaguoja net su azotu ir vandeniliu. Anglies oksidų aplinka, inertiška daugumai metalų, yra agresyvi kalciui. Jis dega CO ir CO2 atmosferoje.

Vardo istorija ir kilmė

Elemento pavadinimas kilęs iš lat. kalksas (gimtinėje kalboje calcis) - "kalkės", "minkštas akmuo". Jį pasiūlė anglų chemikas Humphrey Davy, kuris 1808 metais elektrolitiniu metodu išskyrė kalcio metalą. Davy elektrolizavo šlapių gesintų kalkių mišinį su gyvsidabrio oksidu HgO ant platinos plokštės, kuri buvo anodas. Kaip katodas tarnavo platinos viela, panardinta į skystą gyvsidabrį. Dėl elektrolizės buvo gauta kalcio amalgama. Iš jo pašalinęs gyvsidabrį, Davy gavo metalą, vadinamą kalciu.

Buvimas gamtoje

Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nerasta.

Kalcis sudaro 3,38% žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).

Izotopai. Kalcis gamtoje randamas kaip šešių izotopų mišinys: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ir 48Ca, tarp kurių labiausiai paplitęs – 40Ca – yra 96,97%.

Iš šešių natūraliai esančių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis 48Ca izotopas, sunkiausias iš šešių ir gana retas (jo izotopų gausa yra tik 0,187 %), neseniai buvo aptiktas dvigubai beta skilimo, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 5,3 × 1019 metų.

uolienose ir mineraluose. Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų (granitų, gneisų ir kt.) silikatų ir aliumosilikatų sudėtyje, ypač lauko špate – anortite Ca.

Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmenis, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO3). Kristalinė kalcito forma – marmuras – gamtoje aptinkama daug rečiau.

Gana plačiai paplitę kalcio mineralai, tokie kaip kalcitas CaCO3, anhidritas CaSO4, alebastras CaSO4 0,5H2O ir gipsas CaSO4 2H2O, fluoritas CaF2, apatitai Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomitas MgCO3 CaCO3. Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą.

Kalcis, energingai migruojantis žemės plutoje ir besikaupiantis įvairiose geocheminėse sistemose, sudaro 385 mineralus (ketvirtas pagal mineralų skaičių).

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

(pusiausvyra pasislenka į kairę arba į dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).

biogeninė migracija. Biosferoje kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Didelis kalcio kiekis yra gyvų organizmų dalis. Taigi hidroksiapatitas Ca5(PO4)3OH arba, kitaip tariant, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 yra stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; lukštai ir daugelio bestuburių lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. susideda iš kalcio karbonato CaCO3 Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose Ca (pagal masės dalį) 1,4-2 %; 70 kg sveriančiame žmogaus kūne kalcio kiekis yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinės medžiagos sudėtyje).

Kvitas

Laisvas metalinis kalcis gaunamas elektrolizuojant lydalą, susidedantį iš CaCl2 (75-80%) ir KCl arba iš CaCl2 ir CaF2, taip pat aliuminotermiškai redukuojant CaO 1170-1200 °C temperatūroje:

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Taip pat buvo sukurtas kalcio gavimo būdas šiluminės kalcio karbido CaC2 disociacijos būdu

Fizinės savybės

Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų. Atsparus iki 443°C α -Ca su kubinėmis grotelėmis, aukštesnė stabili β-Ca su tokio tipo kubine į kūną orientuota grotele α -Fe. Standartinė entalpija ΔH0 perėjimas α → β yra 0,93 kJ/mol.

Kalcis yra lengvasis metalas (d = 1,55), sidabriškai baltos spalvos. Jis yra kietesnis ir tirpsta aukštesnėje temperatūroje (851°C) nei natris, esantis šalia jo periodinėje lentelėje. Taip yra todėl, kad viename metalo kalcio jone yra du elektronai. Todėl cheminis ryšys tarp jonų ir elektronų dujų yra stipresnis nei natrio. Cheminėse reakcijose kalcio valentiniai elektronai perkeliami į kitų elementų atomus. Tokiu atveju susidaro dvigubai įkrauti jonai.

Cheminės savybės

Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca2+/Ca0 poros elektrodo potencialas yra –2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu, bet neužsidega:

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

Su aktyviais nemetalais (deguonis, chloras, bromas) kalcis normaliomis sąlygomis reaguoja:

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

Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kt.) kalcis sąveikauja kaitinant, pvz.:

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

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

Ca + 2P = Ca3P2 (kalcio fosfidas),

taip pat žinomi CaP ir CaP5 kompozicijų kalcio fosfidai;

Ca + Si = Ca2Si (kalcio silicidas),

Taip pat žinomi kalcio silicidai, kurių sudėtis yra CaSi, Ca3Si4 ir CaSi2.

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

Ca2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama tirpių kalcio druskų, liepsna pasidaro raudona.

Svarbu tai, kad, skirtingai nei kalcio karbonatas CaCO3, rūgštus kalcio karbonatas (hidrokarbonatas) Ca(HCO3) 2 tirpsta vandenyje. Gamtoje tai sukelia šiuos procesus. Kai šaltas lietus ar upės vanduo, prisotintas anglies dioksido, prasiskverbia po žeme ir patenka ant kalkakmenių, stebimas jų tirpimas:

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

Tose pačiose vietose, kur vanduo, prisotintas kalcio bikarbonato, patenka į žemės paviršių ir yra šildomas saulės spindulių, vyksta atvirkštinė reakcija:

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

Taigi gamtoje vyksta didelių medžiagų masių pernešimas. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiuliai tarpai, o urvuose – gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai ir stalagmitai.

kalcio metalo cheminė fizikinė

Kalcio metalas daugiausia naudojamas kaip reduktorius metalų, ypač nikelio, vario ir nerūdijančio plieno, gamyboje. Kalcis ir jo hidridas taip pat naudojami sunkiai atkuriamiems metalams, tokiems kaip chromas, toris ir uranas, gauti. Kalcio ir švino lydiniai naudojami akumuliatoriuose ir guolių lydiniuose. Kalcio granulės taip pat naudojamos oro pėdsakams pašalinti iš elektrovakuuminių prietaisų. Tirpios kalcio ir magnio druskos lemia bendrą vandens kietumą. Jei jų vandenyje yra nedideliais kiekiais, tada vanduo vadinamas minkštu. Esant dideliam šių druskų kiekiui, vanduo laikomas kietu. Kietumas pašalinamas verdant; vanduo kartais distiliuojamas, kad jis visiškai pašalintų.

Metalo terminis

Grynas metalinis kalcis plačiai naudojamas metalotermijoje retiesiems metalams gauti.

Legiravimas

Branduolinė sintezė

Kalcio junginių naudojimas

kalcio hidrido. Kaitinant kalcį vandenilio atmosferoje, gaunamas CaH2 (kalcio hidridas), kuris naudojamas metalurgijoje (metalotermijoje) ir vandenilio gamyboje lauke.

Optinės ir lazerinės medžiagos. Kalcio fluoridas (fluoritas) naudojamas pavienių kristalų pavidalu optikoje (astronominiuose objektyvuose, lęšiuose, prizmėse) ir kaip lazerinė medžiaga. Kalcio volframatas (scheelitas) pavienių kristalų pavidalu naudojamas lazerinėje technologijoje, taip pat kaip scintiliatorius.

Ugniai atsparios medžiagos. Ugniai atsparių medžiagų gamyboje naudojamas kalcio oksidas tiek laisvos formos, tiek kaip keramikos mišinių dalis.

Vaistai. Medicinoje Ca vaistai pašalina sutrikimus, susijusius su Ca jonų trūkumu organizme (su tetanija, spazmofilija, rachitu). Ca preparatai mažina padidėjusį jautrumą alergenams, vartojami alerginėms ligoms (serumo ligai, miego karštligei ir kt.) gydyti. Ca preparatai mažina padidėjusį kraujagyslių pralaidumą ir turi priešuždegiminį poveikį. Jie vartojami sergant hemoraginiu vaskulitu, spinduline liga, uždegiminiais procesais (pneumonija, pleuritu ir kt.) bei kai kuriomis odos ligomis. Jis skiriamas kaip hemostazinė priemonė, širdies raumens veiklai gerinti ir rusmenės preparatų poveikiui sustiprinti, kaip priešnuodis apsinuodijus magnio druskomis. Kartu su kitais vaistais Ca preparatai naudojami gimdymui skatinti. Ca chloridas vartojamas per burną ir į veną.

Prie Ca preparatų taip pat priskiriamas gipsas (CaSO4), naudojamas chirurgijoje gipso klijavimui, ir kreida (CaCO3), vartojama per burną esant padidintam skrandžio sulčių rūgštingumui ir dantų milteliams ruošti.

Biologinis vaidmuo

Daugiausia kalcio, patenkančio į žmogaus organizmą su maistu, yra pieno produktuose, likusio kalcio yra mėsoje, žuvyje, kai kuriuose augaliniuose maisto produktuose (ypač gausu ankštiniuose). Absorbcija vyksta tiek storajame, tiek plonajame žarnyne, ją palengvina rūgštinė aplinka, vitaminas D ir vitaminas C, laktozė ir nesočiosios riebalų rūgštys. Svarbus ir magnio vaidmuo kalcio apykaitoje, kurio trūkumas kalcis „išplaunamas“ iš kaulų ir nusėda inkstuose (inkstų akmenyse) ir raumenyse.

Kalcio pasisavinimą neleidžia aspirinas, oksalo rūgštis, estrogenų dariniai. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis sudaro vandenyje netirpius junginius, kurie yra inkstų akmenų sudedamosios dalys.

Produktai Kalcis, mg/100 g

Sezamas 783

Dilgėlė 713

Gyslotis didelis 412

Sardinės aliejuje 330

Budros gebenė 289

Šunų erškėtuogė 257

Migdolai 252

Gyslotis lancetiškas. 248

Lazdyno riešutas 226

Vandens rėžiai 214

Sojos pupelės džiovintos 201

Vaikams iki 3 metų - 600 mg.

Vaikai nuo 4 iki 10 metų - 800 mg.

Vaikai nuo 10 iki 13 metų - 1000 mg.

Paaugliams nuo 13 iki 16 metų - 1200 mg.

Jaunimas 16 metų ir vyresnis - 1000 mg.

Suaugusieji nuo 25 iki 50 metų - nuo 800 iki 1200 mg.

Nėščioms ir krūtimi maitinančioms moterims - nuo 1500 iki 2000 mg.

Išvada

Kalcis nuolat supa miestiečius: beveik visose pagrindinėse statybinėse medžiagose – betone, stikle, plytose, cemente, kalkėse – šio elemento yra nemažai.

Natūralu, kad turėdamas tokias chemines savybes, kalcio laisvos būklės gamtoje nėra. Tačiau kalcio junginiai – tiek natūralūs, tiek dirbtiniai – tapo itin svarbūs.

Bibliografija

1.Redakcinė kolegija: Knunyants I. L. (vyr. redaktorius) Cheminė enciklopedija: 5 tomai - Maskva: Sovietų enciklopedija, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 p.

2.Doroninas. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 psl. su iliustracijomis.

.Docenko V.A. - Gydomoji ir profilaktinė mityba. – K. mityba, 2001 - N1-p.21-25

4.Bilezikian J. P. Kalcio ir kaulų metabolizmas // In: K. L. Becker, ed.

5.M.Kh. Karapetyants, S.I. Drakin – Bendroji ir neorganinė chemija, 2000. 592 puslapiai su iliustracijomis.

Kalcis yra antrosios grupės, D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos ketvirtojo periodo, pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 20. Jis žymimas simboliu Ca (lot. Kalcis). Paprasta medžiaga kalcis yra minkštas, reaktyvus, sidabro baltumo šarminių žemių metalas.

Kalcis aplinkoje

Gamtoje jo yra labai daug: iš kalcio druskų susidaro kalnų grandinės ir molio uolienos, randama jūros ir upių vandenyje, yra augalų ir gyvūnų organizmų dalis. Kalcis sudaro 3,38% žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).

Kalcio izotopai

Kalcis gamtoje randamas kaip šešių izotopų mišinys: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ir 48 Ca, tarp kurių labiausiai paplitęs – 40 Ca – yra 96,97%.

Iš šešių natūraliai esančių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis izotopas 48Ca, sunkiausias iš šešių ir labai retas (jo izotopų gausa yra tik 0,187%), neseniai buvo aptiktas dvigubai beta skilimo, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 5,3 × 10 19 metų.

Kalcio kiekis uolienose ir mineraluose

Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų (granitų, gneisų ir kt.) silikatų ir aliumosilikatų sudėtyje, ypač lauko špate – anortite Ca.

Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmenis, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO 3). Kristalinė kalcito forma – marmuras – gamtoje aptinkama daug rečiau.

Kalcio mineralai, tokie kaip kalcitas CaCO 3, anhidritas CaSO 4, alebastras CaSO 4 0,5H 2 O ir gipsas CaSO 4 2H 2 O, fluoritas CaF 2, apatitai Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomitas MgCO 3 CaCO 3 . Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą.

Kalcis, energingai migruojantis žemės plutoje ir besikaupiantis įvairiose geocheminėse sistemose, sudaro 385 mineralus (ketvirtas pagal mineralų skaičių).

Kalcio migracija žemės plutoje

Natūralioje kalcio migracijoje svarbų vaidmenį vaidina „karbonato pusiausvyra“, susijusi su grįžtama kalcio karbonato sąveikos su vandeniu ir anglies dioksidu reakcija, susidarant tirpiam bikarbonatui:

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

(pusiausvyra pasislenka į kairę arba į dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).

Biogeninė migracija atlieka svarbų vaidmenį.

Kalcio kiekis biosferoje

Kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Didelis kalcio kiekis yra gyvų organizmų dalis. Taigi, hidroksiapatitas Ca 5 (PO 4) 3 OH arba, kitame įraše, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; lukštai ir daugelio bestuburių lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. yra pagaminti iš kalcio karbonato CaCO 3. Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose Ca (masės dalimi) 1,4-2 %; 70 kg sveriančiame žmogaus kūne kalcio kiekis yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinės medžiagos sudėtyje).

Gauti kalcio

Pirmą kartą kalcį Davy gavo 1808 m. elektrolizės būdu. Tačiau, kaip ir kitų šarminių ir šarminių žemių metalų, elemento Nr. 20 negalima gauti elektrolizės būdu iš vandeninių tirpalų. Kalcis gaunamas elektrolizės būdu iš jo išlydytų druskų.

Tai sudėtingas ir daug energijos reikalaujantis procesas. Kalcio chloridas tirpinamas elektrolizatoriuje, pridedant kitų druskų (jų reikalingos norint sumažinti CaCl 2 lydymosi temperatūrą).

Plieninis katodas liečia tik elektrolito paviršių; išsiskyręs kalcis prilimpa ir ant jo užšąla. Išsiskiriant kalciui katodas pamažu pakeliamas ir galiausiai gaunamas 50...60 cm ilgio kalcio "lazdelė", kuri nuimama, numušama nuo plieninio katodo ir procesas prasideda iš naujo. „Prilietimo metodas“ naudojamas norint gauti kalcio, labai užteršto kalcio chloridu, geležimi, aliuminiu ir natriu. Jis išvalomas perlydant argono atmosferoje.

Jei plieno katodas pakeičiamas metaliniu katodu, galinčiu legiruoti su kalciu, tada elektrolizės metu bus gautas atitinkamas lydinys. Priklausomai nuo paskirties, jis gali būti naudojamas kaip lydinys arba grynas kalcis gali būti gaunamas distiliuojant vakuume. Taip gaunami kalcio lydiniai su cinku, švinu ir variu.

Kitą kalcio gavimo būdą – metalinį terminį – teoriškai pagrindė dar 1865 metais garsus rusų chemikas N.N. Beketovas. Kalcis redukuojamas aliuminiu, esant tik 0,01 mm Hg slėgiui. Proceso temperatūra 1100...1200°C. Taigi kalcis gaunamas garų pavidalu, kuris vėliau kondensuojamas.

Pastaraisiais metais buvo sukurtas kitas elemento gavimo būdas. Jis pagrįstas kalcio karbido termine disociacija: kaitinamas vakuume iki 1750°C, karbidas suyra, susidaro kalcio garai ir kietas grafitas.

Kalcio fizinės savybės

Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų. Iki 443 °C α-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele yra stabilus (parametras a = 0,558 nm), virš β-Ca yra stabilus su α-Fe tipo kubine kūno centru (parametras a = 0,448) nm). Standartinė entalpija Δ Hα → β perėjimo 0 yra 0,93 kJ/mol.

Palaipsniui didėjant slėgiui, jis pradeda rodyti puslaidininkio savybes, netampa puslaidininkiu visa to žodžio prasme (taip pat nebėra metalas). Toliau didėjant slėgiui, jis grįžta į metalinę būseną ir pradeda demonstruoti superlaidumo savybes (superlaidumo temperatūra šešis kartus aukštesnė nei gyvsidabrio, o laidumu gerokai viršija visus kitus elementus). Išskirtinis kalcio elgesys daugeliu atžvilgių panašus į stroncio.

Nepaisant to, kad elementas yra visur, net chemikai ne visi matė elementinį kalcį. Tačiau šis metalas tiek išoriškai, tiek savo elgesiu visiškai skiriasi nuo šarminių metalų, kurių kontaktas kelia gaisrų ir nudegimų pavojų. Galima saugiai laikyti ore, nuo vandens neužsidega. Dėl elementinio kalcio mechaninių savybių jis netampa „juodąja avimi“ metalų šeimoje: kalcis daugelį jų lenkia stiprumu ir kietumu; jį galima sukti tekinimo staklėmis, traukti į vielą, kalti, presuoti.

Natūralu, kad turėdamas tokias chemines savybes, kalcio laisvos būklės gamtoje nėra. Tačiau kalcio junginiai – tiek natūralūs, tiek dirbtiniai – tapo itin svarbūs.

Cheminės kalcio savybės

Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca 2+ / Ca 0 poros elektrodo potencialas yra –2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu, bet neužsidega:

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

Su aktyviais nemetalais (deguonis, chloras, bromas) kalcis normaliomis sąlygomis reaguoja:

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

Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kt.) kalcis sąveikauja kaitinant, pvz.:

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

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

Taip pat žinomi 3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcio fosfidas), CaP ir CaP 5 kompozicijų kalcio fosfidai;

Taip pat žinomi 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (kalcio silicidas), kalcio silicidai, kurių kompozicijos yra CaSi, Ca 3 Si 4 ir 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.

Ca 2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama tirpių kalcio druskų, liepsna pasidaro raudona.

Kalcio druskos, tokios kaip CaCl 2 chloridas, CaBr 2 bromidas, CaI 2 jodidas ir Ca(NO 3) 2 nitratas, gerai tirpsta vandenyje. CaF 2 fluoridas, CaCO 3 karbonatas, CaSO 4 sulfatas, Ca 3 (PO 4) 2 ortofosfatas, CaC 2 O 4 oksalatas ir kai kurie kiti yra netirpūs vandenyje.

Svarbu tai, kad, skirtingai nei kalcio karbonatas CaCO 3, rūgštus kalcio karbonatas (hidrokarbonatas) Ca (HCO 3) 2 tirpsta vandenyje. Gamtoje tai sukelia šiuos procesus. Kai šaltas lietus ar upės vanduo, prisotintas anglies dioksido, prasiskverbia po žeme ir patenka ant kalkakmenių, stebimas jų tirpimas:

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

Tose pačiose vietose, kur vanduo, prisotintas kalcio bikarbonato, patenka į žemės paviršių ir yra šildomas saulės spindulių, vyksta atvirkštinė reakcija:

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

Taigi gamtoje vyksta didelių medžiagų masių pernešimas. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiuliai tarpai, o urvuose – gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai ir stalagmitai.

Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. Jis vadinamas laikinu, nes verdant vandeniui suyra bikarbonatas, nusėda CaCO 3. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.

Taikymas kalcio

Iki šiol metalinis kalcis beveik niekada nebuvo naudojamas. Pavyzdžiui, JAV prieš Antrąjį pasaulinį karą per metus suvartodavo tik 10...25 tonas kalcio, Vokietija – 5...10 tonų.Tačiau naujų technologijų krypčių kūrimui naudojama daug retų ir ugniai atsparių metalų. reikia. Paaiškėjo, kad daugeliui jų kalcis yra labai patogus ir aktyvus reduktorius, o elementas pradėtas naudoti torio, vanadžio, cirkonio, berilio, niobio, urano, tantalo ir kitų ugniai atsparių metalų gamyboje. Grynas metalinis kalcis plačiai naudojamas metalotermijoje retiesiems metalams gauti.

Metalinio kalcio panaudojimas

Natūrali kreida miltelių pavidalu yra įtraukta į metalų poliravimo kompozicijas. Bet valytis dantis natūraliais kreidos milteliais neįmanoma, nes juose yra mažiausių gyvūnų kiautų likučių, kurie padidino kietumą ir ardo dantų emalį.

Naudojimaskalciobranduolių sintezėje

48 Ca izotopas yra efektyviausia ir plačiausiai naudojama medžiaga supersunkių elementų gamybai ir naujų elementų atradimui periodinėje lentelėje. Pavyzdžiui, naudojant 48 Ca jonus supersunkiesiems elementams greitintuvuose gaminti, šių elementų branduoliai susidaro šimtus ir tūkstančius kartų efektyviau nei naudojant kitus „sviedinius“ (jonus). Radioaktyvusis kalcis plačiai naudojamas biologijoje ir medicinoje kaip izotopų žymeklis tiriant mineralų apykaitos procesus gyvame organizme. Su jo pagalba buvo nustatyta, kad organizme nuolat vyksta kalcio jonų mainai tarp plazmos, minkštųjų audinių ir net kaulinio audinio. 45 Ca taip pat vaidino svarbų vaidmenį tiriant dirvožemyje vykstančius medžiagų apykaitos procesus ir tiriant augalų kalcio pasisavinimo procesus. Naudojant tą patį izotopą, lydymosi metu buvo galima aptikti plieno ir itin grynos geležies užteršimo kalcio junginiais šaltinius.

Kalcio savybė surišti deguonį ir azotą leido jį panaudoti inertinių dujų valymui ir kaip geteris (Geteris – medžiaga, skirta sugerti dujas ir sukurti gilų vakuumą elektroniniuose prietaisuose.) vakuuminėje radijo įrangoje.

Kalcio junginių naudojimas

Kai kurie dirbtiniai kalcio junginiai tapo dar labiau žinomi ir žinomi nei kalkakmenis ar gipsas. Taigi gesintas Ca(OH) 2 ir negesintas CaO kalkes naudojo antikos statybininkai.

Cementas taip pat yra dirbtinai gautas kalcio junginys. Pirmiausia deginamas molio arba smėlio mišinys su kalkakmeniu ir gaunamas klinkeris, kuris vėliau sumalamas į smulkius pilkus miltelius. Galite daug kalbėti apie cementą (tiksliau, apie cementą), tai yra nepriklausomo straipsnio tema.

Tas pats pasakytina apie stiklą, kuriame taip pat paprastai yra elementas.

kalcio hidrido

Kaitinant kalcį vandenilio atmosferoje, gaunamas CaH 2 (kalcio hidridas), kuris naudojamas metalurgijoje (metalotermijoje) ir vandenilio gamyboje lauke.

Optinės ir lazerinės medžiagos

Kalcio fluoridas (fluoritas) naudojamas pavienių kristalų pavidalu optikoje (astronominiuose objektyvuose, lęšiuose, prizmėse) ir kaip lazerinė medžiaga. Kalcio volframatas (scheelitas) pavienių kristalų pavidalu naudojamas lazerinėje technologijoje, taip pat kaip scintiliatorius.

kalcio karbidas

Kalcio karbidas yra atsitiktinai aptikta medžiaga bandant naują krosnies dizainą. Visai neseniai kalcio karbidas CaCl2 daugiausia buvo naudojamas suvirinimui deguonimi ir metalų pjovimui. Karbidui sąveikaujant su vandeniu susidaro acetilenas, o acetileno degimas deguonies srove leidžia pasiekti beveik 3000°C temperatūrą. Pastaruoju metu acetilenas, o kartu ir karbidas, vis mažiau naudojamas suvirinimui ir vis daugiau – chemijos pramonėje.

kalcio kaipcheminis srovės šaltinis

Kalcis, taip pat jo lydiniai su aliuminiu ir magniu, naudojami rezervinėse šiluminėse elektros baterijose kaip anodas (pavyzdžiui, kalcio-chromato elementas). Kalcio chromatas naudojamas tokiose baterijose kaip katodas. Tokių baterijų ypatybė – itin ilgas galiojimo laikas (dešimtmečiai) tinkamomis sąlygomis, galimybė veikti bet kokiomis sąlygomis (erdvė, aukštas slėgis), didelė savitoji energija pagal svorį ir tūrį. Trūkumas yra trumpa trukmė. Tokios baterijos naudojamos ten, kur reikia trumpam sukurti kolosalią elektros energiją (balistinės raketos, kai kurie erdvėlaiviai ir pan.).

Ugniai atsparios medžiagos iškalcio

Ugniai atsparių medžiagų gamyboje naudojamas kalcio oksidas tiek laisvos formos, tiek kaip keramikos mišinių dalis.

Vaistai

Kalcio junginiai plačiai naudojami kaip antihistamininiai vaistai.

Kalcio chloridas
Kalcio gliukonatas
kalcio glicerofosfatas

Be to, kalcio junginiai įvedami į osteoporozės profilaktikos preparatus, į vitaminų kompleksus nėščiosioms ir pagyvenusiems žmonėms.

kalcio žmogaus organizme

Kalcis yra įprastas augalų, gyvūnų ir žmonių makroelementas. Žmonėms ir kitiems stuburiniams gyvūnams didžioji jo dalis randama skelete ir dantyse fosfatų pavidalu. Daugumos bestuburių grupių (kempinių, koralų polipų, moliuskų ir kt.) skeletai sudaryti iš įvairių formų kalcio karbonato (kalkių). Kalcio poreikis priklauso nuo amžiaus. Suaugusiesiems reikalinga paros norma yra nuo 800 iki 1000 miligramų (mg), o vaikams – nuo 600 iki 900 mg, o tai vaikams labai svarbu dėl intensyvaus skeleto augimo. Daugiausia kalcio, patenkančio į žmogaus organizmą su maistu, yra pieno produktuose, likusio kalcio yra mėsoje, žuvyje, kai kuriuose augaliniuose maisto produktuose (ypač gausu ankštiniuose).

Kalcio pasisavinimą neleidžia aspirinas, oksalo rūgštis, estrogenų dariniai. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis sudaro vandenyje netirpius junginius, kurie yra inkstų akmenų sudedamosios dalys.

Per didelės kalcio ir vitamino D dozės gali sukelti hiperkalcemiją, o vėliau intensyvų kaulų ir audinių kalcifikaciją (daugiausia pažeidžiančią šlapimo sistemą). Didžiausia saugi paros dozė suaugusiam žmogui yra 1500–1800 miligramų.

kalcio kietame vandenyje

Vienu žodžiu „kietumas“ apibrėžtų savybių kompleksą vandeniui suteikia jame ištirpusios kalcio ir magnio druskos. Kietas vanduo daugeliu gyvenimo atvejų netinka. Sudaro apnašų sluoksnį garo katiluose ir katilinėse, apsunkina audinių dažymą ir skalbimą, tačiau tinka muilui gaminti ir emulsinti parfumerijoje. Todėl anksčiau, kai vandens minkštinimo būdai buvo netobuli, tekstilės ir parfumerijos įmonės dažniausiai būdavo šalia „minkšto“ vandens šaltinių.

Atskirkite laikiną ir nuolatinį kietumą. Laikiną (arba karbonatinį) kietumą vandeniui suteikia tirpūs bikarbonatai Ca (HCO 3) 2 ir Mg (HCO 3) 2. Jį galima pašalinti paprastu virimu, kurio metu bikarbonatai paverčiami vandenyje netirpiais kalcio ir magnio karbonatais.

Nuolatinį kietumą sukuria tų pačių metalų sulfatai ir chloridai. Ir tai galima pašalinti, bet tai padaryti yra daug sunkiau.

Abiejų kietybių suma yra bendras vandens kietumas. Įvairiose šalyse jis vertinamas skirtingai. Įprasta vandens kietumą išreikšti kaip miligramų kalcio ir magnio ekvivalentų skaičių viename litre vandens. Jei litre vandens yra mažiau nei 4 mEq, tada vanduo laikomas minkštu; didėjant jų koncentracijai, tampa vis kietesnės, o jei kiekis viršija 12 vienetų – labai standžios.

Vandens kietumas paprastai nustatomas naudojant muilo tirpalą. Toks tirpalas (tam tikros koncentracijos) lašinamas į išmatuotą vandens kiekį. Kol vandenyje yra Ca 2+ arba Mg 2+ jonų, jie trukdys susidaryti putoms. Pagal muilo tirpalo sąnaudas iki putų atsiradimo apskaičiuojamas Ca 2+ ir Mg 2+ jonų kiekis.

Įdomu tai, kad vandens kietumas panašiu būdu buvo nustatytas dar senovės Romoje. Tik raudonasis vynas tarnavo kaip reagentas – jo dažančiosios medžiagos taip pat sudaro nuosėdas su kalcio ir magnio jonais.

Kalcio saugojimas

Metalinis kalcis ilgą laiką gali būti laikomas gabaliukais, sveriančiais nuo 0,5 iki 60 kg. Tokie gabalai laikomi popieriniuose maišuose, užkimštuose cinkuotuose būgnuose su lituotomis ir dažytomis siūlėmis. Sandariai uždaryti būgnai dedami į medines dėžes. Mažiau nei 0,5 kg sveriančių gabalų negalima laikyti ilgai – jie greitai virsta oksidu, hidroksidu ir kalcio karbonatu.

Kaulo skeletas yra sudarytas iš jo, tačiau kūnas negali pats pagaminti elemento. Tai apie kalcį. Suaugusios moterys ir vyrai turi gauti ne mažiau kaip 800 miligramų šarminių žemių metalų per dieną. Galima išgauti iš avižinių dribsnių, lazdyno riešutų, pieno, miežių kruopų, grietinės, pupelių, migdolų.

Kalcis randama žirniuose, garstyčiose, varškėje. Tiesa, jei juos derinsite su saldumynais, kava, kola ir oksalo rūgšties turinčiu maistu, elemento virškinamumas krenta.

Skrandžio aplinka tampa šarminga, kalcis sulaikomas netirpiose ir pašalinamas iš organizmo. Pradeda irti kaulai ir dantys. Kas tai per elementas, nes jis tapo vienu svarbiausių gyvoms būtybėms, ir ar medžiaga gali būti naudojama už jų organizmų ribų?

Cheminės ir fizinės kalcio savybės

Periodinėje lentelėje elementas užima 20 vietą. Jis yra 2-os grupės pagrindiniame pogrupyje. Laikotarpis, kuriam priklauso kalcis, yra 4-asis. Tai reiškia, kad materijos atomas turi 4 elektroninius lygius. Juose yra 20 elektronų, tai rodo elemento atominis skaičius. Tai taip pat liudija jo įkrovą - +20.

kalcio organizme, kaip ir gamtoje, yra šarminių žemių metalas. Tai reiškia, kad grynos formos elementas yra sidabriškai baltas, blizgus ir lengvas. Šarminių žemių metalų kietumas yra didesnis nei šarminių metalų.

Kalcio indeksas yra apie 3 balus pagal. Pavyzdžiui, gipso kietumas yra toks pat. 20-asis elementas pjaustomas peiliu, bet daug sunkiau nei bet kuris paprastas šarminis metalas.

Ką reiškia pavadinimas „šarminė žemė“? Taigi kalcis ir kiti jo grupės metalai buvo pavadinti alchemikų. Elementų oksidus jie vadino žemėmis. Medžiagų oksidai kalcio grupėsšarminti vandenį.

Tačiau radis, baris, taip pat 20-asis elementas randami ne tik kartu su deguonimi. Gamtoje yra daug kalcio druskų. Garsiausias iš jų yra mineralinis kalcitas. Anglies pavidalo metalas yra garsioji kreida, kalkakmenis ir gipsas. Kiekvienas iš jų yra kalcio karbonatas.

20-asis elementas taip pat turi lakiųjų junginių. Jie nuspalvina liepsną oranžiškai raudonai, kuri tampa vienu iš medžiagų identifikavimo žymenų.

Visi šarminių žemių metalai lengvai dega. Kad kalcis reaguotų su deguonimi, pakanka normalių sąlygų. Tik gamtoje elementas nėra gryna forma, tik junginiuose.

Kalcio deguonis- plėvelė, dengianti metalą, jei jis yra ore. Danga gelsva. Jame yra ne tik standartiniai oksidai, bet ir peroksidai, nitridai. Jei kalcis pateks ne į orą, o su vandeniu, jis išstums iš jo vandenilį.

Tuo pačiu metu nuosėdos kalcio hidroksidas. Gryno metalo likučiai plūduriuoja į paviršių, stumiami vandenilio burbuliukų. Ta pati schema veikia ir su rūgštimis. Pavyzdžiui, su druskos rūgštimi jis nusėda kalcio chloridas ir išsiskiria vandenilis.

Kai kurioms reakcijoms reikalinga aukštesnė temperatūra. Jei temperatūra pakyla iki 842 laipsnių, kalcio gali ištirpti. 1484 laipsnių Celsijaus skalėje metalas užverda.

kalcio tirpalas, kaip ir grynas elementas, gerai praleidžia šilumą ir elektros srovę. Tačiau, jei medžiaga yra labai karšta, metalinės savybės prarandamos. Tai yra, nei išlydytas, nei dujinis kalcis jų neturi.

Žmogaus kūne elementą reprezentuoja ir kietos, ir skystos agregacijos būsenos. Suminkštėjo kalcio vandens, kuris yra, perkeliamas lengviau. Už kaulų yra tik 1% 20-osios medžiagos.

Tačiau jo transportavimas per audinius atlieka svarbų vaidmenį. Kraujyje esantis kalcis reguliuoja raumenų susitraukimą, įskaitant širdies raumenį, palaiko normalų kraujospūdį.

Kalcio taikymas

Grynas metalas naudojamas. Jie eina į akumuliatorių tinklus. Kalcio buvimas lydinyje sumažina savaiminį akumuliatorių išsikrovimą 10-13%. Tai ypač svarbu stacionariems modeliams. Guoliai taip pat gaminami iš švino ir 20-ojo elemento mišinio. Vienas iš lydinių vadinamas guoliu.

Nuotraukoje - maisto produktai, turintys daug kalcio.

Į plieną dedama šarminių žemių metalo, kad lydinys būtų išvalytas nuo sieros priemaišų. Redukuojančios kalcio savybės taip pat naudingos urano, chromo, cezio, rubidžio, gamyboje.

Kokio kalcio naudojamas juodojoje metalurgijoje? Visi vienodai gryni. Skirtumas yra elemento paskirtyje. Dabar jis vaidina vaidmenį. Tai priedas prie lydinių, mažinantis jų susidarymo temperatūrą ir palengvinantis šlakų atsiskyrimą. kalcio granulės užmigti elektrovakuuminiuose prietaisuose, kad pašalintų iš jų oro pėdsakus.

48-asis kalcio izotopas yra paklausus branduolinėse įmonėse. Ten gaminami itin sunkūs elementai. Žaliavos gaunamos branduoliniuose greitintuvuose. Išsklaidykite juos jonų pagalba – savotiškais sviediniais. Jei Ca48 atlieka savo vaidmenį, sintezės efektyvumas padidėja šimtus kartų, palyginti su kitų medžiagų jonų naudojimu.

Optikoje 20-as elementas jau vertinamas kaip junginiai. Fluoras ir kalcio volfratas tampa astronominių instrumentų lęšiais, objektyvais ir prizmėmis. Mineralai randami ir lazerinėje technologijoje.

Geologai kalcio fluoridą vadina fluoritu, o volframidą – scheelitu. Optikos pramonei parenkami jų pavieniai kristalai, tai yra atskiri, dideli agregatai su ištisine gardele ir aiškia forma.

Medicinoje jie taip pat skiria ne gryną metalą, o jo pagrindu pagamintas medžiagas. Jas organizmas lengviau pasisavina. Kalcio gliukonatas– pigiausia priemonė nuo osteoporozės. narkotikas" Kalcis Magnis“, skiriama paaugliams, nėščioms moterims ir pagyvenusiems žmonėms.

Jiems reikia maisto papildų, kad padidėtų organizmo poreikis 20-ajam elementui, kad būtų išvengta vystymosi patologijų. Reguliuojasi kalcio-fosforo apykaita "Kalcis D3". „D3“ produkto pavadinime rodo, kad jame yra vitamino D. Retas, bet būtinas pilnam pasisavinimui kalcio.

InstrukcijaĮ "Calcium nycomed3" rodo, kad vaistas priklauso kombinuoto veikimo farmacinėms formoms. Tas pats sakoma apie kalcio chloridas. Jis ne tik papildo 20-ojo elemento trūkumą, bet ir gelbsti nuo apsinuodijimo, taip pat gali pakeisti kraujo plazmą. Tam tikromis patologinėmis sąlygomis tai gali prireikti.

Vaistinėse vaistas " Kalcis yra rūgštis askorbinas". Toks duetas skiriamas nėštumo metu, maitinant krūtimi. Paaugliams taip pat reikia papildo.

Kalcio išskyrimas

kalcio maiste, mineralai, junginiai, žmonijai žinomi nuo seno. Gryna forma metalas buvo izoliuotas tik 1808 m. Sėkmė palankė Humphrey Davy. Anglų fizikas išgavo kalcį elektrolizės būdu iš išlydytų elementų druskų. Šis metodas naudojamas ir šiandien.

Tačiau pramonininkai dažniau griebiasi antrojo metodo, atrasto po Humphrey tyrimų. Iš jo oksido redukuojamas kalcis. Reakcija pradedama nuo miltelių, kartais,. Sąveika vyksta vakuumo sąlygomis aukštesnėje temperatūroje. Pirmą kartą tokiu būdu kalcis buvo išskirtas praėjusio amžiaus viduryje, JAV.

Kalcio kaina

Yra keletas metalinio kalcio gamintojų. Taigi Rusijoje Chapetsky mechaninė gamykla daugiausia užsiima tiekimu. Jis įsikūręs Udmurtijoje. Įmonė prekiauja metalo granulėmis, drožlėmis ir gabalėliais. Žaliavų tonos kaina yra apie 1500 USD.

Produktą taip pat siūlo kai kurios chemijos laboratorijos, pavyzdžiui, Rusijos chemikų draugija. Galiausiai siūlo 100 gramų kalcio. Atsiliepimai liudija, kad tai milteliai po aliejumi. Vieno paketo kaina yra 320 rublių.

Be pasiūlymų įsigyti tikro kalcio, jo gamybos verslo planai taip pat parduodami internete. Už maždaug 70 puslapių teorinių skaičiavimų jie prašo apie 200 rublių. Dauguma planų buvo parengti 2015 m., tai yra, jie dar neprarado savo aktualumo.

Kalcis yra cheminės medžiagos rūšis. Kalcio fizinės savybės

Kalcis | vadovas Pesticides.ru

Vanduo

sunkus vanduo

minkštas vanduo

Dirvos

Kalcio kiekis įvairių tipų dirvožemyje

Kalcio funkcijos

Kalcio trūkumas (trūkumas) augaluose

Kalkakmenis

Dolomitizuotas kalkakmenis

Marl

Kreida

degintų kalkių

Gesintos kalkės

Dolomito miltai

kalkingi tufai

Tuštinimosi purvas (tuštinimasis)

Skalūnų pelenų ciklonai

Dulkės iš krosnių ir cemento gamyklų

Metalurgijos šlakas

Dirvožemio kalkinimo efektyvumas

Kalkinimo įtaka kai kurių dirvožemių savybėms

Kalkinimo įtaka augalų aprūpinimui azotu

Kalkinimo poveikis augalų aprūpinimui pelenų elementais

Kalkinimo poveikis makroelementų ir mikroelementų formoms ir prieinamumui

Kalkinimo įtaka fiziologiškai rūgščių trąšų veikimui

Kalcis ir jo vaidmuo žmonijai – Chemija

mokslo pasaulis

Kalcio, kaip paprastos medžiagos, apibūdinimas

Kalcio fizinės savybės ir metalo gamybos būdai

Cheminės kalcio savybės

Vandens reakcija su kalciu

Esame socialiniuose tinkluose

Kategorijos