Химични свойства на калциевите соли. Химични и физични свойства на калция, взаимодействието му с водата

калций

КАЛЦИЙ-аз; м.[от лат. calx (calcis) - вар] Химичен елемент (Ca), сребристобял метал, влизащ в състава на варовик, мрамор и др.

◁ Калций, о, о. К соли.

калций

(лат. Calcium), химичен елемент от група II на периодичната таблица, принадлежи към алкалоземните метали. Име от лат. calx, генитив calcis - вар. Сребристо-бял метал, плътност 1,54 g/cm 3, T pl 842ºC. При обикновени температури лесно се окислява във въздуха. По отношение на разпространението в земната кора се нарежда на 5-то място (минерали калцит, гипс, флуорит и др.). Като активен редуциращ агент се използва за получаване на U, Th, V, Cr, Zn, Be и други метали от техните съединения, за деоксидиране на стомани, бронз и др. Влиза в състава на антифрикционни материали. Калциевите съединения се използват в строителството (вар, цимент), калциевите препарати се използват в медицината.

КАЛЦИЙ

КАЛЦИЙ (лат. Calcium), Ca (чете се „калций“), химичен елемент с атомен номер 20, се намира в четвъртия период в група IIA на периодичната система от елементи на Менделеев; атомна маса 40.08. Принадлежи към алкалоземните елементи (см.АЛКАЛНОЗЕМНИ МЕТАЛИ).
Естественият калций се състои от смес от нуклиди (см.НУКЛИД)с масови числа 40 (в смес от маса 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) и 46 (0,003%). Конфигурация на външен електронен слой 4 с 2 . В почти всички съединения степента на окисление на калция е +2 (валентност II).
Радиусът на неутралния калциев атом е 0,1974 nm, радиусът на Ca 2+ йона е от 0,114 nm (за координационно число 6) до 0,148 nm (за координационно число 12). Енергиите на последователна йонизация на неутрален калциев атом са съответно 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 и 84,5 eV. Според скалата на Полинг електроотрицателността на калция е около 1,0. В свободната си форма калцият е сребристо-бял метал.
История на откритието
Калциевите съединения се срещат навсякъде в природата, така че човечеството е запознато с тях от древни времена. Варът отдавна се използва в строителството (см.ЛАЙМ)(негасена и гасена вар), която отдавна се счита за просто вещество, „земя“. Въпреки това, през 1808 г. английският учен Г. Дейви (см.ДЕЙВИ Хъмфри)успя да получи нов метал от вар. За да направи това, Дейви подложи на електролиза смес от леко навлажнена гасена вар с живачен оксид и изолира нов метал от амалгамата, образувана върху живачния катод, който той нарече калций (от латински calx, род calcis - вар). В Русия известно време този метал се наричаше „варуване“.
Да бъдеш сред природата
Калцият е един от най-често срещаните елементи на Земята. Той представлява 3,38% от масата на земната кора (5-то място по разпространение след кислород, силиций, алуминий и желязо). Поради високата си химична активност, калцият не се среща в свободна форма в природата. Повечето калций се съдържат в силикатите (см.СИЛИКАТИ)и алумосиликати (см.АЛУМИНИЕВИ СИЛИКАТИ)различни скали (гранити (см.ГРАНИТ), гнайси (см.ГНАЙС)и така нататък.). Под формата на седиментни скали калциевите съединения са представени от креда и варовици, състоящи се главно от минерала калцит (см.КАЛЦИТ)(CaCO3). Кристалната форма на калцита - мрамор - е много по-рядко срещана в природата.
Калциевите минерали като варовика са доста често срещани (см.ВАРОВИК) CaCO3, анхидрит (см.АНХИДРИТ) CaSO 4 и гипс (см.ГИПС) CaSO 4 2H 2 O, флуорит (см.ФЛУОРИТ) CaF 2, апатити (см.АПАТИТ) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), доломит (см.ДОЛОМИТ) MgCO3 ·CaCO3. Наличието на калциеви и магнезиеви соли в естествената вода определя нейната твърдост (см.ТВЪРДОСТ НА ВОДАТА). Значително количество калций се съдържа в живите организми. По този начин хидроксиапатитът Ca 5 (PO 4) 3 (OH) или в друг запис 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca (OH) 2 е основата на костната тъкан на гръбначните животни, включително хората; Черупките и черупките на много безгръбначни, яйчени черупки и др. са направени от калциев карбонат CaCO 3.
Касова бележка
Металният калций се получава чрез електролиза на стопилка, състояща се от CaCl 2 (75-80%) и KCl или от CaCl 2 и CaF 2, както и алуминотермична редукция на CaO при 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Физични и химични свойства
Калциевият метал съществува в две алотропни модификации (виж Алотропия (см.АЛОТРОПИЯ)). До 443 °C a-Ca с кубична лицево-центрирана решетка (параметър a = 0,558 nm) е стабилна; по-стабилен. Точката на топене на калция е 839 ° C, точката на кипене е 1484 ° C, плътността е 1,55 g / cm3.
Химическата активност на калция е висока, но по-ниска от тази на всички други алкалоземни метали. Той лесно реагира с кислорода, въглеродния диоксид и влагата във въздуха, поради което повърхността на металния калций обикновено е тъмно сива, така че в лабораторията калцият обикновено се съхранява, подобно на други алкалоземни метали, в плътно затворен буркан под слой на керосин.
В серията от стандартни потенциали калцият е разположен отляво на водорода. Стандартният електроден потенциал на двойката Ca 2+ /Ca 0 е –2,84 V, така че калцият активно реагира с водата:
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2.
Калцият реагира с активни неметали (кислород, хлор, бром) при нормални условия:
2Ca + O 2 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
При нагряване във въздух или кислород калцият се запалва. Калцият реагира с по-малко активни неметали (водород, бор, въглерод, силиций, азот, фосфор и други) при нагряване, например:
Ca + H 2 = CaH 2 (калциев хидрид),
Ca + 6B = CaB 6 (калциев борид),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (калциев нитрид)
Ca + 2C = CaC 2 (калциев карбид)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (калциев фосфид), известни са и калциевите фосфиди от съставите CaP и CaP 5;
2Ca + Si = Ca 2 Si (калциев силицид); известни са и калциевите силициди от състава CaSi, Ca 3 Si 4 и CaSi 2.
Появата на горните реакции, като правило, е придружена от отделяне на голямо количество топлина (т.е. тези реакции са екзотермични). Във всички съединения с неметали степента на окисление на калция е +2. Повечето от калциевите съединения с неметали лесно се разграждат от вода, например:
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,
Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3.
Калциевият оксид обикновено е основен. В лабораторията и технологията се получава чрез термично разлагане на карбонати:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Техническият калциев оксид CaO се нарича негасена вар.
Той реагира с вода, за да образува Ca(OH) 2 и отделя голямо количество топлина:
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2.
Полученият по този начин Ca(OH)2 обикновено се нарича гасена вар или варно мляко (см.ЛАЙМОВО МЛЯКО)поради факта, че разтворимостта на калциевия хидроксид във вода е ниска (0,02 mol/l при 20°C) и когато се добави към вода, се образува бяла суспензия.
При взаимодействие с киселинни оксиди CaO образува соли, например:
CaO + CO 2 = CaCO 3; CaO + SO 3 = CaSO 4.
Ca 2+ йонът е безцветен. Когато към пламъка се добавят калциеви соли, пламъкът става керемиденочервен.
Калциевите соли като CaCl2 хлорид, CaBr2 бромид, CaI2 йодид и Ca(NO3)2 нитрат са силно разтворими във вода. Неразтворими във вода са флуорид CaF 2, карбонат CaCO 3, сулфат CaSO 4, среден ортофосфат Ca 3 (PO 4) 2, оксалат CaC 2 O 4 и някои други.
Важно е, че за разлика от средния калциев карбонат CaCO 3, киселият калциев карбонат (бикарбонат) Ca (HCO 3) 2 е разтворим във вода. В природата това води до следните процеси. Когато студена дъждовна или речна вода, наситена с въглероден диоксид, проникне под земята и удари варовика, се наблюдава тяхното разтваряне:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.
На същите места, където водата, наситена с калциев бикарбонат, излиза на повърхността на земята и се нагрява от слънчевите лъчи, възниква обратна реакция:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Така се пренасят големи маси от вещества в природата. В резултат на това под земята могат да се образуват огромни дупки (виж Карст (см.КАРСТ (природен феномен)), а в пещерите се образуват красиви каменни „ледени висулки” – сталактити (см.СТАЛАКТИТИ (минерални образувания))и сталагмити (см.СТАЛАГМИТИ).
Наличието на разтворен калциев бикарбонат във водата до голяма степен определя временната твърдост на водата. (см.ТВЪРДОСТ НА ВОДАТА). Нарича се временен, защото когато водата заври, бикарбонатът се разлага и CaCO 3 се утаява. Това явление води например до факта, че с времето в чайника се образува котлен камък.
Приложение на калций и неговите съединения
Калциевият метал се използва за металотермично производство на уран (см.УРАН (химичен елемент), торий (см.ТОРИЙ), титан (см.ТИТАН (химичен елемент), цирконий (см.ЦИРКОНИЙ), цезий (см.ЦЕЗИЙ)и рубидий (см.РУБИДИЙ).
Естествените калциеви съединения се използват широко в производството на свързващи вещества (цимент (см.ЦИМЕНТ), гипс (см.ГИПС), вар и др.). Свързващият ефект на гасената вар се основава на факта, че с времето калциевият хидроксид реагира с въглеродния диоксид във въздуха. В резултат на протичащата реакция се образуват игловидни кристали от калцит CaCO3, които растат в съседни камъни, тухли и други строителни материали и като че ли ги спояват в едно цяло. Кристалният калциев карбонат - мрамор - е отличен довършителен материал. За варосване се използва креда. Големи количества варовик се консумират при производството на чугун, тъй като те позволяват да се превърнат огнеупорните примеси от желязна руда (например кварц SiO 2) в относително ниско топими шлаки.
Белината е много ефективна като дезинфектант. (см.ИЗБЕЛВАЩ ПРАХ)- “белина” Ca(OCl)Cl - смесен хлорид и калциев хипохлорид (см.КАЛЦИЕВ ХИПОХЛОРИТ)с висока окислителна способност.
Калциевият сулфат също се използва широко, съществува както под формата на безводно съединение, така и под формата на кристални хидрати - така нареченият "полу-воден" сулфат - алабастър (см.АЛЕВИЗ ФРЯЗИН (Милане) CaSO 4 ·0,5H 2 O и дихидратен сулфат - гипс CaSO 4 ·2H 2 O. Гипсът се използва широко в строителството, в скулптурата, за производството на мазилка и различни художествени продукти. Гипсът се използва и в медицината за фиксиране на кости по време на фрактури.
Калциевият хлорид CaCl 2 се използва заедно с готварска сол за борба със заледяването на пътните настилки. Калциевият флуорид CaF 2 е отличен оптичен материал.
Калций в тялото
Калцият е биогенен елемент (см.БИОГЕННИ ЕЛЕМЕНТИ), постоянно присъстващи в тъканите на растенията и животните. Важен компонент на минералния метаболизъм на животните и хората и минералното хранене на растенията, калцият изпълнява различни функции в организма. Състои се от апатит (см.АПАТИТ), както и сулфат и карбонат, калцият образува минералния компонент на костната тъкан. Човешкото тяло с тегло 70 kg съдържа около 1 kg калций. Калцият участва във функционирането на йонните канали (см.ЙОННИ КАНАЛИ)транспортиране на вещества през биологични мембрани при предаване на нервни импулси (см.НЕРВЕН ИМПУЛС), в процесите на кръвосъсирване (см.СЪСИРВАНЕ НА КРЪВТА)и торене. Калциферолите регулират метаболизма на калция в организма (см.КАЛЦИФЕРОЛИ)(витамин D). Липсата или излишъкът на калций води до различни заболявания - рахит (см.РАХИТ), калциноза (см.КАЛЦИНОЗА)и т.н. Следователно човешката храна трябва да съдържа калциеви съединения в необходимите количества (800-1500 mg калций на ден). Съдържанието на калций е високо в млечните продукти (като извара, сирене, мляко), някои зеленчуци и други храни. Калциевите препарати се използват широко в медицината.

енциклопедичен речник. 2009 .

Синоними:

Вижте какво е „калций“ в други речници:

- (Ca) жълт лъскав и вискозен метал. Специфично тегло 1.6. Речник на чуждите думи, включени в руския език. Павленков Ф., 1907. КАЛЦИЙ (новолат. calcium, от лат. calx вар). Метал със сребрист цвят. Речник на чуждите думи,... ... Речник на чуждите думи на руския език

КАЛЦИЙ- КАЛЦИЙ, Калций, хим. елемент, символ Ca, лъскав, сребристо-бял кристален метал. счупване, принадлежащи към групата на алкалоземните метали. Ud. тегло 1,53; при. V. 40,07; точка на топене 808°. Sa е един от много... Голяма медицинска енциклопедия

- (Калций), Ca, химичен елемент от група II на периодичната таблица, атомен номер 20, атомна маса 40.08; се отнася до алкалоземни метали; температура на топене 842shC. Съдържа се в костната тъкан на гръбначни животни, черупки на мекотели и черупки от яйца. калций...... Съвременна енциклопедия

Металът е сребристо-бял, вискозен, ковък и бързо се окислява във въздуха. Скорост на топене pa 800-810°. Среща се в природата под формата на различни соли, които образуват отлагания на креда, варовик, мрамор, фосфорити, апатити, гипс и др. дор...... Технически железопътен речник

- (лат. Calcium) Ca, химичен елемент от група II на периодичната таблица, атомен номер 20, атомна маса 40.078, принадлежи към алкалоземните метали. Име от латински calx, род. calcis вар. Сребристо бял метал,..... Голям енциклопедичен речник

- (символ Ca), широко разпространен сребристо-бял метал от групата на АЛКАЛНОЗЕМНИТЕ ЗЕМИ, изолиран за първи път през 1808 г. Намерен в много скали и минерали, особено варовик и гипс, както и кости. В тялото насърчава... Научно-технически енциклопедичен речник

Ca (от лат. Calx, пол calcis вар *a. калций; n. Kalzium; f. calcium; i. calcio), хим. елемент от група II периодичен. Система на Менделеев, at.sci. 20, при. м. 40.08. Състои се от шест стабилни изотопа: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%),… … Геоложка енциклопедия

КАЛЦИЙ, калций, много други. не, съпруг (от латински calx вар) (химикал). Химическият елемент е сребристо-бял метал, открит във вар. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков

КАЛЦИЙ, аз, съпруг. Химичен елемент, мек сребристо-бял метал. | прил. калций, о, о. Калциеви соли. Обяснителен речник на Ожегов. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Обяснителен речник на Ожегов

Съпруг. метал, който формира химическата основа на вар. Калциниране на нещо, изгаряне през метал, сол или камък. Калцификация на жените Това действие е изгаряне, прегряване. Обяснителен речник на Дал. В И. Дал. 1863 1866 … Обяснителен речник на Дал

Той изгражда костен скелет, но тялото не е в състояние да произведе елемента само. Говорим за калций. Възрастните жени и мъже трябва да получават най-малко 800 милиграма алкалоземен метал на ден. Може да се извлече от овесени ядки, лешници, мляко, ечемик, сметана, боб и бадеми.

калцийнамира се също в грах, горчица и извара. Вярно е, че ако ги комбинирате със сладкиши, кафе, кола и храни, богати на оксалова киселина, смилаемостта на елемента намалява.

Стомашната среда става алкална, калцият се улавя в неразтворим и се изхвърля от тялото. Костите и зъбите започват да се разрушават. Какво представлява елементът, след като той се превърна в един от най-важните за живите същества и има ли полза от веществото извън техните организми?

Химични и физични свойства на калция

Елементът заема 20-то място в периодичната таблица. Той е в основната подгрупа на 2-ра група. Периодът, към който принадлежи калцият, е 4-ти. Това означава, че един атом на веществото има 4 електронни нива. Те съдържат 20 електрона, както е посочено от атомния номер на елемента. Посочва и заряда му - +20.

Калций в тялото, както и в природата, е алкалоземен метал. Това означава, че в чист вид елементът е сребристо-бял, лъскав и лек. Твърдостта на алкалоземните метали е по-висока от тази на алкалните метали.

Индикаторът калций е около 3 пункта според. Например гипсът има същата твърдост. 20-ият елемент може да се реже с нож, но е много по-трудно от който и да е от простите алкални метали.

Какво е значението на името "алкалоземни"? Така алхимиците нарекли калция и другите метали от неговата група. Те нарекоха оксидите на елементите земи. Оксиди на веществата калциеви групипридават алкална среда на водата.

Въпреки това, радий, барий, като 20-ия елемент, се намират не само в комбинация с кислород. В природата има много калциеви соли. Най-известният от тях е минералът калцит. Формата на въглероден диоксид на метала е добре познатата креда, варовик и гипс. Всеки от тях е калциев карбонат.

20-ият елемент също има летливи съединения. Те оцветяват пламъка в оранжево-червен цвят, който се превръща в един от маркерите за идентифициране на веществата.

Всички алкалоземни метали горят лесно. За да може калцият да реагира с кислорода, са достатъчни нормални условия. Само в природата елементът не се среща в чист вид, а само в съединения.

Калциев окси- филм, който покрива метала, когато е изложен на въздух. Покритието е жълтеникаво. Съдържа не само стандартни оксиди, но и пероксиди и нитриди. Ако калцият е във вода, а не във въздух, той ще измести водорода от нея.

В този случай се образува утайка - калциев хидроксид. Остатъците от чист метал изплуват на повърхността, избутани от водородни мехурчета. Същата схема работи и с киселини. При солна киселина например се утаява калциев хлориди се отделя водород.

Някои реакции изискват повишени температури. Ако достигне 842 градуса, калций е възможностопявам. При 1484 градуса по Целзий металът кипи.

Калциев разтвор, като чист елемент, провежда добре топлина и електрически ток. Но ако веществото се нагрее много, металните свойства се губят. Тоест, нито в разтопения, нито в газообразния калций ги има.

В човешкото тяло елементът е представен както в твърдо, така и в течно агрегатно състояние. Омекотена калциева вода, който присъства в, се понася по-лесно. Само 1% от 20-то вещество се намира извън костите.

Неговият транспорт през тъканите обаче играе важна роля. Калцият в кръвта регулира мускулната контракция, включително сърдечните мускули, и поддържа нормално кръвно налягане.

Употреби на калций

В чист вид металът се използва в. Те отиват към решетките на батериите. Наличието на калций в сплавта намалява саморазряда на батериите с 10-13%. Това е особено важно за стационарните модели. Лагерите също са направени от смес от олово и елемент 20. Една от сплавите се нарича лагерни сплави.

На снимката са продукти, съдържащи калций

Алкалоземният метал се добавя към стоманата, за да се отстранят серните примеси от сплавта. Редуциращите свойства на калция са полезни и при производството на уран, хром, цезий, рубидий и др.

Какъв калцийизползвани в черната металургия? Все същата чиста. Разликата е в предназначението на елемента. Сега той играе ролята. Това е добавка към сплави, която намалява температурата на тяхното образуване и улеснява отделянето на шлаките. Калциеви гранулиизсипва се в електрически вакуумни устройства, за да се отстранят следите от въздух от тях.

48-ият изотоп на калций се търси в ядрените предприятия. Там се произвеждат свръхтежки елементи. Суровините се получават в ядрени ускорители. Те се ускоряват с помощта на йони – своеобразни снаряди. Ако Ca48 играе тяхната роля, ефективността на синтеза се увеличава стотици пъти в сравнение с използването на йони на други вещества.

В оптиката 20-ият елемент се оценява като съединения. Калциевият флуорид и волфраматът се превръщат в лещи, обективи и призми на астрономически инструменти. Минералите се намират и в лазерната технология.

Геолозите наричат ​​калциевия флуорид флуорит, а волфрама - шеелит. За оптичната индустрия се избират техните монокристали, т.е. отделни големи единици с непрекъсната решетка и ясна форма.

В медицината също не се предписва чист метал, а вещества на негова основа. Те се усвояват по-лесно от организма. Калциев глюконат– най-евтиното лекарство, използвано при остеопороза. лекарство" Калций Магнезий» се предписва на юноши, бременни и възрастни хора.

Те се нуждаят от хранителни добавки, за да задоволят повишената нужда на организма от 20-ия елемент и да избегнат патологии в развитието. Регулира се калциево-фосфорната обмяна "Калций D3". “D3” в името на продукта показва наличието на витамин D в него. Той е рядък, но необходим за пълноценно усвояване калций.

ИнструкцииДа се "Калций nikomed3"показва, че лекарството принадлежи към фармацевтични състави с комбинирано действие. Същото се казва и за калциев хлорид. Той не само попълва дефицита на 20-ия елемент, но и предпазва от интоксикация, а също така е в състояние да замени кръвната плазма. При някои патологични състояния това може да се наложи.

Лекарството се предлага и в аптеките Калцият е киселинааскорбинова." Този дует се предписва по време на бременност и кърмене. Тийнейджърите също се нуждаят от добавки.

Добив на калций

Калций в храните, минерали, съединения, е познат на човечеството от древни времена. Металът е изолиран в чист вид едва през 1808 г. Съдбата се усмихна на Хъмфри Дейви. Английски физик извлича калций чрез електролиза на разтопени соли на елемента. Този метод се използва и днес.

Въпреки това индустриалците по-често прибягват до втория метод, открит след изследванията на Хъмфри. Калцият се редуцира от неговия оксид. Понякога реакцията започва с прах. Взаимодействието протича в условията на вакуум при повишени температури. За първи път калцият е изолиран по този начин в средата на миналия век в САЩ.

Цена на калций

Малко са производителите на метален калций. Така в Русия доставките се извършват основно от Чапецкия механичен завод. Намира се в Удмуртия. Фирмата извършва продажба на гранули, стърготини и метални парчета. Цената на тон суровини е около 1500 долара.

Продуктът се предлага и от някои химически лаборатории, например Руското химично общество. Последни, предлага 100гр калций. Отзивипоказват, че е прах под масло. Цената на един пакет е 320 рубли.

Освен оферти за закупуване на истински калций, в интернет се продават и бизнес планове за неговото производство. За около 70 страници теоретични изчисления те искат около 200 рубли. Повечето от плановете са изготвени през 2015 г., тоест те все още не са загубили своята актуалност.

Калцият е много разпространен в природата под формата на различни съединения. В земната кора той се нарежда на пето място, представлявайки 3,25% и най-често се среща под формата на варовик CaCO3, доломит CaCO3*MgCO3, гипс CaSO4*2H2O, фосфорит Ca3(PO4)2 и флуорит CaF2, без да се брои значителен дял на калций в състава на силикатни скали. Морската вода съдържа средно 0,04% (тегл.) калций

Физични и химични свойства на калция

Калцият е в подгрупата на алкалоземните метали от група II на периодичната таблица на елементите; сериен номер 20, атомно тегло 40.08, валентност 2, атомен обем 25.9. Калциеви изотопи: 40 (97%), 42 (0,64%), 43 (0,15%), 44 (2,06%), 46 (0,003%), 48 (0,185%). Електронна структура на калциевия атом: 1s2, 2s2p6, 3s2p6, 4s2. Атомният радиус е 1,97 A, йонният радиус е 1,06 A. До 300 ° калциевите кристали имат формата на куб с центрирани лица и размер на страната 5,53 A, над 450 ° имат шестоъгълна форма. Специфичното тегло на калция е 1,542, точка на топене 851°, точка на кипене 1487°, топлина на топене 2,23 kcal/mol, топлина на изпаряване 36,58 kcal/mol. Атомен топлоемкост на твърд калций Cр = 5,24 + 3,50*10В-3 T за 298-673° K и Cp = 6,29+1,40*10В-3T за 673-1124° K; за течен калций Cp = 7,63. Ентропията на твърдия калций е 9,95 ± 1, на газообразния при 25° 37,00 ± 0,01.
Еластичността на парите на твърдия калций е изследвана от Ю.А. Приселков и А.Н. Несмеянов, П. Дъглас и Д. Томлин. Стойностите на налягането на наситените пари на калция са дадени в табл. 1.

По отношение на топлопроводимостта калцият се доближава до натрия и калия, при температури от 20-100 ° коефициентът на линейно разширение е 25 * 10v-6, при 20 ° електрическото съпротивление е 3,43 μ ohm / cm3, от 0 до 100 ° температурният коефициент на електрическо съпротивление е 0,0036. Електрохимичен еквивалент 0,74745 g/a*h. Калциева якост на опън 4,4 kg/mm2, твърдост по Бринел 13, удължение 53%, относително свиване 62%.
Калцият има сребристо-бял цвят и блести при счупване. Във въздуха металът е покрит с тънък синкаво-сив филм от нитрид, оксид и частично калциев пероксид. Калцият е гъвкав и пластичен; може да се обработва на струг, да се пробива, реже, реже, пресова, тегли и т.н. Колкото по-чист е металът, толкова по-голяма е пластичността му.
В реда на напрежението калцият е сред най-електроотрицателните метали, което обяснява високата му химическа активност. При стайна температура калцият не реагира със сух въздух, при 300° и повече се окислява интензивно, а при силно нагряване гори с ярък оранжево-червеникав пламък. Във влажен въздух калцият постепенно се окислява, превръщайки се в хидроксид; Той реагира относително бавно със студена вода, но енергично измества водорода от гореща вода, образувайки хидроксид.
Азотът взаимодейства с калция забележимо при температура 300° и много интензивно при 900° с образуването на нитрид Ca3N2. С водорода при температура 400° калцият образува хидрида CaH2. Калцият не се свързва със сухи халогени, с изключение на флуора, при стайна температура; интензивно образуване на халогениди става при 400° и повече.
Силната сярна (65-60° Be) и азотна киселина имат слаб ефект върху чистия калций. Сред водните разтвори на минерални киселини солната киселина е много силна, азотната киселина е силна, а сярната киселина е слаба. В концентрирани разтвори на NaOH и разтвори на сода калцият почти не се разрушава.

Приложение

Калцият се използва все повече в различни индустрии. Напоследък той придоби голямо значение като редуциращ агент при получаването на редица метали. Чистият метален уран се получава чрез редуциране на уранов флуорид с метален калций. Калцият или неговите хидриди могат да се използват за редуциране на титанови оксиди, както и оксиди на цирконий, торий, тантал, ниобий и други редки метали. Калцият е добър дезоксидант и дегазатор при производството на мед, никел, хромо-никелови сплави, специални стомани, никелови и калаени бронзи; премахва сяра, фосфор и въглерод от метали и сплави.
Калцият образува огнеупорни съединения с бисмут, така че се използва за пречистване на оловото от бисмут.
Калцият се добавя към различни леки сплави. Помага за подобряване на повърхността на блока, финия размер на зърното и намаляване на окисляването. Лагерните сплави, съдържащи калций, са широко използвани. Оловни сплави (0,04% Ca) могат да се използват за направата на кабелни обвивки.
Калцият се използва за дехидратиране на алкохоли и разтворители за десулфуриране на петролни продукти. За производството на висококачествен порест бетон се използват сплави на калций с цинк или с цинк и магнезий (70% Ca). Калцият е част от антифрикционните сплави (оловно-калциев бабит).
Благодарение на способността си да свързва кислород и азот, калцият или калциевите сплави с натрий и други метали се използват за пречистване на благородни газове и като геттер във вакуумно радио оборудване. Калцият се използва и за производството на хидрид, който е източник на водород в областта. С въглерода калцият образува калциев карбид CaC2, който се използва в големи количества за производството на ацетилен C2H2.

История на развитието

Dewi за първи път получава калций под формата на амалгама през 1808 г., използвайки електролиза на мокра вар с живачен катод. През 1852 г. Бунзен получава амалгама с високо съдържание на калций чрез електролиза на разтвор на солна киселина на калциев хлорид. През 1855 г. Bunsen и Matthiessen получават чист калций чрез електролиза на CaCl2 и Moissan чрез електролиза на CaF2. През 1893 г. Borchers значително подобрява електролизата на калциев хлорид чрез използване на катодно охлаждане; Arndt през 1902 г. получава чрез електролиза метал, съдържащ 91,3% Са. Ruff и Plata използваха смес от CaCl2 и CaF2 за намаляване на температурата на електролизата; Borchers и Stockham получиха гъба при температура под точката на топене на калция.
Проблемът с електролитното производство на калций беше решен от Rathenau и Suter, предлагайки метода на електролиза с докосващ катод, който скоро стана индустриален. Има много предложения и опити за производство на калциеви сплави чрез електролиза, особено върху течен катод. Според Ф.О. Банзел, калциевите сплави могат да бъдат получени чрез електролиза на CaF2 с добавяне на соли или флуороксиди на други метали. Poulene и Melan подготвиха Ca-Al сплав върху течен алуминиев катод; Kügelgen и Seward получават Ca-Zn сплав върху цинков катод. Производството на Ca-Zn сплави е изследвано през 1913 г. от W. Moldenhauer и J. Andersen, те също така приготвят Pb-Ca сплави върху оловен катод. Koba, Simkins и Gire използваха електролизатор с оловен катод 2000 A и получиха сплав с 2% Ca при токова ефективност от 20%. И. Целиков и В. Васингер добавиха NaCl към електролита, за да получат сплав с натрий; Р.Р. Syromyatnikov смесва сплавта и постига 40-68% мощност на тока. Калциевите сплави с олово, цинк и мед се произвеждат чрез електролиза в индустриален мащаб
Термичният метод за производство на калций привлече значителен интерес. Алуминотермичната редукция на оксидите е открита през 1865 г. от H.H. Бекетов. През 1877 г. Malet открива взаимодействието на смес от калциеви, бариеви и стронциеви оксиди с алуминий при нагряване, Winkler се опитва да редуцира същите оксиди с магнезий; Билц и Вагнер, като редуцират калциевия оксид с алуминий във вакуум, получават нисък добив на метал през 1929 г., постигат по-добри резултати. ИИ Войницки през 1938 г. редуцира калциевия оксид в лабораторията с алуминиеви и силициеви сплави. Методът е патентован през 1938 г. В края на Втората световна война термичният метод получава индустриално приложение.
През 1859 г. Карон предлага метод за получаване на натриеви сплави с алкалоземни метали чрез въздействието на метален натрий върху техните хлориди. С помощта на този метод се получава калций (и барин) в сплав с олово. Преди Втората световна война промишленото производство на калций чрез електролиза се извършва в Германия и фракция. В Битерфелд (Германия) в периода от 1934 г. до 1939 г. се произвеждат 5-10 тона калций годишно. Потребността на САЩ от калций се покрива от внос, който в периода 1920-1940 г. възлиза на 10-25 г годишно. От 1940 г., когато вносът от Франция е спрян, Съединените щати започват да произвеждат самите калций в значителни количества чрез електролиза; в края на войната започват да получават калций по вакуумно-термичен метод; според С. Лумис производството му достига 4,5 тона на ден. Според Minerale Yarbook Dominium Magnesium в Канада произвежда калций на година:

Няма информация за мащаба на производството на калций през последните години.

22.07.2019

Алуминиевите конструкции са надеждни при употреба и могат да издържат десетилетия. Въпреки това, за да се осигури такъв дълъг експлоатационен живот...

22.07.2019

22.07.2019

Много собственици на употребявани автомобили се замислят да продадат колата си за скрап. Остарелите модели на Жигули, Волги и Москвич не са...

20.07.2019

Индийската корпорация National Aluminium Company представи своя проект за капиталови инвестиции за близкото бъдеще в първите дни на юли тази година. тя отива...

20.07.2019

Не е тайна, че кабелните продукти са проектирани за определен период на работа и съхранение. След като е завършен, трябва...

20.07.2019

При избора и закупуването на плъзгащи се врати могат да възникнат определени трудности. Има много разновидности на такива продукти. Те се различават един от друг по дизайн...

20.07.2019

Гранитните паметници са мощни и монументални, но те, както всички други продукти, изискват внимателна и редовна грижа. Грижата за гранит е доста лесна...

Калцият е химичен елемент от II група с атомен номер 20 в периодичната таблица, обозначен със символа Ca (лат. Calcium). Калцият е мек алкалоземен метал със сребристосив цвят.

Елемент 20 от периодичната таблица Името на елемента идва от лат. calx (в родителен падеж calcis) - „вар“, „мек камък“. Предложено е от английския химик Хъмфри Дейви, който изолира металния калций през 1808 г.
Калциевите съединения - варовик, мрамор, гипс (както и вар - продукт от калциниране на варовик) са били използвани в строителството от преди няколко хиляди години.
Калцият е един от най-често срещаните елементи на Земята. Калциевите съединения се намират в почти всички животински и растителни тъкани. Той представлява 3,38% от масата на земната кора (5-то място по изобилие след кислород, силиций, алуминий и желязо).

Намиране на калций в природата

Поради високата си химична активност, калцият не се среща в свободна форма в природата.
Калцият представлява 3,38% от масата на земната кора (5-то място по разпространение след кислород, силиций, алуминий и желязо). Съдържанието на елемента в морската вода е 400 mg/l.

Изотопи

Калцият се среща в природата като смес от шест изотопа: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, от които най-често срещаният, 40Ca, представлява 96,97%. Калциевите ядра съдържат магическия брой протони: Z = 20. Изотопи
40
20
Ca20 и
48
20
Ca28 са две от петте ядра, които съществуват в природата с двойно по-голямо магическо число.
От шестте естествени изотопа на калций, пет са стабилни. Шестият изотоп 48Ca, най-тежкият от шестте и много рядък (неговото изотопно изобилие е само 0,187%), претърпява двойно бета разпадане с период на полуразпад от 1,6 1017 години.

В скали и минерали

По-голямата част от калция се съдържа в силикати и алумосиликати от различни скали (гранити, гнайси и др.), Особено във фелдшпат - Ca анортит.
Под формата на седиментни скали калциевите съединения са представени от креда и варовици, състоящи се главно от минерала калцит (CaCO3). Кристалната форма на калцита - мрамор - е много по-рядко срещана в природата.
Калциевите минерали като калцит CaCO3, анхидрит CaSO4, алабастър CaSO4 0.5H2O и гипс CaSO4 2H2O, флуорит CaF2, апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3 CaCO3 са доста разпространени. Наличието на калциеви и магнезиеви соли в естествената вода определя нейната твърдост.
Калцият, който мигрира енергично в земната кора и се натрупва в различни геохимични системи, образува 385 минерала (четвъртият по брой минерали).

Биологична роля на калция

Калцият е често срещан макронутриент в тялото на растенията, животните и хората. При хората и другите гръбначни животни по-голямата част от него се намира в скелета и зъбите. Калцият се намира в костите под формата на хидроксиапатит. „Скелетите“ на повечето групи безгръбначни (гъби, коралови полипи, мекотели и др.) са направени от различни форми на калциев карбонат (вар). Калциевите йони участват в процесите на кръвосъсирване, а също така служат като един от универсалните вторични посредници вътре в клетките и регулират различни вътреклетъчни процеси - мускулна контракция, екзоцитоза, включително секрецията на хормони и невротрансмитери. Концентрацията на калций в цитоплазмата на човешките клетки е около 10-4 mmol/l, в междуклетъчните течности е около 2,5 mmol/l.

Нуждите от калций зависят от възрастта. За възрастни на възраст 19-50 години и деца на възраст 4-8 години включително дневната потребност (RDA) е 1000 mg (съдържа се в приблизително 790 ml мляко с 1% масленост), а за деца на възраст от 9 до 18 години включително - 1300 mg на ден (съдържат се в приблизително 1030 ml мляко с масленост 1%). По време на юношеството консумацията на достатъчно калций е много важна поради бързия растеж на скелета. Въпреки това, според изследване в Съединените щати, само 11% от момичетата и 31% от момчетата на възраст 12-19 години постигат своите нужди. При балансирана диета по-голямата част от калция (около 80%) влиза в тялото на детето с млечни продукти. Останалият калций идва от зърнени храни (включително пълнозърнест хляб и елда), бобови растения, портокали, зеленчуци и ядки. „Млечните“ продукти на базата на млечни мазнини (масло, сметана, заквасена сметана, сладолед на сметанова основа) практически не съдържат калций. Колкото повече млечни мазнини съдържа един млечен продукт, толкова по-малко калций съдържа. Абсорбцията на калций в червата става по два начина: трансцелуларен (трансцелуларен) и междуклетъчен (парацелуларен). Първият механизъм се медиира от действието на активната форма на витамин D (калцитриол) и неговите чревни рецептори. Той играе голяма роля при нисък до умерен прием на калций. При по-високо съдържание на калций в храната основна роля започва да играе междуклетъчната абсорбция, която е свързана с голям градиент на концентрацията на калций. Благодарение на трансцелуларния механизъм, калцият се абсорбира в по-голяма степен в дванадесетопръстника (поради най-високата концентрация на рецептори за калцитриол там). Благодарение на междуклетъчния пасивен трансфер, абсорбцията на калций е най-активна и в трите части на тънките черва. Парацелуларната абсорбция на калций се подпомага от лактозата (млечна захар).

Усвояването на калций се инхибира от някои животински мазнини (включително мазнина от краве мляко и телешка мазнина, но не и свинска мас) и палмово масло. Палмитиновата и стеаринова мастни киселини, съдържащи се в такива мазнини, се разделят по време на храносмилането в червата и в свободната си форма здраво свързват калция, образувайки калциев палмитат и калциев стеарат (неразтворими сапуни). Под формата на този сапун калцият и мазнините се губят в изпражненията. Този механизъм е отговорен за намалената абсорбция на калций, намалената минерализация на костите и намалените индиректни измервания на здравината на костите при кърмачета, използващи формули за кърмачета на базата на палмово масло (палмов олеин). При такива деца образуването на калциеви сапуни в червата е свързано с втвърдяване на изпражненията, намаляване на честотата им, както и по-честа регургитация и колики.

Концентрацията на калций в кръвта, поради значението му за голям брой жизненоважни процеси, е прецизно регулирана и при правилно хранене и адекватна консумация на нискомаслени млечни продукти и витамин D дефицит не възниква. Дългосрочният дефицит на калций и/или витамин D в диетата повишава риска от остеопороза и причинява рахит в ранна детска възраст.

Прекомерните дози калций и витамин D могат да причинят хиперкалцемия. Максималната безопасна доза за възрастни от 19 до 50 години включително е 2500 mg на ден (около 340 g сирене Edam).

Топлопроводимост

Калцият е елемент от главната подгрупа на втората група, четвъртия период на периодичната система на химичните елементи на Д.И.Менделеев, с атомен номер 20. Означава се със символа Ca (лат. калций). Простото вещество калций е мек, химически активен алкалоземен метал със сребристо-бял цвят.

Калций в околната среда

В природата има много от него: планинските вериги и глинестите скали се образуват от калциеви соли, намира се в морската и речната вода и е част от растителни и животински организми. Калцият представлява 3,38% от масата на земната кора (5-то място по разпространение след кислород, силиций, алуминий и желязо).

Изотопи на калций

Калцият се среща в природата като смес от шест изотопа: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca и 48 Ca, сред които най-често срещаният - 40 Ca - е 96,97%.

От шестте естествени изотопа на калций, пет са стабилни. Шестият изотоп 48 Ca, най-тежкият от шестте и много рядък (неговото изотопно изобилие е само 0,187%), наскоро беше открито, че претърпява двойно бета разпадане с полуживот от 5,3 x 10 19 години.

Съдържание на калций в скалите и минералите

По-голямата част от калция се съдържа в силикати и алумосиликати от различни скали (гранити, гнайси и др.), Особено във фелдшпат - Ca анортит.

Под формата на седиментни скали калциевите съединения са представени от креда и варовици, състоящи се главно от минерала калцит (CaCO 3). Кристалната форма на калцита - мрамор - е много по-рядко срещана в природата.

Калциеви минерали като калцит CaCO 3 , анхидрит CaSO 4 , алабастър CaSO 4 ·0,5H 2 O и гипс CaSO 4 ·2H 2 O, флуорит CaF 2 , апатити Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), доломит MgCO3 ·CaCO3. Наличието на калциеви и магнезиеви соли в естествената вода определя нейната твърдост.

Калцият, който мигрира енергично в земната кора и се натрупва в различни геохимични системи, образува 385 минерала (четвъртият по брой минерали).

Миграция на калций в земната кора

В естествената миграция на калций важна роля играе "карбонатното равновесие", свързано с обратимата реакция на взаимодействието на калциев карбонат с вода и въглероден диоксид с образуването на разтворим бикарбонат:

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

(равновесието се измества наляво или надясно в зависимост от концентрацията на въглероден диоксид).

Биогенната миграция играе огромна роля.

Съдържание на калций в биосферата

Калциевите съединения се намират в почти всички животински и растителни тъкани (вижте също по-долу). Значително количество калций се съдържа в живите организми. По този начин хидроксиапатитът Ca 5 (PO 4) 3 OH или, в друг запис, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca (OH) 2, е основата на костната тъкан на гръбначните животни, включително хората; Черупките и черупките на много безгръбначни, яйчени черупки и др. са изградени от калциев карбонат CaCO 3. В живите тъкани на хора и животни има 1,4-2% Ca (масова част); в човешко тяло с тегло 70 kg съдържанието на калций е около 1,7 kg (главно в междуклетъчното вещество на костната тъкан).

Получаване на калций

Калцият е получен за първи път от Дейви през 1808 г. с помощта на електролиза. Но, подобно на други алкални и алкалоземни метали, елемент № 20 не може да бъде получен чрез електролиза от водни разтвори. Калцият се получава чрез електролиза на неговите разтопени соли.

Това е сложен и енергоемък процес. Калциевият хлорид се стопява в електролизатор с добавяне на други соли (те са необходими за понижаване на точката на топене на CaCl2).

Стоманеният катод докосва само повърхността на електролита; освободеният калций полепва и се втвърдява върху него. При отделянето на калций катодът постепенно се повдига и в крайна сметка се получава калциева „пръчка” с дължина 50...60 cm, след което се изважда, отбива се от стоманения катод и процесът започва отначало. „Методът на допир“ произвежда калций, силно замърсен с калциев хлорид, желязо, алуминий и натрий. Пречиства се чрез разтопяване в аргонова атмосфера.

Ако стоманеният катод се замени с катод, изработен от метал, който може да бъде легиран с калций, тогава по време на електролиза ще се получи съответната сплав. В зависимост от предназначението може да се използва като сплав или да се получи чист калций чрез дестилация във вакуум. Така се получават калциеви сплави с цинк, олово и мед.

Друг метод за получаване на калций - металотермичен - е теоретично обоснован още през 1865 г. от известния руски химик Н.Н. Бекетов. Калцият се редуцира с алуминий при налягане от само 0,01 mmHg. Температура на процеса 1100...1200°C. Калцият се получава под формата на пара, която след това се кондензира.

През последните години е разработен друг метод за получаване на елемента. Основава се на термичната дисоциация на калциевия карбид: карбидът, нагрят във вакуум до 1750°C, се разлага, за да образува калциеви пари и твърд графит.

Физични свойства на калция

Калциевият метал съществува в две алотропни модификации. До 443 °C α-Ca с кубична лицево-центрирана решетка (параметър a = 0,558 nm) е стабилна; по-стабилен. Стандартна енталпия Δ з 0 преход α → β е 0,93 kJ/mol.

С постепенно увеличаване на налягането той започва да проявява свойствата на полупроводник, но не става полупроводник в пълния смисъл на думата (вече не е и метал). При по-нататъшно увеличаване на налягането той се връща в метално състояние и започва да проявява свръхпроводими свойства (температурата на свръхпроводимост е шест пъти по-висока от тази на живака и далеч надвишава всички други елементи по проводимост). Уникалното поведение на калция е подобно в много отношения на стронция.

Въпреки повсеместното разпространение на елемента, дори химиците не всички са виждали елементарен калций. Но този метал, както на външен вид, така и на поведение, е напълно различен от алкалните метали, контактът с които е изпълнен с опасност от пожари и изгаряния. Може безопасно да се съхранява на въздух; не се запалва от вода. Механичните свойства на елементарния калций не го правят "черна овца" в семейството на металите: калцият превъзхожда много от тях по сила и твърдост; може да се стругова на струг, да се изтегля на тел, да се кове, пресова.

И все пак елементарният калций почти никога не се използва като структурен материал. Той е твърде активен за това. Калцият лесно реагира с кислород, сяра и халогени. Дори с азот и водород, при определени условия, той реагира. Средата от въглеродни оксиди, инертна за повечето метали, е агресивна за калция. Гори в атмосфера на CO и CO 2 .

Естествено, имайки такива химични свойства, калцият не може да съществува в природата в свободно състояние. Но калциевите съединения - естествени и изкуствени - придобиха първостепенно значение.

Химични свойства на калция

Калцият е типичен алкалоземен метал. Химическата активност на калция е висока, но по-ниска от тази на всички други алкалоземни метали. Той лесно реагира с кислорода, въглеродния диоксид и влагата във въздуха, поради което повърхността на металния калций обикновено е тъмно сива, така че в лабораторията калцият обикновено се съхранява, подобно на други алкалоземни метали, в плътно затворен буркан под слой керосин или течен парафин.

В серията от стандартни потенциали калцият е разположен отляво на водорода. Стандартният електроден потенциал на двойката Ca 2+ /Ca 0 е -2,84 V, така че калцият реагира активно с вода, но без запалване:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q.

Калцият реагира с активни неметали (кислород, хлор, бром) при нормални условия:

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

При нагряване във въздух или кислород калцият се запалва. Калцият реагира с по-малко активни неметали (водород, бор, въглерод, силиций, азот, фосфор и други) при нагряване, например:

Ca + H 2 = CaH 2, Ca + 6B = CaB 6,

3Ca + N 2 = Ca 3 N 2, Ca + 2C = CaC 2,

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (калциев фосфид), известни са и калциевите фосфиди от съставите CaP и CaP 5;

2Ca + Si = Ca 2 Si (калциев силицид); известни са и калциевите силициди от състава CaSi, Ca 3 Si 4 и CaSi 2.

Появата на горните реакции, като правило, е придружена от отделяне на голямо количество топлина (т.е. тези реакции са екзотермични). Във всички съединения с неметали степента на окисление на калция е +2. Повечето от калциевите съединения с неметали лесно се разграждат от вода, например:

CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,

Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3.

Ca 2+ йонът е безцветен. Когато към пламъка се добавят разтворими калциеви соли, пламъкът става керемиденочервен.

Калциевите соли като CaCl2 хлорид, CaBr2 бромид, CaI2 йодид и Ca(NO3)2 нитрат са силно разтворими във вода. Неразтворими във вода са CaF 2 флуорид, CaCO 3 карбонат, CaSO 4 сулфат, Ca 3 (PO 4) 2 ортофосфат, CaC 2 O 4 оксалат и някои други.

Важно е, че за разлика от калциевия карбонат CaCO 3, киселият калциев карбонат (бикарбонат) Ca (HCO 3) 2 е разтворим във вода. В природата това води до следните процеси. Когато студена дъждовна или речна вода, наситена с въглероден диоксид, проникне под земята и удари варовика, се наблюдава тяхното разтваряне:

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

На същите места, където водата, наситена с калциев бикарбонат, излиза на повърхността на земята и се нагрява от слънчевите лъчи, възниква обратна реакция:

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

Така се пренасят големи маси от вещества в природата. В резултат на това под земята могат да се образуват огромни празнини, а в пещерите се образуват красиви каменни „ледени висулки“ - сталактити и сталагмити.

Наличието на разтворен калциев бикарбонат във водата до голяма степен определя временната твърдост на водата. Нарича се временен, защото когато водата заври, бикарбонатът се разлага и CaCO 3 се утаява. Това явление води например до факта, че с времето в чайника се образува котлен камък.

Приложение калций

Доскоро калциевият метал почти не намираше приложение. САЩ, например, преди Втората световна война са консумирали само 10...25 тона калций годишно, Германия - 5...10 тона, но за развитието на нови области на техниката са необходими много редки и огнеупорни метали . Оказа се, че калцият е много удобен и активен редуциращ агент за много от тях и елементът започна да се използва в производството на торий, ванадий, цирконий, берилий, ниобий, уран, тантал и други огнеупорни метали. Чистият метален калций се използва широко в металотермията за производството на редки метали.

Чистият калций се използва за легиране на олово, използвано за производството на акумулаторни пластини и необслужваеми стартерни оловно-киселинни батерии с нисък саморазряд. Също така металният калций се използва за производството на висококачествени калциеви бабити BKA.

Приложения на металния калций

Основната употреба на металния калций е като редуциращ агент при производството на метали, особено никел, мед и неръждаема стомана. Калцият и неговият хидрид също се използват за производството на трудни за редуциране метали като хром, торий и уран. Калциево-оловните сплави се използват в батерии и лагерни сплави. Калциевите гранули се използват и за отстраняване на следи от въздух от вакуумни устройства.

Естествената креда в прахообразна форма е включена в съставите за полиране на метали. Но не можете да миете зъбите си с естествена креда на прах, тъй като съдържа останки от черупки и черупки на малки животни, които са изключително твърди и разрушават зъбния емайл.

Използванекалцийв ядрен синтез

Изотопът 48 Ca е най-ефективният и често използван материал за производството на свръхтежки елементи и откриването на нови елементи от периодичната таблица. Например, в случай на използване на йони 48 Ca за производство на свръхтежки елементи в ускорители, ядрата на тези елементи се образуват стотици и хиляди пъти по-ефективно, отколкото при използване на други „снаряди“ (йони). Радиоактивният калций се използва широко в биологията и медицината като изотопен индикатор при изследване на процесите на минерален метаболизъм в живия организъм. С негова помощ е установено, че в тялото има непрекъснат обмен на калциеви йони между плазмата, меките тъкани и дори костната тъкан. 45Ca също играе важна роля в изследването на метаболитните процеси, протичащи в почвите, и в изследването на процесите на усвояване на калций от растенията. Използвайки същия изотоп, беше възможно да се открият източници на замърсяване на стомана и свръхчисто желязо с калциеви съединения по време на процеса на топене.

Способността на калция да свързва кислород и азот направи възможно използването му за пречистване на инертни газове и като геттер (Гетерът е вещество, използвано за абсорбиране на газове и създаване на дълбок вакуум в електронни устройства.) във вакуумно радио оборудване.

Приложение на калциеви съединения

Някои изкуствено произведени калциеви съединения са станали дори по-известни и често срещани от варовика или гипса. Така гасената Ca(OH)2 и негасената вар CaO са използвани от древните строители.

Циментът също е калциево съединение, получено по изкуствен път. Първо се изпича смес от глина или пясък и варовик, за да се получи клинкер, който след това се смила на фин сив прах. Можете да говорите много за цимента (или по-скоро за цимента), това е темата на независима статия.

Същото важи и за стъклото, което също обикновено съдържа елемента.

Калциев хидрид

Чрез нагряване на калций във водородна атмосфера се получава CaH 2 (калциев хидрид), който се използва в металургията (металотермия) и при производството на водород в областта.

Оптични и лазерни материали

Калциевият флуорид (флуорит) се използва под формата на монокристали в оптиката (астрономически обективи, лещи, призми) и като лазерен материал. Калциевият волфрамат (шеелит) под формата на монокристали се използва в лазерната технология, а също и като сцинтилатор.

Калциев карбид

Калциевият карбид е вещество, открито случайно при тестване на нов дизайн на пещ. Доскоро калциевият карбид CaCl 2 се използваше главно за автогенно заваряване и рязане на метали. Когато карбидът взаимодейства с вода, се образува ацетилен, а изгарянето на ацетилен в поток от кислород позволява да се постигне температура от почти 3000 ° C. Напоследък ацетиленът, а с него и карбидът, се използват все по-рядко за заваряване и все повече в химическата промишленост.

Калций катохимически източник на ток

Калцият, както и неговите сплави с алуминий и магнезий, се използват в резервни топлинни електрически батерии като анод (например калциево-хроматен елемент). Калциевият хромат се използва в такива батерии като катод. Особеността на такива батерии е изключително дълъг срок на годност (десетилетия) при подходящи условия, способност за работа при всякакви условия (пространство, високо налягане), висока специфична енергия по тегло и обем. Недостатък: кратък живот. Такива батерии се използват там, където е необходимо да се създаде колосална електрическа енергия за кратък период от време (балистични ракети, някои космически кораби и др.).

Огнеупорни материали откалций

Калциевият оксид, както в свободна форма, така и като част от керамични смеси, се използва при производството на огнеупорни материали.

Лекарства

Калциевите съединения се използват широко като антихистамин.

• Калциев хлорид
• Калциев глюконат
• Калциев глицерофосфат

В допълнение, калциевите съединения са включени в лекарства за профилактика на остеопороза и във витаминни комплекси за бременни жени и възрастни хора.

Калций в човешкото тяло

Калцият е често срещан макронутриент в тялото на растенията, животните и хората. При хората и другите гръбначни животни по-голямата част от него се съдържа в скелета и зъбите под формата на фосфати. Скелетите на повечето групи безгръбначни (гъби, коралови полипи, мекотели и др.) се състоят от различни форми на калциев карбонат (вар). Нуждите от калций зависят от възрастта. За възрастни необходимият дневен прием е от 800 до 1000 милиграма (mg), а за деца от 600 до 900 mg, което е много важно за децата поради интензивния растеж на скелета. По-голямата част от калция, който влиза в човешкото тяло с храната, се намира в млечните продукти; останалият калций идва от месото, рибата и някои растителни продукти (особено бобови).

Аспиринът, оксаловата киселина и естрогенните производни пречат на усвояването на калций. Когато се комбинира с оксалова киселина, калцият произвежда неразтворими във вода съединения, които са компоненти на камъните в бъбреците.

Прекомерните дози калций и витамин D могат да причинят хиперкалциемия, последвана от интензивна калцификация на костите и тъканите (засягаща главно пикочната система). Максималната дневна безопасна доза за възрастен е 1500 до 1800 милиграма.

Калций в твърда вода

Набор от свойства, определени с една дума „твърдост“, се придават на водата от калциевите и магнезиевите соли, разтворени в нея. Твърдата вода е неподходяща за много житейски ситуации. Образува нагар в парни котли и котелни инсталации, затруднява боядисването и прането на тъкани, но е подходящ за направа на сапун и приготвяне на емулсии в парфюмерийното производство. Следователно, по-рано, когато методите за омекотяване на водата бяха несъвършени, текстилните и парфюмерийните фабрики обикновено бяха разположени в близост до източници на „мека“ вода.

Прави се разлика между временна и постоянна ригидност. Временна (или карбонатна) твърдост се придава на водата от разтворими хидрокарбонати Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Може да се елиминира чрез обикновено кипене, по време на което бикарбонатите се превръщат във водонеразтворими калциеви и магнезиеви карбонати.

Постоянната твърдост се създава от сулфати и хлориди на същите метали. И може да се елиминира, но е много по-трудно да се направи.

Сумата от двете твърдости съставлява общата твърдост на водата. В различните страни се оценява по различен начин. Прието е твърдостта на водата да се изразява с броя милиграм еквиваленти калций и магнезий в един литър вода. Ако в литър вода има по-малко от 4 mEq, тогава водата се счита за мека; тъй като тяхната концентрация се увеличава, тя става все по-сурова и, ако съдържанието надвишава 12 единици, много сурова.

Твърдостта на водата обикновено се определя с помощта на сапунен разтвор. Този разтвор (с определена концентрация) се добавя на капки към измерено количество вода. Докато във водата има Ca 2+ или Mg 2+ йони, те ще пречат на образуването на пяна. Въз основа на разхода на сапунения разтвор преди появата на пяна се изчислява съдържанието на Ca 2+ и Mg 2+ йони.

Интересното е, че твърдостта на водата е определяна по подобен начин в древен Рим. Като реактив служи само червеното вино - неговите оцветители също образуват утайка с калциеви и магнезиеви йони.

Съхранение на калций

Калциевият метал може да се съхранява дълго време на парчета с тегло от 0,5 до 60 kg. Такива парчета се съхраняват в хартиени торби, поставени в галванизирани железни варели със запоени и боядисани шевове. Плътно затворените варели се поставят в дървени кутии. Парчетата с тегло под 0,5 кг не могат да се съхраняват дълго време - те бързо се превръщат в оксид, хидроксид и калциев карбонат.