Kalcio druskų cheminės savybės. Kalcio cheminės ir fizikinės savybės, jo sąveika su vandeniu

Kalcis

KALCIS-Aš; m.[iš lat. calx (calcis) – kalkės] Cheminis elementas (Ca), sidabriškai baltas metalas, kuris yra kalkakmenio, marmuro ir kt.

◁ Kalcis, oi, oi. K druskos.

kalcio

(lot. Kalcis), periodinės lentelės II grupės cheminis elementas, priklauso šarminiams žemės metalams. Vardas iš lat. calx, genitive calcis - liepa. Sidabro baltumo metalas, tankis 1,54 g/cm 3, t pl 842ºC. Esant normaliai temperatūrai, jis lengvai oksiduojasi ore. Pagal paplitimą žemės plutoje užima 5 vietą (mineralai kalcitas, gipsas, fluoritas ir kt.). Kaip aktyvus reduktorius, naudojamas U, Th, V, Cr, Zn, Be ir kitiems metalams gauti iš jų junginių, deoksiduoti plieną, bronzą ir kt. Yra antifrikcinių medžiagų dalis. Kalcio junginiai naudojami statyboje (kalkės, cementas), kalcio preparatai – medicinoje.

KALCIS

KALCIS (lot. Kalcis), Ca (skaitykite „kalcis“), cheminis elementas, kurio atominis skaičius 20, yra Mendelejevo periodinės elementų sistemos IIA grupės ketvirtajame periode; atominė masė 40,08. Priklauso šarminių žemių elementams (cm.ŠARMINIŲ ŽEMĖS METALAI).
Natūralus kalcis susideda iš nuklidų mišinio (cm. NUKLIDAS) kurių masės skaičiai yra 40 (mišinyje pagal masę 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) ir 46 (0,003%). 4 išorinio elektroninio sluoksnio konfigūracija s 2 . Beveik visuose junginiuose kalcio oksidacijos laipsnis yra +2 (II valentingumas).
Neutralaus kalcio atomo spindulys yra 0,1974 nm, Ca 2+ jono spindulys yra nuo 0,114 nm (6 koordinavimo numeriui) iki 0,148 nm (koordinacijos numeriui 12). Neutralaus kalcio atomo nuoseklios jonizacijos energijos yra atitinkamai 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 ir 84,5 eV. Pagal Paulingo skalę kalcio elektronegatyvumas yra apie 1,0. Laisva forma kalcis yra sidabriškai baltas metalas.
Atradimų istorija
Kalcio junginiai gamtoje randami visur, todėl žmonijai jie pažįstami nuo senų senovės. Kalkės nuo seno naudojamos statybose (cm. LIME)(negresintos kalkės ir gesintos), kuri ilgą laiką buvo laikoma paprasta medžiaga, „žeme“. Tačiau anglų mokslininkas G. Davy 1808 m (cm. DAVY Humphrey) pavyko iš kalkių gauti naują metalą. Norėdami tai padaryti, Davy elektrolizė šiek tiek sudrėkintų gesintų kalkių ir gyvsidabrio oksido mišinį ir iš amalgamos, susidariusios ant gyvsidabrio katodo, išskyrė naują metalą, kurį pavadino kalciu (iš lotynų kalbos calx, genties calcis - kalkės). Rusijoje šis metalas kurį laiką buvo vadinamas „kalkinimu“.
Buvimas gamtoje
Kalcis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų Žemėje. Jis sudaro 3,38 % žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies). Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nebūna. Daugiausia kalcio yra silikatuose (cm. SILIKATAI) ir aliuminio silikatai (cm. Aliuminio silikatai)įvairios uolienos (granitas (cm. GRANITAS), gneisai (cm. GNEISAS) ir taip toliau.). Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmeniai, daugiausia sudaryti iš mineralinio kalcito. (cm. KALCITAS)(CaCO 3). Kristalinė kalcito forma – marmuras – gamtoje sutinkama daug rečiau.
Kalcio mineralai, tokie kaip kalkakmenis, yra gana dažni (cm. KALKAKMENIS) CaCO3, anhidritas (cm. ANHIDRITAS) CaSO 4 ir gipsas (cm. GIPSAS) CaSO 4 2H 2 O, fluoritas (cm. FLUORITAS) CaF 2, apatitai (cm. APATITE) Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl,OH), dolomitas (cm. DOLOMITAS) MgCO 3 ·CaCO 3. Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą (cm. VANDENS KIETUMAS). Nemažai kalcio randama gyvuose organizmuose. Taigi hidroksiapatitas Ca 5 (PO 4) 3 (OH) arba, kitame įraše, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, yra stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; Iš kalcio karbonato CaCO 3 gaminami daugelio bestuburių lukštai ir lukštai, kiaušinių lukštai ir kt.
Kvitas
Metalinis kalcis gaunamas elektrolizės būdu iš CaCl 2 (75–80 %) ir KCl arba iš CaCl 2 ir CaF 2 susidedančio lydalo, taip pat aliuminotermiškai redukuojant CaO 1170–1200 °C temperatūroje:
4CaO + 2Al = CaAl 2O 4 + 3Ca.
Fizinės ir cheminės savybės
Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų (žr. Allotropy (cm. ALLOTROPIJA)). Iki 443 °C, a-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele (parametras a = 0,558 nm) yra stabilus; b-Ca su kubine kūno centre esančia a-Fe tipo gardele (parametras a = 0,448 nm) yra stabilus. stabilesnis. Kalcio lydymosi temperatūra 839 °C, virimo temperatūra 1484 °C, tankis 1,55 g/cm3.
Cheminis kalcio aktyvumas yra didelis, bet mažesnis nei visų kitų šarminių žemių metalų. Jis lengvai reaguoja su ore esančiu deguonimi, anglies dioksidu ir drėgme, todėl kalcio metalo paviršius dažniausiai būna blyškiai pilkas, todėl laboratorijoje kalcis dažniausiai laikomas, kaip ir kiti šarminių žemių metalai, sandariai uždarytame indelyje po sluoksniu. žibalo.
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:
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2.
Įprastomis sąlygomis kalcis reaguoja su aktyviais nemetalais (deguonimi, chloru, bromu):
2Ca + O2 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Kaitinamas kalcis reaguoja su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kt.), pvz.:
Ca + H2 = CaH2 (kalcio hidridas),
Ca + 6B = CaB6 (kalcio boridas),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (kalcio nitridas)
Ca + 2C = CaC 2 (kalcio karbidas)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcio fosfidas), taip pat žinomi kalcio fosfidai, kurių kompozicijos yra CaP ir CaP 5;
2Ca + Si = Ca 2 Si (kalcio silicidas), taip pat žinomi kalcio silicidai, kurių sudėtis yra CaSi, Ca 3 Si 4 ir CaSi 2.
Pirmiau minėtų reakcijų atsiradimą, kaip taisyklė, lydi didelis šilumos kiekis (t. y. šios reakcijos yra egzoterminės). Visuose junginiuose su nemetalais kalcio oksidacijos laipsnis yra +2. Dauguma kalcio junginių su nemetalais lengvai suskaidomi vandens, pavyzdžiui:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH3.
Kalcio oksidas paprastai yra bazinis. Laboratorijoje ir technologijoje jis gaunamas termiškai skaidant karbonatus:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Techninis kalcio oksidas CaO vadinamas negesintomis kalkėmis.
Jis reaguoja su vandeniu, sudarydamas Ca(OH) 2 ir išskiria didelį šilumos kiekį:
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2.
Tokiu būdu gautas Ca(OH)2 paprastai vadinamas gesintomis kalkėmis arba kalkių pienu (cm. KALKIŲ PIENAS) dėl to, kad kalcio hidroksido tirpumas vandenyje mažas (0,02 mol/l 20°C temperatūroje), o jo įpylus į vandenį susidaro balta suspensija.
Sąveikaujant su rūgštiniais oksidais, CaO sudaro druskas, pavyzdžiui:
CaO + CO 2 = CaCO 3; CaO + SO 3 = CaSO 4.
Ca 2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama 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. Vandenyje netirpsta fluoridas CaF 2, karbonatas CaCO 3, sulfatas CaSO 4, vidutinis ortofosfatas Ca 3 (PO 4) 2, oksalatas CaC 2 O 4 ir kai kurie kiti.
Svarbu, kad, skirtingai nei vidutinis kalcio karbonatas CaCO 3, rūgštinis kalcio karbonatas (bikarbonatas) 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 kalkakmenio, stebimas jų tirpimas:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.
Tose pačiose vietose, kur vanduo, prisotintas kalcio bikarbonatu, patenka į žemės paviršių ir yra šildomas saulės spindulių, vyksta atvirkštinė reakcija:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Taip gamtoje perduodamos didelės medžiagų masės. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiulės skylės (žr (cm. KARST (gamtos reiškinys)), o urvuose susidaro gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai (cm. STALAKTITAI (mineraliniai dariniai) ir stalagmitai (cm. STALAGMITAI).
Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. (cm. VANDENS KIETUMAS). Ji vadinama laikina, nes vandeniui verdant suyra bikarbonatas ir nusėda CaCO 3. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.
Kalcio ir jo junginių taikymas
Kalcio metalas naudojamas metaloterminei urano gamybai (cm. URANAS (cheminis elementas), torio (cm. TORIJAS), titanas (cm. TITANIS (cheminis elementas)), cirkonis (cm. CIRKONIS), cezis (cm. CEZIS) ir rubidžio (cm. RUBIDIUM).
Natūralūs kalcio junginiai plačiai naudojami rišiklių (cemento (cm. CEMENTAS), gipso (cm. GIPSAS), kalkės ir kt.). Gesintų kalkių surišimo poveikis pagrįstas tuo, kad laikui bėgant kalcio hidroksidas reaguoja su ore esančiu anglies dioksidu. Dėl vykstančios reakcijos susidaro adatos formos kalcito CaCO3 kristalai, kurie išauga į šalia esančius akmenis, plytas, kitas statybines medžiagas ir tarsi suvirina į vientisą visumą. Kristalinis kalcio karbonatas – marmuras – puiki apdailos medžiaga. Balinimui naudojama kreida. Ketaus gamyboje sunaudojami dideli kalkakmenio kiekiai, nes jie leidžia ugniai atsparias geležies rūdos priemaišas (pavyzdžiui, kvarcinį SiO 2) paversti santykinai mažai tirpstančiais šlakais.
Baliklis yra labai veiksmingas kaip dezinfekavimo priemonė. (cm. BALINIMO MILTELIAI)- "baliklis" Ca(OCl)Cl - chlorido ir kalcio hipochlorido mišinys (cm. Kalcio hipochloritas) su dideliu oksidaciniu gebėjimu.
Taip pat plačiai naudojamas kalcio sulfatas, esantis tiek bevandenio junginio, tiek kristalinių hidratų - vadinamojo „pusiau vandeninio“ sulfato - alebastro pavidalu. (cm. ALEVIZ FRYAZIN (Milanas)) CaSO 4 ·0,5H 2 O ir dihidrato sulfatas - gipsas CaSO 4 ·2H 2 O. Gipsas plačiai naudojamas statybose, skulptūroje, tinko lipdiniams ir įvairiems meniniams gaminiams gaminti. Gipsas taip pat naudojamas medicinoje kaulams tvirtinti lūžių metu.
Kalcio chloridas CaCl 2 naudojamas kartu su valgomąja druska kovojant su kelių dangų apledėjimu. Kalcio fluoridas CaF 2 yra puiki optinė medžiaga.
Kalcis organizme
Kalcis yra biogeninis elementas (cm. BIOGENINIAI ELEMENTAI), nuolat esančios augalų ir gyvūnų audiniuose. Svarbus gyvūnų ir žmonių mineralinės apykaitos bei augalų mineralinės mitybos komponentas kalcis atlieka įvairias funkcijas organizme. Susideda iš apatito (cm. APATITE), taip pat sulfatas ir karbonatas, kalcis sudaro mineralinį kaulinio audinio komponentą. 70 kg sveriančiame žmogaus kūne yra apie 1 kg kalcio. Kalcis dalyvauja jonų kanalų veikime (cm. JONU KANALAI) medžiagų transportavimas per biologines membranas perduodant nervinius impulsus (cm. NERVINIS IMPULSAS), kraujo krešėjimo procesuose (cm. KRAUJO krešėjimas) ir tręšimas. Kalciferoliai reguliuoja kalcio apykaitą organizme (cm. KALCIFEROLIAI)(vitaminas D). Kalcio trūkumas ar perteklius sukelia įvairias ligas – rachitą (cm. RAKETAS), kalcinozė (cm. KALCINOZĖ) tt Todėl žmonių maiste kalcio junginių turi būti reikiamu kiekiu (800-1500 mg kalcio per dieną). Daug kalcio yra pieno produktuose (pavyzdžiui, varškėje, sūryje, piene), kai kuriose daržovėse ir kituose maisto produktuose. Kalcio preparatai plačiai naudojami medicinoje.

enciklopedinis žodynas. 2009 .

Sinonimai:

Pažiūrėkite, kas yra „kalcis“ kituose žodynuose:

- (Ca) geltonas blizgus ir klampus metalas. Savitasis sunkis 1.6. Užsienio žodžių žodynas, įtrauktas į rusų kalbą. Pavlenkov F., 1907. CALCIUM (naujas lot. kalcis, iš lot. calx lime). Sidabro spalvos metalas. Užsienio žodžių žodynas,...... Rusų kalbos svetimžodžių žodynas

KALCIS- Kalcis, kalcis, cheminis. elementas, simbolis Ca, blizgus, sidabriškai baltas kristalinis metalas. lūžis, priklausantis šarminių žemių metalų grupei. Ud. svoris 1,53; adresu. V. 40,07; lydymosi temperatūra 808°. Sa yra vienas iš... Didžioji medicinos enciklopedija

- (kalcis), Ca, periodinės sistemos II grupės cheminis elementas, atominis skaičius 20, atominė masė 40,08; reiškia šarminius žemės metalus; Lydymosi temperatūra 842 šC. Esama stuburinių gyvūnų kauliniame audinyje, moliuskų lukštuose ir kiaušinių lukštuose. Kalcio...... Šiuolaikinė enciklopedija

Metalas yra sidabriškai baltas, klampus, kalus, greitai oksiduojasi ore. Lydymosi greitis pa 800-810°. Gamtoje randama įvairių druskų pavidalu, kurios sudaro kreidos, kalkakmenio, marmuro, fosforitų, apatitų, gipso ir kt. o...... Techninis geležinkelių žodynas

- (lot. Kalcis) Ca, periodinės lentelės II grupės cheminis elementas, atominis skaičius 20, atominė masė 40,078, priklauso šarminių žemių metalams. Pavadinimas iš lotynų kalbos calx, genitive calcis lime. Sidabriškai baltas metalas,...... Didysis enciklopedinis žodynas

- (simbolis Ca), plačiai paplitęs sidabriškai baltas metalas iš šarminės žemės grupės, pirmą kartą išskirtas 1808 m. Aptinkamas daugelyje uolienų ir mineralų, ypač klinčių ir gipso, taip pat kauluose. Kūne jis skatina... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

Ca (iš lot. Calx, lytis calcis lime *a. kalcis; n. Kalzium; f. kalcis; i. calcio), cheminė. II grupės periodinio elemento. Mendelejevo sistema, at.sci. 20, val. m 40,08. Jį sudaro šeši stabilūs izotopai: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%),… … Geologijos enciklopedija

KALCIS, kalcis ir daugelis kitų. ne, vyras (iš lot. calx lime) (cheminė). Cheminis elementas yra sidabriškai baltas metalas, randamas kalkėse. Ušakovo aiškinamąjį žodyną. D.N. Ušakovas. 1935 1940… Ušakovo aiškinamasis žodynas

KALCIUS, aš, vyras. Cheminis elementas, minkštas sidabriškai baltas metalas. | adj. kalcio, oi, oi. Kalcio druskos. Ožegovo aiškinamąjį žodyną. S.I. Ožegovas, N. Yu. Švedova. 1949 1992… Ožegovo aiškinamasis žodynas

Vyras. metalas, kuris sudaro cheminį kalkių pagrindą. Kalcinuokite ką nors, perdeginkite per metalą, druską ar akmenį. Moterų kalcifikacija Šis veiksmas yra deginimas, perkaitimas. Dahlio aiškinamasis žodynas. Į IR. Dahl. 1863 1866… Dahlio aiškinamasis žodynas

Jis sudaro kaulo skeletą, tačiau kūnas negali pats pagaminti elemento. Mes kalbame apie kalcį. Suaugusios moterys ir vyrai turi gauti ne mažiau kaip 800 miligramų šarminių žemių metalų per dieną. Jis gali būti išgaunamas iš avižinių dribsnių, lazdyno riešutų, pieno, miežių, grietinės, pupelių ir migdolų.

Kalcis taip pat randama žirniuose, garstyčiose ir varškėje. Tiesa, derinant juos su saldumynais, kava, kola ir oksalo rūgšties turinčiu maistu, elemento virškinamumas sumažėja.

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 ši medžiaga yra naudinga už jų organizmų ribų?

Cheminės ir fizinės kalcio savybės

Elementas periodinėje lentelėje užima 20 vietą. Jis yra 2-os grupės pagrindiniame pogrupyje. Laikotarpis, kuriam priklauso kalcis, yra 4-asis. Tai reiškia, kad medžiagos atomas turi 4 elektroninius lygius. Juose yra 20 elektronų, kaip rodo elemento atominis skaičius. Tai taip pat nurodo jo įkrovą - +20.

Kalcis organizme, kaip ir gamtoje, yra šarminių žemių metalas. Tai reiškia, kad gryna forma elementas yra sidabriškai baltas, blizgus ir lengvas. Šarminių žemių metalų kietumas yra didesnis nei šarminių metalų.

Kalcio rodiklis yra apie 3 balus pagal. Pavyzdžiui, gipso kietumas yra toks pat. 20-ąjį elementą galima pjauti peiliu, bet tai daug sunkiau nei bet kuris paprastas šarminis metalas.

Ką reiškia pavadinimas „šarminė žemė“? Taip alchemikai pavadino kalcį ir kitus jo grupės metalus. Elementų oksidus jie vadino žemėmis. Medžiagų oksidai kalcio grupės suteikti vandeniui šarminę aplinką.

Tačiau radis, baris, kaip ir 20-asis elementas, randami ne tik kartu su deguonimi. Gamtoje yra daug kalcio druskų. Garsiausias iš jų yra mineralinis kalcitas. Metalo anglies dioksido forma yra gerai žinoma 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 randamas ne gryna forma, tik junginiuose.

Kalcio deguonis- plėvelė, dengianti metalą, kai jį veikia oras. Danga yra gelsva. Jame yra ne tik standartinių oksidų, bet ir peroksidų bei nitridų. Jei kalcio yra vandenyje, o ne ore, jis išstums vandenilį iš jo.

Tokiu atveju susidaro nuosėdos - kalcio hidroksidas. Gryno metalo likučiai išplaukia 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 jis pasiekia 842 laipsnius, kalcio galima ištirpti. 1 484 Celsijaus temperatūroje metalas užverda.

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

Žmogaus kūne elementas yra tiek kietos, tiek skystos agregatinės būsenos. Suminkštėjo kalcio vandens, kuris yra, yra lengviau toleruojamas. Tik 1% 20-osios medžiagos randama ne kauluose.

Tačiau jo transportavimas per audinius atlieka svarbų vaidmenį. Kraujo kalcis reguliuoja raumenų susitraukimus, įskaitant širdį, ir palaiko normalų kraujospūdį.

Kalcio naudojimas

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 pagaminti iš švino ir elemento 20 mišinio. Vienas iš lydinių vadinamas guolių lydiniais.

Nuotraukoje yra kalcio turintys produktai

Į plieną dedama šarminių žemių metalo, kad iš lydinio būtų pašalintos sieros priemaišos. Redukuojančios kalcio savybės taip pat naudingos gaminant uraną, chromą, cezį, rubidį ir kt.

Koks kalcis naudojamas juodojoje metalurgijoje? Vis dar toks pat švarus. Skirtumas yra elemento paskirtyje. Dabar jis atlieka vaidmenį. Tai lydinių priedas, mažinantis jų susidarymo temperatūrą ir palengvinantis šlakų atskyrimą. Kalcio granulės pilamas į elektrinius vakuuminius įrenginius, kad iš jų būtų pašalinti oro pėdsakai.

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

Optikoje 20-asis elementas vertinamas kaip junginiai. Kalcio fluoridas ir volframatas tampa astronominių instrumentų lęšiais, objektyvais ir prizmėmis. Mineralai randami ir lazerinėje technologijoje.

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

Medicinoje taip pat skiriamas ne grynas metalas, o jo pagrindu pagamintos medžiagos. Jas organizmas lengviau pasisavina. Kalcio gliukonatas– pigiausia priemonė nuo osteoporozės. narkotikas" Kalcis Magnis» skiriamas paaugliams, nėščioms moterims ir senjorams.

Jiems reikia maisto papildų, kad patenkintų padidėjusį organizmo poreikį 20-ajam elementui ir išvengtų vystymosi patologijų. Reguliuojasi kalcio-fosforo apykaita "Kalcis D3". „D3“ produkto pavadinime rodo, kad jame yra vitamino D. Retas, bet būtinas pilnam pasisavinimui kalcio.

InstrukcijosĮ "Calcio nikomed3" rodo, kad vaistas priklauso kombinuoto veikimo farmacinėms kompozicijoms. 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.

Vaistas taip pat parduodamas vaistinėse Kalcis yra rūgštis askorbo“. Šis duetas skiriamas nėštumo ir žindymo laikotarpiu. Paaugliams taip pat reikia papildų.

Kalcio kasyba

Kalcis maisto produktuose, mineralai, junginiai, žmonijai buvo žinomi nuo seniausių laikų. Metalas gryna forma buvo išskirtas tik 1808 m. Fortūna nusišypsojo Humphry Davy. Anglų fizikas išgavo kalcį elektrolizės būdu iš išlydytų elemento druskų. Šis metodas naudojamas ir šiandien.

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

Kalcio kaina

Kalcio metalo gamintojų yra nedaug. Taigi Rusijoje tiekimą daugiausia vykdo Chapetsko mechaninė gamykla. Jis įsikūręs Udmurtijoje. Įmonė prekiauja granulėmis, drožlėmis ir metalo gabaliukais. Žaliavų tonos kaina yra apie 1500 USD.

Produktą taip pat siūlo kai kurios chemijos laboratorijos, pavyzdžiui, Rusijos chemikų draugija. Naujausias, siūlo 100 gramų kalcio. Atsiliepimai rodo, 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 gamtoje labai paplitęs įvairių junginių pavidalu. Žemės plutoje jis užima penktą vietą ir sudaro 3,25 proc., dažniausiai randamas kalkakmenio CaCO3, dolomito CaCO3*MgCO3, gipso CaSO4*2H2O, fosforito Ca3(PO4)2 ir fluoršpato CaF2 pavidalu, neskaitant reikšmingo kiekio. kalcio santykis silikatinių uolienų sudėtyje. Jūros vandenyje yra vidutiniškai 0,04 % (masės) kalcio

Kalcio fizinės ir cheminės savybės

Kalcis yra periodinės elementų lentelės II grupės šarminių žemių metalų pogrupyje; serijos numeris 20, atominis svoris 40,08, valentingumas 2, atominis tūris 25,9. Kalcio izotopai: 40 (97%), 42 (0,64%), 43 (0,15%), 44 (2,06%), 46 (0,003%), 48 (0,185%). Kalcio atomo elektroninė struktūra: 1s2, 2s2p6, 3s2p6, 4s2. Atomo spindulys yra 1,97 A, jonų spindulys yra 1,06 A. Iki 300° kalcio kristalai yra kubo formos su centruotais paviršiais ir kraštinių dydis 5,53 A, virš 450° jie yra šešiakampio formos. Kalcio savitasis sunkis 1,542, lydymosi temperatūra 851°, virimo temperatūra 1487°, lydymosi šiluma 2,23 kcal/mol, garavimo šiluma 36,58 kcal/mol. Kietojo kalcio atominė šiluminė talpa Cр = 5,24 + 3,50*10В-3 T esant 298-673° K ir Cp = 6,29+1,40*10В-3T esant 673-1124° K; skystam kalciui Cp = 7,63. Kietojo kalcio entropija yra 9,95 ± 1, dujinio esant 25° 37,00 ± 0,01.
Kietojo kalcio garų elastingumą tyrė Yu.A. Priselkovas ir A.N. Nesmejanovas, P. Douglasas ir D. Tomlinas. Kalcio sočiųjų garų slėgio vertės pateiktos lentelėje. 1.

Kalbant apie šilumos laidumą, kalcis artėja prie natrio ir kalio, 20-100° temperatūroje linijinio plėtimosi koeficientas yra 25 * 10v-6, esant 20° elektrinė varža yra 3,43 μom/cm3, nuo 0 iki 100°. elektrinės varžos temperatūros koeficientas yra 0,0036. Elektrocheminis ekvivalentas 0,74745 g/a*val. Kalcio tempiamasis stipris 4,4 kg/mm2, Brinelio kietumas 13, pailgėjimas 53%, santykinis susitraukimas 62%.
Kalcis yra sidabriškai baltos spalvos ir šviečia, kai lūžta. Ore metalas yra padengtas plona melsvai pilka nitrido, oksido ir iš dalies kalcio peroksido plėvele. Kalcis yra lankstus ir kalus; jį galima apdirbti tekinimo staklėmis, gręžti, pjauti, pjauti, presuoti, tempti ir pan. Kuo grynesnis metalas, tuo didesnis jo plastiškumas.
Įtampos serijoje kalcis yra tarp labiausiai elektroneigiamų metalų, o tai paaiškina jo didelį cheminį aktyvumą. Kambario temperatūroje kalcis nereaguoja su sausu oru, 300° ir aukštesnėje temperatūroje intensyviai oksiduojasi, o stipriai kaitinant dega ryškiai oranžiškai rausva liepsna. Drėgname ore kalcis palaipsniui oksiduojasi, virsdamas hidroksidu; Jis palyginti lėtai reaguoja su šaltu vandeniu, tačiau stipriai išstumia vandenilį iš karšto vandens, sudarydamas hidroksidą.
Azotas su kalciu pastebimai reaguoja 300° temperatūroje ir labai intensyviai 900° temperatūroje, susidarant nitridui Ca3N2. Su vandeniliu 400° temperatūroje kalcis sudaro hidridą CaH2. Kalcis kambario temperatūroje nesijungia su sausais halogenais, išskyrus fluorą; intensyvus halogenidų susidarymas vyksta 400° ir aukštesnėje temperatūroje.
Stiprios sieros (65-60° Be) ir azoto rūgštys silpnai veikia gryną kalcį. Iš vandeninių mineralinių rūgščių tirpalų vandenilio chlorido rūgštis yra labai stipri, azoto rūgštis yra stipri, o sieros rūgštis yra silpna. Koncentruotuose NaOH ir sodos tirpaluose kalcis beveik nesunaikinamas.

Taikymas

Kalcis vis dažniau naudojamas įvairiose pramonės šakose. Pastaruoju metu jis įgijo didelę reikšmę kaip reduktorius ruošiant daugybę metalų. Grynas urano metalas gaunamas redukuojant urano fluoridą kalcio metalu. Kalcis arba jo hidridai gali būti naudojami titano oksidams, taip pat cirkonio, torio, tantalo, niobio ir kitų retųjų metalų oksidams redukuoti. Kalcis yra geras deoksidatorius ir degazatorius vario, nikelio, chromo-nikelio lydinių, specialaus plieno, nikelio ir alavo bronzos gamyboje, pašalina sierą, fosforą, anglį iš metalų ir lydinių.
Kalcis su bismutu sudaro ugniai atsparius junginius, todėl jis naudojamas švinui išvalyti nuo bismuto.
Kalcio dedama į įvairius lengvuosius lydinius. Tai padeda pagerinti luito paviršių, smulkių grūdelių dydį ir sumažinti oksidaciją. Plačiai naudojami guolių lydiniai, kurių sudėtyje yra kalcio. Švino lydiniai (0,04 % Ca) gali būti naudojami kabelių apvalkalams gaminti.
Kalcis naudojamas alkoholiams dehidratuoti ir tirpikliams desulfuruoti naftos produktus. Aukštos kokybės porėtam betonui gaminti naudojami kalcio lydiniai su cinku arba su cinku ir magniu (70 % Ca). Kalcis yra antifrikcinių lydinių (švino-kalcio babbito) dalis.
Dėl gebėjimo surišti deguonį ir azotą kalcis arba kalcio lydiniai su natriu ir kitais metalais naudojami inertinių dujų valymui ir kaip geteris vakuuminėje radijo įrangoje. Kalcis taip pat naudojamas hidrido, kuris yra vandenilio šaltinis lauke, gamybai. Su anglimi kalcis sudaro kalcio karbidą CaC2, kuris dideliais kiekiais naudojamas acetileno C2H2 gamybai.

Vystymosi istorija

Dewi pirmą kartą kalcį gavo amalgamos pavidalu 1808 m., naudodamas šlapių kalkių elektrolizę gyvsidabrio katodu. 1852 m. Bunsenas gavo amalgamą su dideliu kalcio kiekiu elektrolizės būdu iš kalcio chlorido druskos rūgšties tirpalo. 1855 m. Bunsenas ir Matthiessenas gavo gryną kalcį elektrolizės būdu CaCl2, o Moissan – CaF2 elektrolizės būdu. 1893 m. Borchersas žymiai pagerino kalcio chlorido elektrolizę, naudodamas katodinį aušinimą; Arndt 1902 m. elektrolizės būdu gavo metalą, turintį 91,3% Ca. Ruffas ir Plata elektrolizės temperatūrai sumažinti naudojo CaCl2 ir CaF2 mišinį; Borchers ir Stockham gavo kempinę, kurios temperatūra žemesnė už kalcio lydymosi temperatūrą.
Elektrolitinės kalcio gamybos problemą išsprendė Rathenau ir Suteris, pasiūlydami elektrolizės metodą su liečiamu katodu, kuris netrukus tapo pramoniniu. Buvo daug pasiūlymų ir bandymų gaminti kalcio lydinius elektrolizės būdu, ypač ant skystojo katodo. Pasak F.O. Banzel, kalcio lydiniai gali būti gaunami elektrolizės būdu CaF2, pridedant kitų metalų druskų ar fluoroksidų. Poulene'as ir Melanas paruošė Ca-Al lydinį ant skysto aliuminio katodo; Kügelgenas ir Sewardas gavo Ca-Zn lydinį ant cinko katodo. Ca-Zn lydinių gamybą 1913 metais ištyrė W. Moldenhaueris ir J. Andersenas, jie taip pat ruošė Pb-Ca lydinius ant švino katodo. Koba, Simkins ir Gire panaudojo 2000 A švino katodo elektrolizatorių ir gavo lydinį su 2% Ca esant 20% srovės efektyvumui. I. Celikovas ir V. Wasingeris į elektrolitą įpylė NaCl, kad gautų lydinį su natriu; R.R. Syromyatnikovas sumaišė lydinį ir pasiekė 40–68% srovės efektyvumą. Kalcio lydiniai su švinu, cinku ir variu gaminami elektrolizės būdu pramoniniu mastu
Didelio susidomėjimo sulaukė terminis kalcio gamybos būdas. Aliuminoterminę oksidų redukciją 1865 m. atrado H.H. Beketovas. 1877 m.Maletas atrado kalcio, bario ir stroncio oksidų mišinio sąveiką su aliuminiu kaitinant.Winkleris bandė redukuoti tuos pačius oksidus magniu; Biltzas ir Wagneris, vakuume redukuodami kalcio oksidą aliuminiu, gavo mažą metalo išeigą.Gunz 1929 m. A.I. Voinitskis 1938 metais laboratorijoje redukavo kalcio oksidą aliuminio ir silicio lydiniais. Metodas buvo patentuotas 1938 m. Antrojo pasaulinio karo pabaigoje terminis metodas buvo pritaikytas pramonėje.
1859 m. Caron pasiūlė natrio lydinių su šarminių žemių metalais gamybos būdą, veikiant metaliniam natriui jų chloridus. Šiuo metodu kalcis (ir barinas) gaunamas lydinyje su švinu.Iki Antrojo pasaulinio karo pramoninė kalcio gamyba elektrolizės būdu buvo vykdoma Vokietijoje ir Frakcija. Biterfelde (Vokietija) laikotarpiu nuo 1934 iki 1939 metų kasmet buvo pagaminama 5-10 tonų kalcio JAV kalcio poreikis buvo patenkintas importu, kuris 1920-1940 metais siekė 10-25 g per metus. Nuo 1940 m., kai nutrūko importas iš Prancūzijos, JAV elektrolizės būdu pradėjo gaminti didelius kalcio kiekius; baigiantis karui kalcį pradėjo gauti vakuuminiu-terminiu būdu; S. Loomiso teigimu, jo našumas siekė 4,5 tonos per dieną. Pagal Minerale Yarbook, Dominium Magnesium Kanadoje per metus pagamino kalcio:

Nėra informacijos apie kalcio gamybos mastą pastaraisiais metais.

22.07.2019

Aliuminio konstrukcijos yra patikimos ir gali tarnauti dešimtmečius. Tačiau norint užtikrinti tokį ilgą tarnavimo laiką...

22.07.2019

22.07.2019

Daugelis naudotų transporto priemonių savininkų galvoja parduoti savo automobilį į metalo laužą. Pasenę Žigulių, Volgos ir Moskvičiaus modeliai nėra...

20.07.2019

Indijos korporacija „National Aluminium Company“ šių metų liepos pirmomis dienomis pristatė artimiausios ateities kapitalo investicijų projektą. Ji eina...

20.07.2019

Ne paslaptis, kad kabelių gaminiai yra skirti tam tikram veikimo ir saugojimo laikotarpiui. Kai jis bus baigtas, turite...

20.07.2019

Renkantis ir perkant stumdomus vartus gali kilti tam tikrų sunkumų. Yra daug tokių produktų veislių. Jie skiriasi vienas nuo kito savo dizainu...

20.07.2019

Granito paminklai yra galingi ir monumentalūs, tačiau juos, kaip ir visus kitus gaminius, reikia kruopščiai ir reguliariai prižiūrėti. Granito priežiūra yra gana paprasta ...

Kalcis yra II grupės cheminis elementas, kurio atominis skaičius periodinėje lentelėje yra 20, žymimas simboliu Ca (lot. Kalcis). Kalcis yra minkštas šarminių žemių metalas, turintis sidabriškai pilką spalvą.

Periodinės lentelės 20 elementas Elemento pavadinimas kilęs iš lat. kalksas (gimine kalba calcis) - „kalkės“, „minkštas akmuo“. Jį pasiūlė anglų chemikas Humphry Davy, kuris 1808 m. išskyrė kalcio metalą.
Kalcio junginiai – kalkakmenis, marmuras, gipsas (taip pat kalkės – kalkakmenio deginimo produktas) statybose buvo naudojami jau prieš kelis tūkstančius metų.
Kalcis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų Žemėje. Kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose. Jis sudaro 3,38 % žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).

Kalcio radimas gamtoje

Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nebūna.
Kalcis sudaro 3,38 % žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies). Elemento kiekis jūros vandenyje yra 400 mg/l.

Izotopai

Kalcis gamtoje randamas kaip šešių izotopų mišinys: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ir 48Ca, iš kurių labiausiai paplitęs, 40Ca, sudaro 96,97%. Kalcio branduoliuose yra magiškas protonų skaičius: Z = 20. Izotopai
40
20
Ca20 ir
48
20
Ca28 yra du iš penkių gamtoje egzistuojančių branduolių, kurių magiškas skaičius yra dvigubai didesnis.
Iš šešių natūralių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis izotopas 48Ca, sunkiausias iš šešių ir labai retas (jo izotopų gausa tik 0,187%), patiria dvigubą beta skilimą, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 1,6 1017 metų.

Uolienose ir mineraluose

Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų silikatuose ir aliumosilikatuose (granituose, gneisuose ir kt.), ypač lauko špate – Ca anortite.
Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmeniai, 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 0,5H2O ir gipsas CaSO4 2H2O, fluoritas CaF2, apatitas 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 naudingųjų iškasenų skaičių).

Biologinis kalcio vaidmuo

Kalcis yra įprastas makroelementas augalų, gyvūnų ir žmonių organizme. Žmonėms ir kitiems stuburiniams gyvūnams didžioji dalis jo randama skelete ir dantyse. Kalcis randamas kauluose hidroksiapatito pavidalu. Daugumos bestuburių grupių „skeletai“ (kempinės, koralų polipai, moliuskai ir kt.) gaminami iš įvairių formų kalcio karbonato (kalkių). Kalcio jonai dalyvauja kraujo krešėjimo procesuose, taip pat yra vienas iš universalių antrųjų pasiuntinių ląstelių viduje ir reguliuoja įvairius tarpląstelinius procesus – raumenų susitraukimą, egzocitozę, įskaitant hormonų ir neurotransmiterių sekreciją. Kalcio koncentracija žmogaus ląstelių citoplazmoje yra apie 10−4 mmol/l, tarpląsteliniuose skysčiuose – apie 2,5 mmol/l.

Kalcio poreikis priklauso nuo amžiaus. Suaugusiesiems nuo 19 iki 50 metų ir vaikams nuo 4 iki 8 metų paros poreikis (RPN) yra 1000 mg (yra maždaug 790 ml pieno su 1% riebumo), o vaikams nuo 9 iki 18 metų imtinai - 1300 mg per dieną (yra maždaug 1030 ml pieno, kurio riebumas yra 1%). Paauglystėje labai svarbu vartoti pakankamai kalcio dėl spartaus skeleto augimo. Tačiau JAV atliktų tyrimų duomenimis, tik 11 % 12-19 metų mergaičių ir 31 % vaikinų patenkina savo poreikius. Subalansuota mityba daugiausia kalcio (apie 80%) patenka į vaiko organizmą su pieno produktais. Likęs kalcis gaunamas iš grūdų (įskaitant viso grūdo duoną ir grikius), ankštinių augalų, apelsinų, žalumynų ir riešutų. Pieno produktuose, kurių pagrindą sudaro pieno riebalai (sviestas, grietinėlė, grietinė, grietinėlės ledai) kalcio praktiškai nėra. Kuo daugiau pieno riebalų yra pieno produkte, tuo mažiau kalcio. Kalcio absorbcija žarnyne vyksta dviem būdais: tarpląsteliniu (transceluliniu) ir tarpląsteliniu (paraląsteliniu). Pirmasis mechanizmas yra susijęs su aktyvios vitamino D formos (kalcitriolio) ir jo žarnyno receptorių poveikiu. Jis vaidina svarbų vaidmenį vartojant mažą ar vidutinį kalcio kiekį. Esant didesniam kalcio kiekiui racione, pagrindinį vaidmenį pradeda vaidinti tarpląstelinė absorbcija, kuri siejama su dideliu kalcio koncentracijos gradientu. Dėl tarpląstelinio mechanizmo kalcis daugiau pasisavinamas dvylikapirštėje žarnoje (dėl ten didžiausios kalcitriolio receptorių koncentracijos). Dėl pasyvaus tarpląstelinio pernešimo kalcio absorbcija yra aktyviausia visose trijose plonosios žarnos dalyse. Tarpląstelinį kalcio pasisavinimą skatina laktozė (pieno cukrus).

Kalcio pasisavinimą stabdo kai kurie gyvuliniai riebalai (įskaitant karvės pieno riebalus ir jautienos riebalus, bet ne lašinius) ir palmių aliejus. Tokiuose riebaluose esančios palmitino ir stearino riebiosios rūgštys virškinimo metu išsiskiria žarnyne ir laisva forma tvirtai suriša kalcį, sudarydamos kalcio palmitatą ir kalcio stearatą (netirpius muilus). Šio muilo pavidalu išmatose prarandama ir kalcio, ir riebalų. Šis mechanizmas yra atsakingas už sumažėjusią kalcio absorbciją, sumažėjusią kaulų mineralizaciją ir sumažėjusį netiesioginį kaulų stiprumo matavimą kūdikiams, naudojantiems palmių aliejaus (palmių oleino) mišinius kūdikiams. Tokiems vaikams kalcio muilų susidarymas žarnyne yra susijęs su išmatų kietėjimu, jų dažnumo sumažėjimu, taip pat dažnesniu regurgitacija ir pilvo diegliais.

Kalcio koncentracija kraujyje dėl jo svarbos daugeliui gyvybinių procesų yra tiksliai reguliuojama, o tinkamai maitinantis ir tinkamai vartojant neriebius pieno produktus bei vitaminą D, jo trūkumas neatsiranda. Ilgalaikis kalcio ir (arba) vitamino D trūkumas maiste didina osteoporozės riziką ir sukelia rachitą kūdikystėje.

Per didelės kalcio ir vitamino D dozės gali sukelti hiperkalcemiją. Didžiausia saugi dozė suaugusiems nuo 19 iki 50 metų imtinai yra 2500 mg per parą (apie 340 g Edam sūrio).

Šilumos laidumas

Kalcis yra antrosios grupės, D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos ketvirtojo periodo, pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 20. Jis žymimas simboliu Ca (lat. Kalcis). Paprasta medžiaga kalcis yra minkštas, chemiškai aktyvus sidabriškai baltos spalvos šarminis žemės 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 natūralių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis izotopas 48 Ca, 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 x 10 19 metų.

Kalcio kiekis uolienose ir mineraluose

Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų silikatuose ir aliumosilikatuose (granituose, gneisuose ir kt.), ypač lauko špate – Ca anortite.

Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmeniai, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO 3). Kristalinė kalcito forma – marmuras – gamtoje sutinkama 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 naudingųjų iškasenų 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 dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).

Didžiulį vaidmenį atlieka biogeninė migracija.

Kalcio kiekis biosferoje

Kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Nemažai kalcio randama gyvuose organizmuose. Taigi hidroksiapatitas Ca 5 (PO 4) 3 OH arba, kitame įraše, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, yra stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; Daugelio bestuburių lukštai ir lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. yra pagaminti iš kalcio karbonato CaCO 3. Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose yra 1,4-2% Ca (pagal masės dalį); 70 kg sveriančio žmogaus organizme kalcio yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinėje medžiagoje).

Gauti kalcio

Pirmą kartą kalcį Davy gavo elektrolizės būdu 1808 m. 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 lydomas elektrolizatoriuje, pridedant kitų druskų (jos reikalingos CaCl 2 lydymosi temperatūrai sumažinti).

Plieninis katodas liečia tik elektrolito paviršių; išsiskyręs kalcis ant jo prilimpa ir sukietėja. Išsiskiriant kalciui katodas pamažu pakeliamas ir galiausiai gaunama 50...60 cm ilgio kalcio „lazdelė“, kuri išimama, numušama nuo plieninio katodo ir procesas prasideda iš naujo. "Prilietimo metodas" gamina kalcį, labai užterštą kalcio chloridu, geležimi, aliuminiu ir natriu. Jis išvalomas lydant jį argono atmosferoje.

Jei plieno katodas pakeičiamas katodu, pagamintu iš metalo, kuris gali būti legiruotas 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.

Kitas kalcio gamybos būdas – metaloterminis – teoriškai buvo pateisinamas dar 1865 metais garsaus rusų chemiko N.N. Beketovas. Kalcis redukuojamas aliuminiu, esant tik 0,01 mmHg slėgiui. Proceso temperatūra 1100...1200°C. Kalcis gaunamas garų pavidalu, kuris vėliau kondensuojamas.

Pastaraisiais metais buvo sukurtas kitas elemento gavimo būdas. Jis pagrįstas kalcio karbido termine disociacija: karbidas, pakaitintas vakuume iki 1750°C, skyla ir 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 (parametras a = 0,558 nm) yra stabilus; β-Ca su kubine kūno centre esančia α-Fe tipo gardele (parametras a = 0,448 nm) yra stabilus. stabilesnis. Standartinė entalpija Δ H 0 perėjimas α → β yra 0,93 kJ/mol.

Palaipsniui didėjant slėgiui, jis pradeda rodyti puslaidininkio savybes, bet 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). Unikalus kalcio elgesys daugeliu atžvilgių panašus į stroncio.

Nepaisant to, kad elementas yra visur, net chemikai ne visi matė elementinį kalcį. Tačiau šis metalas tiek išvaizda, tiek elgesiu visiškai skiriasi nuo šarminių metalų, kurių kontaktas kelia gaisrų ir nudegimų pavojų. Jis gali būti saugiai laikomas ore, jis neužsidega nuo vandens. Dėl mechaninių elementinio kalcio 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 ir halogenais. Tam tikromis sąlygomis jis reaguoja net su azotu ir vandeniliu. Anglies oksidų aplinka, inertiška daugumai metalų, yra agresyvi kalciui. Jis dega CO ir CO 2 atmosferoje.

Natūralu, kad turėdamas tokias chemines savybes, kalcis negali egzistuoti gamtoje laisvoje būsenoje. Tačiau kalcio junginiai – tiek natūralūs, tiek dirbtiniai – įgijo itin didelę reikšmę.

Cheminės kalcio 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, todėl kalcio metalo paviršius dažniausiai būna blyškiai pilkas, todėl laboratorijoje kalcis dažniausiai laikomas, kaip ir kiti šarminių žemių metalai, sandariai uždarytame indelyje po sluoksniu. žibalo arba skysto parafino.

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

Įprastomis sąlygomis kalcis reaguoja su aktyviais nemetalais (deguonimi, chloru, bromu):

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

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

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 (kalcio fosfidas), taip pat žinomi kalcio fosfidai, kurių kompozicijos yra CaP ir CaP 5;

2Ca + Si = Ca 2 Si (kalcio silicidas), taip pat žinomi kalcio silicidai, kurių sudėtis yra CaSi, Ca 3 Si 4 ir CaSi 2.

Pirmiau minėtų reakcijų atsiradimą, 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 = Ca(OH)2 + 2H2,

Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH3.

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. Vandenyje netirpūs yra CaF 2 fluoridas, CaCO 3 karbonatas, CaSO 4 sulfatas, Ca 3 (PO 4) 2 ortofosfatas, CaC 2 O 4 oksalatas ir kai kurie kiti.

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

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

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

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

Taip gamtoje perduodamos didelės medžiagų masės. 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. Ji vadinama laikina, nes vandeniui verdant suyra bikarbonatas ir nusėda CaCO 3. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.

Taikymas kalcio

Iki šiol kalcio metalas beveik nerado jokios naudos. Pavyzdžiui, JAV iki Antrojo pasaulinio karo per metus suvartojo tik 10...25 tonas kalcio, Vokietija - 5...10 t.Bet naujų technologijų krypčių plėtrai reikia daug retųjų ir ugniai atsparių metalų. . 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 retų metalų gamybai.

Grynas kalcis naudojamas švinui legiruoti, naudojamam akumuliatorių plokščių ir priežiūros nereikalaujančių starterių švino rūgšties akumuliatorių, kurių savaiminio išsikrovimo lygis yra mažas, gamybai. Taip pat metalinis kalcis naudojamas aukštos kokybės kalcio babbitų BKA gamybai.

Kalcio metalo pritaikymas

Kalcio metalas daugiausia naudojamas kaip reduktorius metalų, ypač nikelio, vario ir nerūdijančio plieno, gamyboje. Kalcis ir jo hidridas taip pat naudojami sunkiai redukuojamiems metalams, tokiems kaip chromas, toris ir uranas, gaminti. Kalcio ir švino lydiniai naudojami akumuliatoriuose ir guolių lydiniuose. Kalcio granulės taip pat naudojamos oro pėdsakams pašalinti iš vakuuminių prietaisų.

Natūrali kreida miltelių pavidalu yra įtraukta į metalų poliravimo kompozicijas. Tačiau negalima valytis dantų natūraliais kreidos milteliais, nes juose yra labai kietų ir dantų emalį ardančių mažų gyvūnų kriauklių likučių.

Naudojimaskalciobranduolių sintezėje

Izotopas 48 Ca yra efektyviausia ir dažniausiai naudojama medžiaga supersunkiesiems elementams gaminti ir naujiems periodinės lentelės elementams atrasti. 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 indikatorius 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. 45Ca taip pat vaidino svarbų vaidmenį tiriant dirvožemyje vykstančius medžiagų apykaitos procesus ir tiriant kalcio pasisavinimo procesus augaluose. Naudojant tą patį izotopą, lydymosi metu buvo galima aptikti plieno ir itin grynos geležies užteršimo kalcio junginiais šaltinius.

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

Kalcio junginių taikymas

Kai kurie dirbtinai pagaminti kalcio junginiai tapo dar labiau žinomi ir paplitę nei kalkakmenis ar gipsas. Taigi senovės statybininkai naudojo gesintą Ca(OH)2 ir negesintas kalkes CaO.

Cementas taip pat yra dirbtinai gautas kalcio junginys. Pirmiausia deginamas molio arba smėlio ir kalkakmenio mišinys, kad susidarytų 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 hidridas

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 medžiaga, atrasta atsitiktinai bandant naują krosnies dizainą. Dar visai neseniai kalcio karbidas CaCl2 daugiausia buvo naudojamas autogeniniam suvirinimui ir metalų pjovimui. Karbidui sąveikaujant su vandeniu susidaro acetilenas, o acetileno degimas deguonies sraute leidžia pasiekti beveik 3000°C temperatūrą. Pastaruoju metu acetilenas, o kartu ir karbidas, vis rečiau naudojamas suvirinimui ir vis daugiau chemijos pramonėje.

Kalcis kaipcheminis srovės šaltinis

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

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 yra įtraukti į vaistus, skirtus osteoporozės profilaktikai, į vitaminų kompleksus nėščioms moterims ir pagyvenusiems žmonėms.

Kalcis žmogaus organizme

Kalcis yra įprastas makroelementas augalų, gyvūnų ir žmonių organizme. Žmonėms ir kitiems stuburiniams gyvūnams didžioji jo dalis yra skelete ir dantyse fosfatų pavidalu. Daugumos bestuburių grupių (kempinių, koralų polipų, moliuskų ir kt.) skeletai susideda 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 labai svarbu vaikams dėl intensyvaus skeleto augimo. Didžioji dalis kalcio, patenkančio į žmogaus organizmą su maistu, yra pieno produktuose, likęs kalcis gaunamas iš mėsos, žuvies ir kai kurių augalinių produktų (ypač ankštinių).

Aspirinas, oksalo rūgštis ir estrogenų dariniai trukdo kalcio pasisavinimui. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis gamina 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 paveikiančią šlapimo sistemą). Didžiausia saugi paros dozė suaugusiam žmogui yra 1500–1800 miligramų.

Kalcis kietame vandenyje

Savybių rinkinys, apibrėžiamas vienu žodžiu „kietumas“, vandeniui suteikiamas jame ištirpusių kalcio ir magnio druskų. Kietas vanduo netinka daugeliui gyvenimo situacijų. Sudaro apnašų sluoksnį garo katiluose ir katilinėse, apsunkina audinių dažymą ir skalbimą, tačiau tinka muilui gaminti ir emulsijoms ruošti kvepalų gamyboje. Todėl anksčiau, kai vandens minkštinimo būdai buvo netobuli, tekstilės ir kvepalų gamyklos dažniausiai būdavo šalia „minkšto“ vandens šaltinių.

Skiriamas laikinas ir nuolatinis standumas. Laikiną (arba karbonatinį) kietumą vandeniui suteikia tirpūs angliavandeniliai Ca(HCO 3) 2 ir Mg(HCO 3) 2. Jį galima pašalinti paprastu virimu, kurio metu bikarbonatai paverčiami vandenyje netirpiais kalcio ir magnio karbonatais.

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

Abiejų kietybių suma sudaro bendrą vandens kietumą. Įvairiose šalyse jis vertinamas skirtingai. Įprasta vandens kietumą išreikšti miligramų kalcio ir magnio ekvivalentų skaičiumi viename litre vandens. Jei litre vandens yra mažiau nei 4 mEq, tada vanduo laikomas minkštu; didėjant jų koncentracijai, ji tampa vis atšiauresnė, o jei kiekis viršija 12 vienetų – labai atšiaurus.

Vandens kietumas paprastai nustatomas naudojant muilo tirpalą. Šis tirpalas (tam tikros koncentracijos) lašinamas į išmatuotą vandens kiekį. Kol vandenyje yra Ca 2+ arba Mg 2+ jonų, jie trukdys susidaryti putoms. Remiantis muilo tirpalo suvartojimu prieš atsirandant putoms, apskaičiuojamas Ca 2+ ir Mg 2+ jonų kiekis.

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

Kalcio saugojimas

Kalcio metalas ilgą laiką gali būti laikomas gabalais, sveriančiais nuo 0,5 iki 60 kg. Tokie gabalai laikomi popieriniuose maišeliuose, dedami į cinkuotos geležies būgnus 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.