ماذا يتفاعل الكالسيوم. الخصائص الفيزيائية للكالسيوم

من بين جميع عناصر النظام الدوري ، يمكن التمييز بين العديد من تلك العناصر ، والتي بدونها لا تتطور الأمراض المختلفة فقط في الكائنات الحية ، ولكن من المستحيل عمومًا العيش والنمو بشكل طبيعي. واحد من هؤلاء هو الكالسيوم.

من المثير للاهتمام أنه عندما يتعلق الأمر بهذا المعدن ، باعتباره مادة بسيطة ، فإنه لا فائدة منه للبشر ، ولا حتى ضررًا. ومع ذلك ، على المرء فقط أن يذكر أيونات Ca 2+ ، وعلى الفور هناك الكثير من النقاط التي تميز أهميتها.

موقع الكالسيوم في النظام الدوري

يبدأ توصيف الكالسيوم ، مثل أي عنصر آخر ، بإشارة إلى موقعه في الجدول الدوري. بعد كل شيء ، فإنه يجعل من الممكن تعلم الكثير عن ذرة معينة:

شحن نووي؛
عدد الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات.
حالة الأكسدة ، الأعلى والأدنى ؛
التكوين الإلكتروني وأشياء مهمة أخرى.

يقع العنصر الذي ندرسه في الفترة الكبيرة الرابعة من المجموعة الثانية ، المجموعة الفرعية الرئيسية وله رقم تسلسلي 20. أيضًا ، يوضح الجدول الدوري الكيميائي الوزن الذري للكالسيوم - 40.08 ، وهو متوسط قيمة الموجود نظائر ذرة معينة.

حالة الأكسدة واحدة ، ثابتة دائمًا ، تساوي +2. صيغة CaO. الاسم اللاتيني للعنصر هو الكالسيوم ، ومن هنا رمز ذرة الكالسيوم.

توصيف الكالسيوم كمادة بسيطة

في ظل الظروف العادية ، يكون هذا العنصر معدنًا فضيًا أبيض. صيغة الكالسيوم كمادة بسيطة هي Ca. بسبب نشاطها الكيميائي العالي ، فهي قادرة على تكوين العديد من المركبات التي تنتمي إلى فئات مختلفة.

في حالة التجميع الصلبة ، لا يتم تضمينه في جسم الإنسان ، لذلك فهو مهم للاحتياجات الصناعية والتقنية (التركيبات الكيميائية بشكل أساسي).

وهو من أكثر المعادن انتشارًا في القشرة الأرضية ، بحوالي 1.5٪. إنه ينتمي إلى مجموعة الأرض القلوية ، لأنه عندما يذوب في الماء فإنه يعطي القلويات ، ولكن في الطبيعة يحدث في شكل معادن وأملاح متعددة. يتم تضمين الكثير من الكالسيوم (400 ملغم / لتر) في تكوين مياه البحر.

خلية بلورية

يتم تفسير خاصية الكالسيوم من خلال بنية الشبكة البلورية ، والتي يمكن أن تكون من نوعين (نظرًا لوجود شكل ألفا وبيتا):

مكعبة الوجه
الحجمي.

نوع الرابطة في الجزيء معدني ، في المواقع الشبكية ، كما هو الحال في جميع المعادن ، توجد أيونات الذرة.

التواجد في الطبيعة

هناك العديد من المواد الأساسية في الطبيعة التي تحتوي على هذا العنصر.

مياه البحر.
الصخور والمعادن.
الكائنات الحية (الأصداف والأصداف وأنسجة العظام وما إلى ذلك).
المياه الجوفية في القشرة الأرضية.

يمكن التعرف على الأنواع التالية من الصخور والمعادن ، وهي مصادر طبيعية للكالسيوم.

الدولوميت هو خليط من كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم.
الفلوريت هو فلوريد الكالسيوم.
الجبس - CaSO 4 2H 2 O.
الكالسيت - الطباشير والحجر الجيري والرخام - كربونات الكالسيوم.
المرمر - CaSO 4 0.5H 2 O.
عدم المبالاة.

في المجموع ، تم عزل حوالي 350 نوعًا من المعادن والصخور المختلفة ، والتي تحتوي على الكالسيوم.

طرق الحصول عليها

لفترة طويلة ، لم يكن من الممكن عزل المعدن بشكل حر ، حيث أن نشاطه الكيميائي مرتفع ، وبطبيعة الحال لا يمكنك العثور عليه في شكل نقي. لذلك ، حتى القرن التاسع عشر (1808) ، كان العنصر المعني لغزًا آخر يحمله الجدول الدوري.

تمكن الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي من تصنيع الكالسيوم كمعدن. كان هو أول من اكتشف ملامح تفاعل ذوبان المعادن الصلبة والأملاح مع التيار الكهربائي. حتى الآن ، فإن الطريقة الأكثر صلة للحصول على هذا المعدن هي التحليل الكهربائي لأملاحه ، مثل:

خليط من الكالسيوم وكلوريد البوتاسيوم.
خليط من الفلوريد وكلوريد الكالسيوم.

من الممكن أيضًا استخلاص الكالسيوم من أكسيده باستخدام طريقة الألمنيوم ، المنتشرة في علم المعادن.

الخصائص الفيزيائية

يمكن وصف الخصائص الفيزيائية للكالسيوم في عدة نقاط.

الحالة الفيزيائية - صلبة في ظل الظروف العادية.
نقطة الانصهار - 842 درجة مئوية.
المعدن ناعم ويمكن تقطيعه بسكين.
اللون - أبيض فضي لامع.
يمتلك خصائص جيدة في التوصيل والتوصيل الحراري.
مع التسخين المطول ، يتحول إلى سائل ، ثم حالة بخار ، ويفقد خصائصه المعدنية. نقطة الغليان هي 1484 0 درجة مئوية.

الخصائص الفيزيائية للكالسيوم لها خصوصية واحدة. عندما يتم تطبيق ضغط على معدن ، فإنه يفقد في وقت ما خصائصه المعدنية والقدرة على توصيل الكهرباء. ومع ذلك ، مع زيادة أخرى في التأثير ، يتم استعادته مرة أخرى ويظهر نفسه كموصل فائق ، ويتجاوز عدة مرات العناصر الأخرى من حيث هذه المؤشرات.

الخواص الكيميائية

فعالية هذا المعدن عالية جدا. لذلك ، هناك العديد من التفاعلات التي يدخل فيها الكالسيوم. ردود الفعل مع جميع المواد غير المعدنية شائعة بالنسبة له ، لأنه قوي جدًا كعامل اختزال.

في ظل الظروف العادية ، يتفاعل بسهولة مع تكوين المركبات الثنائية المقابلة مع: الهالوجينات والأكسجين.
عند التسخين: الهيدروجين والنيتروجين والكربون والسيليكون والفوسفور والبورون والكبريت وغيرها.
في الهواء الطلق ، يتفاعل على الفور مع ثاني أكسيد الكربون والأكسجين ، وبالتالي يصبح مغطى بزهرة رمادية.
يتفاعل بعنف مع الأحماض ، وأحيانًا يتفاعل مع الالتهاب.

تتجلى خصائص الكالسيوم المثيرة للاهتمام عندما يتعلق الأمر بتكوين الأملاح. لذلك ، الكهوف الجميلة التي تنمو على السقف والجدران ، فهي ليست أكثر من تشكلت بمرور الوقت من الماء وثاني أكسيد الكربون والبيكربونات تحت تأثير العمليات داخل المياه الجوفية.

بالنظر إلى مدى نشاط المعدن في حالته الطبيعية ، يتم تخزينه في المختبرات مثل المعامل القلوية. في الأواني الزجاجية الغامقة ذات الغطاء المغلق بإحكام وتحت طبقة من الكيروسين أو البارافين.

التفاعل النوعي لأيون الكالسيوم هو لون اللهب بلون أحمر قرميدي جميل وغني. من الممكن أيضًا تحديد المعدن في تكوين المركبات عن طريق الترسيب غير القابل للذوبان لبعض أملاحه (كربونات الكالسيوم ، الفلورايد ، الكبريتات ، الفوسفات ، السيليكات ، الكبريتيت).

وصلات معدنية

أنواع المركبات المعدنية كالتالي:

أكسيد؛
هيدروكسيد.
أملاح الكالسيوم (متوسطة ، حمضية ، قاعدية ، مزدوجة ، معقدة).

يستخدم أكسيد الكالسيوم المعروف باسم CaO لإنشاء مواد البناء (الجير). إذا قمت بإخماد الأكسيد بالماء ، فستحصل على الهيدروكسيد المقابل ، والذي يعرض خصائص القلويات.

ذات أهمية عملية كبيرة هي أملاح الكالسيوم المختلفة التي تستخدم في مختلف قطاعات الاقتصاد. ما هو نوع الأملاح الموجودة ، سبق أن ذكرناها أعلاه. سنقدم أمثلة على أنواع هذه المركبات.

أملاح متوسطة - كربونات CaCO 3 ، فوسفات Ca 3 (PO 4) 2 وغيرها.
حمض - هيدروسلفات CaHSO 4.
أساسي - بيكربونات (CaOH) 3 PO 4.
مجمع - Cl 2.
مزدوج - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

في شكل مركبات من هذه الفئة يكون الكالسيوم مهمًا للأنظمة البيولوجية ، لأن الأملاح هي مصدر الأيونات للجسم.

الدور البيولوجي

لماذا الكالسيوم مهم لجسم الإنسان؟ هناك عدة أسباب.

إن أيونات هذا العنصر هي جزء من المادة بين الخلايا وسوائل الأنسجة ، وتشارك في تنظيم آليات الإثارة ، وإنتاج الهرمونات والناقلات العصبية.
يتراكم الكالسيوم في العظام ومينا الأسنان بكمية تقارب 2.5٪ من إجمالي وزن الجسم. هذا كثير جدًا ويلعب دورًا مهمًا في تقوية هذه الهياكل والحفاظ على قوتها واستقرارها. نمو كائن حي مستحيل بدون هذا.
يعتمد تخثر الدم أيضًا على الأيونات المعنية.
إنه جزء من عضلة القلب ، ويشارك في الإثارة والتقلص.
يشارك في عمليات إفراز الخلايا والتغيرات الأخرى داخل الخلايا.

إذا كانت كمية الكالسيوم المستهلكة غير كافية ، فإن الإصابة بأمراض مثل:

الكساح.
هشاشة العظام؛
أمراض الدم.

المعدل اليومي للبالغين هو 1000 مجم وللأطفال من سن 9 سنوات 1300 مجم. من أجل منع زيادة هذا العنصر في الجسم ، يجب ألا تتجاوز الجرعة المحددة. خلاف ذلك ، قد يتطور مرض الأمعاء.

الكالسيوم مهم بنفس القدر لجميع الكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، على الرغم من أن الكثيرين ليس لديهم هيكل عظمي ، فإن الوسائل الخارجية لتقويتها هي أيضًا تشكيلات لهذا المعدن. بينهم:

المحار.
بلح البحر والمحار.
الإسفنج.
الشعاب المرجانية.

كلهم يرتدون على ظهورهم أو ، من حيث المبدأ ، يشكلون في عملية الحياة نوعًا من الهيكل العظمي الخارجي الذي يحميهم من التأثيرات الخارجية والحيوانات المفترسة. مكونه الرئيسي هو أملاح الكالسيوم.

تحتاج الفقاريات ، مثل البشر ، إلى الأيونات المعنية للنمو والتطور الطبيعي وتلقيها بالطعام.

هناك العديد من الخيارات التي يمكن من خلالها تجديد القاعدة المفقودة لعنصر ما في الجسم. أفضل للجميع ، بالطبع ، الطرق الطبيعية - المنتجات التي تحتوي على الذرة المرغوبة. ومع ذلك ، إذا كان هذا غير كافٍ أو مستحيل لسبب ما ، فإن المسار الطبي مقبول أيضًا.

إذن ، قائمة الأطعمة التي تحتوي على الكالسيوم هي شيء من هذا القبيل:

منتجات الألبان والحليب الزبادي.
سمكة؛
الخضر.
الحبوب (الحنطة السوداء والأرز والسلع المخبوزة من الحبوب الكاملة) ؛
بعض ثمار الحمضيات (البرتقال واليوسفي) ؛
البقوليات.
جميع المكسرات (خاصة اللوز والجوز).

إذا كنت تعاني من حساسية تجاه بعض المنتجات أو لا يمكنك استخدامها لسبب آخر ، فإن المستحضرات المحتوية على الكالسيوم ستساعد على تجديد مستوى العنصر الضروري في الجسم.

كلهم أملاح من هذا المعدن ، والتي لها القدرة على امتصاصها بسهولة من قبل الجسم ، وسرعان ما يمتصها الدم والأمعاء. من بينها ، الأكثر شيوعًا واستخدامًا ما يلي.

كلوريد الكالسيوم - محلول للحقن أو عن طريق الفم للبالغين والأطفال. يختلف في تركيز الملح في التركيبة ، فهو يستخدم "للحقن الساخنة" ، لأنه يسبب مثل هذا الإحساس عند حقنه. هناك أشكال مع عصير الفاكهة لتسهيل الابتلاع.
متوفر على شكل أقراص (0.25 أو 0.5 جم) ومحاليل للحقن في الوريد. غالبًا ما يحتوي على إضافات فواكه مختلفة على شكل أقراص.
لاكتات الكالسيوم - متوفر في أقراص بحجم 0.5 جرام.

الرئيسية / محاضرات 1 دورة / الكيمياء العامة والعضوية / السؤال 23. الكالسيوم / 2. الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الخصائص الفيزيائية. الكالسيوم معدن أبيض فضي قابل للطرق يذوب عند 850 درجة. ج ويغلي عند 1482 درجة. جيم هو أصعب بكثير من الفلزات القلوية.

الخواص الكيميائية. الكالسيوم معدن نشط. لذلك ، في ظل الظروف العادية ، يتفاعل بسهولة مع الأكسجين والهالوجينات في الغلاف الجوي:

2 Ca + O2 = 2 CaO (أكسيد الكالسيوم) ؛

Ca + Br2 = CaBr2 (بروميد الكالسيوم).

يتفاعل الكالسيوم مع الهيدروجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والكربون وغير ذلك من المعادن غير المعدنية عند تسخينه:

Ca + H2 = CaH2 (هيدريد الكالسيوم) ؛

3 Ca + N2 = Ca3N2 (نيتريد الكالسيوم) ؛

Ca + S = CaS (كبريتيد الكالسيوم) ؛

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (فوسفيد الكالسيوم) ؛

Ca + 2 C = CaC2 (كربيد الكالسيوم).

يتفاعل الكالسيوم ببطء مع الماء البارد وبقوة شديدة مع الماء الساخن:

Ca + 2 H2O = Ca (OH) 2 + H2.

يمكن للكالسيوم أن يزيل الأكسجين أو الهالوجينات من أكاسيد وهاليدات المعادن الأقل نشاطًا ، أي أن له خصائص اختزال:

5 Ca + Nb2 O5 = CaO + 2 ملحوظة ؛

1. التواجد في الطبيعة
3. الاستلام
4. التطبيق

www.medkurs.ru

الكالسيوم | دليل Pesticides.ru

بالنسبة لكثير من الناس ، فإن معرفة الكالسيوم محدودة فقط بحقيقة أن هذا العنصر ضروري لصحة العظام والأسنان. في أي مكان آخر يتم احتواؤه ، ولماذا هناك حاجة إليه ومدى ضرورته ، ليس لدى الجميع فكرة. ومع ذلك ، يوجد الكالسيوم في العديد من المركبات المألوفة ، سواء كانت طبيعية أو من صنع الإنسان. الطباشير والجير ، الهوابط الكهفية والصواعد ، الحفريات القديمة والأسمنت ، الجبس والمرمر ، منتجات الألبان والأدوية المضادة لهشاشة العظام - كل هذا وأكثر من ذلك بكثير تتميز بمحتوى مرتفع من الكالسيوم.

تم الحصول على هذا العنصر لأول مرة بواسطة G.Devy في عام 1808 ، وفي البداية لم يتم استخدامه بنشاط كبير. ومع ذلك ، يعد هذا المعدن الآن خامس أكبر معدن في العالم من حيث الإنتاج ، ويزداد الطلب عليه من عام إلى آخر. الاستخدام الرئيسي للكالسيوم هو إنتاج مواد البناء والخلائط. ومع ذلك ، من الضروري بناء ليس فقط المنازل ، ولكن أيضًا الخلايا الحية. في جسم الإنسان ، الكالسيوم هو جزء من الهيكل العظمي ، مما يجعل تقلصات العضلات ممكنة ، ويضمن تخثر الدم ، وينظم نشاط عدد من الإنزيمات الهضمية ويؤدي وظائف أخرى ، إلى حد ما عديدة. لا يقل أهمية عن الكائنات الحية الأخرى: الحيوانات والنباتات والفطريات وحتى البكتيريا. في الوقت نفسه ، فإن الحاجة إلى الكالسيوم عالية جدًا ، مما يجعل من الممكن عزوها إلى عدد المغذيات الكبيرة.

الكالسيوم (الكالسيوم) ، Ca هو عنصر كيميائي من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية من النظام الدوري لمندليف. العدد الذري هو 20. الكتلة الذرية هي 40.08.

الكالسيوم معدن قلوي أرضي. في حالة حرة ، مرن ، قاسي إلى حد ما ، أبيض. من حيث الكثافة ، فهي تنتمي إلى المعادن الخفيفة.

الكثافة - 1.54 جم / سم 3 ،
نقطة الانصهار - +842 درجة مئوية ،
نقطة الغليان هي +1495 درجة مئوية.

يتميز الكالسيوم بخصائص معدنية. حالة الأكسدة في جميع المركبات هي +2.

في الهواء ، يتم تغطيته بطبقة من الأكسيد ، عند تسخينه ، يحترق بلهب محمر ومشرق. يتفاعل ببطء مع الماء البارد ، ويزيل الهيدروجين بسرعة من الماء الساخن ويشكل الهيدروكسيد. عند التفاعل مع الهيدروجين ، تشكل الهيدريدات. في درجة حرارة الغرفة ، يتفاعل مع النيتروجين لتكوين نيتريد. كما أنه يتحد بسهولة مع الهالوجينات والكبريت ، ويقلل من أكاسيد المعادن عند تسخينه.

الكالسيوم هو أحد أكثر العناصر وفرة في الطبيعة. في القشرة الأرضية ، محتواها يساوي 3٪ من الكتلة. يحدث في شكل رواسب الطباشير والحجر الجيري والرخام (مجموعة طبيعية من كربونات الكالسيوم CaCO3). توجد رواسب وفيرة من الجبس (CaSO4 x 2h3O) والفوسفوريت (Ca3 (PO4) 2 ومختلف السيليكات المحتوية على الكالسيوم.

ماء

... توجد أملاح الكالسيوم دائمًا في الماء الطبيعي. من بين هؤلاء ، الجبس فقط قابل للذوبان فيه بشكل طفيف. مع محتوى ثاني أكسيد الكربون في الماء ، تدخل كربونات الكالسيوم إلى محلول على شكل بيكربونات Ca (HCO3) 2.

الماء العسر

... يسمى الماء الطبيعي الذي يحتوي على كمية كبيرة من أملاح الكالسيوم أو المغنيسيوم بالماء العسر.

مياه ناعمة

... مع انخفاض نسبة هذه الأملاح أو عدم وجودها ، يطلق على الماء اسم ناعم.

تربة

... كقاعدة عامة ، يتم تزويد التربة بالكالسيوم بشكل كافٍ. وبما أن الكالسيوم موجود في كتلة أكبر في الجزء الخضري من النباتات ، فإن إزالته مع الحصاد تكون ضئيلة.

يحدث فقدان الكالسيوم من التربة نتيجة ارتشاحها عن طريق الترسيب. تعتمد هذه العملية على التركيب الحبيبي للتربة ، وكمية الهطول ، وأنواع النباتات ، وأشكال وجرعات الأسمدة الجيرية والمعدنية. اعتمادًا على هذه العوامل ، يتراوح فقد الكالسيوم من الطبقة الصالحة للزراعة من عدة عشرات إلى 200-400 كجم / هكتار وأكثر.

محتوى الكالسيوم في أنواع مختلفة من التربة

تحتوي تربة بودزوليك على 0.73٪ (من مادة التربة الجافة) من الكالسيوم.

غابة رمادية - 0.90٪ كالسيوم.

تشيرنوزمس - 1.44٪ كالسيوم.

السيروزيم - 6.04٪ كالسيوم.

يتكون الكالسيوم في النبات من فوسفات وكبريتات وكربونات على شكل أملاح أحماض بكتيرية وأوكساليك. يمكن إزالة ما يقرب من 65٪ من الكالسيوم في النباتات عن طريق الماء. الباقي عن طريق العلاج بأحماض الخليك والهيدروكلوريك الضعيفة. يوجد الكالسيوم الأهم في الخلايا الشائخة.

أعراض نقص الكالسيوم حسب:
الثقافة	أعراض النقص
اعراض شائعة	تبييض الكلى القمي. تبييض الأوراق الصغيرة. تنحني أطراف الأوراق. حواف الأوراق تتجعد لأعلى ؛
البطاطس	تتفتح الأوراق العلوية بشكل سيئ. تموت نقطة نمو الساق ؛ يوجد على حواف الأوراق شريط خفيف ، ثم يغمق لاحقًا ؛ حواف الأوراق مجعدة ؛
الملفوف الأبيض والقرنبيط	على أوراق النباتات الصغيرة ، بقع اخضرار (رخامي) أو خطوط بيضاء على طول الحواف ؛ في النباتات القديمة ، تتجعد الأوراق وتظهر الحروق عليها ؛ تموت نقطة النمو
	نهاية الفصوص من الأوراق يموت سقوط الزهور تظهر بقعة داكنة على الثمار في الجزء القمي تزداد مع نمو الثمرة (تعفن قمي الطماطم).
	البراعم القمية تموت. يتم رفع حواف الأوراق الصغيرة ، والمظهر ممزق ، ويموت لاحقًا ؛ الأجزاء العلوية من البراعم تموت. تلف أطراف الجذور. في لب الفاكهة - بقع بنية اللون (تنقر مرير) ؛ طعم الفاكهة يسوء. تقل قابلية تسويق الفاكهة

وظائف الكالسيوم

تأثير هذا العنصر على النباتات متعدد الأوجه ، وكقاعدة عامة ، إيجابي. الكالسيوم:

يقوي التمثيل الغذائي.
يلعب دورًا مهمًا في حركة الكربوهيدرات ؛
يؤثر على تحول المواد النيتروجينية.
يسرع من استهلاك بروتينات تخزين البذور أثناء الإنبات ؛
يلعب دورًا في عملية التمثيل الضوئي ؛
مضاد قوي للكاتيونات الأخرى ، يمنع دخولها المفرط في الأنسجة النباتية ؛
يؤثر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبروتوبلازم (اللزوجة ، النفاذية ، إلخ) ، وبالتالي المسار الطبيعي للعمليات الكيميائية الحيوية في النبات ؛
مركبات الكالسيوم مع مواد البكتين تلصق جدران الخلايا الفردية معًا ؛
يؤثر على نشاط الإنزيمات.

وتجدر الإشارة إلى أن تأثير مركبات الكالسيوم (الجير) على نشاط الإنزيمات يتم التعبير عنه ليس فقط في التأثير المباشر ، ولكن أيضًا بسبب تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة ونظامها الغذائي. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر تجيير التربة بشكل كبير على عمليات التخليق الحيوي للفيتامينات.

نقص (نقص) الكالسيوم في النباتات

يؤثر نقص الكالسيوم بشكل أساسي على تطور نظام الجذر. يتوقف تكوين شعر الجذور على الجذور. يتم تدمير الخلايا الخارجية للجذر.

تتجلى هذه الأعراض في كل من نقص الكالسيوم وانتهاك توازن محلول المغذيات ، أي غلبة كاتيونات الصوديوم والبوتاسيوم والهيدروجين أحادية التكافؤ فيه.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن وجود نترات النيتروجين في محلول التربة يعزز امتصاص الكالسيوم في الأنسجة النباتية والأمونيا - يقللها.

من المتوقع ظهور علامات الجوع في الكالسيوم عندما يكون محتوى الكالسيوم أقل من 20٪ من قدرة التربة على التبادل الكاتيوني.

أعراض بصريا ، ينشأ نقص الكالسيوم من خلال العلامات التالية:

لوحظت الأطراف التالفة ذات اللون البني في جذور النباتات ؛
نقطة النمو مشوهة وتموت ؛
تتساقط الأزهار والمبيض والبراعم ؛
تتلف الثمار بسبب النخر.
لوحظ كلوروتيكتيز للأوراق.
يموت البرعم القمي ويتوقف نمو الساق.

يعتبر الملفوف والبرسيم والبرسيم شديد الحساسية لوجود الكالسيوم. وجد أن نفس النباتات تتميز أيضًا بزيادة الحساسية لحموضة التربة.

يؤدي التسمم بالكالسيوم المعدني إلى الإصابة بالكلور في الأوردة مع وجود بقع نخرية بيضاء. يمكن أن تكون ملونة أو تحتوي على حلقات متحدة المركز مملوءة بالماء. تستجيب بعض النباتات للكالسيوم الزائد عن طريق زراعة وردة الأوراق وموت البراعم وتساقط الأوراق. تتشابه الأعراض في المظهر مع نقص الحديد والمغنيسيوم.

مصدر تجديد الكالسيوم في التربة هو الأسمدة الجيرية. وهي مقسمة إلى ثلاث مجموعات:

صخور الحجر الجيري الصلب
صخور كلسية ناعمة
المخلفات الصناعية ذات المحتوى الجير العالي.

وفقًا لمحتوى CaO و MgO ، تنقسم صخور الحجر الجيري الصلبة إلى:

الحجر الجيري (55-56٪ CaO وحتى 0.9٪ MgO) ؛
الحجر الجيري المتحلل (42-55٪ CaO وحتى 9٪ MgO) ؛
الدولوميت (32-30٪ CaO و18-20٪ MgO).

حجر الكلس

- الأسمدة الجيرية الأساسية. يحتوي على أكاسيد 75-100٪ Ca و Mg من حيث CaCO3.

الحجر الجيري الدولوميتيد

... يحتوي على 79-100٪ من المادة الفعالة (ae) من حيث CaCO3. موصى به في الدورات الزراعية مع البطاطس والبقوليات والكتان والمحاصيل الجذرية ، وكذلك في التربة شديدة البرودة.

مارل

... يحتوي على ما يصل إلى 25-15٪ كربونات الكالسيوم وشوائب على شكل طين مع رمل حتى 20-40٪. يتصرف ببطء. يوصى باستخدامه في التربة الخفيفة.

الطباشير

... يحتوي على 90-100٪ كربونات الكالسيوم 3. العمل أسرع من الحجر الجيري. وهو سماد كلسي ثمين في شكل مطحون ناعم.

الجير المحروق

(كاو). محتوى CaCO3 أكثر من 70٪. يتميز بأنه مادة تجيير قوية وسريعة المفعول.

الجير المطفأ

(Ca (OH) 2). محتوى CaCO3 - 35٪ وأكثر. كما أنه سماد كلسي قوي وسريع المفعول.

طحين الدولوميت

... محتوى CaCO3 و MgCO3 حوالي 100٪. يكون الإجراء أبطأ من الجير الجيري. تستخدم عادة عند الحاجة إلى المغنيسيوم.

فطائر جيرية

... محتوى CaCO3 - 15-96٪ ، شوائب - ما يصل إلى 25٪ طين ورمل ، 0.1٪ P2O5. العمل أسرع من الحجر الجيري.

الأوساخ المعيبة (عيب)

... يتكون من CaCO3 و Ca (OH) 2. محتوى الجير لـ CaO يصل إلى 40٪. النيتروجين موجود أيضًا - 0.5٪ و P2O5 - 1-2٪. هذا هو إهدار مصانع سكر البنجر. يوصى باستخدامه ليس فقط لتقليل حموضة التربة ، ولكن أيضًا في مناطق زراعة البنجر في تربة تشيرنوزم.

الرماد الصخري من الأعاصير

... مادة جافة مغبرة. محتوى المادة الفعالة هو 60-70٪. يشير إلى النفايات الصناعية.

الغبار من الأفران ومصانع الأسمنت

... يجب أن يتجاوز محتوى CaCO3 60٪. من الناحية العملية ، يتم استخدامه في المزارع الواقعة في المنطقة المجاورة مباشرة لمصانع الأسمنت.

الخبث المعدني

... يتم استخدامها في مناطق جبال الأورال وسيبيريا. غير استرطابي ، سهل الرش. يجب أن تحتوي على ما لا يقل عن 80٪ كربونات الكالسيوم ، ومحتوى رطوبة لا يزيد عن 2٪. التركيب الحبيبي مهم: 70٪ - أقل من 0.25 مم ، 90٪ - أقل من 0.5 مم.

الأسمدة العضوية. محتوى Ca من حيث CaCO3 هو 0.32-0.40٪.

صخور الفوسفات. نسبة الكالسيوم 22٪ من حيث كربونات الكالسيوم CaCO3.

تستخدم الأسمدة الجيرية ليس فقط لتزويد التربة والنباتات بالكالسيوم. الغرض الرئيسي من استخدامها هو التربة الجير. هذه طريقة للاستخلاص الكيميائي. ويهدف إلى تحييد حموضة التربة الزائدة ، وتحسين خواصها الزراعية والكيماوية الزراعية والبيولوجية ، وتزويد النباتات بالمغنيسيوم والكالسيوم ، وتعبئة العناصر الكبيرة والعناصر الدقيقة وتثبيتها ، وخلق الظروف المائية والفيزيائية والفيزيائية المثلى لحياة النباتات المزروعة.

كفاءة تجيير التربة

بالتزامن مع تلبية احتياجات النباتات من الكالسيوم كعنصر من عناصر التغذية المعدنية ، يؤدي التجيير إلى تغييرات إيجابية متعددة في التربة.

تأثير الجير على خواص بعض أنواع التربة

يساهم الكالسيوم في تخثر غرويات التربة ومنع ارتشاحها. هذا يؤدي إلى معالجة أسهل للتربة ، وتحسين التهوية.

نتيجة التجيير:

تربة الدبال الرملية تزيد من قدرتها على امتصاص الماء ؛
في التربة الطينية الثقيلة ، تتشكل كتل التربة وكتلها ، مما يحسن نفاذية الماء.

على وجه الخصوص ، يتم تحييد الأحماض العضوية ويتم إزاحة أيونات H من مجمع الامتصاص. هذا يؤدي إلى القضاء على التبادل وتقليل حموضة التربة المائية. في الوقت نفسه ، لوحظ تحسن في التركيب الموجب لمركب امتصاص التربة ، والذي يحدث بسبب استبدال أيونات الهيدروجين والألومنيوم بكاتيونات الكالسيوم والمغنيسيوم. هذا يزيد من تشبع التربة بالقواعد ويزيد من قدرة الامتصاص.

تأثير الحد على إمدادات النيتروجين للنباتات

بعد التجيير ، يمكن أن تستمر الخصائص الكيميائية الزراعية الإيجابية للتربة وهيكلها لعدة سنوات. هذا يساهم في خلق الظروف المواتية لتعزيز العمليات الميكروبيولوجية المفيدة لتعبئة العناصر الغذائية. يتزايد نشاط أجهزة ammonifiers والنيتروجين والبكتيريا المثبتة للنيتروجين التي تعيش بحرية في التربة.

يعزز التجيد زيادة تكاثر بكتيريا العقيدات ويحسن إمداد النيتروجين للنبات المضيف. وجد أن الأسمدة البكتيرية تفقد فعاليتها في التربة الحمضية.

تأثير الحد على إمداد النباتات بعناصر الرماد

يساهم الحد في إمداد النبات بعناصر الرماد ، حيث يزداد نشاط البكتيريا التي تحلل مركبات الفسفور العضوي في التربة وتساهم في انتقال فوسفات الحديد والألمنيوم إلى أملاح الكالسيوم الحمضية الفوسفورية المتوفرة للنباتات. إن الحد من التربة الحمضية يعزز العمليات الميكروبيولوجية والكيميائية الحيوية ، والتي بدورها تزيد من كمية النترات ، وكذلك الأشكال القابلة للاستيعاب من الفوسفور والبوتاسيوم.

تأثير التحديد على شكل وتوافر المغذيات الكبيرة المقدار والمغذيات الدقيقة

يزيد الجير من كمية الكالسيوم ، وعند استخدام طحين الدولوميت ، المغنيسيوم. في الوقت نفسه ، تصبح الأشكال السامة من المنغنيز والألمنيوم غير قابلة للذوبان وتتحول إلى شكل مترسب. يتناقص توافر عناصر مثل الحديد والنحاس والزنك والمنغنيز. أصبح النيتروجين والكبريت والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والفوسفور والموليبدينوم أكثر سهولة.

تأثير الجير على تأثير الأسمدة الحمضية فسيولوجيا

يزيد الجير من كفاءة الأسمدة المعدنية الحمضية فسيولوجيا ، وخاصة أسمدة الأمونيا والبوتاسيوم.

يتلاشى التأثير الإيجابي للأسمدة الحمضية من الناحية الفسيولوجية دون إضافة الجير ، ومع مرور الوقت يمكن أن يتحول إلى تأثير سلبي. لذا فإن الغلات في الأراضي المخصبة تكون أقل من المحاصيل غير المخصبة. الجمع بين استخدام الجير والأسمدة يزيد من كفاءتها بنسبة 25-50٪.

أثناء التجيير ، يتم تنشيط العمليات الأنزيمية في التربة ، والتي يتم من خلالها الحكم بشكل غير مباشر على خصوبتها.

بقلم: PI Grigorovskaya

تم إدراج الصفحة: 12/05/13 00:40

آخر تحديث: 02/05/14 4:25 م

المصادر الأدبية:

جلينكا ن. كيمياء عامة. كتاب مدرسي للجامعات. دار النشر: ل: كيمياء ، 1985 ، ص 731

مينيف ف. الكيمياء الزراعية: كتاب مدرسي. - الطبعة الثانية ، منقحة ومكملة. - موسكو: دار نشر جامعة موسكو الحكومية ، دار نشر KolosS ، 2004. - 720 صفحة ، ص. مريض.: مريض. - (كتاب جامعي كلاسيكي).

بيتروف با ، سيليفرستوف ن. التغذية المعدنية للنباتات. كتاب مرجعي للطلاب والبستانيين. يكاترينبرج ، 1998.79 ص.

موسوعة للأطفال. المجلد 17. الكيمياء. / الفصل. إد. V.A. فولودين. - م: أفانتا + ، 2000. - 640 ص ، إلينوي.

Yagodin B.A. ، Zhukov Yu.P. ، Kobzarenko V.I. الكيمياء الزراعية / حرره B.A. Yagodina.- م: كولوس ، 2002.-584 ص: الطمي (كتب مدرسية ووسائل تعليمية لطلاب مؤسسات التعليم العالي).

الصور (المعاد صياغتها):

20 Ca Calcium ، مرخص CC BY

نقص الكالسيوم في القمح ، بواسطة CIMMYT ، المرخصة من CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

الكالسيوم ودوره للبشرية - الكيمياء

الكالسيوم ودوره للبشرية

مقدمة

التواجد في الطبيعة

يستلم

الخصائص الفيزيائية

الخواص الكيميائية

تطبيق مركبات الكالسيوم

الدور البيولوجي

استنتاج

فهرس

مقدمة

الكالسيوم عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية ، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، برقم ذري 20. ويتم تحديده بالرمز Ca (الكالسيوم اللاتيني). مادة الكالسيوم البسيطة (رقم CAS: 7440-70-2) هي معدن أرضي قلوي ناعم ومتفاعل ولونه أبيض فضي.

على الرغم من انتشار العنصر رقم 20 في كل مكان ، حتى الكيميائيين لم يروا جميعًا عنصر الكالسيوم. لكن هذا المعدن ، من الخارج وفي السلوك ، يختلف تمامًا عن المعادن القلوية ، التي يكون التواصل معها محفوفًا بخطر الحرائق والحروق. يمكن تخزينه بأمان في الهواء ، فهو غير قابل للاشتعال من الماء. الخواص الميكانيكية لعنصر الكالسيوم لا تجعله "شاة سوداء" في عائلة المعادن: فالكالسيوم يتفوق على الكثير منها في القوة والصلابة. يمكن تشغيله على مخرطة ، وسحبها في سلك ، وتزويرها ، وضغطها.

ومع ذلك ، فإن عنصر الكالسيوم لا يستخدم أبدًا كمادة هيكلية. إنه نشيط للغاية لذلك. يتفاعل الكالسيوم بسهولة مع الأكسجين والكبريت والهالوجينات. حتى مع النيتروجين والهيدروجين ، فإنه يتفاعل في ظل ظروف معينة. تعتبر بيئة أكاسيد الكربون ، الخاملة لمعظم المعادن ، عدوانية بالنسبة للكالسيوم. يحترق في جو CO و CO2.

التاريخ وأصل الاسم

تم استخدام مركبات الكالسيوم - الحجر الجيري والرخام والجبس (وكذلك الجير - أحد منتجات تحميص الحجر الجيري) في صناعة البناء منذ عدة آلاف من السنين. حتى نهاية القرن الثامن عشر ، اعتبر الكيميائيون الجير جسمًا بسيطًا. في عام 1789 اقترح لافوازييه أن الجير والمغنيسيا والباريت والألومينا والسيليكا مواد معقدة.

التواجد في الطبيعة

بسبب نشاطها الكيميائي العالي ، لا يوجد الكالسيوم الحر في الطبيعة.

يمثل الكالسيوم 3.38٪ من كتلة القشرة الأرضية (خامس أكثرها وفرة بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد).

النظائر. يوجد الكالسيوم بشكل طبيعي في شكل خليط من ستة نظائر: 40Ca ، 42Ca ، 43Ca ، 44Ca ، 46Ca و 48Ca ، من بينها الأكثر شيوعًا - 40Ca - 96.97٪.

من بين ستة نظائر طبيعية للكالسيوم ، هناك خمسة نظائر مستقرة. تم اكتشاف النظير السادس 48Ca ، وهو الأثقل من بين النظائر الستة ونادرًا جدًا (تبلغ وفرة نظائره 0.187٪ فقط) ، مؤخرًا ليخضع لاضمحلال بيتا المزدوج بعمر نصف يبلغ 5.3 × 1019 عامًا.

في الصخور والمعادن. يوجد معظم الكالسيوم في السيليكات والألومينوسليكات من الصخور المختلفة (الجرانيت ، النيسات ، إلخ) ، خاصة في الفلسبار - أنورثيت كاليفورنيا.

في شكل صخور رسوبية ، يتم تمثيل مركبات الكالسيوم بالطباشير والحجر الجيري ، والتي تتكون أساسًا من معدن الكالسيت (CaCO3). الشكل البلوري من الكالسيت - الرخام - أقل شيوعًا في الطبيعة.

معادن الكالسيوم مثل الكالسيوم CaCO3 ، أنهيدريت CaSO4 ، المرمر CaSO4 0.5h3O والجبس CaSO4 2h3O ، فلوريت CaF2 ، الأباتيت Ca5 (PO4) 3 (F ، Cl ، OH) ، الدولوميت MgCO3 CaCO3 منتشرة على نطاق واسع. إن وجود أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم في المياه الطبيعية يحدد صلابتها.

الكالسيوم ، الذي يهاجر بقوة في قشرة الأرض ويتراكم في أنظمة جيوكيميائية مختلفة ، يشكل 385 معدنًا (الرابع في عدد المعادن).

الهجرة في القشرة الأرضية. في الهجرة الطبيعية للكالسيوم ، يلعب "توازن الكربونات" دورًا أساسيًا يرتبط بالتفاعل العكسي لتفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء وثاني أكسيد الكربون مع تكوين بيكربونات قابلة للذوبان:

CaCO3 + H3O + CO2 - Ca (HCO3) 2 - Ca2 + + 2HCO3-

(يتحول التوازن إلى اليسار أو اليمين ، اعتمادًا على تركيز ثاني أكسيد الكربون).

الهجرة الحيوية. في المحيط الحيوي ، توجد مركبات الكالسيوم في جميع الأنسجة الحيوانية والنباتية تقريبًا (انظر أيضًا أدناه). تم العثور على كمية كبيرة من الكالسيوم في الكائنات الحية. لذلك ، هيدروكسيباتيت Ca5 (PO4) 3OH ، أو ، في ترميز آخر ، 3Ca3 (PO4) 2 · Ca (OH) 2 - أساس النسيج العظمي للفقاريات ، بما في ذلك البشر ؛ تتكون أصداف وأصداف العديد من اللافقاريات وقشور البيض وما إلى ذلك من كربونات الكالسيوم CaCO3 في الأنسجة الحية للإنسان والحيوان ، 1.4-2٪ Ca (بالجزء الكتلي) ؛ في جسم الإنسان الذي يزن 70 كجم ، يبلغ محتوى الكالسيوم حوالي 1.7 كجم (بشكل أساسي في تكوين المادة بين الخلايا في أنسجة العظام).

يستلم

يتم الحصول على الكالسيوم المعدني الحر عن طريق التحليل الكهربائي لمادة مصهورة تتكون من CaCl2 (75-80٪) و KCl أو من CaCl2 و CaF2 ، بالإضافة إلى تقليل الألمنيوم الحراري لـ CaO عند 1170-1200 درجة مئوية:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

الخصائص الفيزيائية

يوجد معدن الكالسيوم في تعديلين متآصلين. ما يصل إلى 443 درجة مئوية ، β-Ca مع شعرية مكعبة محورها الوجه (المعلمة a = 0.558 نانومتر) مستقرة ، بينما α-Ca مع شبكة مكعبة محورها الجسم من النوع α-Fe (المعلمة a = 0.448 نانومتر) أكثر استقرارًا. المحتوى الحراري القياسي؟ H0 من الانتقال؟ >؟ 0.93 كيلوجول / مول.

الخواص الكيميائية

الكالسيوم معدن أرضي قلوي نموذجي. تفاعل الكالسيوم مرتفع ، ولكنه أقل من تفاعل جميع المعادن الأرضية القلوية الأخرى. يتفاعل بسهولة مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والرطوبة في الهواء ، وهذا هو السبب في أن سطح الكالسيوم المعدني عادة ما يكون رمادي باهت ، لذلك في المختبر ، عادةً ما يتم تخزين الكالسيوم ، مثل معادن الأرض القلوية الأخرى ، في جرة مغلقة بإحكام أسفل طبقة من الكيروسين أو البارافين السائل.

في سلسلة الكمون المعيارية ، يقع الكالسيوم على يسار الهيدروجين. جهد القطب القياسي لزوج Ca2 + / Ca0 هو 2.84 فولت ، بحيث يتفاعل الكالسيوم بفعالية مع الماء ، ولكن بدون اشتعال:

Ca + 2H2O = Ca (OH) 2 + H2 ^ + Q.

يتفاعل الكالسيوم مع غير المعادن النشطة (الأكسجين ، الكلور ، البروم) في الظروف العادية:

2Ca + O2 = 2CaO، Ca + Br2 = CaBr2.

عند تسخينه في الهواء أو الأكسجين ، يشتعل الكالسيوم. يتفاعل الكالسيوم مع المعادن غير المعدنية الأقل نشاطًا (الهيدروجين والبورون والكربون والسيليكون والنيتروجين والفوسفور وغيرها) عند تسخينه ، على سبيل المثال:

Ca + H2 = CaH2، Ca + 6B = CaB6،

3Ca + N2 = Ca3N2 ، Ca + 2C = CaC2 ،

3Ca + 2P = Ca3P2 (

فوسفيد الكالسيوم) ، تُعرف أيضًا فوسيدات الكالسيوم لتركيبات CaP و CaP5 ؛

2Ca + Si = Ca2Si

(سيليكات الكالسيوم) ومبيدات سيليكات الكالسيوم لتركيبات CaSi و Ca3Si4 و CaSi2 معروفة أيضًا.

مسار التفاعلات المذكورة أعلاه ، كقاعدة عامة ، مصحوب بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة (أي أن هذه التفاعلات طاردة للحرارة). في جميع المركبات التي تحتوي على غير فلزات ، تكون حالة أكسدة الكالسيوم +2. تتحلل معظم مركبات الكالسيوم مع اللافلزات بسهولة عن طريق الماء ، على سبيل المثال:

CaH2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + 2H2 ^ ،

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

أيون Ca2 + عديم اللون. عند إدخال أملاح الكالسيوم القابلة للذوبان في اللهب ، يتحول لون اللهب إلى الأحمر القرميدي.

أملاح الكالسيوم مثل كلوريد CaCl2 ، بروميد CaBr2 ، يوديد CaI2 ونترات Ca (NO3) 2 قابلة للذوبان في الماء بسهولة. الفلوريد CaF2 ، كربونات CaCO3 ، كبريتات CaSO4 ، أورثوفوسفات Ca3 (PO4) 2 ، أكسالات CaC2O4 وبعضها الآخر غير قابل للذوبان في الماء.

من الأهمية بمكان حقيقة أنه ، على عكس كربونات الكالسيوم CaCO3 ، فإن كربونات الكالسيوم الحمضية (بيكربونات) Ca (HCO3) 2 قابلة للذوبان في الماء. في الطبيعة ، هذا يؤدي إلى العمليات التالية. عندما يخترق المطر البارد أو مياه الأنهار المشبعة بثاني أكسيد الكربون تحت الأرض ويسقط على الحجر الجيري ، يلاحظ انحلالها:

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

في نفس الأماكن التي يخرج فيها الماء المشبع ببيكربونات الكالسيوم إلى سطح الأرض ويتم تسخينه بواسطة أشعة الشمس ، يحدث التفاعل المعاكس:

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

هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل الكتل الكبيرة من المواد في الطبيعة. نتيجة لذلك ، يمكن أن تتشكل فجوات ضخمة تحت الأرض ، وتتشكل "رقاقات جليدية" حجرية جميلة - مقرنصات وصواعد - في الكهوف.

يحدد وجود بيكربونات الكالسيوم المذابة في الماء إلى حد كبير الصلابة المؤقتة للماء. يطلق عليه مؤقتًا لأنه عند غليان الماء ، يتحلل البيكربونات ، ويترسب كربونات الكالسيوم. تؤدي هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، إلى حقيقة أن الميزان يتراكم في الغلاية بمرور الوقت.

تطبيق الكالسيوم المعدني

يعتبر الاستخدام الرئيسي للكالسيوم المعدني كعامل اختزال في إنتاج المعادن ، وخاصة النيكل والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ. يستخدم الكالسيوم وهيدريده أيضًا للحصول على المعادن التي يصعب تقليلها مثل الكروم والثوريوم واليورانيوم. تستخدم سبائك الرصاص الكالسيوم في البطاريات وسبائك التحميل. تستخدم حبيبات الكالسيوم أيضًا لإزالة آثار الهواء من معدات التفريغ.

ميتالوثرمي

يستخدم الكالسيوم المعدني النقي على نطاق واسع في الميتالثرمي لإنتاج المعادن النادرة.

صناعة السبائك

يستخدم الكالسيوم النقي في صناعة سبائك الرصاص المستخدمة في تصنيع لوحات البطاريات ، وبطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة مع تفريغ ذاتي منخفض. أيضًا ، يتم استخدام الكالسيوم المعدني لإنتاج حبيبات الكالسيوم عالية الجودة BKA.

الاندماج النووي

يعتبر نظير 48Ca المادة الأكثر فاعلية والأكثر استخدامًا لإنتاج العناصر الثقيلة واكتشاف عناصر جديدة في الجدول الدوري. على سبيل المثال ، في حالة استخدام أيونات 48Ca للحصول على عناصر فائقة الثقل في المسرعات ، تتشكل نوى هذه العناصر بمئات وآلاف المرات بشكل أكثر كفاءة من استخدام "مقذوفات" أخرى (أيونات).

تطبيق مركبات الكالسيوم

هيدريد الكالسيوم. عن طريق تسخين الكالسيوم في جو هيدروجين ، يتم الحصول على Cah3 (هيدريد الكالسيوم) ، والذي يستخدم في علم المعادن (المعادن الحرارية) وفي إنتاج الهيدروجين في الحقل.

المواد الضوئية والليزر: يستخدم فلوريد الكالسيوم (الفلوريت) على شكل بلورات مفردة في البصريات (الأهداف الفلكية ، العدسات ، المناشير) وكمواد ليزر. يتم استخدام تنغستات الكالسيوم (scheelite) على شكل بلورات مفردة في تكنولوجيا الليزر وأيضًا كمومض.

كربيد الكالسيوم. يستخدم كربيد الكالسيوم CaC2 على نطاق واسع في إنتاج الأسيتيلين وتقليل المعادن ، وكذلك في إنتاج سياناميد الكالسيوم (عن طريق تسخين كربيد الكالسيوم في النيتروجين عند 1200 درجة مئوية ، يستمر التفاعل بشكل طارد للحرارة ، ويتم تنفيذه في أفران السياناميد) .

مصادر الطاقة الكيميائية. يستخدم الكالسيوم ، وكذلك سبائكه مع الألمنيوم والمغنيسيوم ، في البطاريات الكهربائية الحرارية الاحتياطية كأنود (على سبيل المثال ، عنصر كرومات الكالسيوم). يستخدم كرومات الكالسيوم ككاثود في هذه البطاريات. خصوصية هذه البطاريات هي فترة تخزين طويلة للغاية (عقود) في حالة مناسبة ، والقدرة على العمل في أي ظروف (مساحة ، ضغوط عالية) ، طاقة نوعية عالية من حيث الوزن والحجم. عيب في مدة قصيرة. يتم استخدام هذه البطاريات عندما يكون من الضروري إنشاء طاقة كهربائية هائلة لفترة قصيرة (الصواريخ الباليستية ، بعض المركبات الفضائية ، إلخ).

صهر المواد. يستخدم أكسيد الكالسيوم ، سواء في شكله الحر أو كجزء من مخاليط السيراميك ، في إنتاج المواد المقاومة للصهر.

الأدوية. تستخدم مركبات الكالسيوم على نطاق واسع كمضادات للهستامين.

كلوريد الكالسيوم

جلوكونات الكالسيوم

جلسرين فوسفات الكالسيوم

بالإضافة إلى ذلك ، يتم إدخال مركبات الكالسيوم في تكوين مستحضرات الوقاية من هشاشة العظام ، في مجمعات الفيتامينات للنساء الحوامل وكبار السن.

الدور البيولوجي

الكالسيوم من المغذيات الكبيرة الشائعة في النباتات والحيوانات والبشر. في البشر والفقاريات الأخرى ، يوجد معظمها في الهيكل العظمي والأسنان على شكل فوسفات. تتكون الهياكل العظمية لمعظم مجموعات اللافقاريات (الإسفنج ، والزوائد المرجانية ، والرخويات ، وما إلى ذلك) من أشكال مختلفة من كربونات الكالسيوم (الجير). تشارك أيونات الكالسيوم في عمليات تخثر الدم ، وكذلك في ضمان الضغط الاسموزي المستمر للدم. تعمل أيونات الكالسيوم أيضًا كواحدة من الرسل الثانوي الشامل وتنظم مجموعة متنوعة من العمليات داخل الخلايا - تقلص العضلات ، خروج الخلايا ، بما في ذلك إفراز الهرمونات والناقلات العصبية ، إلخ. تركيز الكالسيوم في سيتوبلازم الخلايا البشرية حوالي 10-7 مول ، في السوائل بين الخلايا حوالي 10-3 مول.

تعتمد الحاجة إلى الكالسيوم على العمر. للبالغين ، البدل اليومي المطلوب هو 800 إلى 1000 ملليجرام (مجم) ، وللأطفال من 600 إلى 900 ملليجرام ، وهو أمر مهم جدًا للأطفال بسبب النمو المكثف للهيكل العظمي. يوجد معظم الكالسيوم الذي يدخل جسم الإنسان مع الطعام في منتجات الألبان ، ويوجد الكالسيوم المتبقي في اللحوم والأسماك وبعض المنتجات النباتية (خاصة البقوليات التي تحتوي على الكثير). يحدث الامتصاص في كل من الأمعاء الغليظة والدقيقة ويتم تسهيله من خلال البيئة الحمضية وفيتامين د وفيتامين ج واللاكتوز والأحماض الدهنية غير المشبعة. دور المغنيسيوم في استقلاب الكالسيوم مهم أيضًا ؛ مع نقصه ، الكالسيوم "يُغسل" من العظام ويترسب في الكلى (حصى الكلى) والعضلات.

يتم إعاقة امتصاص الكالسيوم بواسطة الأسبرين وحمض الأكساليك ومشتقات الإستروجين. عندما يقترن الكالسيوم بحمض الأكساليك ، فإنه ينتج مركبات غير قابلة للذوبان في الماء تشكل مكونات حصوات الكلى.

نظرًا للعدد الكبير من العمليات المرتبطة به ، يتم تنظيم محتوى الكالسيوم في الدم بدقة ، ومع التغذية السليمة ، لا يحدث نقص. يمكن أن يتسبب الغياب المطول عن النظام الغذائي في حدوث تقلصات وآلام في المفاصل ونعاس وعيوب في النمو وإمساك. تؤدي النواقص العميقة إلى تقلصات عضلية دائمة وهشاشة العظام. يمكن أن يكون تعاطي القهوة والكحول من أسباب نقص الكالسيوم ، حيث يتم إفراز جزء منه في البول.

الجرعات الزائدة من الكالسيوم وفيتامين د يمكن أن تسبب فرط كالسيوم الدم ، يليه تكلس شديد للعظام والأنسجة (يؤثر بشكل رئيسي على الجهاز البولي). يؤدي الإفراط المطول إلى تعطيل عمل العضلات والأنسجة العصبية ، ويزيد من تخثر الدم ويقلل من امتصاص خلايا العظام للزنك. الحد الأقصى للجرعة الآمنة اليومية للبالغين هو 1500 إلى 1800 ملليجرام.

المنتجات الكالسيوم ملجم / 100 جرام

السمسم 783

713- مسعود

505- ندى عبدالمجيد

412- زيتون

372- ندى

330- زيت زيتون

289- عبدالمجيد

257

لوز 252

عازف لسان الحمل. 248

البندق 226

214- بذور القطيفة

214

201- فول الصويا الجاف

الأطفال أقل من 3 سنوات: 600 ملغ.

الأطفال من سن 4 إلى 10 سنوات: 800 مجم.

الأطفال من سن 10 إلى 13 سنة: 1000 مجم.

المراهقون من سن 13 إلى 16 سنة: 1200 مجم.

الشباب من سن 16 وما فوق - 1000 مجم.

الكبار من 25 الى 50 سنة: 800 الى 1200 ملغ.

النساء الحوامل والمرضعات: 1500 إلى 2000 مجم.

استنتاج

الكالسيوم هو أحد أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض. يوجد الكثير منه في الطبيعة: تتكون الصخور والصخور الطينية من أملاح الكالسيوم ، توجد في مياه البحر والأنهار ، وهي جزء من الكائنات الحية النباتية والحيوانية.

يحيط الكالسيوم باستمرار بسكان المدينة: تحتوي جميع مواد البناء الأساسية تقريبًا - الخرسانة والزجاج والطوب والأسمنت والجير - على هذا العنصر بكميات كبيرة.

بطبيعة الحال ، مع وجود مثل هذه الخصائص الكيميائية ، لا يمكن أن يكون الكالسيوم في حالة حرة بطبيعته. لكن مركبات الكالسيوم - الطبيعية والاصطناعية - أصبحت ذات أهمية قصوى.

فهرس

1. هيئة التحرير: Knunyants I.L. (رئيس التحرير) الموسوعة الكيميائية: في 5 مجلدات - موسكو: الموسوعة السوفيتية ، 1990. - T. 2 - ص 293. - 671 ص.

2. دورونين. NA Kaltsiy، Goskhimizdat، 1962.191 pp. With ill.

3. Dotsenko VA. - العلاج والتغذية الوقائية. - سؤال. طعام ، 2001 - N1- ص21-25

4. Bilezikian J. P. استقلاب الكالسيوم والعظام // In: K. L. Becker، ed.

www.e-ng.ru

عالم العلم

الكالسيوم عنصر فلزي من المجموعة الفرعية الرئيسية الثانية للمجموعة 4 لفترة النظام الدوري للعناصر الكيميائية. إنه ينتمي إلى عائلة معادن الأرض القلوية. يحتوي مستوى الطاقة الخارجية لذرة الكالسيوم على إلكترونين من النوع s

وهو ما يمكنه التخلي عنه بقوة أثناء التفاعلات الكيميائية. وهكذا ، فإن الكالسيوم هو عامل مختزل وفي مركباته حالة أكسدة +2.في الطبيعة ، يوجد الكالسيوم فقط في شكل أملاح. كتلة الكالسيوم في القشرة الأرضية - 3.6٪. المعدن الطبيعي الرئيسي للكالسيوم هو الكالسيوم CaCO3 وأنواعه - الحجر الجيري والطباشير والرخام. هناك أيضًا كائنات حية (على سبيل المثال ، الشعاب المرجانية) ، يتكون العمود الفقري منها بشكل أساسي من كربونات الكالسيوم. من معادن الكالسيوم المهمة أيضًا الدولوميت CaCO3 MgCO3 ، فلوريت CaF2 ، الجبس CaSO4 2h3O ، الأباتيت ، الفلسبار ، إلخ. يلعب الكالسيوم دورًا مهمًا في حياة الكائنات الحية. نسبة الكالسيوم في جسم الإنسان هي 1.4-2٪. إنه جزء من الأسنان والعظام والأنسجة والأعضاء الأخرى ، ويشارك في عملية تخثر الدم ، ويحفز نشاط القلب. لتزويد الجسم بكمية كافية من الكالسيوم ، لا بد من تناول الحليب ومنتجات الألبان والخضروات والأسماك ، والكالسيوم مادة بسيطة هي معدن الفضة الأبيض النموذجي. إنه صلب للغاية ، مطيل ، بكثافة 1.54 جم / سم 3 ونقطة انصهار تبلغ 842؟ C. كيميائيا ، الكالسيوم نشط جدا. في ظل الظروف العادية ، يتفاعل بسهولة مع الأكسجين والرطوبة في الهواء ؛ لذلك ، يتم تخزينه في أوعية محكمة الإغلاق. عند تسخينه في الهواء ، يشتعل الكالسيوم ويشكل أكسيد: 2Ca + O2 = 2CaO يتفاعل الكالسيوم مع الكلور والبروم عند تسخينه ، ومع الفلور حتى في البرد. نواتج هذه التفاعلات هي الهاليدات المقابلة ، على سبيل المثال: Ca + Cl2 = CaCl2. عند تسخين الكالسيوم بالكبريت ، يتشكل كبريتيد الكالسيوم: Ca + S = CaS. يمكن أن يتفاعل الكالسيوم مع غير المعادن الأخرى. التفاعل مع يؤدي الماء لتشكيل هيدروكسيد الكالسيوم ضعيف الذوبان وإطلاق الهيدروجين الغازي: Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. يستخدم الكالسيوم المعدني على نطاق واسع. يتم استخدامه كمادة rozkisnik في صناعة الفولاذ والسبائك ، كعامل اختزال لإنتاج بعض المعادن المقاومة للصهر.

يتم الحصول على الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الكالسيوم. وهكذا ، حصل همفري ديفي على الكالسيوم لأول مرة في عام 1808.

worldofscience.ru

الكالسيوم

الكالسيوم-وية والولوج؛ م.[من خط العرض. calx (calcis) - lime] عنصر كيميائي (Ca) ، معدن فضي مائل للأبيض وهو جزء من الحجر الجيري والرخام وما إلى ذلك.

◁ الكالسيوم ، عشر ، ال. أملاح K-th.

الكالسيوم

(لات. كالسيوم) ، عنصر كيميائي من المجموعة الثانية من الجدول الدوري ، يشير إلى معادن الأرض القلوية. الاسم من خط العرض. كالكس ، الكالس المضاف هو الجير. معدن فضي-أبيض ، كثافة 1.54 جم / سم 3 ، ررر 842 درجة مئوية. يتأكسد بسهولة في الهواء في درجات الحرارة العادية. من حيث الانتشار في قشرة الأرض ، فإنها تحتل المرتبة الخامسة (معادن كالسيت ، جبس ، فلوريت ، إلخ). كعامل اختزال نشط ، يتم استخدامه للحصول على U ، Th ، V ، Cr ، Zn ، Be ومعادن أخرى من مركباتها ، لإزالة الأكسدة من الفولاذ والبرونز ، إلخ. إنه جزء من المواد المضادة للاحتكاك. تستخدم مركبات الكالسيوم في البناء (الجير ، الأسمنت) ، وتستخدم مستحضرات الكالسيوم في الطب.

الكالسيوم

CALCIUM (الكالسيوم اللاتيني) ، Ca (يُقرأ "كالسيوم") ، عنصر كيميائي برقم ذري 20 ، يقع في الفترة الرابعة في المجموعة IIA من نظام مندليف الدوري للعناصر ؛ الكتلة الذرية 40.08. يشير إلى عدد العناصر القلوية الأرضية (سم.المعادن الأرضية القلوية).
يتكون الكالسيوم الطبيعي من خليط من النويدات (سم.نوكليد)بأعداد الكتلة 40 (في الخليط بالوزن 96.94٪) ، 44 (2.09٪) ، 42 (0.667٪) ، 48 (0.187٪) ، 43 (0.135٪) و 46 (0.003٪). تكوين طبقة الإلكترون الخارجية 4 س 2 ... في جميع المركبات تقريبًا ، تكون حالة أكسدة الكالسيوم +2 (التكافؤ II).
نصف قطر ذرة الكالسيوم المحايدة هو 0.1974 نانومتر ، نصف قطر Ca 2+ أيون من 0.114 نانومتر (للتنسيق رقم 6) إلى 0.148 نانومتر (للتنسيق رقم 12). طاقات التأين المتسلسلة لذرة الكالسيوم المحايدة هي 6.133 و 11.872 و 50.91 و 67.27 و 84.5 فولت على التوالي. على مقياس بولنج ، الكهربية للكالسيوم حوالي 1.0. الكالسيوم الحر معدن أبيض فضي.
تاريخ الاكتشاف
توجد مركبات الكالسيوم في كل مكان في الطبيعة ، لذلك كان البشر على دراية بها منذ العصور القديمة. يستخدم الجير منذ فترة طويلة في البناء (سم.جير)(الجير الحي والمطفأ) ، والذي كان يعتبر لفترة طويلة مادة بسيطة ، "الأرض". ومع ذلك ، في عام 1808 قام العالم الإنجليزي جي ديفي (سم.ديفي همفري)تمكنت من الحصول على معدن جديد من الجير. للقيام بذلك ، قام ديفي بالتحليل الكهربائي لمزيج من الجير المطفأ المبلل قليلاً مع أكسيد الزئبق وعزل معدنًا جديدًا من الملغم المتكون عند كاثود الزئبق ، والذي أطلق عليه الكالسيوم (من اللاتينية كالكس ، جنس الكالس - الجير). في روسيا لبعض الوقت كان يسمى هذا المعدن "الجير".
التواجد في الطبيعة
الكالسيوم هو أحد أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض. يمثل 3.38٪ من كتلة القشرة الأرضية (خامس أكثر شيوعًا بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد). بسبب نشاطها الكيميائي العالي ، لا يوجد الكالسيوم الحر في الطبيعة. يوجد معظم الكالسيوم في السيليكات (سم.السيليكات)و aluminosilicates (سم.الألوموسيليكات)مختلف الصخور (الجرانيت (سم.الجرانيت)النيس (سم. GNEISS)إلخ.). على شكل صخور رسوبية ، يتم تمثيل مركبات الكالسيوم بالطباشير والحجر الجيري ، وتتكون بشكل أساسي من معدن الكالسيت (سم.كالسيت)(كربونات الكالسيوم 3). الشكل البلوري من الكالسيت - الرخام - أقل شيوعًا في الطبيعة.
معادن الكالسيوم مثل الحجر الجيري شائعة جدًا. (سم.حجر الكلس)كربونات الكالسيوم 3 ، أنهيدريت (سم.الأنهيدريت) CaSO 4 والجبس (سم.جبس) CaSO 4 2H 2 O ، فلوريت (سم.فلوريت) CaF 2 ، الأباتيت (سم.أباتيتس) Ca 5 (PO 4) 3 (F ، Cl ، OH) ، الدولوميت (سم.دولوميت) MgCO 3 · СaCO 3. إن وجود أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم في المياه الطبيعية يحدد صلابتها (سم.عسر الماء)... تم العثور على كمية كبيرة من الكالسيوم في الكائنات الحية. لذلك ، هيدروكسيلاباتيت Ca 5 (PO 4) 3 (OH) ، أو ، في ترميز آخر ، 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - أساس النسيج العظمي للفقاريات ، بما في ذلك البشر ؛ تتكون أصداف وقشور العديد من اللافقاريات وقشور البيض وما إلى ذلك من كربونات الكالسيوم CaCO 3.
يستلم
يتم الحصول على الكالسيوم المعدني عن طريق التحليل الكهربائي لمادة مصهورة تتكون من CaCl 2 (75-80٪) و KCl أو من CaCl 2 و CaF 2 ، وكذلك عن طريق الاختزال الحراري للألمنيوم لـ CaO عند 1170-1200 درجة مئوية:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
يوجد معدن الكالسيوم في تعديلين متآصلين (انظر Allotropy (سم.خواص)). حتى 443 درجة مئوية ، تكون a-Ca ذات شعرية مكعبة محورها الوجه مستقرة (المعلمة a = 0.558 نانومتر) ، وأعلى هي b-Ca مع شبكة مكعبة من النوع a-Fe محورها الجسم (المعلمة a = 0.448 نانومتر ). درجة انصهار الكالسيوم هي 839 درجة مئوية ، ونقطة الغليان 1484 درجة مئوية ، والكثافة 1.55 جم / سم 3.
تفاعل الكالسيوم مرتفع ، ولكنه أقل من تفاعل جميع المعادن الأرضية القلوية الأخرى. يتفاعل بسهولة مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والرطوبة في الهواء ، وهذا هو السبب في أن سطح الكالسيوم المعدني عادة ما يكون رمادي باهت ، لذلك في المختبر ، عادة ما يتم تخزين الكالسيوم ، مثل معادن الأرض القلوية الأخرى ، في جرة مغلقة بإحكام أسفل طبقة من الكيروسين.
في سلسلة الكمون المعيارية ، يقع الكالسيوم على يسار الهيدروجين. جهد القطب القياسي لزوج Ca 2+ / Ca 0 هو –2.84 فولت ، بحيث يتفاعل الكالسيوم بفعالية مع الماء:
Ca + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2.
يتفاعل الكالسيوم مع غير المعادن النشطة (الأكسجين ، الكلور ، البروم) في الظروف العادية:
2Ca + O 2 = 2CaO ؛ Ca + Br 2 = CaBr 2.
عند تسخينه في الهواء أو الأكسجين ، يشتعل الكالسيوم. يتفاعل الكالسيوم مع المعادن غير المعدنية الأقل نشاطًا (الهيدروجين والبورون والكربون والسيليكون والنيتروجين والفوسفور وغيرها) عند تسخينه ، على سبيل المثال:
Ca + H 2 = CaH 2 (هيدريد الكالسيوم) ،
Ca + 6B = CaB 6 (بوريد الكالسيوم) ،
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (نيتريد الكالسيوم)
Ca + 2C = CaC 2 (كربيد الكالسيوم)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (فوسفيد الكالسيوم) ، تُعرف أيضًا فوسيدات الكالسيوم لتركيبات CaP و CaP 5 ؛
تُعرف أيضًا 2Ca + Si = Ca 2 Si (سيليكات الكالسيوم) ، ومبيدات سيليكات الكالسيوم للتركيبات CaSi و Ca 3 Si 4 و CaSi 2.
مسار التفاعلات المذكورة أعلاه ، كقاعدة عامة ، مصحوب بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة (أي أن هذه التفاعلات طاردة للحرارة). في جميع المركبات التي تحتوي على غير فلزات ، تكون حالة أكسدة الكالسيوم +2. تتحلل معظم مركبات الكالسيوم مع اللافلزات بسهولة عن طريق الماء ، على سبيل المثال:
CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + 2H 2 ،
Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
عادة ما يكون أكسيد الكالسيوم قاعديًا. في المختبر والتكنولوجيا يتم الحصول عليها عن طريق التحلل الحراري للكربونات:
كربونات الكالسيوم 3 = CaO + CO 2.
يسمى أكسيد الكالسيوم التقني CaO الجير الحي.
يتفاعل مع الماء ليشكل Ca (OH) 2 ويطلق كمية كبيرة من الحرارة:
CaO + H 2 O = Ca (OH) 2.
عادةً ما يُطلق على Ca (OH) 2 التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة اسم الجير المطفأ أو حليب الجير. (سم.حليب الليمون)يرجع ذلك إلى حقيقة أن قابلية ذوبان هيدروكسيد الكالسيوم في الماء منخفضة (0.02 مول / لتر عند 20 درجة مئوية) ، وعند إضافته إلى الماء ، يتم تكوين تعليق أبيض.
عند التفاعل مع الأكاسيد الحمضية ، يشكل CaO أملاحًا ، على سبيل المثال:
CaO + CO 2 = كربونات الكالسيوم 3 ؛ CaO + SO 3 = CaSO4.
أيون Ca 2+ عديم اللون. عند إضافة أملاح الكالسيوم إلى اللهب ، يتحول لون اللهب إلى الأحمر القرميدي.
أملاح الكالسيوم مثل كلوريد CaCl 2 ، بروميد CaBr 2 ، يوديد CaI 2 ونترات Ca (NO 3) 2 قابلة للذوبان في الماء بسهولة. فلوريد غير قابل للذوبان في الماء CaF 2 ، كربونات CaCO 3 ، كبريتات CaSO 4 ، متوسط الفوسفات Ca 3 (PO 4) 2 ، أكسالات CaC 2 O 4 وبعض الأنواع الأخرى.
من الأهمية بمكان حقيقة أنه ، على عكس متوسط كربونات الكالسيوم CaCO 3 ، فإن هيدروجين كربونات الكالسيوم (بيكربونات) Ca (HCO 3) 2 قابل للذوبان في الماء. في الطبيعة ، هذا يؤدي إلى العمليات التالية. عندما يخترق المطر البارد أو مياه الأنهار المشبعة بثاني أكسيد الكربون تحت الأرض ويسقط على الحجر الجيري ، يلاحظ انحلالها:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2.
في نفس الأماكن التي يخرج فيها الماء المشبع ببيكربونات الكالسيوم إلى سطح الأرض ويتم تسخينه بواسطة أشعة الشمس ، يحدث التفاعل المعاكس:
Ca (HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل الكتل الكبيرة من المواد في الطبيعة. نتيجة لذلك ، يمكن أن تتكون المجاري الضخمة تحت الأرض (انظر كارست (سم.كارست (ظاهرة طبيعية))) ، والحجر الجليدي الجميل - تتشكل الهوابط في الكهوف (سم.الركود (التكوينات المعدنية))والصواعد (سم. STALAGMITS).
إن وجود بيكربونات الكالسيوم المذابة في الماء يحدد إلى حد كبير درجة عسر الماء المؤقتة (سم.عسر الماء)... يطلق عليه مؤقتًا لأنه عند غليان الماء ، يتحلل البيكربونات ، ويترسب كربونات الكالسيوم 3. تؤدي هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، إلى حقيقة أن الميزان يتراكم في الغلاية بمرور الوقت.
استخدام الكالسيوم ومركباته
يستخدم الكالسيوم المعدني في إنتاج اليورانيوم المعدني (سم.اليورانيوم (عنصر كيميائي))، الثوريوم (سم.الثوريوم)التيتانيوم (سم.تيتانيوم (عنصر كيميائي))الزركونيوم (سم.الزركونيوم)، سيزيوم (سم.السيزيوم)والروبيديوم (سم.روبيديوم).
تستخدم مركبات الكالسيوم الطبيعية على نطاق واسع في إنتاج المواد الرابطة (الأسمنت (سم.يبني)، جص (سم.جبس)، الجير ، إلخ). يعتمد تأثير ارتباط الجير المطفأ على حقيقة أنه بمرور الوقت ، يتفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع ثاني أكسيد الكربون في الهواء. نتيجة للتفاعل المستمر ، تتشكل بلورات الكالسيت من كربونات الكالسيوم 3 ، والتي تنمو لتصبح أحجارًا قريبة ، وطوبًا ، ومواد بناء أخرى ، ولحمها في كل واحد. كربونات الكالسيوم البلورية - الرخام مادة تشطيب ممتازة. يستخدم الطباشير لتبييض. يتم استهلاك كميات كبيرة من الحجر الجيري في إنتاج الحديد الزهر ، لأنها تسمح للشوائب المقاومة للصهر لخام الحديد (على سبيل المثال ، الكوارتز SiO 2) بالتحول إلى خبث منخفض الانصهار نسبيًا.
التبييض فعال جدا كمطهر. (سم.مسحوق التبييض)- "الكلور" Ca (OCl) Cl - خليط الكلوريد وهيبوكلوريت الكالسيوم (سم.هيبوكلوريت الكالسيوم)مع قدرة عالية على الأكسدة.
تستخدم كبريتات الكالسيوم أيضًا على نطاق واسع ، وهي موجودة في شكل مركبات لا مائية وفي شكل هيدرات بلورية - ما يسمى كبريتات "شبه مائية" - المرمر (سم.ألفيز فريزين (ميلانيز)) CaSO 4 · 0.5H 2 O وكبريتات ثنائي الهيدرات - الجبس CaSO 4 · 2H 2 O. يستخدم الجبس على نطاق واسع في البناء والنحت وتصنيع الجص ومنتجات فنية مختلفة. يستخدم الجص أيضًا في الطب لإصلاح العظام في الكسور.
يستخدم كلوريد الكالسيوم CaCl 2 مع ملح الطعام لأسطح الطرق المضادة للجليد. فلوريد الكالسيوم CaF 2 مادة بصرية ممتازة.
الكالسيوم في الجسم
الكالسيوم مادة مغذية (سم.العناصر البيولوجية)، موجودة باستمرار في أنسجة النباتات والحيوانات. يقوم الكالسيوم بوظائف مختلفة في الجسم ، وهو عنصر مهم في عملية التمثيل الغذائي للمعادن في الحيوانات والبشر والتغذية المعدنية للنباتات. كجزء من الأباتيت (سم.الأباتيت)، بالإضافة إلى كبريتات الكالسيوم وكربونات الكالسيوم ، تشكل مكونًا معدنيًا لأنسجة العظام. وزن جسم الإنسان 70 كجم يحتوي على حوالي 1 كجم من الكالسيوم. يشارك الكالسيوم في عمل القنوات الأيونية (سم.قنوات ايون)، القيام بنقل المواد عبر الأغشية البيولوجية ، في نقل النبضات العصبية (سم.النبض العصبي)، في عمليات تخثر الدم (سم.جمع الدم)والتخصيب. ينظم استقلاب الكالسيوم في الجسم (سم.الكالسيفيرولات)(فيتامين د). يؤدي نقص أو زيادة الكالسيوم إلى أمراض مختلفة - كساح الأطفال (سم.الكريكيت)تكلس (سم.كالسينوز)و غيرها لذلك يجب أن يحتوي غذاء الإنسان على مركبات الكالسيوم بالكميات المطلوبة (800-1500 مجم كالسيوم يومياً). يحتوي محتوى الكالسيوم على نسبة عالية من منتجات الألبان (مثل الجبن والجبن والحليب) وبعض الخضروات والأطعمة الأخرى. تستخدم مستحضرات الكالسيوم على نطاق واسع في الطب.

قاموس موسوعي. 2009 .

المرادفات:

الكالسيوم- عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية ، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، برقم ذري 20. ويشار إليه بالرمز Ca (الكالسيوم اللاتيني). مادة الكالسيوم البسيطة (رقم CAS: 7440-70-2) هي معدن أرضي قلوي ناعم ومتفاعل ولونه أبيض فضي.

التاريخ وأصل الاسم

يأتي اسم العنصر من خط العرض. calx (الكالس المضاف) - "الجير" ، "الحجر الناعم". اقترحه الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي ، الذي عزل الكالسيوم المعدني في عام 1808 بطريقة التحليل الكهربائي. قام ديفي بالتحليل الكهربائي لمزيج من الجير المطفأ الرطب مع أكسيد الزئبق HgO على صفيحة بلاتينية كانت بمثابة القطب الموجب. سلك بلاتيني مغمور في الزئبق السائل كان بمثابة الكاثود. نتيجة التحليل الكهربائي ، تم الحصول على ملغم الكالسيوم. بعد طرد الزئبق منه ، حصل ديفي على معدن يسمى الكالسيوم. تم استخدام مركبات الكالسيوم - الحجر الجيري والرخام والجبس (وكذلك الجير - أحد منتجات تحميص الحجر الجيري) في صناعة البناء منذ عدة آلاف من السنين. حتى نهاية القرن الثامن عشر ، اعتبر الكيميائيون الجير جسمًا بسيطًا. في عام 1789 اقترح لافوازييه أن الجير والمغنيسيا والباريت والألومينا والسيليكا مواد معقدة.

التواجد في الطبيعة

بسبب نشاطها الكيميائي العالي ، لا يوجد الكالسيوم الحر في الطبيعة.

يمثل الكالسيوم 3.38٪ من كتلة القشرة الأرضية (خامس أكثرها وفرة بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد).

النظائر

يتواجد الكالسيوم بشكل طبيعي على شكل خليط من ستة نظائر: 40 Ca، 42 Ca، 43 Ca، 44 Ca، 46 Ca، 48 Ca، أكثرها شيوعًا - 40 Ca - 96.97٪.

من بين ستة نظائر طبيعية للكالسيوم ، هناك خمسة نظائر مستقرة. تم اكتشاف النظير السادس 48 Ca ، وهو الأثقل من بين ستة وهو نادر جدًا (وفرة نظائره فقط 0.187 ٪) ، مؤخرًا ليخضع لاضمحلال بيتا المزدوج مع عمر نصف يبلغ 5.3 × 10 19 عامًا.

في الصخور والمعادن

يوجد معظم الكالسيوم في السيليكات والألومينوسليكات من الصخور المختلفة (الجرانيت ، النيسات ، إلخ) ، خاصة في الفلسبار - أنورثيت كاليفورنيا.

في شكل صخور رسوبية ، يتم تمثيل مركبات الكالسيوم بالطباشير والحجر الجيري ، والتي تتكون أساسًا من معدن الكالسيت (CaCO 3). الشكل البلوري من الكالسيت - الرخام - أقل شيوعًا في الطبيعة.

معادن الكالسيوم مثل الكالسيوم CaCO 3 ، الأنهيدريت CaSO 4 ، المرمر CaSO 4 0.5H 2 O والجبس CaSO 4 2H 2 O ، فلوريت CaF 2 ، الأباتيت Ca 5 (PO 4) 3 (F ، Cl ، OH) ، الدولوميت MgCO 3 كربونات الكالسيوم 3. إن وجود أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم في المياه الطبيعية يحدد صلابتها.

الهجرة في القشرة الأرضية

في الهجرة الطبيعية للكالسيوم ، يلعب "توازن الكربونات" دورًا أساسيًا يرتبط بالتفاعل العكسي لتفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء وثاني أكسيد الكربون مع تكوين بيكربونات قابلة للذوبان:

كربونات الكالسيوم 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO3 -

(يتحول التوازن إلى اليسار أو اليمين ، اعتمادًا على تركيز ثاني أكسيد الكربون).

تلعب الهجرة الحيوية دورًا كبيرًا.

في المحيط الحيوي

توجد مركبات الكالسيوم في جميع الأنسجة الحيوانية والنباتية تقريبًا (انظر أيضًا أدناه). تم العثور على كمية كبيرة من الكالسيوم في الكائنات الحية. لذلك ، هيدروكسيباتيت Ca 5 (PO 4) 3 OH ، أو ، في ترميز آخر ، 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - أساس النسيج العظمي للفقاريات ، بما في ذلك البشر ؛ تتكون أصداف وقشور العديد من اللافقاريات وقشور البيض وما إلى ذلك من كربونات الكالسيوم CaCO3. في الأنسجة الحية للإنسان والحيوان ، 1.4-2٪ Ca (بالجزء الكتلي) ؛ في جسم الإنسان الذي يزن 70 كجم ، يبلغ محتوى الكالسيوم حوالي 1.7 كجم (بشكل أساسي في تكوين المادة بين الخلايا في أنسجة العظام).

يستلم

يتم الحصول على الكالسيوم المعدني الحر عن طريق التحليل الكهربائي لمادة مصهورة تتكون من CaCl 2 (75-80٪) و KCl أو من CaCl 2 و CaF 2 ، وكذلك تقليل الألمنيوم الحراري لـ CaO عند 1170-1200 درجة مئوية:

4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.

الخصائص

الخصائص الفيزيائية

يوجد معدن الكالسيوم في تعديلين متآصلين. حتى 443 درجة مئوية ، تكون α-Ca مع شعرية مكعبة محورها الوجه مستقرة (المعلمة a = 0.558 نانومتر) ، والأعلى هي β-Ca مستقرة مع شبكة شعرية مكعبة الجسم من النوع α-Fe (المعلمة a = 0.448 نانومتر). المحتوى الحراري القياسي Δ ح 0 من الانتقال α → هو 0.93 كيلوجول / مول.

الخواص الكيميائية

في سلسلة الكمون المعيارية ، يقع الكالسيوم على يسار الهيدروجين. جهد القطب القياسي لزوج Ca 2+ / Ca 0 هو -2.84 فولت ، بحيث يتفاعل الكالسيوم بفعالية مع الماء ، ولكن بدون اشتعال:

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

يحدد وجود بيكربونات الكالسيوم المذابة في الماء إلى حد كبير الصلابة المؤقتة للماء. يطلق عليه مؤقتًا لأنه عند غليان الماء ، يتحلل البيكربونات ، ويترسب كربونات الكالسيوم 3. تؤدي هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، إلى حقيقة أن الميزان يتراكم في الغلاية بمرور الوقت.

تطبيق

تطبيق الكالسيوم المعدني

ميتالوثرمي

يستخدم الكالسيوم المعدني النقي على نطاق واسع في الميتالثرمي لإنتاج المعادن النادرة.

صناعة السبائك

الاندماج النووي

يعتبر نظير 48 Ca المادة الأكثر فاعلية والأكثر استخدامًا لإنتاج العناصر الثقيلة واكتشاف عناصر جديدة في الجدول الدوري. على سبيل المثال ، في حالة استخدام 48 Ca أيونات للحصول على عناصر فائقة الثقل في المسرعات ، تتشكل نوى هذه العناصر بمئات وآلاف المرات بشكل أكثر كفاءة من استخدام "مقذوفات" أخرى (أيونات).) وتستخدم في الشكل و لتقليل المعادن ، وكذلك في إنتاج الكالسيوم السياناميد (عن طريق تسخين كربيد الكالسيوم في النيتروجين عند 1200 درجة مئوية ، يكون التفاعل طاردًا للحرارة ، ويتم في أفران السياناميد).

يستخدم الكالسيوم ، وكذلك سبائكه مع الألمنيوم والمغنيسيوم ، في البطاريات الكهربائية الحرارية الاحتياطية كأنود (على سبيل المثال ، عنصر كرومات الكالسيوم). يستخدم كرومات الكالسيوم ككاثود في هذه البطاريات. إن خصوصية هذه البطاريات هي فترة صلاحية طويلة للغاية (عقود) في حالة مناسبة ، والقدرة على العمل في أي ظروف (مساحة ، ضغوط عالية) ، طاقة نوعية عالية من حيث الوزن والحجم. عيب في مدة قصيرة. يتم استخدام هذه البطاريات عندما يكون من الضروري إنشاء طاقة كهربائية هائلة لفترة قصيرة (الصواريخ الباليستية ، بعض المركبات الفضائية ، إلخ).

بالإضافة إلى ذلك ، يتم إدخال مركبات الكالسيوم في تكوين الأدوية للوقاية من هشاشة العظام ، في مجمعات الفيتامينات للنساء الحوامل وكبار السن.

الدور البيولوجي للكالسيوم

الكالسيوم من المغذيات الكبيرة الشائعة في النباتات والحيوانات والبشر. في البشر والفقاريات الأخرى ، يوجد معظمها في الهيكل العظمي والأسنان على شكل فوسفات. تتكون الهياكل العظمية لمعظم مجموعات اللافقاريات (الإسفنج ، والزوائد المرجانية ، والرخويات ، وما إلى ذلك) من أشكال مختلفة من كربونات الكالسيوم (الجير). تشارك أيونات الكالسيوم في عمليات تخثر الدم ، وكذلك في ضمان الضغط الاسموزي المستمر للدم. تعمل أيونات الكالسيوم أيضًا كواحدة من الوسطاء الثانوي العالمي وتنظم مجموعة متنوعة من العمليات داخل الخلايا - تقلص العضلات ، خروج الخلايا ، بما في ذلك إفراز الهرمونات والناقلات العصبية ، إلخ. تركيز الكالسيوم في السيتوبلازم في الخلايا البشرية حوالي 10-7 مول ، في السوائل بين الخلايا حوالي 10 3 مول.

النساء الحوامل والمرضعات: 1500 إلى 2000 مجم.

مركبات الكالسيوم- الحجر الجيري والرخام والجبس (وكذلك الجير - منتج من الحجر الجيري) كانت تستخدم بالفعل في أعمال البناء في العصور القديمة. حتى نهاية القرن الثامن عشر ، اعتبر الكيميائيون الجير جسمًا بسيطًا. في عام 1789 اقترح لافوازييه أن الجير والمغنيسيا والباريت والألومينا والسيليكا مواد معقدة. في عام 1808 ، قام ديفي ، بتعريض خليط من الجير المطفأ مع أكسيد الزئبق للتحليل الكهربائي باستخدام كاثود الزئبق ، بإعداد ملغم الكالسيوم ، ومن خلال تقطير الزئبق منه ، حصل على معدن يسمى "كالسيوم" (من اللات. كالو ،جنس. قضية كالسيس - الجير).

وضع الإلكترونات في المدارات.

+ 20Са ... | 3s 3p 3d | 4 ثانية

يسمى الكالسيوم معدن الأرض القلوي ويشار إليه بالعناصر S. على المستوى الإلكتروني الخارجي ، يحتوي الكالسيوم على إلكترونين ، لذلك فهو يعطي مركبات: CaO ، Ca (OH) 2 ، CaCl2 ، CaSO4 ، CaCO3 ، إلخ. ينتمي الكالسيوم إلى معادن نموذجية - فلديه تقارب كبير للأكسجين ، ويقلل تقريبًا من جميع المعادن من أكاسيدها ، ويشكل قاعدة قوية إلى حد ما Ca (OH) 2.

يمكن أن تكون المشابك البلورية للمعادن من أنواع مختلفة ، لكن الكالسيوم يتميز بشبكة مكعبة محورها الوجه.

يشع الحجم والشكل والترتيب المتبادل للبلورات في المعادن بواسطة طرق علم المعادن. يتم توفير التقييم الأكثر اكتمالا لهيكل المعدن في هذا الصدد من خلال التحليل المجهري لقسمه الرفيع. يتم قطع عينة من المعدن ليتم اختبارها ويتم طحن مستويها وصقلها وحفرها بمحلول خاص (تنميش). نتيجة للحفر ، يتم تحرير بنية العينة ، والتي يتم فحصها أو تصويرها باستخدام مجهر ميتالوجرافيك.

الكالسيوم معدن خفيف (د = 1.55) ، أبيض فضي. إنه أكثر صلابة ويذوب عند درجة حرارة أعلى (851 درجة مئوية) مقارنة بالصوديوم الموجود بجواره في الجدول الدوري. هذا يرجع إلى حقيقة أن هناك إلكترونين لأيون الكالسيوم في المعدن. لذلك ، فإن الرابطة الكيميائية بين الأيونات وغاز الإلكترون أقوى من رابطة الصوديوم. في التفاعلات الكيميائية ، يتم نقل إلكترونات الكالسيوم التكافؤ إلى ذرات العناصر الأخرى. في هذه الحالة ، تتشكل أيونات مضاعفة الشحنة.

الكالسيوم شديد التفاعل تجاه المعادن ، وخاصة الأكسجين. في الهواء ، يتأكسد بشكل أبطأ من الفلزات القلوية ، لأن طبقة الأكسيد الموجودة عليه أقل نفاذية للأكسجين. عند تسخينه ، يحترق الكالسيوم مع إطلاق كميات هائلة من الحرارة:

يتفاعل الكالسيوم مع الماء ويخرج الهيدروجين منه ويشكل قاعدة:

Ca + 2H2O = Ca (OH) 2 + H2

بسبب نشاطه الكيميائي العالي فيما يتعلق بالأكسجين ، يجد الكالسيوم بعض التطبيقات لإنتاج المعادن النادرة من أكاسيدها. يتم تسخين أكاسيد المعادن مع رقائق الكالسيوم ؛ نتيجة للتفاعلات ، يتم الحصول على أكسيد الكالسيوم والمعدن. يعتمد استخدام الكالسيوم وبعض سبائكه فيما يسمى بإزالة أكسدة المعادن على نفس الخاصية. يضاف الكالسيوم إلى المعدن المنصهر ويزيل آثار الأكسجين المذاب ؛ يطفو أكسيد الكالسيوم الناتج على سطح المعدن. يوجد الكالسيوم في بعض السبائك.

يتم الحصول على الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد الكالسيوم المصهور أو طريقة الألمنيوم. أكسيد الكالسيوم ، أو الجير المطفأ ، عبارة عن مسحوق أبيض يذوب عند 2570 درجة مئوية. يتم الحصول عليها عن طريق تكليس الحجر الجيري:

CaCO3 = CaO + CO2 ^

أكسيد الكالسيوم هو أكسيد قاعدي ، لذلك يتفاعل مع الأحماض والأنهيدريدات الحمضية. مع الماء يعطي قاعدة - هيدروكسيد الكالسيوم:

CaO + H2O = Ca (OH) 2

إن إضافة الماء إلى أكسيد الكالسيوم ، والتي تسمى ذبح الجير ، تستمر بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة. في هذه الحالة ، يتحول بعض الماء إلى بخار. هيدروكسيد الكالسيوم ، أو الجير المطفأ ، مادة بيضاء قابلة للذوبان بشكل طفيف في الماء. يسمى محلول مائي من هيدروكسيد الكالسيوم ماء الجير. يحتوي هذا المحلول على خصائص قلوية قوية إلى حد ما ، حيث يتفكك هيدروكسيد الكالسيوم جيدًا:

Ca (OH) 2 = Ca + 2OH

بالمقارنة مع هيدرات أكاسيد الفلزات القلوية ، فإن هيدروكسيد الكالسيوم هو قاعدة أضعف. ويفسر ذلك حقيقة أن أيون الكالسيوم مشحون بشكل مضاعف ويجذب مجموعات الهيدروكسيل بقوة أكبر.

يتفاعل الجير المطفأ ومحلوله ، المسمى ماء الجير ، مع الأحماض والأنهيدريدات الحمضية ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون. يستخدم ماء الجير في المختبرات لاكتشاف ثاني أكسيد الكربون ، حيث أن كربونات الكالسيوم غير القابلة للذوبان تتسبب في تعكر الماء:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

ومع ذلك ، مع الانتقال المطول لثاني أكسيد الكربون ، يصبح المحلول واضحًا مرة أخرى. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كربونات الكالسيوم تتحول إلى ملح قابل للذوبان - بيكربونات الكالسيوم:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2

في الصناعة ، يتم الحصول على الكالسيوم بطريقتين:

تسخين خليط مقولب من مسحوق CaO و Al عند 1200 درجة مئوية في فراغ من 0.01 - 0.02 مم. RT. فن .؛ ينبعث من رد فعل:

6СаО + 2Аl = 3CaO Al2O3 + 3Ca

يتكثف بخار الكالسيوم على سطح بارد.

يتم تحضير سبيكة Cu-Ca (65٪ Ca) عن طريق التحليل الكهربائي لصهر CaCl2 و KCl باستخدام كاثود سائل من النحاس والكالسيوم ، حيث يتم تقطير الكالسيوم عند درجة حرارة 950-1000 درجة مئوية في فراغ من 0.1 - 0.001 ملم زئبق.

كما تم تطوير طريقة لإنتاج الكالسيوم عن طريق التفكك الحراري لكربيد الكالسيوم CaC2.

الكالسيوم هو أحد أكثر العناصر وفرة في الطبيعة. تحتوي على ما يقرب من 3٪ (كتلة) في قشرة الأرض. تشكل أملاح الكالسيوم بشكل طبيعي تراكمات كبيرة على شكل كربونات (طباشير ، رخام) ، كبريتات (جبس) ، فوسفات (فوسفوريت). تحت تأثير الماء وثاني أكسيد الكربون ، تمر الكربونات إلى محلول على شكل هيدروكربونات ويتم نقلها عن طريق المياه الجوفية ومياه الأنهار لمسافات طويلة. يمكن أن تتكون الكهوف عندما يتم غسل أملاح الكالسيوم. يمكن أن تتشكل رواسب كربونات الكالسيوم في الموقع الجديد بسبب تبخر الماء أو زيادة درجة الحرارة. على سبيل المثال ، تتشكل الهوابط والصواعد في الكهوف.

تحدد أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم القابلة للذوبان درجة عسر الماء الكلية. إذا كانت موجودة في الماء بكميات صغيرة ، فإن الماء يسمى لينة. مع نسبة عالية من هذه الأملاح (100 - 200 مجم. أملاح الكالسيوم - 1 لتر. من حيث الأيونات) ، يعتبر الماء عسرًا. في مثل هذا الماء ، لا يرغى الصابون جيدًا ، لأن أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم تشكل مركبات غير قابلة للذوبان معها. في الماء العسر ، يتم غلي المنتجات الغذائية بشكل سيئ ، وعندما تغلي ، فإنها تعطي حجمًا على جدران الغلايات البخارية. الميزان لا يقوم بتوصيل الحرارة بشكل جيد ، ويسبب زيادة في استهلاك الوقود ويسرع من تآكل جدران الغلاية. تشكيل النطاق هو عملية معقدة. عند تسخينها ، تتحلل الأملاح الحمضية لحمض الكربونيك والكالسيوم والمغنيسيوم وتتحول إلى كربونات غير قابلة للذوبان:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

تنخفض أيضًا قابلية ذوبان كبريتات الكالسيوم CaSO4 عند تسخينها ، لذلك يتم تضمينها في المقياس.

الصلابة الناتجة عن وجود بيكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم في الماء تسمى كربونات أو مؤقتة ، حيث يتم التخلص منها عن طريق الغليان. بالإضافة إلى صلابة الكربونات ، تتميز أيضًا الصلابة غير الكربونية ، والتي تعتمد على محتوى الكالسيوم وكبريتات المغنيسيوم والكلوريدات في الماء. لا تتم إزالة هذه الأملاح بالغليان ، وبالتالي تسمى الصلابة غير الكربونية أيضًا بالصلابة الدائمة. تضيف الصلابة الكربونية وغير الكربونية إلى الصلابة الكلية.

للقضاء تمامًا على العسر ، يتم أحيانًا تقطير الماء. للقضاء على عسر الكربونات ، يتم غلي الماء. يتم التخلص من الصلابة العامة إما عن طريق إضافة المواد الكيميائية ، أو بمساعدة ما يسمى بمبادلات الكاتيون. عند استخدام الطريقة الكيميائية ، يتم تحويل أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم القابلة للذوبان إلى كربونات غير قابلة للذوبان ، على سبيل المثال ، يضاف حليب الجير والصودا:

Ca + 2HCO3 + Ca + 2OH = 2H2O + 2CaCO3v

Ca + SO4 + 2Na + CO3 = 2Na + SO4 + CaCO3v

يعد التخلص من الصلابة باستخدام مبادلات الكاتيون عملية أكثر كمالًا. الكاتيونات هي مواد معقدة (مركبات طبيعية من السيليكون والألمنيوم ، مركبات عضوية جزيئية عالية) ، يمكن التعبير عن تركيبها بواسطة الصيغة Na2R ، حيث R عبارة عن بقايا حمضية معقدة. عندما يتم ترشيح الماء من خلال طبقة من مبادل الكاتيون ، يتم تبادل أيونات الصوديوم (الكاتيونات) لأيونات الكالسيوم والمغنيسيوم:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

وبالتالي ، تمر أيونات الكالسيوم من المحلول إلى مبادل الكاتيون ، وتمر أيونات الصوديوم من مبادل الكاتيون إلى المحلول. لاستعادة مبادل الكاتيون المستخدم ، يتم غسله بمحلول كلوريد الصوديوم. في هذه الحالة ، تحدث العملية العكسية: يتم استبدال أيونات الكالسيوم في مبادل الكاتيون بأيونات Na:

2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl

يمكن استخدام مبادل الكاتيون المتجدد مرة أخرى لتنقية المياه.

في شكل معدن نقي ، يتم استخدام Ca كعامل مختزل لـ U و Th و Cr و V و Zr و Cs و Rb وبعض المعادن الأرضية النادرة ومركباتها. كما أنها تستخدم لإزالة الأكسدة من الفولاذ والبرونز والسبائك الأخرى ، وإزالة الكبريت من المنتجات البترولية ، وتجفيف السوائل العضوية ، وتنقية الأرجون من شوائب النيتروجين ، وكممتص للغاز في أجهزة الفراغ الكهربائي. المواد المضادة للخيال لنظام Pb - Na - Ca ، وكذلك سبائك Pb - Ca ، والتي تستخدم لتصنيع أغلفة الكابلات الكهربائية ، تستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا. تستخدم سبيكة Ca - Si - Ca (silicocalcium) كمزيل للأكسدة ومزيل الغازات في إنتاج الفولاذ عالي الجودة.

الكالسيوم هو أحد العناصر الحيوية الضرورية للحياة الطبيعية. يوجد في جميع أنسجة وسوائل الحيوانات والنباتات. يمكن فقط للكائنات النادرة أن تتطور في بيئة خالية من الكالسيوم. يصل محتوى الكالسيوم في بعض الكائنات الحية إلى 38٪: في البشر - 1.4 - 2٪. تتطلب خلايا الكائنات الحية النباتية والحيوانية نسبًا محددة بدقة من أيونات الكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم في الوسائط خارج الخلية. تحصل النباتات على الكالسيوم من التربة. وفقًا لعلاقتها مع الكالسيوم ، تنقسم النباتات إلى كالسيفيليس وكالسيفوبس. تتلقى الحيوانات الكالسيوم من الغذاء والماء. الكالسيوم ضروري لتكوين عدد من الهياكل الخلوية ، والحفاظ على النفاذية الطبيعية لأغشية الخلايا الخارجية ، لتخصيب البيض من الأسماك والحيوانات الأخرى ، وتنشيط عدد من الإنزيمات. تنقل أيونات الكالسيوم الإثارة إلى الألياف العضلية ، مما يؤدي إلى انقباضها ، وزيادة قوة تقلصات القلب ، وزيادة وظيفة البلعمة للكريات البيض ، وتنشيط نظام بروتينات الدم الواقية ، والمشاركة في تخثره. في الخلايا ، يكون كل الكالسيوم تقريبًا في شكل مركبات تحتوي على بروتينات وأحماض نووية وفوسفوليبيدات وفي مجمعات بها فوسفات غير عضوي وأحماض عضوية. في بلازما الدم للإنسان والحيوانات العليا ، يمكن أن يرتبط 20-40٪ فقط من الكالسيوم بالبروتينات. في الحيوانات ذات الهيكل العظمي ، يستخدم ما يصل إلى 97-99٪ من الكالسيوم كمواد بناء: في اللافقاريات ، بشكل رئيسي في شكل كربونات الكالسيوم (أصداف الرخويات ، والشعاب المرجانية) ، في الفقاريات ، في شكل فوسفات. تخزن العديد من اللافقاريات الكالسيوم قبل طرح الريش لبناء هيكل عظمي جديد أو لتوفير وظائف حيوية في ظروف غير مواتية. يتم تنظيم محتوى الكالسيوم في دم البشر والحيوانات الأعلى من خلال هرمونات الغدة الدرقية والغدة الدرقية. يلعب فيتامين د دورًا مهمًا في هذه العمليات ، حيث يحدث امتصاص الكالسيوم في الجزء الأمامي من الأمعاء الدقيقة. يتدهور امتصاص الكالسيوم مع انخفاض الحموضة في الأمعاء ويعتمد على نسبة الكالسيوم والفوسفور والدهون في الطعام. نسبة الكالسيوم / الفوسفور المثلى في حليب البقر هي حوالي 1.3 (0.15 في البطاطس ، 0.13 في الفول ، 0.016 في اللحوم). مع وجود فائض من الفوسفور وحمض الأكساليك في الطعام ، يتدهور امتصاص الكالسيوم. تعمل الأحماض الصفراوية على تسريع امتصاصها. النسبة المثلى من الكالسيوم / الدهون في غذاء الإنسان هي 0.04 - 0.08 جم. Ca لكل 1 جم. سمين. يحدث إطلاق الكالسيوم بشكل رئيسي من خلال الأمعاء. تفقد الثدييات الكثير من الكالسيوم في الحليب أثناء الرضاعة. مع انتهاكات استقلاب الفوسفور والكالسيوم في الحيوانات الصغيرة والأطفال ، يتطور الكساح ، في الحيوانات البالغة - تغيير في تكوين وهيكل الهيكل العظمي (لين العظام).

في الطب ، تزيل مستحضرات الكالسيوم الاضطرابات المرتبطة بنقص أيونات الكالسيوم في الجسم (مع التكزز ، والتشنج ، والكساح). تقلل مستحضرات الكالسيوم من فرط الحساسية لمسببات الحساسية وتستخدم لعلاج أمراض الحساسية (مرض المصل ، حمى النوم ، إلخ). تعمل مستحضرات الكالسيوم على تقليل نفاذية الأوعية الدموية ولها تأثير مضاد للالتهابات. يتم استخدامها لالتهاب الأوعية الدموية النزفية ، ومرض الإشعاع ، والعمليات الالتهابية (الالتهاب الرئوي ، وذات الجنب ، وما إلى ذلك) وبعض الأمراض الجلدية. يوصف كعامل لوقف الدم ، لتحسين نشاط عضلة القلب وتعزيز عمل أدوية الديجيتال ، كمضاد للتسمم بأملاح المغنيسيوم. جنبا إلى جنب مع الأدوية الأخرى ، تستخدم مستحضرات الكالسيوم لتحفيز المخاض. يتم إعطاء كلوريد الكالسيوم عن طريق الفم و الوريد. Ossocalcinol (15٪ معلق معقم من مسحوق العظام المحضر خصيصًا في زيت الخوخ) مقترح لعلاج الأنسجة.

تشتمل مستحضرات الكالسيوم أيضًا على الجبس (CaSO4) الذي يستخدم في جراحة الجبس والطباشير (CaCO3) الذي يتم تناوله عن طريق الفم مع زيادة حموضة العصارة المعدية وتحضير مسحوق الأسنان.