Avec quoi le calcium interagit-il ? Propriétés physiques du calcium

Parmi tous les éléments du système périodique, on peut en distinguer plusieurs, sans lesquels il est non seulement possible de développer diverses maladies chez les organismes vivants, mais il est généralement impossible de vivre et de grandir normalement. L'un d'eux est le calcium.

Il est intéressant de noter que lorsqu'il s'agit de ce métal, en tant que substance simple, il n'a aucun avantage pour une personne, même nocif. Cependant, il suffit de mentionner les ions Ca 2+, car immédiatement il y a beaucoup de points caractérisant leur importance.

Position du calcium dans le tableau périodique

La caractéristique du calcium, comme tout autre élément, commence par une indication de sa position dans système périodique. Après tout, cela permet d'en apprendre beaucoup sur cet atome :

charge nucléaire;
le nombre d'électrons et de protons, neutrons;
état d'oxydation, supérieur et inférieur;
configuration électronique et d'autres choses importantes.

L'élément que nous considérons est situé dans la quatrième grande période du deuxième groupe, le sous-groupe principal et porte le numéro de série 20. Aussi tableau chimique Spectacles de Mendeleïev poids atomique calcium - 40,08, qui est la valeur moyenne des isotopes existants de cet atome.

L'état d'oxydation est un, toujours constant, égal à +2. Formule CaO. nom latinélément calcium, d'où le symbole de l'atome Ca.

Caractérisation du calcium en tant que substance simple

Dans des conditions normales, cet élément est un métal de couleur blanc argenté. La formule du calcium en tant que substance simple est Ca. En raison de son activité chimique élevée, il est capable de former de nombreux composés appartenant à différentes classes.

en solide état d'agrégation ne fait pas partie du corps humain, il est donc important pour les besoins industriels et techniques (principalement les synthèses chimiques).

C'est l'un des métaux les plus courants en termes de part dans la croûte terrestre, environ 1,5 %. Il appartient au groupe des alcalino-terreux, car lorsqu'il est dissous dans l'eau, il donne des alcalis, mais dans la nature, il se présente sous la forme de multiples minéraux et sels. Beaucoup de calcium (400 mg/l) est inclus dans l'eau de mer.

Cellule de cristal

La caractéristique du calcium s'explique par la structure du réseau cristallin, qui peut être de deux types (puisqu'il existe une forme alpha et une forme bêta) :

face cubique centrée ;
centrée sur le volume.

Le type de liaison dans la molécule est métallique, sur les sites du réseau, comme tous les métaux, il y a des ions-atomes.

Être dans la nature

Il existe plusieurs substances de base dans la nature qui contiennent cet élément.

Eau de mer.
Roches et minéraux.
Organismes vivants (coquilles et coquilles, tissu osseux, etc.).
Eaux souterraines dans la croûte terrestre.

Peut être désigné les genres suivants roches et minéraux qui sont sources naturelles calcium.

La dolomite est un mélange de carbonate de calcium et de magnésium.
La fluorite est du fluorure de calcium.
Gypse - CaSO 4 2H 2 O.
Calcite - craie, calcaire, marbre - carbonate de calcium.
Albâtre - CaSO 4 0,5H 2 O.
Apatité.

Au total, environ 350 minéraux et roches différents contenant du calcium sont isolés.

Comment avoir

Pendant longtemps, il n'a pas été possible d'isoler le métal sous une forme libre, puisque son activité chimique est élevée, vous ne le trouverez pas dans la nature sous sa forme pure. Par conséquent, jusqu'au XIXe siècle (1808), l'élément en question était un autre mystère que portait le tableau périodique.

Le calcium en tant que métal a pu synthétiser le chimiste anglais Humphrey Davy. C'est lui qui a découvert pour la première fois les caractéristiques de l'interaction des fontes de minéraux solides et de sels avec choc électrique. A ce jour, le moyen le plus pertinent pour obtenir ce métal est l'électrolyse de ses sels, tels que :

un mélange de chlorures de calcium et de potassium;
un mélange de fluorure et de chlorure de calcium.

Il est également possible d'extraire le calcium de son oxyde par la méthode aluminothermique courante en métallurgie.

Propriétés physiques

La caractérisation du calcium en termes de paramètres physiques peut être décrite en plusieurs points.

État global - dans des conditions normales, solide.
Point de fusion - 842 0 С.
Le métal est mou et peut être coupé avec un couteau.
Couleur - blanc argenté, brillant.
Il a de bonnes propriétés conductrices et thermoconductrices.
Avec un chauffage prolongé, il passe à l'état liquide, puis à l'état de vapeur, perdant ses propriétés métalliques. Point d'ébullition 1484 0 С.

Les propriétés physiques du calcium ont une caractéristique. Lorsqu'une pression est appliquée sur un métal, à un moment donné, il perd ses propriétés métalliques et sa capacité à conduire l'électricité. Cependant, avec une nouvelle augmentation de l'exposition, il est à nouveau restauré et se manifeste comme un supraconducteur, plusieurs fois supérieur au reste des éléments en termes de ces indicateurs.

Propriétés chimiques

L'activité de ce métal est très élevée. Par conséquent, il existe de nombreuses interactions dans lesquelles le calcium entre. Les réactions avec tous les non-métaux sont courantes pour lui, car en tant qu'agent réducteur, il est très fort.

Dans des conditions normales, il réagit facilement avec la formation des composés binaires correspondants avec : halogènes, oxygène.
Lorsqu'il est chauffé : hydrogène, azote, carbone, silicium, phosphore, bore, soufre et autres.
À l'air libre, il interagit immédiatement avec le dioxyde de carbone et l'oxygène, il se recouvre donc d'un revêtement gris.
Réagit violemment avec les acides, parfois avec inflammation.

Des propriétés intéressantes du calcium se manifestent quant à lui dans la composition des sels. Ainsi, de belles grottes qui poussent sur le plafond et les murs ne sont rien de plus que formées au fil du temps à partir d'eau, de dioxyde de carbone et de bicarbonate sous l'influence de processus à l'intérieur des eaux souterraines.

Compte tenu de l'activité du métal dans son état normal, il est stocké dans des laboratoires, comme les alcalins. Dans un récipient en verre foncé, avec un couvercle bien fermé et sous une couche de kérosène ou de paraffine.

Une réaction qualitative à l'ion calcium est la couleur de la flamme dans une belle couleur rouge brique saturée. Il est également possible d'identifier un métal entrant dans la composition des composés par des précipités insolubles de certains de ses sels (carbonate de calcium, fluorure, sulfate, phosphate, silicate, sulfite).

connexions métalliques

Les types de composés métalliques sont les suivants :

oxyde;
hydroxyde;
sels de calcium (moyen, acide, basique, double, complexe).

L'oxyde de calcium connu sous le nom de CaO est utilisé pour créer Matériau de construction(remarquer). Si vous éteignez l'oxyde avec de l'eau, vous obtenez l'hydroxyde correspondant, qui présente les propriétés d'un alcali.

Ce sont les divers sels de calcium utilisés dans divers secteurs de l'économie qui ont une grande importance pratique. Quels types de sels existent, nous l'avons déjà mentionné ci-dessus. Donnons des exemples des types de ces composés.

Sels moyens - carbonate de CaCO 3, phosphate de Ca 3 (PO 4) 2 et autres.
Acide - hydrosulfate CaHSO 4.
Les principaux sont le bicarbonate (CaOH) 3 PO 4.
Complexe - Cl 2.
Double - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

C'est sous la forme de composés de cette classe que le calcium est important pour les systèmes biologiques, puisque les sels sont la source d'ions pour le corps.

Rôle biologique

Pourquoi le calcium est-il important pour le corps humain ? Il existe plusieurs raisons.

Ce sont les ions de cet élément qui font partie de la substance intercellulaire et du fluide tissulaire, participant à la régulation des mécanismes d'excitation, à la production d'hormones et de neurotransmetteurs.
Le calcium s'accumule dans les os, l'émail des dents à raison d'environ 2,5% du poids corporel total. C'est beaucoup et joue un rôle important dans le renforcement de ces structures, en maintenant leur force et leur stabilité. La croissance du corps sans elle est impossible.
La coagulation du sang dépend également des ions en question.
Il fait partie du muscle cardiaque, participant à son excitation et à sa contraction.
Il participe aux processus d'exocytose et à d'autres changements intracellulaires.

Si la quantité de calcium consommée n'est pas suffisante, le développement de maladies telles que:

rachitisme;
l'ostéoporose;
maladies du sang.

La norme quotidienne pour un adulte est de 1000 mg et pour les enfants à partir de 9 ans de 1300 mg. Afin d'éviter une surabondance de cet élément dans l'organisme, la dose indiquée ne doit pas être dépassée. Sinon, des maladies intestinales peuvent se développer.

Pour tous les autres êtres vivants, le calcium n'est pas moins important. Par exemple, bien que beaucoup n'aient pas de squelette, les moyens externes de les renforcer sont également des formations de ce métal. Parmi eux:

fruits de mer;
moules et huîtres;
éponges;
polypes coralliens.

Tous portent sur leur dos ou, en principe, forment une sorte de squelette externe en cours de vie, les protégeant des influences externes et les prédateurs. Son constituant principal est le sel de calcium.

Les animaux vertébrés, comme les humains, ont besoin de ces ions pour une croissance et un développement normaux et les reçoivent avec de la nourriture.

Il existe de nombreuses options avec lesquelles il est possible de compenser la norme manquante de l'élément dans le corps. Le meilleur de tous, bien sûr, des méthodes naturelles - des produits contenant l'atome souhaité. Cependant, si pour une raison quelconque cela s'avère insuffisant ou impossible, parcours médical acceptable également.

Ainsi, la liste des aliments contenant du calcium ressemble à ceci :

produits laitiers et à base de lait aigre;
poisson;
légumes verts;
céréales (sarrasin, riz, pâtisseries à base de farine de grains entiers);
quelques agrumes (oranges, mandarines);
légumineuses;
toutes les noix (en particulier les amandes et les noix).

Si vous êtes allergique à certains produits ou si vous ne pouvez pas les utiliser pour une autre raison, reconstituez le niveau élément désiré Les préparations contenant du calcium aideront le corps.

Tous sont des sels de ce métal, qui ont la capacité d'être facilement absorbés par le corps, rapidement absorbés par le sang et les intestins. Parmi eux, les plus populaires et les plus utilisés sont les suivants.

Chlorure de calcium - solution injectable ou pour administration orale aux adultes et aux enfants. Il diffère par la concentration de sel dans la composition, il est utilisé pour les "injections chaudes", car il provoque une telle sensation lorsqu'il est injecté. Il existe des formes avec du jus de fruit pour faciliter l'ingestion.
Disponible sous forme de comprimés (0,25 ou 0,5 g) et de solutions pour injections intraveineuses. Souvent sous forme de comprimés contient divers additifs de fruits.
Lactate de calcium - disponible en comprimés de 0,5 g.

Accueil / Cours 1ère année / Général et chimie organique/ Question 23. Calcium / 2. Propriétés physiques et chimiques

propriétés physiques. Le calcium est un métal malléable blanc argenté qui fond à 850°C. C et bout à 1482 degrés. C. Il est beaucoup plus dur que les métaux alcalins.

Propriétés chimiques. Le calcium est un métal actif. Ainsi, dans des conditions normales, il interagit facilement avec l'oxygène atmosphérique et les halogènes :

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (oxyde de calcium);

Ca + Br2 = CaBr2 (bromure de calcium).

Avec l'hydrogène, l'azote, le soufre, le phosphore, le carbone et d'autres non-métaux, le calcium réagit lorsqu'il est chauffé :

Ca + H2 = CaH2 (hydrure de calcium);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (nitrure de calcium);

Ca + S = CaS (sulfure de calcium);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (phosphure de calcium);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (carbure de calcium).

DE eau froide le calcium interagit lentement, et avec chaud - très vigoureusement :

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

Le calcium peut éliminer l'oxygène ou les halogènes des oxydes et halogénures de métaux moins actifs, c'est-à-dire qu'il a des propriétés réductrices :

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb ;

1. Être dans la nature
3. Réception
4. Candidature

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Pour de nombreuses personnes, les connaissances sur le calcium se limitent au fait que cet élément est nécessaire à la santé des os et des dents. Où d'autre il est contenu, pourquoi il est nécessaire et à quel point, tout le monde n'a pas d'idée. Cependant, le calcium se trouve dans de nombreux composés qui nous sont familiers, à la fois naturels et artificiels. Craie et chaux, stalactites et stalagmites de grottes, fossiles anciens et ciment, gypse et albâtre, produits laitiers et médicaments contre l'ostéoporose - tout cela et plus est différent haut contenu calcium.

Cet élément a été obtenu pour la première fois par G. Davy en 1808, et au début il n'a pas été utilisé très activement. Néanmoins, ce métal est désormais le cinquième au monde en termes de production et ses besoins augmentent d'année en année. Le principal domaine d'utilisation du calcium est la production de matériaux de construction et de mélanges. Cependant, il est nécessaire pour construire non seulement des maisons, mais aussi des cellules vivantes. Dans le corps humain, le calcium fait partie du squelette, permet les contractions musculaires, assure la coagulation du sang, régule l'activité de plusieurs enzymes digestives et remplit d'autres fonctions assez nombreuses. Il n'en est pas moins important pour les autres objets vivants : animaux, plantes, champignons et même bactéries. Dans le même temps, le besoin en calcium est assez élevé, ce qui permet de le classer comme macronutriment.

Calcium (Calcium), Ca est un élément chimique du sous-groupe principal du groupe II du système périodique de Mendeleïev. Numéro atomique - 20. Masse atomique - 40.08.

Le calcium est un métal alcalino-terreux. A l'état libre malléable, assez dur, blanc. La densité fait référence aux métaux légers.

Densité - 1,54 g / cm3,
Point de fusion - +842 ° C,
Point d'ébullition - +1495 ° C.

Le calcium a des propriétés métalliques prononcées. Dans tous les composés, l'état d'oxydation est +2.

Dans l'air, il est recouvert d'une couche d'oxyde; lorsqu'il est chauffé, il brûle avec une flamme rougeâtre et brillante. Il réagit lentement avec l'eau froide et déplace rapidement l'hydrogène de l'eau chaude et forme de l'hydroxyde. En réagissant avec l'hydrogène, il forme des hydrures. A température ambiante, il réagit avec l'azote pour former des nitrures. Il se combine également facilement avec les halogènes et le soufre, restaure les oxydes métalliques lorsqu'il est chauffé.

Le calcium est l'un des éléments les plus abondants dans la nature. Dans la croûte terrestre, sa teneur est de 3% en poids. Il se présente sous forme de dépôts de craie, de calcaire, de marbre (une variété naturelle de carbonate de calcium CaCO3). En grande quantité, il existe des gisements de gypse (CaSO4 x 2h3O), de phosphorite (Ca3 (PO4) 2 et de divers silicates contenant du calcium.

Eau

. Les sels de calcium sont presque toujours présents dans l'eau naturelle. Parmi ceux-ci, seul le gypse y est légèrement soluble. Avec la teneur en dioxyde de carbone de l'eau, le carbonate de calcium passe en solution sous forme de bicarbonate Ca(HCO3)2.

eau dure

. L'eau naturelle contenant une grande quantité de sels de calcium ou de magnésium est dite dure.

eau douce

. Avec une faible teneur en ces sels ou leur absence, l'eau est dite douce.

Sols

. En règle générale, les sols sont suffisamment approvisionnés en calcium. Et, comme le calcium est contenu dans une masse plus importante dans la partie végétative des plantes, son élimination avec la culture est négligeable.

Les pertes de calcium du sol résultent de son lessivage par les précipitations. Ce processus dépend de la composition granulométrique des sols, des précipitations, des espèces végétales, des formes et des doses de chaux et des engrais minéraux. En fonction de ces facteurs, les pertes de calcium de la couche arable varient de plusieurs dizaines à 200–400 kg/ha ou plus.

Teneur en calcium dans différents types de sol

Les sols podzoliques contiennent 0,73 % (de la matière sèche du sol) de calcium.

Forêt grise - 0,90% de calcium.

Chernozems - 1,44% de calcium.

Serozems - 6,04% de calcium.

Dans la plante, le calcium se présente sous forme de phosphates, de sulfates, de carbonates, sous forme de sels de pectine et d'acides oxaliques. Près de 65% du calcium des plantes peut être extrait avec de l'eau. Le reste est traité avec des acides acétique et chlorhydrique faibles. La plupart du calcium se trouve dans les cellules vieillissantes.

Symptômes de carence en calcium selon :
Culture	symptômes de carence
Symptômes généraux	Blanchiment du bourgeon apical; Blanchiment des jeunes feuilles; Les pointes des feuilles sont courbées ; Les bords des feuilles s'enroulent;
Pomme de terre	Les feuilles supérieures fleurissent mal; Le point végétatif de la tige meurt; Il y a une bande claire sur les bords des feuilles, plus tard elle s'assombrit; Les bords des feuilles sont tordus;
Chou blanc et chou-fleur	Sur les feuilles des jeunes plantes, des taches chlorotiques (marbrure) ou des rayures blanches le long des bords ; Chez les plantes plus âgées, les feuilles s'enroulent et des brûlures apparaissent dessus; Le point de croissance meurt
	Les lobes terminaux des feuilles meurent Les fleurs tombent; Apparaît sur les fruits dans la partie apicale point noir, qui augmente à mesure que le fruit grandit (pourriture supérieure des tomates)
	Les bourgeons apicaux meurent; Les bords des jeunes feuilles sont enroulés, déchirés, puis meurent ; Les parties supérieures des pousses meurent; Dommages aux pointes des racines; Dans la pulpe du fruit - taches brunes (piqûres amères); Le goût du fruit se détériore; Diminution de la qualité marchande des fruits

Fonctions du calcium

L'effet de cet élément sur les plantes est multilatéral et, en règle générale, positif. Calcium:

Améliore le métabolisme;
Joue un rôle important dans le mouvement des glucides;
Influence les métamorphoses des substances azotées ;
Accélère la consommation des protéines de réserve des graines lors de la germination ;
Joue un rôle dans le processus de photosynthèse;
un puissant antagoniste des autres cations, empêche leur entrée excessive dans les tissus végétaux;
Elle affecte les propriétés physico-chimiques du protoplasme (viscosité, perméabilité, etc.), et donc le déroulement normal des processus biochimiques de la plante ;
Les composés de calcium avec la pectine collent ensemble les parois des cellules individuelles;
Influence l'activité des enzymes.

Il convient de noter que l'effet des composés calciques (chaux) sur l'activité des enzymes s'exprime non seulement dans action directe, mais aussi grâce à l'amélioration des propriétés physiques et chimiques du sol et de son régime nutritionnel. De plus, le chaulage du sol affecte de manière significative les processus de biosynthèse des vitamines.

Manque (carence) de calcium dans les plantes

Le manque de calcium affecte principalement le développement du système racinaire. La formation de poils absorbants s'arrête sur les racines. Les cellules externes de la racine sont détruites.

Ce symptôme Il se manifeste à la fois par un manque de calcium et par un déséquilibre dans la solution nutritive, c'est-à-dire la prédominance de cations monovalents sodium, potassium et hydrogène.

De plus, la présence d'azote nitrique dans la solution du sol améliore le flux de calcium dans les tissus végétaux, tandis que l'ammoniac le diminue.

Des signes de carence en calcium sont attendus lorsque la teneur en calcium est inférieure à 20 % de la capacité d'échange cationique du sol.

Les symptômes. Visuellement, la carence en calcium s'établit par les signes suivants:

Aux racines des plantes, on observe des pointes brunes endommagées;
Le point de croissance est déformé et meurt;
Les fleurs, les ovaires et les bourgeons tombent;
Les fruits sont endommagés par la nécrose ;
Les feuilles sont chlorotiques;
Le bourgeon apical meurt et la croissance de la tige s'arrête.

Le chou, la luzerne, le trèfle sont très sensibles à la présence de calcium. Il a été établi que ces mêmes plantes se caractérisent également par une sensibilité accrue à l'acidité du sol.

L'empoisonnement au calcium minéral se traduit par une chlorose interveinale avec des plaques nécrotiques blanchâtres. Ils peuvent être colorés ou avoir des anneaux concentriques remplis d'eau. Certaines plantes réagissent à l'excès de calcium en faisant pousser des rosettes de feuilles, en mourant des pousses et en tombant des feuilles. Les symptômes sont similaires en apparence à un manque de fer et de magnésium.

La source de reconstitution du calcium dans le sol est les engrais à base de chaux. Ils sont divisés en trois groupes :

Roches calcaires dures ;
Roches calcaires tendres ;
Déchets industriels de haut contenu chaux.

Les roches calcaires dures selon la teneur en CaO et MgO sont divisées en:

calcaires (55–56% CaO et jusqu'à 0,9% MgO);
calcaires dolomitiques (42–55 % CaO et jusqu'à 9 % MgO) ;
dolomies (32–30% CaO et 18–20% MgO).

Calcaires

- engrais basiques à base de chaux. Contiennent 75 à 100 % d'oxydes de Ca et de Mg en termes de CaCO3.

Calcaire dolomitisé

. Contient 79 à 100 % d'ingrédient actif (a.i.) en termes de CaCO3. Il est recommandé dans les rotations de cultures avec pommes de terre, légumineuses, lin, plantes racines, ainsi que sur les sols fortement podzolisés.

Marne

. Contient jusqu'à 25–15 % de CaCO3 et des impuretés sous forme d'argile avec du sable jusqu'à 20–40 %. Agit lentement. Recommandé pour une utilisation sur des sols légers.

Craie

. Contient 90 à 100 % de CaCO3. L'action est plus rapide que celle du calcaire. C'est un précieux engrais à base de chaux finement broyé.

chaux vive

(CaO). La teneur en CaCO3 est supérieure à 70 %. Il se caractérise comme un matériau de chaulage fort et à action rapide.

Chaux

(Ca(OH)2). La teneur en CaCO3 est de 35% ou plus. C'est aussi un engrais à base de chaux puissant et à action rapide.

farine de dolomite

. La teneur en CaCO3 et MgCO3 est d'environ 100 %. Action plus lente que les tufs calcaires. Généralement utilisé là où le magnésium est nécessaire.

tufs calcaires

. La teneur en CaCO3 est de 15 à 96%, les impuretés sont jusqu'à 25% d'argile et de sable, 0,1% de P2O5. L'action est plus rapide que celle du calcaire.

Boue de défécation (défécation)

. Se compose de CaCO3 et de Ca(OH)2. La teneur en chaux sur CaO peut atteindre 40%. L'azote est également présent - 0,5% et P2O5 - 1-2%. Il s'agit des déchets des usines de betteraves sucrières. Il est recommandé de l'utiliser non seulement pour réduire l'acidité du sol, mais également dans les zones de culture de betteraves sur les sols de chernozem.

Cyclones de cendres de schiste

. Matériau sec pulvérisé. La teneur en substance active est de 60 à 70%. Désigne les déchets industriels.

Poussières de fours et cimenteries

. La teneur en CaCO3 doit dépasser 60 %. En pratique, il est utilisé dans les exploitations agricoles situées à proximité immédiate des cimenteries.

Laitier métallurgique

. Utilisé dans les régions de l'Oural et de la Sibérie. Non hygroscopique, facile à pulvériser. Doit contenir au moins 80% de CaCO3, avoir une teneur en humidité ne dépassant pas 2%. La composition granulométrique est importante : 70 % - moins de 0,25 mm, 90 % - moins de 0,5 mm.

engrais organiques. La teneur en Ca en termes de CaCO3 est de 0,32 à 0,40 %.

Farine de phosphate. La teneur en calcium est de 22% CaCO3.

Les engrais à la chaux ne sont pas seulement utilisés pour fournir du calcium au sol et aux plantes. Le but principal de leur utilisation est le chaulage du sol. Il s'agit d'une méthode de récupération chimique. Il vise à neutraliser l'excès d'acidité du sol, à améliorer ses propriétés agrophysiques, agrochimiques et biologiques, à fournir aux plantes du magnésium et du calcium, à mobiliser et à immobiliser les macroéléments et les microéléments, à créer des conditions hydriques, physiques et atmosphériques optimales pour la vie des plantes cultivées.

Efficacité du chaulage du sol

Parallèlement à la satisfaction des besoins des plantes en calcium comme élément de la nutrition minérale, le chaulage entraîne de multiples modifications positives des sols.

Effet du chaulage sur les propriétés de certains sols

Le calcium favorise la coagulation des colloïdes du sol et empêche leur lessivage. Cela conduit à une culture du sol plus facile et à une meilleure aération.

Suite au chaulage :

les sols humifères sablonneux augmentent leur capacité d'absorption d'eau;
sur les sols argileux lourds, des agrégats de sol et des mottes se forment qui améliorent la perméabilité à l'eau.

En particulier, les acides organiques sont neutralisés et les ions H sont déplacés du complexe absorbant. Cela conduit à l'élimination des échanges et à la réduction de l'acidité hydrolytique du sol. Dans le même temps, il y a une amélioration de la composition cationique du complexe absorbant du sol, qui se produit en raison du changement des ions hydrogène et aluminium en cations calcium et magnésium. Cela augmente le degré de saturation des sols en bases et augmente la capacité d'absorption.

L'effet du chaulage sur l'apport d'azote aux plantes

Après chaulage, les propriétés agrochimiques positives du sol et sa structure peuvent être préservées pendant plusieurs années. Cela contribue à la création de conditions favorables à l'amélioration des processus microbiologiques bénéfiques pour mobiliser nutriments. L'activité des ammonifiants, nitrifiants, bactéries fixatrices d'azote qui vivent librement dans le sol est renforcée.

Le chaulage permet d'augmenter la reproduction des bactéries nodulaires et d'améliorer l'apport d'azote à la plante hôte. Il a été établi que les engrais bactériens perdent leur efficacité sur les sols acides.

L'effet du chaulage sur l'approvisionnement des plantes en éléments de cendre

Le chaulage contribue à l'apport d'éléments de cendre à la plante, car l'activité des bactéries qui décomposent les composés organiques du phosphore dans le sol et favorisent la transition des phosphates de fer et d'aluminium en sels de phosphate de calcium disponibles pour les plantes est renforcée. Le chaulage des sols acides améliore les processus microbiologiques et biochimiques, qui, à leur tour, augmentent la quantité de nitrates, ainsi que les formes assimilables de phosphore et de potassium.

L'effet du chaulage sur les formes et la disponibilité des macronutriments et oligo-éléments

Le chaulage augmente la quantité de calcium et, lors de l'utilisation de farine de dolomite, de magnésium. Simultanément, les formes toxiques du manganèse et de l'aluminium deviennent insolubles et passent sous forme précipitée. La disponibilité d'éléments tels que le fer, le cuivre, le zinc, le manganèse est en baisse. L'azote, le soufre, le potassium, le calcium, le magnésium, le phosphore et le molybdène sont de plus en plus disponibles.

Effet du chaulage sur l'action des engrais physiologiquement acides

Le chaulage augmente l'efficacité des engrais minéraux physiologiquement acides, en particulier l'ammoniaque et la potasse.

L'effet positif des engrais physiologiquement acides s'estompe sans chaux et, avec le temps, peut devenir négatif. Ainsi, sur les sites fertilisés, les rendements sont encore moindres que sur les sites non fertilisés. La combinaison du chaulage avec l'utilisation d'engrais augmente leur efficacité de 25 à 50 %.

Le chaulage active les processus enzymatiques du sol, qui jugent indirectement sa fertilité.

Compilé par : Grigorovskaya P.I.

Page ajoutée : 05.12.13 00:40

Dernière mise à jour : 22/05/14 16:25

Sources littéraires :

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Carence en calcium dans le blé, par CIMMYT, sous licence CC BY-NC-SA

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Le calcium et son rôle pour l'humanité - Chimie

Le calcium et son rôle pour l'humanité

Introduction

Être dans la nature

Reçu

Propriétés physiques

Propriétés chimiques

L'utilisation de composés de calcium

Rôle biologique

Conclusion

Bibliographie

Introduction

Le calcium est un élément du sous-groupe principal du deuxième groupe, la quatrième période du système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev, de numéro atomique 20. Il est désigné par le symbole Ca (lat. Calcium). La substance simple calcium (numéro CAS : 7440-70-2) est un métal alcalino-terreux doux, réactif, blanc argenté.

Malgré l'omniprésence de l'élément #20, même les chimistes n'ont pas vu de calcium élémentaire. Mais ce métal, à la fois extérieurement et par son comportement, est complètement différent des métaux alcalins, dont le contact est lourd de risques d'incendies et de brûlures. Il peut être stocké en toute sécurité dans l'air, il ne s'enflamme pas à partir de l'eau. Les propriétés mécaniques du calcium élémentaire n'en font pas un « mouton noir » dans la famille des métaux : le calcium surpasse nombre d'entre eux en résistance et en dureté ; il peut être tourné sur un tour, étiré en fil, forgé, pressé.

Et pourtant, le calcium élémentaire n'est presque jamais utilisé comme matériau de structure. Il est trop actif pour ça. Le calcium réagit facilement avec l'oxygène, le soufre, les halogènes. Même avec de l'azote et de l'hydrogène, dans certaines conditions, il réagit. L'environnement des oxydes de carbone, inerte pour la plupart des métaux, est agressif pour le calcium. Il brûle dans une atmosphère de CO et de CO2.

Histoire et origine du nom

Le nom de l'élément vient du lat. calx (en génitif calcis) - "chaux", "pierre tendre". Il a été proposé par le chimiste anglais Humphrey Davy, qui en 1808 a isolé le calcium métal par la méthode électrolytique. Davy a électrolysé un mélange de chaux éteinte humide avec de l'oxyde de mercure HgO sur une plaque de platine, qui était l'anode. Un fil de platine plongé dans du mercure liquide servait de cathode. À la suite de l'électrolyse, un amalgame de calcium a été obtenu. Après en avoir chassé le mercure, Davy a reçu un métal appelé calcium.

Les composés de calcium - calcaire, marbre, gypse (ainsi que la chaux - un produit de la combustion du calcaire) sont utilisés dans la construction depuis plusieurs millénaires. Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, les chimistes considéraient la chaux comme un corps simple. En 1789, A. Lavoisier suggéra que la chaux, la magnésie, la barytine, l'alumine et la silice sont des substances complexes.

Être dans la nature

En raison de la forte activité chimique du calcium sous forme libre dans la nature, on ne le trouve pas.

Le calcium représente 3,38 % de la masse de la croûte terrestre (5e place en abondance après l'oxygène, le silicium, l'aluminium et le fer).

Isotopes. Le calcium se présente dans la nature sous la forme d'un mélange de six isotopes : 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca et 48Ca, dont le plus courant - 40Ca - est à 96,97 %.

Sur les six isotopes de calcium naturels, cinq sont stables. Le sixième isotope 48Ca, le plus lourd des six et très rare (son abondance isotopique n'est que de 0,187 %), a récemment été découvert comme subissant une double désintégration bêta avec une demi-vie de 5,3 × 1019 ans.

dans les roches et les minéraux. La plupart de le calcium entre dans la composition des silicates et aluminosilicates de diverses roches (granites, gneiss, etc.), notamment dans le feldspath - anorthite Ca.

Sous forme de roches sédimentaires, les composés de calcium sont représentés par la craie et le calcaire, constitués principalement du minéral calcite (CaCO3). La forme cristalline de la calcite, le marbre, est beaucoup moins courante dans la nature.

Les minéraux calciques tels que la calcite CaCO3, l'anhydrite CaSO4, l'albâtre CaSO4 0.5h3O et le gypse CaSO4 2h3O, la fluorite CaF2, les apatites Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), la dolomite MgCO3 CaCO3 sont assez répandus. La présence de sels de calcium et de magnésium dans l'eau naturelle détermine sa dureté.

Le calcium, qui migre vigoureusement dans la croûte terrestre et s'accumule dans divers systèmes géochimiques, forme 385 minéraux (le quatrième en nombre de minéraux).

Migration dans la croûte terrestre. Dans la migration naturelle du calcium, un rôle important est joué par «l'équilibre carbonate», associé à la réaction réversible de l'interaction du carbonate de calcium avec l'eau et le dioxyde de carbone avec formation de bicarbonate soluble:

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

(l'équilibre se déplace vers la gauche ou vers la droite selon la concentration de dioxyde de carbone).

migration biogénique. Dans la biosphère, les composés de calcium se trouvent dans presque tous les tissus animaux et végétaux (voir également ci-dessous). Une quantité importante de calcium fait partie des organismes vivants. Ainsi, l'hydroxyapatite Ca5 (PO4) 3OH, ou, d'une autre manière, 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 est la base du tissu osseux des vertébrés, y compris l'homme ; les coquilles et les coquilles de nombreux invertébrés sont constituées de carbonate de calcium CaCO3, coquille d'oeuf et autres Dans les tissus vivants des humains et des animaux, 1,4-2% Ca (selon fraction massique); dans un corps humain pesant 70 kg, la teneur en calcium est d'environ 1,7 kg (principalement dans la composition de la substance intercellulaire du tissu osseux).

Reçu

Le calcium métallique libre est obtenu par électrolyse d'une masse fondue constituée de CaCl2 (75-80%) et KCl ou de CaCl2 et CaF2, ainsi que par réduction aluminothermique de CaO à 1170-1200 °C :

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Propriétés physiques

Le calcium métal existe sous deux formes allotropiques. Jusqu'à 443 °C, ?-Ca stable avec un réseau cubique à faces centrées (paramètre a = 0,558 nm), au-dessus de ?-Ca stable avec un réseau cubique à corps centré de type ?-Fe (paramètre a = 0,448 nm) . Enthalpie standard, transition H0 ? > ? est de 0,93 kJ/mol.

Propriétés chimiques

Le calcium est un métal alcalino-terreux typique. L'activité chimique du calcium est élevée, mais inférieure à celle de tous les autres métaux alcalino-terreux. Il réagit facilement avec l'oxygène, le dioxyde de carbone et l'humidité de l'air, c'est pourquoi la surface du calcium métallique est généralement gris terne, de sorte que le calcium est généralement stocké en laboratoire, comme les autres métaux alcalino-terreux, dans un bocal hermétiquement fermé sous une couche de kérosène ou de paraffine liquide.

Dans la série des potentiels standards, le calcium est situé à gauche de l'hydrogène. Le potentiel d'électrode standard de la paire Ca2+/Ca0 est ?2,84 V, de sorte que le calcium réagit activement avec l'eau, mais sans inflammation :

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

Avec les non-métaux actifs (oxygène, chlore, brome), le calcium réagit dans les conditions normales :

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

Lorsqu'il est chauffé à l'air ou à l'oxygène, le calcium s'enflamme. Avec des non-métaux moins actifs (hydrogène, bore, carbone, silicium, azote, phosphore et autres), le calcium interagit lorsqu'il est chauffé, par exemple :

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

phosphure de calcium), les phosphures de calcium de compositions CaP et CaP5 sont également connus ;

2Ca + Si = Ca2Si

(siliciure de calcium), on connaît également des siliciures de calcium de compositions CaSi, Ca3Si4 et CaSi2.

Le cours des réactions ci-dessus, en règle générale, s'accompagne de la libération un grand nombre chaleur (c'est-à-dire que ces réactions sont exothermiques). Dans tous les composés avec des non-métaux, l'état d'oxydation du calcium est +2. La plupart des composés de calcium avec des non-métaux sont facilement décomposés par l'eau, par exemple :

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

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

L'ion Ca2+ est incolore. Lorsque des sels de calcium solubles sont ajoutés à la flamme, la flamme devient rouge brique.

Les sels de calcium tels que le chlorure de CaCl2, le bromure de CaBr2, l'iodure de CaI2 et le nitrate de Ca(NO3)2 sont très solubles dans l'eau. Le fluorure de CaF2, le carbonate de CaCO3, le sulfate de CaSO4, l'orthophosphate de Ca3(PO4)2, l'oxalate de CaC2O4 et quelques autres sont insolubles dans l'eau.

Le fait que, contrairement au carbonate de calcium CaCO3, le carbonate de calcium acide (hydrocarbonate) Ca(HCO3)2 est soluble dans l'eau est d'une grande importance. Dans la nature, cela conduit aux processus suivants. Lorsque des pluies froides ou de l'eau de rivière, saturée en gaz carbonique, pénètrent sous terre et tombent sur des calcaires, on observe leur dissolution :

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

Aux mêmes endroits où l'eau saturée de bicarbonate de calcium arrive à la surface de la terre et est chauffée par les rayons du soleil, la réaction inverse se produit :

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

Il y a donc dans la nature un transfert de grandes masses de substances. En conséquence, d'énormes lacunes peuvent se former sous terre et de magnifiques "glaçons" de pierre - stalactites et stalagmites - se forment dans les grottes.

La présence de bicarbonate de calcium dissous dans l'eau détermine en grande partie la dureté temporaire de l'eau. Elle est dite temporaire car lorsque l'eau est bouillie, le bicarbonate se décompose et le CaCO3 précipite. Ce phénomène conduit, par exemple, au fait que du tartre se forme dans la bouilloire au fil du temps.

Applications du calcium métallique

La principale utilisation du calcium métallique est son utilisation comme agent réducteur dans la production de métaux, en particulier le nickel, le cuivre et en acier inoxydable. Le calcium et son hydrure sont également utilisés pour obtenir des métaux difficiles à récupérer tels que le chrome, le thorium et l'uranium. Les alliages de calcium et de plomb sont utilisés dans les batteries et les alliages de roulement. Les granulés de calcium sont également utilisés pour éliminer les traces d'air des appareils à électrovide.

Métalthermie

Le calcium métallique pur est largement utilisé en métallothermie pour obtenir des métaux rares.

Alliage

Le calcium pur est utilisé pour allier le plomb, qui est utilisé pour la fabrication de plaques de batterie, de batteries au plomb de démarrage sans entretien avec une faible autodécharge. De plus, le calcium métallique est utilisé pour la production de babbits de calcium de haute qualité BKA.

La fusion nucléaire

L'utilisation de composés de calcium

hydrure de calcium. En chauffant du calcium dans une atmosphère d'hydrogène, on obtient du Cah3 (hydrure de calcium), qui est utilisé en métallurgie (métallothermie) et dans la production d'hydrogène sur le terrain.

Matériaux optiques et laser Le fluorure de calcium (fluorite) est utilisé sous forme de monocristaux en optique (objectifs astronomiques, lentilles, prismes) et comme matériau laser. Le tungstate de calcium (scheelite) sous forme de monocristaux est utilisé dans la technologie laser, ainsi que comme scintillateur.

carbure de calcium. Le carbure de calcium CaC2 est largement utilisé pour obtenir de l'acétylène et pour réduire les métaux, ainsi que dans la production de cyanamide de calcium (en chauffant du carbure de calcium dans l'azote à 1200°C, la réaction est exothermique, réalisée dans des fours à cyanamide).

Sources de courant chimiques. Le calcium, ainsi que ses alliages avec l'aluminium et le magnésium, sont utilisés dans les batteries électriques thermiques de réserve comme anode (par exemple, un élément au chromate de calcium). Le chromate de calcium est utilisé dans des batteries telles que la cathode. Une caractéristique de ces batteries est une durée de vie extrêmement longue (décennies) dans un état utilisable, la capacité de fonctionner dans toutes les conditions (espace, hautes pressions), haute énergie spécifique en poids et en volume. L'inconvénient est la courte durée. Ces batteries sont utilisées si nécessaire pour court terme créer une puissance électrique colossale (missiles balistiques, certains engins spatiaux, etc.).

Matériaux réfractaires. L'oxyde de calcium, à la fois sous forme libre et dans le cadre de mélanges céramiques, est utilisé dans la production de matériaux réfractaires.

Médicaments. Les composés de calcium sont largement utilisés comme antihistaminiques.

Chlorure de calcium

Gluconate de calcium

glycérophosphate de calcium

De plus, des composés de calcium sont introduits dans des préparations pour la prévention de l'ostéoporose, dans des complexes de vitamines pour les femmes enceintes et les personnes âgées.

Rôle biologique

Le calcium est un macronutriment courant chez les plantes, les animaux et les humains. Chez l'homme et les autres vertébrés, la majeure partie se trouve dans le squelette et les dents sous forme de phosphates. Les squelettes de la plupart des groupes d'invertébrés (éponges, polypes coralliens, mollusques, etc.) sont composés de diverses formes de carbonate de calcium (chaux). Les ions calcium sont impliqués dans les processus de coagulation sanguine, ainsi que dans le maintien d'une pression osmotique constante du sang. Les ions calcium sont également l'un des seconds messagers universels et régulent une variété de processus intracellulaires - contraction musculaire, exocytose, y compris la sécrétion d'hormones et de neurotransmetteurs, etc. La concentration de calcium dans le cytoplasme des cellules humaines est d'environ 10–7 mol, dans les fluides intercellulaires environ 10 ?3 mol.

Le besoin en calcium dépend de l'âge. Pour les adultes, l'apport journalier requis est de 800 à 1000 milligrammes (mg) et pour les enfants de 600 à 900 mg, ce qui est très important pour les enfants en raison de la croissance intensive du squelette. La majeure partie du calcium qui pénètre dans le corps humain avec les aliments est contenue dans les produits laitiers, le calcium restant tombe sur la viande, le poisson et certains produits à base de plantes(les haricots sont particulièrement hauts). L'absorption se produit à la fois dans le gros et dans l'intestin grêle et est facilitée environnement acide, vitamine D et vitamine C, lactose, acides gras insaturés. Le rôle du magnésium dans le métabolisme du calcium est également important, avec sa carence, le calcium est « lessivé » des os et se dépose dans les reins (calculs rénaux) et les muscles.

L'assimilation du calcium est empêchée par l'aspirine, l'acide oxalique, les dérivés d'oestrogènes. En combinaison avec l'acide oxalique, le calcium donne des composés insolubles dans l'eau qui sont des composants des calculs rénaux.

La teneur en calcium dans le sang, en raison du grand nombre de processus qui lui sont associés, est régulée avec précision, et quand nutrition adéquat il n'y a pas de pénurie. Une absence prolongée du régime alimentaire peut provoquer des crampes, des douleurs articulaires, de la somnolence, des défauts de croissance et de la constipation. Des déficits plus profonds conduisent à des crampes musculaires et l'ostéoporose. L'abus de café et d'alcool peut être à l'origine d'une carence en calcium, car une partie de celui-ci est excrétée dans l'urine.

Des doses excessives de calcium et de vitamine D peuvent provoquer une hypercalcémie, suivie d'une calcification intense des os et des tissus (affectant principalement le système urinaire). Un excès prolongé perturbe le fonctionnement des tissus musculaires et nerveux, augmente la coagulation du sang et réduit l'absorption du zinc par les cellules osseuses. Maximum quotidien dose sûre est pour un adulte de 1500 à 1800 milligrammes.

Produits Calcium, mg/100 g

Sésame 783

Ortie 713

Forêt de mauves 505

Plantain gros 412

Galinsoga 372

Sardines à l'huile 330

Lierre de Budra 289

Chien églantier 257

Amande 252

Plantain lancéolé. 248

Noisette 226

Graine d'amarante 214

Cresson 214

Graines de soja sèches 201

Enfants de moins de 3 ans - 600 mg.

Enfants de 4 à 10 ans - 800 mg.

Enfants de 10 à 13 ans - 1000 mg.

Adolescents de 13 à 16 ans - 1200 mg.

Jeunes de 16 ans et plus - 1000 mg.

Adultes de 25 à 50 ans - 800 à 1200 mg.

Femmes enceintes et allaitantes - 1500 à 2000 mg.

Conclusion

Le calcium est l'un des éléments les plus abondants sur terre. Il y en a beaucoup dans la nature : les chaînes de montagnes et les roches argileuses sont formées de sels de calcium, on le trouve dans l'eau de mer et de rivière, et fait partie des organismes végétaux et animaux.

Le calcium entoure constamment les citadins : presque tous les principaux matériaux de construction - béton, verre, brique, ciment, chaux - contiennent cet élément en quantité importante.

Naturellement, ayant de telles propriétés chimiques, le calcium ne peut pas être trouvé dans la nature à l'état libre. Mais les composés de calcium - à la fois naturels et artificiels - sont devenus d'une importance primordiale.

Bibliographie

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www.e-ng.ru

monde des sciences

Le calcium est un élément métallique du sous-groupe principal II du groupe 4 de la période du système périodique des éléments chimiques. Il appartient à la famille des métaux alcalino-terreux. Le niveau d'énergie externe de l'atome de calcium contient 2 paires d'électrons s

Qu'il est capable de donner énergétiquement lors d'interactions chimiques. Ainsi, le calcium est un agent réducteur et dans ses composés a un état d'oxydation de + 2. Dans la nature, le calcium n'existe que sous forme de sels. La fraction massique de calcium dans la croûte terrestre est de 3,6 %. Le principal minéral de calcium naturel est la calcite CaCO3 et ses variétés - calcaire, craie, marbre. Il existe également des organismes vivants (par exemple, les coraux), dont l'épine dorsale est principalement constituée de carbonate de calcium. Les autres minéraux calciques importants sont la dolomite CaCO3 MgCO3, la fluorine CaF2, le gypse CaSO4 2h3O, l'apatite, le feldspath, etc. Le calcium joue un rôle important dans la vie des organismes vivants. La fraction massique de calcium dans le corps humain est de 1,4 à 2%. Il fait partie des dents, des os, d'autres tissus et organes, participe au processus de coagulation sanguine, stimule l'activité cardiaque. Fournir le corps suffisant calcium, vous devez absolument consommer du lait et des produits laitiers, des légumes verts, du poisson.La substance simple calcium est un métal blanc argenté typique. Il est assez dur, plastique, a une densité de 1,54 g/cm3 et un point de fusion de 842 ? C. Chimiquement, le calcium est très actif. Dans des conditions normales, il interagit facilement avec l'oxygène et l'humidité de l'air, il est donc stocké dans des récipients hermétiquement fermés. Lorsqu'il est chauffé dans l'air, le calcium s'enflamme et forme un oxyde : 2Ca + O2 = 2CaO Le calcium réagit avec le chlore et le brome lorsqu'il est chauffé, et avec le fluor même à froid. Les produits de ces réactions sont les halogénures correspondants, par exemple : Ca + Cl2 = CaCl2. Lorsque le calcium est chauffé avec du soufre, il se forme du sulfure de calcium : Ca + S = CaS. Le calcium peut également réagir avec d'autres non-métaux. Interaction avec l'eau conduit à la formation d'hydroxyde de calcium peu soluble et au dégagement d'hydrogène gazeux : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3 Le calcium métal est largement utilisé. Il est utilisé comme rozkisnik dans la fabrication d'aciers et d'alliages, comme agent réducteur pour la production de certains métaux réfractaires.

Le calcium est obtenu par électrolyse d'une masse fondue de chlorure de calcium. Ainsi, le calcium a été obtenu pour la première fois en 1808 par Humphry Davy.

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Calcium

CALCIUM-JE; M.[de lat. calx (calcis) - chaux] Un élément chimique (Ca), un métal blanc argenté qui fait partie du calcaire, du marbre, etc.

◁ Calcium, th, th. Sels K.

calcium

(lat. Calcium), un élément chimique du groupe II du système périodique, appartient aux métaux alcalino-terreux. Nom de lat. calx, calcis génitif - chaux. Métal blanc argenté, densité 1,54 g/cm 3, t pl 842ºC. À des températures normales, il s'oxyde facilement à l'air. En termes de prévalence dans la croûte terrestre, il occupe la 5e place (minéraux calcite, gypse, fluorite, etc.). En tant qu'agent réducteur actif, il est utilisé pour obtenir U, Th, V, Cr, Zn, Be et d'autres métaux à partir de leurs composés, pour désoxyder les aciers, les bronzes, etc. Il est inclus dans les matériaux antifriction. Les composés de calcium sont utilisés dans la construction (chaux, ciment), les préparations de calcium - en médecine.

CALCIUM

CALCIUM (lat. Calcium), Ca (lire "calcium"), élément chimique de numéro atomique 20, est situé dans la quatrième période du groupe IIA du système périodique des éléments de Mendeleev; masse atomique 40,08. Appartient au nombre d'éléments alcalino-terreux (cm. MÉTAUX ALCALINO-TERREUX).
Le calcium naturel est constitué d'un mélange de nucléides (cm. NUCLÉIDE) avec des nombres de masse 40 (dans un mélange en masse 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) et 46 (0,003%). Configuration de la couche électronique externe 4 s 2 . Dans presque tous les composés, l'état d'oxydation du calcium est de +2 (valence II).
Le rayon de l'atome de calcium neutre est de 0,1974 nm, le rayon de l'ion Ca 2+ est de 0,114 nm (pour le numéro de coordination 6) à 0,148 nm (pour le numéro de coordination 12). Les énergies d'ionisation séquentielle d'un atome de calcium neutre sont respectivement de 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 et 84,5 eV. Sur l'échelle de Pauling, l'électronégativité du calcium est d'environ 1,0. Sous sa forme libre, le calcium est un métal blanc argenté.
Historique de la découverte
Les composés de calcium se trouvent partout dans la nature, de sorte que l'humanité les connaît depuis l'Antiquité. La chaux est utilisée depuis longtemps dans l'industrie de la construction. (cm. CHAUX)(chaux vive et éteinte), longtemps considérée comme une substance simple, "la terre". Cependant, en 1808, le scientifique anglais G. Davy (cm. DEVI Humphrey) réussi à obtenir un nouveau métal à partir de la chaux. Pour ce faire, Davy a soumis à une électrolyse un mélange de chaux éteinte légèrement humidifiée avec de l'oxyde de mercure et a isolé un nouveau métal de l'amalgame formé sur la cathode de mercure, qu'il a appelé calcium (du latin calx, cas du genre calcis - chaux). En Russie, pendant un certain temps, ce métal a été appelé "calcaire".
Être dans la nature
Le calcium est l'un des éléments les plus abondants sur Terre. Il représente 3,38 % de la masse de la croûte terrestre (5ème place en abondance après l'oxygène, le silicium, l'aluminium et le fer). En raison de la forte activité chimique du calcium sous forme libre dans la nature, on ne le trouve pas. La majeure partie du calcium se trouve dans les silicates. (cm. SILICATES) et aluminosilicates (cm. ALUMOSILICATES) diverses roches (granites (cm. GRANIT), gneiss (cm. GNEISS) etc.). Sous forme de roches sédimentaires, les composés de calcium sont représentés par la craie et le calcaire, constitués principalement du minéral calcite. (cm. CALCITE)(CaCO3). La forme cristalline de la calcite - le marbre - se trouve beaucoup moins fréquemment dans la nature.
Les minéraux calciques tels que le calcaire sont assez répandus. (cm. CALCAIRE) CaCO 3 , anhydrite (cm. ANHYDRITE) CaSO 4 et gypse (cm. GYPSE) CaSO 4 2H 2 O, fluorine (cm. FLUORINE) CaF 2 , apatite (cm. APATITE) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomie (cm. DOLOMIE) MgCO 3 CaCO 3. La présence de sels de calcium et de magnésium dans l'eau naturelle détermine sa dureté. (cm. DURETÉ DE L'EAU). Une quantité importante de calcium fait partie des organismes vivants. Ainsi, l'hydroxyapatite Ca 5 (PO 4) 3 (OH) ou, dans une autre entrée, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - la base du tissu osseux des vertébrés, y compris l'homme; les coquilles et coquilles de nombreux invertébrés, coquilles d'œufs, etc. sont constituées de carbonate de calcium CaCO 3.
Reçu
Le calcium métal est obtenu par électrolyse d'une masse fondue constituée de CaCl 2 (75-80%) et de KCl ou de CaCl 2 et CaF 2, ainsi que par réduction aluminothermique de CaO à 1170-1200°C :
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Proprietes physiques et chimiques
Le calcium métal existe sous deux modifications allotropiques (voir Allotropie (cm. ALLOTROPIE)). Jusqu'à 443 °C, a-Ca avec un réseau cubique à faces centrées est stable (paramètre a = 0,558 nm), plus haut b-Ca est stable avec un réseau cubique à corps centré de type a-Fe (paramètre a = 0,448 nm). Le point de fusion du calcium est de 839 ° C, le point d'ébullition est de 1484 ° C, la densité est de 1,55 g / cm 3.
L'activité chimique du calcium est élevée, mais inférieure à celle de tous les autres métaux alcalino-terreux. Il réagit facilement avec l'oxygène, le dioxyde de carbone et l'humidité de l'air, ce qui fait que la surface du calcium métallique est généralement gris terne, de sorte que le calcium est généralement stocké en laboratoire, comme les autres métaux alcalino-terreux, dans un bocal hermétiquement fermé sous un couche de kérosène.
Dans la série des potentiels standards, le calcium est situé à gauche de l'hydrogène. Le potentiel d'électrode standard du couple Ca 2+ /Ca 0 est de -2,84 V, de sorte que le calcium réagit activement avec l'eau :
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2.
Avec les non-métaux actifs (oxygène, chlore, brome), le calcium réagit dans les conditions normales :
2Ca + O 2 \u003d 2CaO; Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.
Lorsqu'il est chauffé à l'air ou à l'oxygène, le calcium s'enflamme. Avec des non-métaux moins actifs (hydrogène, bore, carbone, silicium, azote, phosphore et autres), le calcium interagit lorsqu'il est chauffé, par exemple :
Ca + H 2 \u003d CaH 2 (hydrure de calcium),
Ca + 6B = CaB 6 (borure de calcium),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (nitrure de calcium)
Ca + 2C \u003d CaC 2 (carbure de calcium)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (phosphure de calcium), les phosphures de calcium de compositions CaP et CaP 5 sont également connus ;
2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (siliciure de calcium), les siliciures de calcium des compositions CaSi, Ca 3 Si 4 et CaSi 2 sont également connus.
En règle générale, le déroulement des réactions ci-dessus s'accompagne du dégagement d'une grande quantité de chaleur (c'est-à-dire que ces réactions sont exothermiques). Dans tous les composés avec des non-métaux, l'état d'oxydation du calcium est +2. La plupart des composés de calcium avec des non-métaux sont facilement décomposés par l'eau, par exemple :
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca(OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
L'oxyde de calcium est généralement basique. En laboratoire et en technologie, il est obtenu par décomposition thermique des carbonates :
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.
L'oxyde de calcium technique CaO est appelé chaux vive.
Il réagit avec l'eau pour former du Ca(OH) 2 et dégager une grande quantité de chaleur :
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.
Ca (OH) 2 obtenu de cette manière est généralement appelé chaux éteinte ou lait de chaux (cm. LAIT DE CITRON VERT) en raison du fait que la solubilité de l'hydroxyde de calcium dans l'eau est faible (0,02 mol / l à 20 ° C), et lorsqu'il est ajouté à l'eau, une suspension blanche se forme.
Lors de l'interaction avec oxydes acides CaO forme des sels, par exemple :
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; CaO + SO 3 \u003d CaSO 4.
L'ion Ca 2+ est incolore. Lorsque des sels de calcium sont ajoutés à la flamme, la flamme devient rouge brique.
Les sels de calcium tels que le chlorure de CaCl 2 , le bromure de CaBr 2 , l'iodure de CaI 2 et le nitrate de Ca(NO 3 ) 2 sont très solubles dans l'eau. Le fluorure de CaF 2, le carbonate de CaCO 3, le sulfate de CaSO 4, l'orthophosphate moyen de Ca 3 (PO 4) 2, l'oxalate de CaC 2 O 4 et quelques autres sont insolubles dans l'eau.
Il est important de noter que, contrairement au carbonate de calcium moyen CaCO 3, le carbonate de calcium acide (hydrocarbonate) Ca (HCO 3) 2 est soluble dans l'eau. Dans la nature, cela conduit aux processus suivants. Lorsque des pluies froides ou de l'eau de rivière, saturée en gaz carbonique, pénètrent sous terre et tombent sur des calcaires, on observe leur dissolution :
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.
Aux mêmes endroits où l'eau saturée de bicarbonate de calcium arrive à la surface de la terre et est chauffée par les rayons du soleil, la réaction inverse se produit :
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Il y a donc dans la nature un transfert de grandes masses de substances. En conséquence, d'énormes dépressions peuvent se former sous terre (voir Karst (cm. Karst (phénomène naturel))), et de beaux "glaçons" en pierre - des stalactites se forment dans les grottes (cm. STALAPTITES (formations minérales)) et stalagmites (cm. STALAGMITES).
La présence de bicarbonate de calcium dissous dans l'eau détermine en grande partie la dureté temporaire de l'eau. (cm. DURETÉ DE L'EAU). Elle est dite temporaire car lorsque l'eau est bouillie, le bicarbonate se décompose et CaCO 3 précipite. Ce phénomène conduit, par exemple, au fait que du tartre se forme dans la bouilloire au fil du temps.
L'utilisation du calcium et de ses composés
Le calcium métallique est utilisé pour la production métallothermique d'uranium (cm. Uranium (élément chimique)), thorium (cm. THORIUM), titane (cm. TITANE (élément chimique)), zircone (cm. ZIRCONIUM), césium (cm. CÉSIUM) et rubidium (cm. RUBIDIUM).
Les composés de calcium naturel sont largement utilisés dans la production de liants (ciment (cm. CIMENT), gypse (cm. GYPSE), chaux, etc.). L'effet liant de la chaux éteinte est basé sur le fait qu'au fil du temps, l'hydroxyde de calcium réagit avec le dioxyde de carbone dans l'air. À la suite de la réaction en cours, des cristaux aciculaires de calcite CaCO3 se forment, qui se transforment en pierres, briques et autres matériaux de construction à proximité et, pour ainsi dire, les soudent en un seul ensemble. Carbonate de calcium cristallin - marbre - matériau de finition fin. La craie est utilisée pour blanchir. De grandes quantités de calcaire sont consommées dans la production de fonte brute, car elles permettent le transfert des impuretés réfractaires du minerai de fer (par exemple, le quartz SiO 2) dans des scories à point de fusion relativement bas.
Comme désinfectant javel très efficace (cm. POUDRE BLANCHISSANTE)- « chlore » Ca(OCl)Cl - mélange de chlorure et d'hypochlorite de calcium (cm. HYPOCHLORITE DE CALCIUM)à haut pouvoir oxydant.
Le sulfate de calcium est également largement utilisé, existant à la fois sous la forme d'un composé anhydre et sous la forme d'hydrates cristallins - le sulfate dit "semi-aqueux" - l'albâtre (cm. ALEVIZ FRYAZIN (Milanais)) CaSO 4 0,5H 2 O et sulfate à deux eaux - gypse CaSO 4 2H 2 O. Le gypse est largement utilisé dans la construction, la sculpture, pour la fabrication de stuc et de divers produits d'art. Le gypse est également utilisé en médecine pour fixer les os en cas de fractures.
Le chlorure de calcium CaCl 2 est utilisé avec le sel de table pour lutter contre le givrage des revêtements routiers. Le fluorure de calcium CaF 2 est un excellent matériau optique.
calcium dans le corps
Le calcium est un élément biogénique (cm.ÉLÉMENTS BIOGÉNIQUES), constamment présent dans les tissus des plantes et des animaux. Composant important métabolisme minéral Nutrition animale et humaine et minérale des plantes, le calcium remplit diverses fonctions dans l'organisme. Contient de l'apatite (cm. APATITE), ainsi que le sulfate et le carbonate de calcium forment le composant minéral du tissu osseux. Le corps humain pesant 70 kg contient environ 1 kg de calcium. Le calcium est impliqué dans le travail des canaux ioniques (cm. CANAUX IONIQUES), effectuant le transport de substances à travers des membranes biologiques, dans la transmission d'un influx nerveux (cm. IMPULSION NERVEUSE), en cours de coagulation sanguine (cm. COAGULATION SANGUINE) et la fécondation. Les calciférols régulent le métabolisme du calcium dans le corps (cm. CALCIFEROLS)(Vitamine D). Le manque ou l'excès de calcium entraîne diverses maladies - le rachitisme (cm. RACHITISME), calcification (cm. CALCINOSE) etc. Par conséquent, l'alimentation humaine doit contenir des composés de calcium dans les bonnes quantités (800-1500 mg de calcium par jour). La teneur en calcium est élevée dans les produits laitiers (comme le fromage cottage, le fromage, le lait), certains légumes et d'autres aliments. Les préparations de calcium sont largement utilisées en médecine.

Dictionnaire encyclopédique. 2009 .

Synonymes:

Calcium- un élément du sous-groupe principal du deuxième groupe, la quatrième période du système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleev, de numéro atomique 20. Il est désigné par le symbole Ca (lat. Calcium). La substance simple calcium (numéro CAS : 7440-70-2) est un métal alcalino-terreux doux, réactif, blanc argenté.

Histoire et origine du nom

Le nom de l'élément vient du lat. calx (au génitif calcis) - "chaux", "pierre tendre". Il a été proposé par le chimiste anglais Humphrey Davy, qui en 1808 a isolé le calcium métal par la méthode électrolytique. Davy a électrolysé un mélange de chaux éteinte humide avec de l'oxyde de mercure HgO sur une plaque de platine, qui était l'anode. Un fil de platine plongé dans du mercure liquide servait de cathode. À la suite de l'électrolyse, un amalgame de calcium a été obtenu. Après en avoir chassé le mercure, Davy a reçu un métal appelé calcium. Les composés de calcium - calcaire, marbre, gypse (ainsi que la chaux - un produit de la combustion du calcaire) sont utilisés dans la construction depuis plusieurs millénaires. Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, les chimistes considéraient la chaux comme un corps simple. En 1789, A. Lavoisier suggéra que la chaux, la magnésie, la barytine, l'alumine et la silice sont des substances complexes.

Être dans la nature

En raison de la forte activité chimique du calcium sous forme libre dans la nature, on ne le trouve pas.

Le calcium représente 3,38 % de la masse de la croûte terrestre (5e en abondance après l'oxygène, le silicium, l'aluminium et le fer).

isotopes

Le calcium se présente dans la nature sous la forme d'un mélange de six isotopes : 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca et 48Ca, dont le plus courant - 40Ca - est à 96,97 %.

Dans les roches et les minéraux

La majeure partie du calcium est contenue dans la composition des silicates et aluminosilicates de diverses roches (granites, gneiss, etc.), notamment dans le feldspath - anorthite Ca.

Sous forme de roches sédimentaires, les composés calciques sont représentés par la craie et les calcaires, constitués principalement du minéral calcite (CaCO 3). La forme cristalline de la calcite, le marbre, est beaucoup moins courante dans la nature.

Minéraux calciques tels que calcite CaCO 3 , anhydrite CaSO 4 , albâtre CaSO 4 0,5H 2 O et gypse CaSO 4 2H 2 O, fluorite CaF 2 , apatites Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomie MgCO 3 CaCO3. La présence de sels de calcium et de magnésium dans l'eau naturelle détermine sa dureté.

Le calcium, qui migre vigoureusement dans la croûte terrestre et s'accumule dans divers systèmes géochimiques, forme 385 minéraux (le quatrième en nombre de minéraux).

Migration dans la croûte terrestre

Dans la migration naturelle du calcium, un rôle important est joué par «l'équilibre carbonate», associé à la réaction réversible de l'interaction du carbonate de calcium avec l'eau et le dioxyde de carbone avec formation de bicarbonate soluble:

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

(l'équilibre se déplace vers la gauche ou vers la droite selon la concentration de dioxyde de carbone).

La migration biogénique joue un rôle important.

Dans la biosphère

Les composés de calcium se trouvent dans presque tous les tissus animaux et végétaux (voir également ci-dessous). Une quantité importante de calcium fait partie des organismes vivants. Ainsi, l'hydroxyapatite Ca 5 (PO 4) 3 OH ou, dans une autre entrée, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - la base du tissu osseux des vertébrés, y compris l'homme; les coquilles et coquilles de nombreux invertébrés, coquilles d'œufs, etc. sont constituées de carbonate de calcium CaCO 3. Dans les tissus vivants humains et animaux, 1,4-2% Ca (en fraction massique); dans un corps humain pesant 70 kg, la teneur en calcium est d'environ 1,7 kg (principalement dans la composition de la substance intercellulaire du tissu osseux).

Reçu

Le calcium métallique libre est obtenu par électrolyse d'une masse fondue constituée de CaCl 2 (75-80%) et de KCl ou de CaCl 2 et CaF 2, ainsi que par réduction aluminothermique de CaO à 1170-1200°C :

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

Propriétés

Propriétés physiques

Le calcium métal existe sous deux formes allotropiques. Jusqu'à 443 °C, α-Ca avec un réseau cubique à faces centrées est stable (paramètre a = 0,558 nm), au-dessus de β-Ca est stable avec un réseau cubique à corps centré de type α-Fe (paramètre a = 0,448 nm). Enthalpie standard Δ H 0 de la transition α → β est de 0,93 kJ/mol.

Propriétés chimiques

Dans la série des potentiels standards, le calcium est situé à gauche de l'hydrogène. Le potentiel d'électrode standard du couple Ca 2+ / Ca 0 est de -2,84 V, de sorte que le calcium réagit activement avec l'eau, mais sans inflammation :

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

La présence de bicarbonate de calcium dissous dans l'eau détermine en grande partie la dureté temporaire de l'eau. Elle est dite temporaire car lors de l'ébullition de l'eau, le bicarbonate se décompose et CaCO 3 précipite. Ce phénomène conduit, par exemple, au fait que du tartre se forme dans la bouilloire au fil du temps.

Application

Applications du calcium métallique

Le calcium-métal est principalement utilisé comme agent réducteur dans la production de métaux, en particulier le nickel, le cuivre et l'acier inoxydable. Le calcium et son hydrure sont également utilisés pour produire des métaux difficiles à récupérer tels que le chrome, le thorium et l'uranium. Les alliages de calcium et de plomb sont utilisés dans les batteries et les alliages de roulement. Les granulés de calcium sont également utilisés pour éliminer les traces d'air des appareils à électrovide.

Métalthermie

Le calcium métallique pur est largement utilisé en métallothermie pour obtenir des métaux rares.

Alliage

La fusion nucléaire

L'isotope 48 Ca est le matériau le plus efficace et le plus largement utilisé pour la production d'éléments superlourds et la découverte de nouveaux éléments dans le tableau périodique. Par exemple, dans le cas de l'utilisation d'ions 48 Ca pour produire des éléments superlourds dans des accélérateurs, les noyaux de ces éléments sont formés des centaines et des milliers de fois plus efficacement que lors de l'utilisation d'autres "projectiles" (ions).) Il est utilisé sous la forme et pour la réduction des métaux, ainsi que dans la production de cyanamide calcium (en chauffant du carbure de calcium dans l'azote à 1200°C, la réaction est exothermique, réalisée dans des fours à cyanamide).

Le calcium, ainsi que ses alliages avec l'aluminium et le magnésium, sont utilisés dans les batteries électriques thermiques de réserve comme anode (par exemple, un élément au chromate de calcium). Le chromate de calcium est utilisé dans des batteries telles que la cathode. Une caractéristique de ces batteries est une durée de vie extrêmement longue (décennies) dans un état utilisable, la capacité de fonctionner dans toutes les conditions (espace, hautes pressions) et une énergie spécifique élevée en poids et en volume. L'inconvénient est la courte durée. De telles batteries sont utilisées là où il est nécessaire de créer une puissance électrique colossale pendant une courte durée (missiles balistiques, certains engins spatiaux, etc.).

De plus, des composés de calcium sont introduits dans des préparations pour la prévention de l'ostéoporose, dans des complexes de vitamines pour les femmes enceintes et les personnes âgées.-

Le rôle biologique du calcium

Le calcium est un macronutriment courant chez les plantes, les animaux et les humains. Chez l'homme et les autres vertébrés, la majeure partie se trouve dans le squelette et les dents sous forme de phosphates. Les squelettes de la plupart des groupes d'invertébrés (éponges, polypes coralliens, mollusques, etc.) sont composés de diverses formes de carbonate de calcium (chaux). Les ions calcium sont impliqués dans les processus de coagulation sanguine, ainsi que dans le maintien d'une pression osmotique constante du sang. Les ions calcium servent également de seconds messagers universels et régulent une variété de processus intracellulaires - contraction musculaire, exocytose, y compris la sécrétion d'hormones et de neurotransmetteurs, etc. La concentration de calcium dans le cytoplasme des cellules humaines est d'environ 10−7 mol, dans les fluides intercellulaires environ 10− 3 mol.

Le besoin en calcium dépend de l'âge. Pour les adultes, l'apport journalier requis est de 800 à 1000 milligrammes (mg) et pour les enfants de 600 à 900 mg, ce qui est très important pour les enfants en raison de la croissance intensive du squelette. La majeure partie du calcium qui pénètre dans le corps humain avec les aliments se trouve dans les produits laitiers, le calcium restant se trouve dans la viande, le poisson et certains aliments végétaux (les légumineuses sont particulièrement riches). L'absorption se produit à la fois dans le gros et l'intestin grêle et est facilitée par un environnement acide, la vitamine D et la vitamine C, le lactose et les acides gras insaturés. Le rôle du magnésium dans le métabolisme du calcium est également important, avec sa carence, le calcium est « lessivé » des os et se dépose dans les reins (calculs rénaux) et les muscles.

En raison du grand nombre de processus associés au calcium, la teneur en calcium dans le sang est régulée avec précision et, avec une nutrition adéquate, aucune carence ne se produit. Une absence prolongée du régime alimentaire peut provoquer des crampes, des douleurs articulaires, de la somnolence, des défauts de croissance et de la constipation. Une carence plus profonde entraîne des crampes musculaires permanentes et de l'ostéoporose. L'abus de café et d'alcool peut être à l'origine d'une carence en calcium, car une partie de celui-ci est excrétée dans l'urine.

Des doses excessives de calcium et de vitamine D peuvent provoquer une hypercalcémie, suivie d'une calcification intense des os et des tissus (affectant principalement le système urinaire). Un excès prolongé perturbe le fonctionnement des tissus musculaires et nerveux, augmente la coagulation du sang et réduit l'absorption du zinc par les cellules osseuses. La dose quotidienne maximale sans danger pour un adulte est de 1500 à 1800 milligrammes.

Femmes enceintes et allaitantes - 1500 à 2000 mg.

Composés de calcium- le calcaire, le marbre, le gypse (ainsi que la chaux - un produit du calcaire) sont utilisés dans la construction depuis l'Antiquité. Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, les chimistes considéraient la chaux comme une substance simple. En 1789, A. Lavoisier suggéra que la chaux, la magnésie, la barytine, l'alumine et la silice sont des substances complexes. En 1808, Davy, soumettant un mélange de chaux éteinte humide avec de l'oxyde de mercure à une électrolyse avec une cathode de mercure, prépara un amalgame de calcium, et après en avoir chassé le mercure, il obtint un métal appelé "calcium" (du lat. Calx, genre. Cas calcaire - chaux).

Disposition des électrons en orbites.

+20Ca… |3s 3p 3j | 4s

Le calcium est appelé un métal alcalino-terreux, il est classé comme un élément S. Au niveau électronique externe, le calcium possède deux électrons, il donne donc des composés : CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3, etc. Le calcium appartient aux métaux typiques - il a une grande affinité pour l'oxygène, réduit presque tous les métaux de leurs oxydes et forme une base assez forte Ca (OH) 2.

Les réseaux cristallins des métaux peuvent être de différents types, cependant, le calcium est caractérisé par un réseau cubique à faces centrées.

Les tailles, la forme et la disposition mutuelle des cristaux dans les métaux sont émises par des méthodes métallographiques. Le bilan le plus complet de la structure métallique à cet égard est donné par analyse microscopique sa section mince. Un échantillon est découpé dans le métal testé et son plan est meulé, poli et gravé avec une solution spéciale (gravant). À la suite de la gravure, la structure de l'échantillon est mise en évidence, qui est examinée ou photographiée à l'aide d'un microscope métallographique.

Le calcium est un métal léger (d = 1,55), de couleur blanc argenté. Il est plus dur et fond à une température plus élevée (851°C) que le sodium, qui lui est voisin dans le tableau périodique. C'est parce qu'il y a deux électrons par ion calcium dans le métal. Par conséquent, la liaison chimique entre les ions et le gaz d'électrons est plus forte que celle du sodium. Dans les réactions chimiques, les électrons de valence du calcium sont transférés aux atomes d'autres éléments. Dans ce cas, des ions doublement chargés se forment.

Le calcium est très réactif avec les métaux, en particulier avec l'oxygène. Dans l'air, il s'oxyde plus lentement que les métaux alcalins, car le film d'oxyde qui le recouvre est moins perméable à l'oxygène. Lorsqu'il est chauffé, le calcium brûle en dégageant d'énormes quantités de chaleur :

Le calcium réagit avec l'eau en en déplaçant l'hydrogène et en formant une base :

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

En raison de sa grande réactivité avec l'oxygène, le calcium trouve une certaine utilité dans l'obtention de métaux rares à partir de leurs oxydes. Les oxydes métalliques sont chauffés avec des copeaux de calcium ; à la suite des réactions, de l'oxyde de calcium et un métal sont obtenus. L'utilisation du calcium et de certains de ses alliages pour la soi-disant désoxydation des métaux repose sur la même propriété. Le calcium est ajouté au métal en fusion et élimine les traces d'oxygène dissous ; l'oxyde de calcium résultant flotte à la surface du métal. Le calcium fait partie de certains alliages.

Le calcium est obtenu par électrolyse du chlorure de calcium fondu ou par la méthode aluminothermique. L'oxyde de calcium, ou chaux éteinte, est une poudre blanche qui fond à 2570°C. Il est obtenu par calcination de calcaire :

CaCO3 \u003d CaO + CO2 ^

L'oxyde de calcium est un oxyde basique, il réagit donc avec les acides et les anhydrides d'acide. Avec l'eau, on obtient une base - hydroxyde de calcium :

CaO + H2O = Ca(OH)2

L'addition d'eau à l'oxyde de calcium, appelée extinction à la chaux, procède au dégagement d'une grande quantité de chaleur. Une partie de l'eau est transformée en vapeur. L'hydroxyde de calcium, ou chaux éteinte, est une substance blanche, légèrement soluble dans l'eau. Solution aqueuse l'hydroxyde de calcium est appelé eau de chaux. Une telle solution a des propriétés alcalines assez fortes, car l'hydroxyde de calcium se dissocie bien :

Ca(OH) 2 \u003d Ca + 2OH

Comparé aux hydrates d'oxydes de métaux alcalins, l'hydroxyde de calcium est une base plus faible. Cela s'explique par le fait que l'ion calcium est doublement chargé et attire plus fortement les groupements hydroxyles.

La chaux hydratée et sa solution, appelée eau de chaux, réagissent avec les acides et les anhydrides d'acide, y compris le dioxyde de carbone. L'eau de chaux est utilisée dans les laboratoires pour découvrir le dioxyde de carbone, car le carbonate de calcium insoluble qui en résulte rend l'eau trouble :

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Cependant, lorsque le dioxyde de carbone est passé pendant une longue période, la solution redevient transparente. Cela est dû au fait que le carbonate de calcium est converti en un sel soluble - le bicarbonate de calcium :

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Dans l'industrie, le calcium est obtenu de deux manières :

En chauffant un mélange briqueté de CaO et de poudre d'Al à 1200 ° C sous un vide de 0,01 à 0,02 mm. rt. Art.; libéré par la réaction :

6CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

La vapeur de calcium se condense sur une surface froide.

Par électrolyse d'une masse fondue de CaCl2 et de KCl avec une cathode de cuivre-calcium liquide, un alliage de Cu - Ca (65% Ca) est préparé, à partir duquel le calcium est distillé à une température de 950 - 1000 ° C sous un vide de 0,1 - 0,001 mmHg.

Un procédé a également été développé pour obtenir du calcium par dissociation thermique du carbure de calcium CaC2.

Le calcium est l'un des éléments les plus abondants dans la nature. Il en contient environ 3% (masse) dans la croûte terrestre. Les sels de calcium forment dans la nature de grandes accumulations sous forme de carbonates (craie, marbre), de sulfates (gypse), de phosphates (phosphorites). Sous l'action de l'eau et du dioxyde de carbone, les carbonates passent en solution sous forme d'hydrocarbures et sont transportés par voie souterraine et les eaux de la rivière longues distances. Lorsque les sels de calcium sont lessivés, des grottes peuvent se former. En raison de l'évaporation de l'eau ou d'une augmentation de la température, des dépôts de carbonate de calcium peuvent se former dans un nouvel endroit. Ainsi, par exemple, des stalactites et des stalagmites se forment dans des grottes.

Les sels solubles de calcium et de magnésium déterminent la dureté globale de l'eau. S'ils sont présents dans l'eau en petites quantités, alors l'eau est dite douce. À excellent contenu ces sels (100 - 200 mg de sels de calcium - dans 1 litre en termes d'ions), l'eau est considérée comme dure. Dans une telle eau, le savon mousse mal, car les sels de calcium et de magnésium forment avec lui des composés insolubles. Ne fonctionne pas bien dans l'eau dure produits alimentaires, et lorsqu'il est bouilli, il donne du tartre sur les parois des chaudières à vapeur. Le tartre conduit mal la chaleur, provoque une augmentation de la consommation de combustible et accélère l'usure des parois de la chaudière. Formation de tartre - processus difficile. Lorsqu'ils sont chauffés, les sels acides d'acide carbonique de calcium et de magnésium se décomposent et se transforment en carbonates insolubles :

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

La solubilité du sulfate de calcium CaSO4 diminue également lorsqu'il est chauffé, il fait donc partie de l'échelle.

La dureté causée par la présence de bicarbonates de calcium et de magnésium dans l'eau est appelée carbonate ou temporaire, car elle est éliminée par ébullition. Outre la dureté carbonatée, on distingue également la dureté non carbonatée, qui dépend de la teneur en sulfates et chlorures de calcium et de magnésium dans l'eau. Ces sels ne sont pas éliminés par ébullition et, par conséquent, la dureté non carbonatée est également appelée dureté constante. La dureté carbonatée et non carbonatée s'ajoute à la dureté totale.

Pour éliminer complètement la dureté, l'eau est parfois distillée. Faire bouillir l'eau pour éliminer la dureté carbonatée. La dureté générale est éliminée soit en ajoutant des produits chimiques, soit en utilisant ce que l'on appelle des échangeurs de cations. Lors de l'utilisation de la méthode chimique, les sels solubles de calcium et de magnésium sont convertis en carbonates insolubles, par exemple, du lait de chaux et de la soude sont ajoutés :

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

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

La suppression de la rigidité avec des échangeurs de cations est un processus plus avancé. Cation - substances complexes(composés naturels de silicium et d'aluminium, haut poids moléculaire composés organiques), dont la composition peut être exprimée par la formule Na2R, où R est un reste d'acide complexe. Lorsque l'eau est filtrée à travers une couche d'échangeur de cations, les ions Na (cations) sont échangés contre des ions Ca et Mg :

Ca + Na2R = 2Na + CaR

Par conséquent, les ions Ca de la solution passent dans l'échangeur de cations et les ions Na passent de l'échangeur de cations dans la solution. Pour restaurer l'échangeur de cations utilisé, il est lavé avec une solution de sel commun. Dans ce cas, le processus inverse se produit : les ions Ca dans l'échangeur de cations sont remplacés par des ions Na :

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

L'échangeur de cations régénéré peut être réutilisé pour la purification de l'eau.

Sous forme de métal pur, Ca est utilisé comme agent réducteur pour U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb et certains métaux de terres rares et leurs composés. Il est également utilisé pour la désoxydation des aciers, bronzes et autres alliages, pour l'élimination du soufre des produits pétroliers, pour la déshydratation des liquides organiques, pour la purification de l'argon des impuretés azotées et comme absorbeur de gaz dans les appareils électriques à vide. Grande application en technologie, des matériaux antifiction du système Pb - Na - Ca, ainsi que des alliages Pb - Ca, qui sont utilisés pour fabriquer la gaine des câbles électriques, ont été obtenus. L'alliage Ca - Si - Ca (silicocalcium) est utilisé comme désoxydant et dégazeur dans la production d'aciers de haute qualité.

Le calcium est l'un des éléments biogéniques nécessaires à la cours normal processus vitaux. Il est présent dans tous les tissus et fluides des animaux et des plantes. Seuls des organismes rares peuvent se développer dans un environnement dépourvu de Ca. Dans certains organismes, la teneur en Ca atteint 38%: chez l'homme - 1,4 - 2%. Les cellules des organismes végétaux et animaux ont besoin de ratios strictement définis d'ions Ca, Na et K dans les milieux extracellulaires. Les plantes obtiennent Ca du sol. Selon leur relation au Ca, les plantes sont divisées en calcéphiles et calcéphobes. Les animaux obtiennent Ca de la nourriture et de l'eau. Le Ca est nécessaire à la formation d'un certain nombre de structures cellulaires, au maintien de la perméabilité normale des membranes cellulaires externes, à la fécondation des œufs de poisson et d'autres animaux et à l'activation d'un certain nombre d'enzymes. Les ions Ca transmettent l'excitation à la fibre musculaire, provoquant sa contraction, augmentent la force des contractions cardiaques, augmentent la fonction phagocytaire des leucocytes, activent le système de protéines sanguines protectrices et participent à sa coagulation. Dans les cellules, presque tout le Ca est sous forme de composés avec des protéines, des acides nucléiques, des phospholipides, dans des complexes avec des phosphates inorganiques et des acides organiques. Dans le plasma sanguin de l'homme et des animaux supérieurs, seuls 20 à 40 % de Ca peuvent être associés à des protéines. Chez les animaux à squelette, jusqu'à 97 à 99 % de tout le Ca est utilisé comme matériau de construction : chez les invertébrés, principalement sous forme de CaCO3 (coquilles de mollusques, coraux), chez les vertébrés, sous forme de phosphates. De nombreux invertébrés stockent Ca avant de muer pour construire un nouveau squelette ou pour assurer des fonctions vitales dans des conditions défavorables. La teneur en Ca dans le sang des humains et des animaux supérieurs est régulée par les hormones parathyroïdiennes et glande thyroïde. La vitamine D joue le rôle le plus important dans ces processus. L'absorption de Ca se produit dans la partie antérieure intestin grêle. L'assimilation du Ca s'aggrave avec une diminution de l'acidité dans l'intestin et dépend du rapport Ca, phosphore et lipides dans les aliments. Les rapports Ca/P optimaux dans le lait de vache sont d'environ 1,3 (dans les pommes de terre 0,15, dans les haricots 0,13, dans la viande 0,016). Avec un excès de P et d'acide oxalique dans les aliments, l'absorption de Ca se détériore. Acides biliaires accélérer son absorption. Le rapport optimal Ca/graisse dans l'alimentation humaine est de 0,04 à 0,08 g de Ca pour 1 g. gros. L'excrétion de Ca se produit principalement par les intestins. Les mammifères pendant la lactation perdent beaucoup de Ca avec le lait. Avec des violations du métabolisme phosphore-calcium chez les jeunes animaux et les enfants, le rachitisme se développe chez les animaux adultes - une modification de la composition et de la structure du squelette (ostéomalacie).

En médecine, les médicaments Ca éliminent les troubles associés à un manque d'ions Ca dans le corps (avec tétanie, spasmophilie, rachitisme). Les préparations de Ca réduisent hypersensibilité aux allergènes et sont utilisés pour traiter maladies allergiques(maladie sérique, fièvre du sommeil, etc.). Les préparations de Ca réduisent l'augmentation de la perméabilité vasculaire et ont un effet anti-inflammatoire. Ils sont utilisés pour les vascularites hémorragiques, les maladies des rayons, les processus inflammatoires (pneumonie, pleurésie, etc.) et certains maladies de la peau. Il est prescrit comme agent hémostatique, pour améliorer l'activité du muscle cardiaque et renforcer l'effet des préparations digitales, comme antidote en cas d'empoisonnement aux sels de magnésium. Avec d'autres médicaments, les préparations de Ca sont utilisées pour stimuler le travail. Le chlorure de Ca est administré par voie orale et intraveineuse. L'ossocalcinol (suspension stérile à 15 % de poudre d'os spécialement préparée dans de l'huile de pêche) a été proposé pour la thérapie tissulaire.

Les préparations de Ca comprennent également le gypse (CaSO4), utilisé en chirurgie pour les plâtres, et la craie (CaCO3), administrée par voie orale avec une acidité accrue du suc gastrique et pour la préparation de la poudre dentaire.