Mivel lép kölcsönhatásba a kalcium? A kalcium fizikai tulajdonságai

A periódusos rendszer összes eleme között több is megkülönböztethető, amelyek nélkül nem csak különböző betegségek alakulhatnak ki az élő szervezetekben, de általában lehetetlen normálisan élni és növekedni. Ezek egyike a kalcium.

Érdekes módon, ha erről a fémről, mint egyszerű anyagról van szó, semmi haszna nincs az embernek, még csak nem is árt. A Ca 2+ ionokról azonban csak szót kell ejteni, hiszen rögtön a pontok tömege jellemzi fontosságukat.

A kalcium helyzete a periódusos rendszerben

A kalcium jellemzése, mint minden más elem, a periódusos rendszerben elfoglalt helyzetének feltüntetésével kezdődik. Végül is lehetővé teszi, hogy sokat tanuljunk erről az atomról:

• nukleáris töltet;
• az elektronok és protonok, neutronok száma;
• oxidációs állapot, magasabb és alacsonyabb;
• elektronikus konfiguráció és egyéb fontos dolgok.

Az általunk vizsgált elem a második csoport, a fő alcsoport negyedik nagy periódusában található, és 20-as sorszámmal rendelkezik. A kémiai periódusos táblázat a kalcium atomtömegét is mutatja - 40,08, ami a meglévő átlagos értéke. ennek az atomnak az izotópjai.

Az oxidációs állapot egy, mindig állandó, egyenlő +2-vel. CaO képlet. Az elem latin neve kalcium, ezért a Ca atom szimbóluma.

A kalcium, mint egyszerű anyag jellemzése

Normál körülmények között ez az elem fém, ezüst-fehér színű. A kalcium képlete egyszerű anyagként Ca. Magas kémiai aktivitásának köszönhetően számos különböző osztályba tartozó vegyületet képes képezni.

Aggregált szilárd állapotban nem része az emberi szervezetnek, ezért ipari és műszaki igényekhez (főleg kémiai szintézisekhez) fontos.

A földkéregben való részesedését tekintve az egyik legelterjedtebb fém, körülbelül 1,5%. Az alkáliföldfémek csoportjába tartozik, hiszen vízben oldva lúgokat ad, de a természetben többféle ásványi anyag és só formájában fordul elő. Sok kalciumot (400 mg/l) tartalmaz a tengervíz.

Kristály cella

A kalcium jellemzőit a kristályrács szerkezete magyarázza, amely kétféle lehet (mivel van alfa és béta forma):

• köbös arc-centrikus;
• kötetközpontú.

A molekulában a kötés típusa fémes, a rács helyein, mint minden fémnél, atomionok vannak.

A természetben lenni

A természetben számos olyan alapanyag található, amelyek tartalmazzák ezt az elemet.

1. Tengervíz.
2. Kőzetek és ásványok.
3. Élő szervezetek (héjak és héjak, csontszövet és így tovább).
4. Talajvíz a földkéregben.

A következő típusú kőzetek és ásványi anyagok azonosíthatók, amelyek természetes kalciumforrások.

1. A dolomit kalcium- és magnézium-karbonát keveréke.
2. A fluorit kalcium-fluorid.
3. Gipsz - CaSO 4 2H 2 O.
4. Kalcit - kréta, mészkő, márvány - kalcium-karbonát.
5. Alabástrom - CaSO 4 0,5H 2 O.
6. Apátitás.

Összesen mintegy 350 különböző ásványi anyagot és kőzetet izolálnak, amelyek kalciumot tartalmaznak.

Hogyan lehet eljutni

Hosszú ideig nem lehetett a fémet szabad formában elkülöníteni, mivel kémiai aktivitása magas, tiszta formában nem találja meg a természetben. Ezért a 19. századig (1808) a kérdéses elem egy másik rejtély volt, amelyet a periódusos rendszer hordozott.

A kalcium, mint fém képes volt szintetizálni Humphrey Davy angol vegyészt. Ő volt az, aki először fedezte fel a szilárd ásványi anyagok és sók olvadékainak elektromos árammal való kölcsönhatásának jellemzőit. A mai napig ennek a fémnek a legmegfelelőbb módja a sói elektrolízise, ​​mint például:

• kalcium- és kálium-klorid keveréke;
• fluor és kalcium-klorid keveréke.

Oxidjából kalciumot is ki lehet vonni a kohászatban általánosan elterjedt aluminoterm módszerrel.

Fizikai tulajdonságok

A kalcium fizikai paraméterek szerinti jellemzése több ponton is leírható.

1. Aggregált állapot - normál körülmények között szilárd.
2. Olvadáspont - 842 0 С.
3. A fém puha, késsel vágható.
4. Szín - ezüstös-fehér, ragyogó.
5. Jó vezető- és hővezető tulajdonságokkal rendelkezik.
6. Hosszan tartó melegítés hatására folyékony, majd gőz állapotba kerül, elveszítve fémes tulajdonságait. Forráspont 1484 0 С.

A kalcium fizikai tulajdonságainak egy jellemzője van. Amikor egy fémre nyomást gyakorolnak, egy adott időpontban az elveszti fémes tulajdonságait és elektromos áramvezető képességét. Az expozíció további növelésével azonban újra helyreáll, és szupravezetőként nyilvánul meg, többszörösen magasabb, mint a többi elem e mutatók tekintetében.

Kémiai tulajdonságok

Ennek a fémnek az aktivitása nagyon magas. Ezért sok kölcsönhatás van, amelyben a kalcium belép. Minden nemfémmel való reakció gyakori nála, mert redukálószerként nagyon erős.

1. Normál körülmények között könnyen reagál a megfelelő bináris vegyületek képződésével: halogének, oxigén.
2. Melegítéskor: hidrogén, nitrogén, szén, szilícium, foszfor, bór, kén és mások.
3. A szabadban azonnal kölcsönhatásba lép a szén-dioxiddal és az oxigénnel, ezért szürke bevonat borítja.
4. Hevesen reagál savakkal, néha meggyulladással.

A kalcium érdekes tulajdonságai a sók összetételében nyilvánulnak meg. Tehát a mennyezeten és a falakon növekvő gyönyörű barlangok nem más, mint idővel vízből, szén-dioxidból és bikarbonátból képződnek a talajvízben zajló folyamatok hatására.

Figyelembe véve, hogy a fém mennyire aktív normál állapotában, laboratóriumokban tárolják, mint a lúgosak. Sötét üvegedényben, szorosan lezárt fedéllel, kerozin vagy paraffin réteg alatt.

A kalciumionra adott minőségi reakció a láng gyönyörű, telített téglavörös színű színe. A vegyületek összetételében egy fém azonosítható egyes sóinak (kalcium-karbonát, fluorid, szulfát, foszfát, szilikát, szulfit) oldhatatlan csapadékával is.

fém csatlakozások

A fémvegyületek típusai a következők:

• oxid;
• hidroxid;
• kalcium sók (közepes, savas, bázikus, kettős, komplex).

A CaO néven ismert kalcium-oxidot építőanyag (mész) előállítására használják. Ha az oxidot vízzel oltja el, akkor a megfelelő hidroxidot kapja, amely lúg tulajdonságait mutatja.

A gazdaság különböző ágazataiban használt különféle kalciumsóknak van nagy gyakorlati jelentősége. Azt, hogy milyen sók léteznek, fentebb már említettük. Adjunk példákat ezeknek a vegyületeknek a típusaira.

1. Közepes sók - CaCO 3 karbonát, Ca 3 foszfát (PO 4) 2 és mások.
2. Savas hidroszulfát CaHSO 4.
3. A főbbek a bikarbonát (CaOH) 3 PO 4.
4. Komplex - Cl 2.
5. Kettős - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

A kalcium az ebbe az osztályba tartozó vegyületek formájában fontos a biológiai rendszerek számára, mivel a sók a szervezet ionforrásai.

Biológiai szerep

Miért fontos a kalcium az emberi szervezet számára? Ennek több oka is van.

1. Ennek az elemnek az ionjai az intercelluláris anyag és a szövetfolyadék részét képezik, részt vesznek a gerjesztési mechanizmusok szabályozásában, a hormonok és neurotranszmitterek termelésében.
2. A kalcium a csontokban, a fogzománcban halmozódik fel, a teljes testtömeg körülbelül 2,5%-a. Ez elég sok, és fontos szerepet játszik ezen szerkezetek megerősítésében, szilárdságuk és stabilitásuk megőrzésében. A test növekedése nélküle lehetetlen.
3. A véralvadás a kérdéses ionoktól is függ.
4. A szívizom része, részt vesz annak gerjesztésében és összehúzódásában.
5. Résztvevője az exocitózis és más intracelluláris változások folyamatainak.

Ha az elfogyasztott kalcium mennyisége nem elegendő, akkor olyan betegségek alakulnak ki, mint például:

• angolkór;
• csontritkulás;
• vérbetegségek.

A felnőttek napi normája 1000 mg, a 9 évesnél idősebb gyermekek esetében pedig 1300 mg. Annak érdekében, hogy elkerüljük ennek az elemnek a túlzott mennyiségét a szervezetben, nem szabad túllépni a feltüntetett adagot. Ellenkező esetben bélbetegségek alakulhatnak ki.

Minden más élőlény számára a kalcium nem kevésbé fontos. Például, bár sokaknak nincs csontvázuk, az erősítésük külső eszközei is ennek a fémnek a képződményei. Közöttük:

• kagylófélék;
• kagyló és osztriga;
• szivacsok;
• korall polipok.

Mindegyikük a hátán hord, vagy elvileg életfolyamatban valamilyen külső vázat alkot, amely megvédi őket a külső hatásoktól és a ragadozóktól. Fő alkotóeleme a kalciumsók.

A gerinces állatoknak, az emberekhez hasonlóan, szükségük van ezekre az ionokra a normális növekedéshez és fejlődéshez, és táplálékkal kapják meg őket.

Számos lehetőség létezik, amellyel pótolható az elem hiányzó normája a testben. A legjobb persze a természetes módszerek – a kívánt atomot tartalmazó termékek. Ha azonban ez valamilyen okból nem elegendő vagy lehetetlen, az orvosi út is elfogadható.

Tehát a kalciumot tartalmazó élelmiszerek listája a következő:

• tej- és savanyú tejtermékek;
• egy hal;
• lomb;
• gabonafélék (hajdina, rizs, teljes kiőrlésű lisztből készült péksütemények);
• néhány citrusfélék (narancs, mandarin);
• hüvelyesek;
• minden dió (különösen a mandula és a dió).

Ha allergiás egyes termékekre, vagy más okból nem tudja használni, akkor a kalcium tartalmú készítmények segítenek pótolni a kívánt elem szintjét a szervezetben.

Mindegyikük ennek a fémnek a sója, amelyek könnyen felszívódnak a szervezetben, gyorsan felszívódnak a vérbe és a belekben. Közülük a legnépszerűbbek és a legnépszerűbbek a következők.

1. Kalcium-klorid - oldatos injekció vagy orális adagolás felnőttek és gyermekek számára. A készítményben lévő só koncentrációjában különbözik, "forró injekciókhoz" használják, mert befecskendezve éppen ilyen érzést okoz. Vannak gyümölcslével ellátott formák, amelyek megkönnyítik a lenyelést.
2. Kapható tabletta (0,25 vagy 0,5 g) és intravénás injekcióhoz való oldat formájában. Gyakran tabletták formájában különféle gyümölcs-adalékanyagokat tartalmaz.
3. Kalcium-laktát - 0,5 g-os tablettákban kapható.

Kezdőlap / Előadások 1. évf. / Általános és szerves kémia / 23. kérdés. Kalcium / 2. Fizikai és kémiai tulajdonságok

fizikai tulajdonságok. A kalcium egy ezüstös-fehér képlékeny fém, amely 850°C-on olvad. C-on és 1482 fokon forr. C. Sokkal keményebb, mint az alkálifémek.

Kémiai tulajdonságok. A kalcium aktív fém. Tehát normál körülmények között könnyen kölcsönhatásba lép a légköri oxigénnel és halogénekkel:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (kalcium-oxid);

Ca + Br2 = CaBr2 (kalcium-bromid).

Hidrogénnel, nitrogénnel, kénnel, foszforral, szénnel és más nemfémekkel a kalcium reagál hevítéskor:

Ca + H2 = CaH2 (kalcium-hidrid);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (kalcium-nitrid);

Ca + S = CaS (kalcium-szulfid);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (kalcium-foszfid);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (kalcium-karbid).

A kalcium lassan lép kölcsönhatásba a hideg vízzel és nagyon erőteljesen a forró vízzel:

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

A kalcium képes elvenni az oxigént vagy a halogéneket a kevésbé aktív fémek oxidjaiból és halogenidjéből, azaz redukáló tulajdonságokkal rendelkezik:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

• 1. Természetben lenni
• 3. Átvétel
• 4. Alkalmazás

www.medkurs.ru

Kalcium | útmutató Pesticides.ru

Sok ember számára a kalcium ismerete arra korlátozódik, hogy ez az elem szükséges az egészséges csontokhoz és fogakhoz. Hogy hol van még, miért van rá szükség és mennyire szükséges, arról nem mindenkinek van ötlete. A kalcium azonban számos, számunkra jól ismert vegyületben megtalálható, mind természetes, mind mesterségesen előállított. Kréta és mész, barlangok cseppkövek és cseppkövek, ősi kövületek és cement, gipsz és alabástrom, tejtermékek és csontritkulás elleni szerek – mindez és még sok más is magas kalciumtartalmú.

Ezt az elemet először G. Davy szerezte meg 1808-ban, és eleinte nem használták túl aktívan. Ennek ellenére mára ez a fém az ötödik a világon a termelést tekintve, és évről évre növekszik rá az igény. A kalcium fő felhasználási területe az építőanyagok és keverékek gyártása. Ez azonban nemcsak házak, hanem élő sejtek építéséhez is szükséges. Az emberi szervezetben a kalcium a csontváz része, lehetővé teszi az izomösszehúzódásokat, biztosítja a véralvadást, szabályozza számos emésztőenzim működését, és számos egyéb funkciót is ellát. Nem kevésbé fontos más élő tárgyak: állatok, növények, gombák és még baktériumok számára sem. Ugyanakkor a kalciumszükséglet meglehetősen magas, ami lehetővé teszi a makrotápanyagok közé sorolását.

A kalcium (Calcium), Ca Mengyelejev periodikus rendszerének II. csoportjának fő alcsoportjának kémiai eleme. Atomszám - 20. Atomtömeg - 40,08.

A kalcium egy alkáliföldfém. Szabad állapotban képlékeny, meglehetősen kemény, fehér. A sűrűség a könnyűfémekre vonatkozik.

• Sűrűség - 1,54 g / cm3,
• Olvadáspont - +842 °C,
• Forráspont - +1495 ° C.

A kalcium kifejezett fémes tulajdonságokkal rendelkezik. Az összes vegyület oxidációs állapota +2.

Levegőben oxidréteg borítja, hevítve vöröses, erős lánggal ég. Lassan reagál hideg vízzel, és gyorsan kiszorítja a hidrogént a forró vízből és hidroxidot képez. Hidrogénnel reagálva hidrideket képez. Szobahőmérsékleten nitrogénnel reagálva nitrideket képez. Könnyen kombinálható halogénekkel és kénnel is, hevítéskor helyreállítja a fémoxidokat.

A kalcium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a természetben. A földkéregben 3 tömegszázalék a tartalma. Kréta, mészkő, márvány (a kalcium-karbonát CaCO3 természetes változata) lerakódások formájában fordul elő. Nagy mennyiségben gipsz (CaSO4 x 2h3O), foszfor (Ca3 (PO4) 2) és különféle kalciumtartalmú szilikátok lerakódásai vannak.

Víz

. A kalcium sók szinte mindig jelen vannak a természetes vízben. Ezek közül csak a gipsz oldódik benne kevéssé. A víz szén-dioxid-tartalmával a kalcium-karbonát Ca(HCO3)2-hidrogén-karbonát formájában oldódik.

kemény víz

. A nagy mennyiségű kalcium- vagy magnézium-sót tartalmazó természetes vizet keménynek nevezik.

lágy víz

. Ezeknek a sóknak alacsony tartalma vagy hiánya esetén a vizet lágynak nevezik.

Talajok

. Általános szabály, hogy a talajok megfelelően el vannak látva kalciummal. És mivel a kalcium nagyobb tömegben található meg a növények vegetatív részében, a terméssel történő eltávolítása elhanyagolható.

A talaj kalciumvesztesége a csapadék általi kilúgozás eredményeként következik be. Ez a folyamat a talaj granulometrikus összetételétől, a csapadéktól, a növényfajtáktól, a mész és ásványi műtrágyák formáitól és adagjaitól függ. Ezektől a tényezőktől függően a szántóföldi réteg kalciumvesztesége több tíztől 200-400 kg/ha-ig terjed.

Kalciumtartalom különböző talajtípusokban

A podzolos talajok 0,73%-ban (a talaj szárazanyagában) kalciumot tartalmaznak.

Szürke erdő - 0,90% kalcium.

Csernozjom - 1,44% kalcium.

Szerozemek - 6,04% kalcium.

A növényben a kalcium foszfátok, szulfátok, karbonátok, pektin és oxálsav sói formájában van. A növényekben található kalcium csaknem 65%-a vízzel kinyerhető. A többit gyenge ecetsavval és sósavval kezeljük. A legtöbb kalcium az öregedő sejtekben található.

A kalciumhiány tünetei a következők szerint:
kultúra	hiánytünetek
Általános tünetek	Az apikális rügy fehérítése; fiatal levelek fehérítése; A levelek hegye lefelé hajlik; A levelek széle felkunkorodik;
Burgonya	A felső levelek gyengén virágoznak; A szár növekedési pontja elhal; A levelek szélein világos csík látható, később elsötétül; A levelek széle felcsavarodott;
Fehér káposzta és karfiol	A fiatal növények levelein klorotikus foltosodás (márványosodás) vagy fehér csíkok a széleken; Az idősebb növényeknél a levelek felkunkorodnak és égési sérülések jelennek meg rajtuk; A növekedési pont meghal
	A levélvégi lebenyek elhalnak Lehullanak a virágok; A gyümölcs csúcsán sötét folt jelenik meg, amely a termés növekedésével növekszik (paradicsom csúcsrothadás)
	A csúcsrügyek elhalnak; A fiatal levelek szélét feltekerjük, letépik, majd elhalnak; A hajtások felső része elhal; A gyökércsúcsok károsodása; A gyümölcs pépében - barna foltok (keserű kimagozottság); A gyümölcs íze romlik; Gyümölcsök értékesíthetőségének csökkenése

A kalcium funkciói

Ennek az elemnek a növényekre gyakorolt ​​hatása többoldalú és általában pozitív. Kalcium:

• Fokozza az anyagcserét;
• Fontos szerepet játszik a szénhidrátok mozgásában;
• Befolyásolja a nitrogéntartalmú anyagok metamorfózisait;
• Felgyorsítja a magtartalék fehérjék fogyasztását a csírázás során;
• Szerepet játszik a fotoszintézis folyamatában;
• más kationok erős antagonistája, megakadályozza azok túlzott bejutását a növényi szövetekbe;
• Befolyásolja a protoplazma fizikai-kémiai tulajdonságait (viszkozitás, permeabilitás stb.), és ezáltal a növényben a biokémiai folyamatok normális lefolyását;
• A pektinnel alkotott kalciumvegyületek összeragasztják az egyes sejtek falát;
• Befolyásolja az enzimek aktivitását.

Megjegyzendő, hogy a kalciumvegyületek (mész) enzimaktivitásra gyakorolt ​​hatása nem csak a közvetlen hatásban, hanem a talaj fizikai-kémiai tulajdonságainak és táplálkozási rendszerének javításában is kifejeződik. Ezenkívül a talaj meszezése jelentősen befolyásolja a vitamin-bioszintézis folyamatait.

Kalciumhiány (hiány) a növényekben

A kalcium hiánya elsősorban a gyökérrendszer fejlődését befolyásolja. A gyökérszőrök kialakulása a gyökereken megáll. A gyökér külső sejtjei elpusztulnak.

Ez a tünet mind a kalciumhiányban, mind a tápoldat egyensúlyhiányában nyilvánul meg, vagyis az egyértékű nátrium-, kálium- és hidrogénkationok túlsúlyában.

Ezenkívül a nitrát-nitrogén jelenléte a talajoldatban fokozza a kalcium áramlását a növényi szövetekbe, míg az ammónia csökkenti azt.

A kalciuméhezés jelei akkor várhatók, ha a kalciumtartalom kevesebb, mint a talaj kationcserélő kapacitásának 20%-a.

Tünetek. Vizuálisan a kalciumhiányt a következő jelek állapítják meg:

• A növények gyökereinél sérült barna hegyek figyelhetők meg;
• A növekedési pont deformálódik és elhal;
• A virágok, petefészkek és rügyek lehullanak;
• A gyümölcsöket nekrózis károsítja;
• A levelek klorotikusak;
• A csúcsrügy elhal, a szár növekedése leáll.

A káposzta, a lucerna, a lóhere nagyon érzékeny a kalcium jelenlétére. Megállapítást nyert, hogy ugyanezeket a növényeket a talaj savasságára való fokozott érzékenység is jellemzi.

Az ásványi kalciummérgezés interveinális klorózist eredményez fehéres nekrotikus foltokkal. Lehetnek színesek vagy vízzel töltött koncentrikus gyűrűkkel. Egyes növények a felesleges kalciumra úgy reagálnak, hogy levélrozettákat növesztenek, elpusztítják a hajtásokat és lehullanak a levelek. A tünetek megjelenésében hasonlóak a vas- és magnéziumhiányhoz.

A talajban lévő kalcium pótlásának forrása a mészműtrágyák. Három csoportra oszthatók:

• Kemény meszes kőzetek;
• Lágy meszes kőzetek;
• Magas mésztartalmú ipari hulladék.

A kemény meszes kőzeteket CaO és MgO tartalom szerint a következőkre osztják:

• mészkövek (55-56% CaO és legfeljebb 0,9% MgO);
• dolomit mészkövek (42–55% CaO és legfeljebb 9% MgO);
• dolomitok (32-30% CaO és 18-20% MgO).

Mészkövek

- alapvető mészműtrágyák. CaCO3-ra vonatkoztatva 75-100% Ca és Mg oxidokat tartalmaz.

Dolomitizált mészkő

. 79-100% hatóanyagot (a.i.) tartalmaz CaCO3 tekintetében. Javasolt vetésforgóban burgonyával, hüvelyesekkel, lenekkel, gyökérnövényekkel, valamint erősen podzolosodott talajtípusokon.

Marl

. Akár 25-15% CaCO3-t és 20-40% szennyeződéseket tartalmaz agyag és homok formájában. Lassan cselekszik. Használata könnyű talajokon javasolt.

kréta

. 90-100% CaCO3-t tartalmaz. A hatás gyorsabb, mint a mészkőé. Finomra őrölt formában értékes mészműtrágya.

égetett mész

(CaO). A CaCO3-tartalom meghaladja a 70%-ot. Erős és gyorsan ható meszezőanyagként jellemzik.

Oltott mész

(Ca(OH)2). A CaCO3-tartalom 35% vagy több. Erős és gyors hatású mészműtrágya is.

Dolomitliszt

. A CaCO3 és MgCO3 tartalom körülbelül 100%. Lassabban működik, mint a meszes tufák. Általában ott használják, ahol magnéziumra van szükség.

meszes tufák

. CaCO3 tartalma 15-96%, szennyeződések 25% agyag és homok, 0,1% P2O5. A hatás gyorsabb, mint a mészkőé.

Székletürítési iszap (ürítés)

. CaCO3-ból és Ca(OH)2-ből áll. A CaO mésztartalma legfeljebb 40%. Nitrogén is jelen van - 0,5% és P2O5 - 1-2%. Ez cukorrépa-gyárak hulladéka. Használata nemcsak a talaj savasságának csökkentésére, hanem a csernozjom talajon lévő répatermő területeken is ajánlott.

Pala hamu ciklonok

. Száraz porított anyag. A hatóanyag tartalma 60-70%. Ipari hulladékra utal.

Kemencékből és cementgyárakból származó por

. A CaCO3-tartalomnak meg kell haladnia a 60%-ot. A gyakorlatban a cementgyárak közvetlen közelében lévő gazdaságokban használják.

Kohászati ​​salak

. Az Urál és Szibéria régióiban használják. Nem higroszkópos, könnyen permetezhető. Legalább 80% CaCO3-ot kell tartalmaznia, nedvességtartalma legfeljebb 2%. A granulometrikus összetétel fontos: 70% - kevesebb, mint 0,25 mm, 90% - kevesebb, mint 0,5 mm.

szerves trágyák. A Ca-tartalom CaCO3-ban kifejezve 0,32–0,40%.

Foszfát liszt. A kalcium tartalma 22% CaCO3.

A mészműtrágyákat nem csak a talaj és a növények kalciummal való ellátására használják. Felhasználásuk fő célja a talaj meszezése. Ez a kémiai visszanyerés egyik módja. Célja a talaj túlzott savasságának semlegesítése, agrofizikai, agrokémiai és biológiai tulajdonságainak javítása, a növények magnézium- és kalciumellátása, a makro- és mikroelemek mobilizálása és rögzítése, a termesztett növények életéhez optimális víz-fizikai, fizikai és légköri feltételek megteremtése.

Talajmeszezési hatékonyság

A növények kalcium-szükségletének kielégítésével egyidejűleg a meszezés több pozitív változást is eredményez a talajban.

A meszezés hatása egyes talajok tulajdonságaira

A kalcium elősegíti a talajkolloidok koagulációját és megakadályozza kimosódásukat. Ez könnyebb talajművelést és jobb levegőztetést eredményez.

A meszezés eredményeként:

• a homokos humuszos talajok növelik vízfelvevő képességüket;
• nehéz agyagos talajokon talajhalmazok, rögök képződnek, amelyek javítják a vízáteresztő képességet.

Különösen a szerves savakat semlegesítik, és a H-ionokat kiszorítják az abszorbeáló komplexből. Ez a kicserélődés megszüntetéséhez és a talaj hidrolitikus savasságának csökkenéséhez vezet. Ezzel párhuzamosan javul a talajelnyelő komplex kationos összetétele, ami a hidrogén- és alumíniumionok kalcium- és magnéziumkationokká történő átalakulása miatt következik be. Ez növeli a talajok bázisokkal való telítettségét és növeli a felvevő képességet.

A meszezés hatása a növények nitrogénellátására

A meszezés után a talaj pozitív agrokémiai tulajdonságai és szerkezete több évig megőrizhető. Ez hozzájárul a kedvező feltételek megteremtéséhez a hasznos mikrobiológiai folyamatok fokozásához a tápanyagok mobilizálásához. Fokozódik a talajban szabadon élő ammonifikátorok, nitrifikátorok, nitrogénmegkötő baktériumok aktivitása.

A meszezés elősegíti a gócbaktériumok szaporodásának fokozását és a gazdanövény nitrogénellátásának javítását. Megállapítást nyert, hogy a bakteriális műtrágyák elvesztik hatékonyságukat a savas talajokon.

A meszezés hatása a növények hamuelemekkel való ellátottságára

A meszezés hozzájárul a növény hamuelemekkel való ellátásához, mivel fokozódik azon baktériumok aktivitása, amelyek a talajban lévő szerves foszforvegyületeket lebontják, és elősegítik a vas- és alumínium-foszfátok átalakulását a növények számára elérhető kalcium-foszfát sókká. A savanyú talajok meszezése fokozza a mikrobiológiai és biokémiai folyamatokat, ami viszont növeli a nitrátok, valamint a foszfor és kálium asszimilálható formáinak mennyiségét.

A meszezés hatása a makrotápanyagok és nyomelemek formájára és elérhetőségére

A meszezés növeli a kalcium mennyiségét, dolomitliszt használatakor pedig a magnézium. Ezzel egyidejűleg a mangán és az alumínium mérgező formái oldhatatlanná válnak, és átmennek a kicsapódott formába. Csökken az olyan elemek elérhetősége, mint a vas, réz, cink, mangán. Egyre elérhetőbb a nitrogén, kén, kálium, kalcium, magnézium, foszfor és molibdén.

A meszezés hatása az élettanilag savas műtrágyák hatására

A meszezés növeli az élettanilag savas ásványi műtrágyák, különösen az ammónia és a hamuzsír hatékonyságát.

A fiziológiásan savas műtrágyák pozitív hatása mész nélkül elhalványul, és idővel negatívvá is válhat. A műtrágyázott területeken tehát még kisebb a hozam, mint a műtrágyázatlanokon. A meszezés és a műtrágyák kombinációja 25-50%-kal növeli azok hatékonyságát.

A meszezés aktiválja a talajban zajló enzimatikus folyamatokat, amelyek közvetve megítélik a talaj termékenységét.

Összeállította: Grigorovskaya P.I.

Oldal hozzáadva: 05.12.13 00:40

Utolsó frissítés: 05/22/14 16:25

Irodalmi források:

Glinka N.L. Általános kémia. Tankönyv egyetemek számára. Kiadó: L: Chemistry, 1985, 731. o

Mineev V.G. Agrokémia: Tankönyv. - 2. kiadás, átdolgozva és kiegészítve - M .: MGU Kiadó, KolosS Kiadó, 2004. - 720 p., L. ill.: ill. – (Klasszikus egyetemi tankönyv).

Petrov B.A., Seliverstov N.F. A növények ásványi tápláléka. Használati útmutató diákok és kertészek számára. Jekatyerinburg, 1998. 79 p.

Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet. Kémia. / Fej. szerk. V.A. Volodin. - M.: Avanta +, 2000. - 640 p., ill.

Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrokémia / Szerk.: B.A. Yagodina.- M.: Kolos, 2002. - 584 p.: iszap (Tankönyvek és taneszközök felsőoktatási intézmények hallgatói számára).

Képek (remastered):

20 Ca kalcium, licenc alatt CC BY

Kalciumhiány a búzában, a CIMMYT, a CC BY-NC-SA engedélyével

www.pesticidy.ru

A kalcium és szerepe az emberiség számára - Kémia

A kalcium és szerepe az emberiség számára

Bevezetés

A természetben lenni

Nyugta

Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

Kalciumvegyületek használata

Biológiai szerep

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

A kalcium a második csoport fő alcsoportjának, D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerének negyedik periódusának eleme, 20-as rendszámmal. A Ca (lat. Calcium) szimbólum jelöli. A kalcium egyszerű anyag (CAS-szám: 7440-70-2) egy lágy, reakcióképes, ezüstfehér alkáliföldfém.

A 20-as elem mindenütt jelenléte ellenére még a vegyészek sem láttak elemi kalciumot. Ez a fém azonban mind külsőleg, mind viselkedésében teljesen különbözik az alkálifémektől, amelyekkel való érintkezés tüzek és égési sérülések veszélyével jár. Levegőn biztonságosan tárolható, víztől nem gyullad meg. Az elemi kalcium mechanikai tulajdonságai nem teszik „fekete bárányká” a fémek családjában: a kalcium erőben és keménységben sokakat felülmúl; esztergán esztergálható, drótba húzható, kovácsolható, préselhető.

És mégis, az elemi kalciumot szinte soha nem használják szerkezeti anyagként. Ahhoz túl aktív. A kalcium könnyen reagál oxigénnel, kénnel, halogénekkel. Bizonyos körülmények között még nitrogénnel és hidrogénnel is reagál. A szén-oxidok környezete, amely a legtöbb fém számára inert, agresszív a kalcium számára. CO és CO2 atmoszférában ég.

A név története és eredete

Az elem neve latból származik. calx (genitivusban calcis) -- "mész", "puha kő". Humphrey Davy angol kémikus javasolta, aki 1808-ban elektrolitikus módszerrel izolálta a kalciumfémet. Davy elektrolizált nedves oltott mész és higany-oxid HgO keverékét platinalemezen, amely az anód volt. A katódként folyékony higanyba merített platinahuzal szolgált. Az elektrolízis eredményeként kalcium-amalgámot kaptunk. Miután elűzte belőle a higanyt, Davy kapott egy kalcium nevű fémet.

A kalciumvegyületeket - mészkő, márvány, gipsz (valamint a mész - égő mészkő terméke) több évezred óta használták az építőiparban. A 18. század végéig a kémikusok a meszet egyszerű testnek tekintették. 1789-ben A. Lavoisier azt javasolta, hogy a mész, a magnézia, a barit, az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid összetett anyagok.

A természetben lenni

A kalcium nagy kémiai aktivitása miatt szabad formában a természetben nem található.

A kalcium a földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után az 5. hely bőségében).

Izotópok. A kalcium a természetben hat izotóp keveréke formájában fordul elő: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca és 48Ca, amelyek közül a leggyakoribb - 40Ca - 96,97%.

A hat természetben előforduló kalcium-izotóp közül öt stabil. A hatodik 48Ca izotópról, amely a hat közül a legnehezebb és nagyon ritka (izotóp-bősége mindössze 0,187%), nemrég fedezték fel, hogy kétszeres béta-bomláson megy keresztül, felezési ideje 5,3 × 1019 év.

kőzetekben és ásványokban. A kalcium nagy részét különféle kőzetek (gránit, gneisz stb.) szilikátjai és alumínium-szilikátjai tartalmazzák, különösen a földpát - anortit Ca.

Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkő képviseli, amelyek főként kalcit ásványi anyagból (CaCO3) állnak. A kalcit kristályos formája, a márvány sokkal ritkábban fordul elő a természetben.

A kalcium ásványi anyagok, mint a kalcit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabástrom CaSO4 0,5h3O és gipsz CaSO4 2h3O, fluorit CaF2, apatitok Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 meglehetősen elterjedtek. A természetes vízben lévő kalcium és magnézium sók jelenléte meghatározza annak keménységét.

A földkéregben erőteljesen vándorló, különféle geokémiai rendszerekben felhalmozódó kalcium 385 ásványt képez (az ásványok számát tekintve a negyedik).

Migráció a földkéregben. A kalcium természetes migrációjában jelentős szerepet játszik a „karbonát-egyensúly”, amely a kalcium-karbonát vízzel és szén-dioxiddal való kölcsönhatásának reverzibilis reakciójával jár együtt az oldható bikarbonát képződésével:

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

(az egyensúly a szén-dioxid koncentrációjától függően balra vagy jobbra tolódik el).

biogén migráció. A bioszférában a kalciumvegyületek szinte minden állati és növényi szövetben megtalálhatók (lásd még alább). A kalcium jelentős része az élő szervezetek része. Tehát a hidroxiapatit Ca5 (PO4) 3OH, vagy más módon a 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 a gerincesek csontszövetének alapja, beleértve az embert is; sok gerinctelen héja és héja, tojáshéj stb. kalcium-karbonát CaCO3-ból áll.Emberek és állatok élő szöveteiben 1,4-2% Ca (tömeghányad szerint); 70 kg tömegű emberi testben a kalciumtartalom körülbelül 1,7 kg (főleg a csontszövet sejtközi anyagának összetételében).

Nyugta

A szabad kalciumfémet CaCl2-ből (75-80%) és KCl-ból vagy CaCl2-ből és CaF2-ből álló olvadék elektrolízisével, valamint a CaO 1170-1200 °C-on aluminoterm redukciójával nyerik:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Fizikai tulajdonságok

A kalcium fém két allotróp módosulatban létezik. 443 °C-ig stabil?-Ca köbös felületközpontú ráccsal (a paraméter = 0,558 nm), stabil?-Ca felett a?-Fe típusú köbös testközpontú ráccsal (a paraméter = 0,448 nm) . Standard entalpia?H0 átmenet? > ? 0,93 kJ/mol.

Kémiai tulajdonságok

A kalcium egy tipikus alkáliföldfém. A kalcium kémiai aktivitása magas, de alacsonyabb, mint az összes többi alkáliföldfémé. Könnyen reakcióba lép a levegő oxigénjével, szén-dioxidjával és nedvességével, ezért a kalcium fém felülete általában tompa szürke, ezért a kalciumot a laboratóriumban általában a többi alkáliföldfémhez hasonlóan szorosan lezárt tégelyben, réteg alatt tárolják. kerozinból vagy folyékony paraffinból.

A standard potenciálok sorozatában a kalcium a hidrogéntől balra található. A Ca2+/Ca0 pár standard elektródpotenciálja 2,84 V, így a kalcium aktívan reagál a vízzel, de gyulladás nélkül:

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

Az aktív nemfémekkel (oxigén, klór, bróm) a kalcium normál körülmények között reagál:

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

Levegőn vagy oxigénben hevítve a kalcium meggyullad. A kevésbé aktív nemfémekkel (hidrogén, bór, szén, szilícium, nitrogén, foszfor és mások) a kalcium kölcsönhatásba lép hevítés közben, például:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

kalcium-foszfid), CaP és CaP5 kalcium-foszfidok is ismertek;

2Ca + Si = Ca2Si

(kalcium-szilicid), CaSi, Ca3Si4 és CaSi2 összetételű kalcium-szilicidek is ismertek.

A fenti reakciók lefolyását általában nagy mennyiségű hő felszabadulása kíséri (vagyis ezek a reakciók exotermek). Minden nemfém vegyületben a kalcium oxidációs állapota +2. A nemfémekkel alkotott kalciumvegyületek többsége víz hatására könnyen lebomlik, például:

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

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

A Ca2+ ion színtelen. Ha oldható kalcium-sókat adnak a lánghoz, a láng téglavörösre változik.

A kalciumsók, például a CaCl2-klorid, CaBr2-bromid, CaI2-jodid és Ca(NO3)2-nitrát jól oldódnak vízben. A CaF2-fluorid, a CaCO3-karbonát, a CaSO4-szulfát, a Ca3(PO4)2-ortofoszfát, a CaC2O4-oxalát és mások vízben oldhatatlanok.

Nagy jelentősége van annak, hogy a kalcium-karbonát CaCO3-tól eltérően a savas kalcium-karbonát (hidrokarbonát) Ca(HCO3)2 vízben oldódik. A természetben ez a következő folyamatokhoz vezet. Amikor a szén-dioxiddal telített hideg eső vagy folyóvíz behatol a föld alá és mészkövekre esik, ezek feloldódása figyelhető meg:

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

Ugyanazokon a helyeken, ahol a kalcium-hidrogén-karbonáttal telített víz a föld felszínére kerül, és a napsugarak felmelegítik, fordított reakció történik:

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

Tehát a természetben nagy tömegű anyagok átvitele megy végbe. Emiatt hatalmas rések képződhetnek a föld alatt, a barlangokban pedig gyönyörű kő "jégcsapok" - cseppkövek és cseppkövek - képződnek.

A vízben oldott kalcium-hidrogén-karbonát jelenléte nagymértékben meghatározza a víz átmeneti keménységét. Ideiglenesnek nevezik, mert a víz forralásakor a bikarbonát lebomlik, és a CaCO3 kicsapódik. Ez a jelenség például ahhoz vezet, hogy a vízforralóban idővel vízkő képződik.

A fémes kalcium alkalmazásai

A kalciumfémet elsősorban redukálószerként használják fémek, különösen nikkel, réz és rozsdamentes acél gyártásában. A kalciumot és hidridjét nehezen visszanyerhető fémek, például króm, tórium és urán előállítására is használják. A kalcium és ólom ötvözeteit akkumulátorokban és csapágyötvözetekben használják. A kalcium granulátumot arra is használják, hogy eltávolítsák a levegő nyomait az elektrovákuum készülékekből.

Metalthermy

A tiszta fémes kalciumot széles körben használják a metallotermiában ritka fémek előállítására.

Ötvözés

Tiszta kalciumot használnak az ólom ötvözésére, amelyet akkumulátorlemezek, karbantartást nem igénylő, alacsony önkisülésű ólom-savas indítóakkumulátorok gyártásához használnak. A fémes kalciumot a kiváló minőségű kalcium babbits BKA előállításához is használják.

Nukleáris fúzió

A 48Ca izotóp a leghatékonyabb és legszélesebb körben használt anyag szupernehéz elemek előállítására és új elemek felfedezésére a periódusos rendszerben. Például abban az esetben, ha 48Ca-ionokat használnak szupernehéz elemek előállítására gyorsítókban, ezeknek az elemeknek a magjai százszor és ezerszer hatékonyabban jönnek létre, mint más "lövedékek" (ionok) használatakor.

Kalciumvegyületek használata

kalcium-hidrid. Kalciumot hidrogénatmoszférában hevítve Cah3-t (kalcium-hidridet) nyernek, amelyet a kohászatban (metallotermia) és a szántóföldi hidrogéngyártásban használnak fel.

Optikai és lézeres anyagok A kalcium-fluoridot (fluorit) egykristályok formájában használják az optikában (csillagászati ​​objektívek, lencsék, prizmák) és lézeranyagként. A kalcium-volframátot (scheelit) egykristályok formájában használják a lézertechnológiában, és szcintillátorként is.

kalcium-karbid. A kalcium-karbid CaC2-t széles körben használják acetilén előállítására és fémek redukálására, valamint kalcium-cianamid előállítására (a kalcium-karbid nitrogénben történő hevítésével 1200 ° C-on a reakció exoterm, ciánamid kemencékben hajtják végre).

Kémiai áramforrások. A kalciumot, valamint alumíniummal és magnéziummal alkotott ötvözeteit tartalék termikus elektromos akkumulátorokban használják anódként (például kalcium-kromát elemként). Kalcium-kromátot használnak olyan akkumulátorokban, mint a katód. Az ilyen akkumulátorok jellemzője a rendkívül hosszú eltarthatóság (évtizedek) használható állapotban, bármilyen körülmények között (tér, nagy nyomás) működőképes, nagy tömeg- és térfogati fajlagos energia. Hátránya a rövid időtartam. Az ilyen akkumulátorokat ott használják, ahol rövid időre kolosszális elektromos energia előállítására van szükség (ballisztikus rakéták, egyes űrhajók stb.).

Tűzálló anyagok. A kalcium-oxidot mind szabad formában, mind kerámia keverékek részeként tűzálló anyagok előállításához használják.

Gyógyszerek. A kalciumvegyületeket széles körben használják antihisztaminként.

Kalcium-klorid

Kalcium-glükonát

kalcium-glicerofoszfát

Ezenkívül a kalciumvegyületeket a csontritkulás megelőzésére szolgáló készítményekbe, a terhes nők és idősek vitaminkomplexeibe vezetik be.

Biológiai szerep

A kalcium gyakori makrotápanyag a növényekben, állatokban és emberekben. Embereknél és más gerinceseknél a legtöbb a csontvázban és a fogakban található foszfátok formájában. A legtöbb gerinctelen csoport (szivacsok, korallpolipok, puhatestűek stb.) csontváza a kalcium-karbonát (mész) különféle formáiból áll. A kalciumionok részt vesznek a véralvadási folyamatokban, valamint a vér állandó ozmotikus nyomásának fenntartásában. A kalciumionok az egyik univerzális másodlagos hírvivőként is szolgálnak, és számos intracelluláris folyamatot szabályoznak - izomösszehúzódást, exocitózist, beleértve a hormonok és neurotranszmitterek szekrécióját stb. A kalcium koncentrációja az emberi sejtek citoplazmájában körülbelül 10-7 mol, az intercelluláris folyadékokban körülbelül 10-3 mol.

A kalciumszükséglet az életkortól függ. Felnőtteknél a szükséges napi bevitel 800-1000 milligramm (mg), gyermekeknél 600-900 mg, ami a csontváz intenzív növekedése miatt nagyon fontos a gyermekek számára. A táplálékkal az emberi szervezetbe kerülő kalcium nagy része a tejtermékekben, a maradék kalcium húsban, halban és egyes növényi élelmiszerekben található (a hüvelyesek különösen gazdagok). A felszívódás a vastag- és vékonybélben egyaránt megtörténik, és a savas környezet, a D- és C-vitamin, a laktóz és a telítetlen zsírsavak elősegítik. A magnézium szerepe a kalcium-anyagcserében is fontos, hiányával a kalcium „kimosódik” a csontokból, és lerakódik a vesékben (vesekövekben) és az izmokban.

A kalcium asszimilációját aszpirin, oxálsav, ösztrogén származékok akadályozzák meg. Az oxálsavval kombinálva a kalcium vízben oldhatatlan vegyületeket ad, amelyek a vesekövek alkotórészei.

A kalciummal kapcsolatos folyamatok nagy száma miatt a vér kalciumtartalma pontosan szabályozott, megfelelő táplálkozás mellett hiány nem lép fel. Az étrendből való tartós hiányzás görcsöket, ízületi fájdalmakat, álmosságot, növekedési rendellenességeket és székrekedést okozhat. A mélyebb hiány tartós izomgörcsökhöz és csontritkuláshoz vezet. A kávéval és az alkohollal való visszaélés a kalciumhiány oka lehet, mivel egy része a vizelettel ürül.

A kalcium és a D-vitamin túlzott dózisa hiperkalcémiát, majd a csontok és szövetek intenzív meszesedését okozhatja (főleg a húgyúti rendszert érintve). A tartós felesleg megzavarja az izom- és idegszövetek működését, fokozza a véralvadást és csökkenti a cink felszívódását a csontsejtekben. A maximális napi biztonságos adag egy felnőtt számára 1500-1800 milligramm.

Termékek Kalcium, mg/100 g

Szezám 783

Csalán 713

Mályva erdő 505

Útifű nagy 412

Galinsoga 372

Szardínia olajban 330

Budra borostyán 289

Kutya csipkebogyó 257

Mandula 252

Útifű lándzsás. 248

Mogyoró 226

Amarántmag 214

Vízitorma 214

Szójabab szárított 201

3 év alatti gyermekek - 600 mg.

4-10 éves gyermekek - 800 mg.

10-13 éves gyermekek - 1000 mg.

13-16 éves serdülők - 1200 mg.

16 éves és idősebb fiatalok - 1000 mg.

25-50 éves felnőttek - 800-1200 mg.

Terhes és szoptató nők - 1500-2000 mg.

Következtetés

A kalcium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a Földön. A természetben nagyon sok van belőle: kalciumsókból hegyvonulatok, agyagos kőzetek képződnek, megtalálható a tenger- és folyóvizekben, a növényi és állati szervezetek része.

A kalcium folyamatosan körülveszi a városlakókat: szinte minden fő építőanyag - beton, üveg, tégla, cement, mész - jelentős mennyiségben tartalmazza ezt az elemet.

Természetesen ilyen kémiai tulajdonságokkal rendelkező kalcium nem található meg a természetben szabad állapotban. A természetes és mesterséges kalciumvegyületek azonban rendkívül fontossá váltak.

Bibliográfia

1. Szerkesztőbizottság: Knunyants I. L. (főszerkesztő) Chemical Encyclopedia: 5 kötetben - Moszkva: Szovjet Enciklopédia, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 p.

2. Doronin. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 oldal illusztrációkkal.

3. Dotsenko VA. - Terápiás és megelőző táplálkozás. - K. táplálkozás, 2001 - N1-p.21-25

4. Bilezikian J. P. Kalcium és csontanyagcsere // In: K. L. Becker, szerk.

www.e-ng.ru

tudomány világa

A kalcium a kémiai elemek periódusos rendszerének időszakának 4. csoportjának II. fő alcsoportjába tartozó fémelem. Az alkáliföldfémek családjába tartozik. A kalcium atom külső energiaszintje 2 páros s-elektront tartalmaz

Amit kémiai kölcsönhatások során képes energetikailag adni. Így a kalcium redukálószer, és vegyületeiben +2 oxidációs állapotú.A természetben a kalcium csak sók formájában fordul elő. A kalcium tömeghányada a földkéregben 3,6%. A fő természetes kalcium ásvány a kalcit CaCO3 és fajtái - mészkő, kréta, márvány. Vannak élő szervezetek is (például korallok), amelyek gerincét főként kalcium-karbonát alkotja. Fontos kalcium ásványok még a dolomit CaCO3 MgCO3, fluorit CaF2, gipsz CaSO4 2h3O, apatit, földpát stb. A kalcium fontos szerepet játszik az élő szervezetek életében. A kalcium tömeghányada az emberi szervezetben 1,4-2%. A fogak, csontok, egyéb szövetek és szervek része, részt vesz a véralvadás folyamatában, serkenti a szívműködést. Ahhoz, hogy a szervezet megfelelő mennyiségű kalciumot kapjon, elengedhetetlen a tej és tejtermékek, zöld zöldségek, hal fogyasztása.Az egyszerű anyag a kalcium egy tipikus ezüst-fehér fém. Elég kemény, műanyag, sűrűsége 1,54 g/cm3, olvadáspontja 842? C. Kémiailag a kalcium nagyon aktív. Normál körülmények között könnyen kölcsönhatásba lép a levegő oxigénjével és nedvességével, ezért hermetikusan lezárt edényekben tárolják. Levegőn hevítve a kalcium meggyullad és oxidot képez: 2Ca + O2 = 2CaO A kalcium hevítéskor klórral és brómmal, hidegben pedig fluorral reagál. E reakciók termékei a megfelelő halogenidek, pl.: Ca + Cl2 = CaCl2 Kalcium kénnel való hevítésekor kalcium-szulfid keletkezik: Ca + S = CaS A kalcium más nemfémmel is reagálhat Kölcsönhatás vízzel rosszul oldódó kalcium-hidroxid képződéséhez és gázhalmazállapotú hidrogénfejlődéshez vezet : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3 A kalciumfémet széles körben használják. Rozkisnikként használják acélok és ötvözetek gyártásában, redukálószerként egyes tűzálló fémek előállításához.

A kalciumot kalcium-klorid olvadék elektrolízisével nyerik. Így a kalciumot először 1808-ban Humphry Davy szerezte be.

worldofscience.ru

Kalcium

KALCIUM-Én vagyok; m.[a lat. calx (calcis) - mész] Kémiai elem (Ca), ezüstfehér fém, amely mészkő, márvány stb. része.

◁ Kalcium, th, th. K sók.

kalcium

(lat. Kalcium), a periódusos rendszer II. csoportjába tartozó kémiai elem, az alkáliföldfémek közé tartozik. A név lat. calx, genitive calcis - mész. Ezüst-fehér fém, sűrűsége 1,54 g / cm 3, t pl 842ºC. Normál hőmérsékleten levegőn könnyen oxidálódik. A földkéregben való elterjedtségét tekintve az 5. helyet foglalja el (ásványok kalcit, gipsz, fluorit stb.). Aktív redukálószerként U, Th, V, Cr, Zn, Be és egyéb fémek vegyületeikből történő kinyerésére, acélok, bronzok stb. deoxidálására használják. A súrlódásgátló anyagok összetételében szerepel. A kalciumvegyületeket az építőiparban (mész, cement), a kalciumkészítményeket - az orvostudományban használják.

KALCIUM

A KALCIUM (lat. Kalcium), a Ca (értsd: "kalcium"), egy 20-as rendszámú kémiai elem, Mengyelejev elemeinek periódusos rendszerének IIA csoportjának negyedik periódusában található; atomtömeg 40,08. Az alkáliföldfém elemek számához tartozik (cm. ALKÁLFÖLD FÉMEK).
A természetes kalcium nuklidok keverékéből áll (cm. NUKLID) 40-es (96,94%-os keverékben), 44-es (2,09%), 42-es (0,667%), 48-as (0,187%), 43-as (0,135%) és 46-os (0,003%) tömegszámmal. A külső elektronréteg konfigurációja 4 s 2 . Szinte minden vegyületben a kalcium oxidációs foka +2 (II vegyérték).
A semleges kalcium atom sugara 0,1974 nm, a Ca 2+ ioné 0,114 nm-től (6-os koordinációs szám esetén) 0,148 nm-ig (12-es koordinációs szám esetén). A semleges kalciumatom szekvenciális ionizációs energiái 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 és 84,5 eV. A Pauling-skálán a kalcium elektronegativitása körülbelül 1,0. Szabad formájában a kalcium ezüstös-fehér fém.
A felfedezés története
A kalciumvegyületek a természetben mindenhol megtalálhatók, így az emberiség már ősidők óta ismeri őket. A meszet már régóta használják az építőiparban. (cm. MÉSZ)(oltott mész és oltott), amelyet sokáig egyszerű anyagnak, "földnek" tartottak. 1808-ban azonban G. Davy angol tudós (cm. DEVI Humphrey) sikerült új fémet szerezni a mészből. Ehhez Davy enyhén megnedvesített oltott mész és higany-oxid keverékét elektrolízisnek vetette alá, és a higanykatódon képződött amalgámból új fémet izolált, amelyet kalciumnak nevezett (a latin calx szóból, calcis nemzetség esete - mész). Oroszországban egy ideig ezt a fémet "mészkőnek" nevezték.
A természetben lenni
A kalcium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a Földön. A földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után az 5. hely bőségében). A kalcium nagy kémiai aktivitása miatt szabad formában a természetben nem található. A kalcium nagy része a szilikátokban található. (cm. SZILIKÁTOK)és alumínium-szilikátok (cm. ALUMOSZILIKÁTOK) különféle kőzetek (gránit (cm. GRÁNIT), gneiszek (cm. GNEISZ) stb.). Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkő képviseli, amelyek főként kalcit ásványból állnak. (cm. MÉSZPÁT)(CaCO3). A kalcit kristályos formája - márvány - sokkal ritkábban található meg a természetben.
A kalcium ásványi anyagok, például a mészkő, meglehetősen elterjedtek. (cm. MÉSZKŐ)СaCO 3, anhidrit (cm. ANHIDRIT) CaSO 4 és gipsz (cm. GIPSZ) CaSO 4 2H 2 O, fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2, apatit (cm. APATIT) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit (cm. DOLOMIT) MgCO 3 CaCO 3. A természetes vízben lévő kalcium és magnézium sók jelenléte meghatározza annak keménységét. (cm. A VÍZ KEMÉNYSÉGE). A kalcium jelentős része az élő szervezetek része. Tehát a hidroxiapatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH), vagy egy másik bejegyzésben a 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - a gerincesek csontszövetének alapja, beleértve az embert is; kalcium-karbonát CaCO 3-ból készül a héj és számos gerinctelen állat héja, tojáshéj stb.
Nyugta
A fém kalciumot CaCl 2 (75-80%) és KCl vagy CaCl 2 és CaF 2 olvadék elektrolízisével, valamint a CaO 1170-1200 °C-on aluminoterm redukciójával nyerik:
4CaO + 2Al = CaAl 2O 4 + 3Ca.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A kalcium fém két allotróp módosulatban létezik (lásd Allotropy (cm. ALLOTRÓPIA)). 443 °C-ig stabil a-Ca köbös felületközpontú ráccsal (a paraméter = 0,558 nm), magasabb b-Ca stabil a-Fe típusú köbös testközpontú ráccsal (a paraméter = 0,448 nm). A kalcium olvadáspontja 839 ° C, forráspontja 1484 ° C, sűrűsége 1,55 g / cm 3.
A kalcium kémiai aktivitása magas, de alacsonyabb, mint az összes többi alkáliföldfémé. Könnyen reagál a levegő oxigénjével, szén-dioxidjával és nedvességével, ami miatt a kalcium fém felülete általában tompa szürke színű, ezért a laboratóriumban a kalciumot általában a többi alkáliföldfémhez hasonlóan egy szorosan lezárt tégelyben egy réteg alatt tárolják. kerozinból.
A standard potenciálok sorozatában a kalcium a hidrogéntől balra található. A Ca 2+ /Ca 0 pár standard elektródpotenciálja -2,84 V, így a kalcium aktívan reagál a vízzel:
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2.
Az aktív nemfémekkel (oxigén, klór, bróm) a kalcium normál körülmények között reagál:
2Ca + O 2 \u003d 2CaO; Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.
Levegőn vagy oxigénben hevítve a kalcium meggyullad. A kevésbé aktív nemfémekkel (hidrogén, bór, szén, szilícium, nitrogén, foszfor és mások) a kalcium kölcsönhatásba lép hevítés közben, például:
Ca + H 2 \u003d CaH 2 (kalcium-hidrid),
Ca + 6B = CaB 6 (kalcium-borid),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (kalcium-nitrid)
Ca + 2C \u003d CaC 2 (kalcium-karbid)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcium-foszfid), CaP és CaP 5 összetételű kalcium-foszfidok is ismertek;
A 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (kalcium-szilicid), a CaSi, Ca 3 Si 4 és CaSi 2 összetételű kalcium-szilicidek is ismertek.
A fenti reakciók lefolyását általában nagy mennyiségű hő felszabadulása kíséri (azaz ezek a reakciók exotermek). Minden nemfém vegyületben a kalcium oxidációs állapota +2. A nemfémekkel alkotott kalciumvegyületek többsége víz hatására könnyen lebomlik, például:
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
A kalcium-oxid jellemzően bázikus. Laboratóriumban és technológiában karbonátok hőbontásával nyerik:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.
A műszaki kalcium-oxidot, a CaO-t égetett mésznek nevezik.
Vízzel reagálva Ca (OH) 2 képződik, és nagy mennyiségű hő szabadul fel:
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.
Az így kapott Ca (OH) 2-t oltott mésznek vagy mésztejnek szokták nevezni (cm. MÉSZTEJ) annak a ténynek köszönhetően, hogy a kalcium-hidroxid vízben való oldhatósága alacsony (0,02 mol / l 20 ° C-on), és amikor vízhez adják, fehér szuszpenzió képződik.
A savas oxidokkal való kölcsönhatás során a CaO sókat képez, például:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; CaO + SO 3 \u003d CaSO 4.
A Ca 2+ -ion színtelen. Ha kalcium-sókat adunk a lánghoz, a láng téglavörössé válik.
A kalciumsók, mint például a CaCl 2 -klorid, CaBr 2 -bromid, CaI 2 -jodid és Ca(NO 3) 2 -nitrát jól oldódnak vízben. A CaF 2 fluorid, CaCO 3 karbonát, CaSO 4 szulfát, Ca 3 (PO 4) 2 átlagos ortofoszfát, CaC 2 O 4 oxalát és néhány egyéb vízben oldhatatlan.
Fontos az a tény, hogy az átlagos kalcium-karbonát CaCO 3 -tól eltérően a savas kalcium-karbonát (hidrokarbonát) Ca (HCO 3) 2 vízben oldódik. A természetben ez a következő folyamatokhoz vezet. Amikor a szén-dioxiddal telített hideg eső vagy folyóvíz behatol a föld alá és mészkövekre esik, ezek feloldódása figyelhető meg:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.
Ugyanazokon a helyeken, ahol a kalcium-hidrogén-karbonáttal telített víz a föld felszínére kerül, és a napsugarak felmelegítik, fordított reakció történik:
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Tehát a természetben nagy tömegű anyagok átvitele megy végbe. Ennek eredményeként hatalmas süllyedések alakulhatnak ki a föld alatt (lásd Karszt (cm. Karszt (természeti jelenség)), és gyönyörű kő "jégcsapok" - cseppkövek képződnek a barlangokban (cm. STALAPTITOK (ásványi képződmények)és sztalagmitok (cm. SZTALAGMITOK).
A vízben oldott kalcium-hidrogén-karbonát jelenléte nagymértékben meghatározza a víz átmeneti keménységét. (cm. A VÍZ KEMÉNYSÉGE). Ideiglenesnek nevezik, mert a víz forralásakor a bikarbonát lebomlik, és a CaCO 3 kicsapódik. Ez a jelenség például ahhoz vezet, hogy a vízforralóban idővel vízkő képződik.
A kalcium és vegyületeinek felhasználása
A fémes kalciumot az urán metallotermikus előállítására használják (cm. urán (kémiai elem), tórium (cm. TÓRIUM), titán (cm. TITÁN (kémiai elem), cirkónium (cm. CIRKÓNIUM), cézium (cm. CÉZIUM)és rubídium (cm. RUBÍDIUM).
A természetes kalciumvegyületeket széles körben használják kötőanyagok (cement) előállítására (cm. CEMENT), gipsz (cm. GIPSZ), mész stb.). Az oltott mész megkötő hatása azon alapul, hogy idővel a kalcium-hidroxid reakcióba lép a levegőben lévő szén-dioxiddal. A folyamatban lévő reakció eredményeként tűszerű CaCO3-kalcit kristályok keletkeznek, amelyek a közeli kövekké, téglákká és egyéb építőanyagokká nőnek, és mintegy egységes egésszé hegesztik őket. Kristályos kalcium-karbonát - márvány - finom befejező anyag. A meszeléshez krétát használnak. A nyersvas előállítása során nagy mennyiségű mészkövet használnak fel, mivel ez lehetővé teszi a vasérc tűzálló szennyeződéseinek (például kvarc SiO 2) viszonylag alacsony olvadáspontú salakokba való átvitelét.
A fehérítő nagyon hatékony fertőtlenítőszerként. (cm. FEHÍTŐPOR)- „klór” Ca(OCl)Cl - klorid és kalcium-hipoklorit keveréke (cm. KALCIUM-HIPOKLORIT) nagy oxidálóképességgel.
A kalcium-szulfátot is széles körben használják, mind vízmentes vegyület, mind kristályos hidrátok formájában - az úgynevezett "félvizes" szulfát - alabástrom formájában. (cm. ALEVIZ FRYAZIN (milánói)) CaSO 4 0,5H 2 O és kétvíz-szulfát - gipsz CaSO 4 2H 2 O. A gipszet széles körben használják az építőiparban, a szobrászatban, stukkó és különféle művészeti termékek gyártásához. A gipszet a gyógyászatban is használják csontok rögzítésére törések esetén.
A kalcium-klorid CaCl 2-t konyhasóval együtt használják az útfelületek jegesedésének leküzdésére. A kalcium-fluorid CaF 2 kiváló optikai anyag.
kalcium a szervezetben
A kalcium egy biogén elem (cm. BIOGÉN ELEMEK), folyamatosan jelen van a növények és állatok szöveteiben. Az állatok és emberek ásványi anyagcseréjének, valamint a növények ásványi táplálékának fontos összetevője, a kalcium számos funkciót lát el a szervezetben. Apatitot tartalmaz (cm. APATIT), valamint a kalcium-szulfát és -karbonát képezi a csontszövet ásványi összetevőjét. A 70 kg tömegű emberi test körülbelül 1 kg kalciumot tartalmaz. A kalcium részt vesz az ioncsatornák munkájában (cm. ION CSATORNÁK), az anyagok biológiai membránokon keresztül történő szállítása, idegimpulzus átvitelében (cm. INGERÜLET), a véralvadás folyamatában (cm. VÉRALDÁS)és a megtermékenyítés. A kalciferolok szabályozzák a kalcium anyagcserét a szervezetben (cm. KALCIFEROL)(D-vitamin). A kalcium hiánya vagy feleslege különböző betegségekhez - angolkórhoz - vezet (cm. ANGOLKÓR), meszesedés (cm. KALCINÓZIS) stb. Ezért az emberi tápláléknak megfelelő mennyiségben kell tartalmaznia a kalciumvegyületeket (800-1500 mg kalcium naponta). Magas a kalciumtartalom a tejtermékekben (például túróban, sajtban, tejben), egyes zöldségekben és más élelmiszerekben. A kalciumkészítményeket széles körben használják az orvostudományban.

enciklopédikus szótár. 2009 .

Szinonimák:

Kalcium- a második csoport fő alcsoportjának eleme, D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerének negyedik periódusa, 20-as rendszámmal. A Ca (lat. Calcium) szimbólum jelöli. Az egyszerű kalcium anyag (CAS-szám: 7440-70-2) lágy, reaktív, ezüstfehér alkáliföldfém.

A név története és eredete

Az elem neve latból származik. calx (genitivusban calcis) - "mész", "puha kő". Humphrey Davy angol kémikus javasolta, aki 1808-ban elektrolitikus módszerrel izolálta a kalciumfémet. Davy elektrolizált nedves oltott mész és higany-oxid HgO keverékét platinalemezen, amely az anód volt. A katódként folyékony higanyba merített platinahuzal szolgált. Az elektrolízis eredményeként kalcium-amalgámot kaptunk. Miután elűzte belőle a higanyt, Davy kapott egy kalcium nevű fémet. A kalciumvegyületeket - mészkő, márvány, gipsz (valamint a mész - égő mészkő terméke) több évezred óta használták az építőiparban. A 18. század végéig a kémikusok a meszet egyszerű testnek tekintették. 1789-ben A. Lavoisier azt javasolta, hogy a mész, a magnézia, a barit, az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid összetett anyagok.

A természetben lenni

A kalcium nagy kémiai aktivitása miatt szabad formában a természetben nem található.

A kalcium a földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az 5. legnagyobb mennyiségben az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után).

izotópok

A kalcium a természetben hat izotóp keveréke formájában fordul elő: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca és 48Ca, amelyek közül a leggyakoribb - 40Ca - 96,97%.

A hat természetben előforduló kalcium-izotóp közül öt stabil. A hatodik 48Ca izotópról, amely a hat közül a legnehezebb és nagyon ritka (izotóp-bősége mindössze 0,187%), nemrég fedezték fel, hogy kétszeres béta-bomláson megy keresztül, felezési ideje 5,3 × 10 19 év.

Kőzetekben és ásványokban

A kalcium nagy részét különféle kőzetek (gránit, gneisz stb.) szilikátjai és alumínium-szilikátjai tartalmazzák, különösen a földpát - anortit Ca.

Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkövek képviselik, amelyek főként kalcit ásványi anyagból (CaCO 3) állnak. A kalcit kristályos formája, a márvány sokkal ritkábban fordul elő a természetben.

Kalcium ásványok, például kalcit CaCO 3, CaSO 4 anhidrit, alabástrom CaSO 4 0,5H 2 O és gipsz CaSO 4 2H 2 O, fluorit CaF 2, apatitok Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit MgCO 3 CaCO 3. A természetes vízben lévő kalcium és magnézium sók jelenléte meghatározza annak keménységét.

A földkéregben erőteljesen vándorló, különféle geokémiai rendszerekben felhalmozódó kalcium 385 ásványt képez (az ásványok számát tekintve a negyedik).

Migráció a földkéregben

A kalcium természetes migrációjában jelentős szerepet játszik a „karbonát-egyensúly”, amely a kalcium-karbonát vízzel és szén-dioxiddal való kölcsönhatásának reverzibilis reakciójával jár együtt az oldható bikarbonát képződésével:

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

(az egyensúly a szén-dioxid koncentrációjától függően balra vagy jobbra tolódik el).

A biogén migráció fontos szerepet játszik.

A bioszférában

A kalciumvegyületek szinte minden állati és növényi szövetben megtalálhatók (lásd még alább). A kalcium jelentős része az élő szervezetek része. Tehát a hidroxiapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH, vagy egy másik bejegyzésben a 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - a gerincesek csontszövetének alapja, beleértve az embert is; sok gerinctelen héja és héja, tojáshéj stb. kalcium-karbonátból CaCO 3-ból készül. Emberek és állatok élő szöveteiben 1,4-2% Ca (tömeghányad szerint); 70 kg tömegű emberi testben a kalciumtartalom körülbelül 1,7 kg (főleg a csontszövet sejtközi anyagának összetételében).

Nyugta

A szabad fémes kalciumot CaCl 2 (75-80%) és KCl vagy CaCl 2 és CaF 2 olvadék elektrolízisével, valamint a CaO 1170-1200 °C-on aluminoterm redukciójával nyerik:

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

Tulajdonságok

Fizikai tulajdonságok

A kalcium fém két allotróp módosulatban létezik. 443 °C-ig az α-Ca köbös felületközpontú ráccsal stabil (a paraméter = 0,558 nm), a β-Ca felett stabil az α-Fe típusú köbös testközpontú rács (a paraméter = 0,448). nm). Standard entalpia Δ H Az α → β átmenet 0 értéke 0,93 kJ/mol.

Kémiai tulajdonságok

A standard potenciálok sorozatában a kalcium a hidrogéntől balra található. A Ca 2+ / Ca 0 pár standard elektródpotenciálja -2,84 V, így a kalcium aktívan reagál a vízzel, de gyulladás nélkül:

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

A vízben oldott kalcium-hidrogén-karbonát jelenléte nagymértékben meghatározza a víz átmeneti keménységét. Ideiglenesnek nevezik, mert a víz forralásakor a bikarbonát lebomlik, és a CaCO 3 kicsapódik. Ez a jelenség például ahhoz vezet, hogy a vízforralóban idővel vízkő képződik.

Alkalmazás

A fémes kalcium alkalmazásai

A kalciumfémet elsősorban redukálószerként használják fémek, különösen nikkel, réz és rozsdamentes acél gyártásában. A kalciumot és hidridjét nehezen visszanyerhető fémek, például króm, tórium és urán előállítására is használják. A kalcium és ólom ötvözeteit akkumulátorokban és csapágyötvözetekben használják. A kalcium granulátumot arra is használják, hogy eltávolítsák a levegő nyomait az elektrovákuum készülékekből.

Metalthermy

A tiszta fémes kalciumot széles körben használják a metallotermiában ritka fémek előállítására.

Ötvözés

Tiszta kalciumot használnak az ólom ötvözésére, amelyet akkumulátorlemezek, karbantartást nem igénylő, alacsony önkisülésű ólom-savas indítóakkumulátorok gyártásához használnak. A fémes kalciumot a kiváló minőségű kalcium babbits BKA előállításához is használják.

Nukleáris fúzió

A 48 Ca izotóp a leghatékonyabb és leggyakrabban használt anyag szupernehéz elemek előállítására és új elemek felfedezésére a periódusos rendszerben. Például abban az esetben, ha 48 Ca-iont használunk szupernehéz elemek gyorsítókban való kinyerésére, ezeknek az elemeknek a magjai százszor és ezerszer hatékonyabban képződnek, mint más „lövedékek” (ionok) alkalmazásakor.) A formában használják. valamint a fémek redukciójához, valamint a cián-kalcium előállításához (kalcium-karbid nitrogénben történő hevítésével 1200 °C-on a reakció exoterm, ciánamid kemencékben hajtják végre).

A kalciumot, valamint alumíniummal és magnéziummal alkotott ötvözeteit tartalék termikus elektromos akkumulátorokban használják anódként (például kalcium-kromát elemként). Kalcium-kromátot használnak olyan akkumulátorokban, mint a katód. Az ilyen akkumulátorok jellemzője a rendkívül hosszú eltarthatóság (évtizedek), használható állapotban, bármilyen körülmények között (térben, nagy nyomáson) működőképesek, valamint nagy tömeg- és térfogati fajlagos energia. Hátránya a rövid időtartam. Az ilyen akkumulátorokat ott használják, ahol rövid időre kolosszális elektromos energia előállítására van szükség (ballisztikus rakéták, egyes űrhajók stb.).

Ezenkívül a kalciumvegyületeket a csontritkulás megelőzésére szolgáló készítményekbe, a terhes nők és az idősek vitaminkomplexeibe vezetik be.

A kalcium biológiai szerepe

A kalcium gyakori makrotápanyag a növényekben, állatokban és emberekben. Embereknél és más gerinceseknél a legtöbb a csontvázban és a fogakban található foszfátok formájában. A legtöbb gerinctelen csoport (szivacsok, korallpolipok, puhatestűek stb.) csontváza a kalcium-karbonát (mész) különféle formáiból áll. A kalciumionok részt vesznek a véralvadási folyamatokban, valamint a vér állandó ozmotikus nyomásának fenntartásában. A kalciumionok az egyik univerzális másodlagos hírvivőként is szolgálnak, és számos intracelluláris folyamatot szabályoznak - izomösszehúzódást, exocitózist, beleértve a hormonok és neurotranszmitterek szekrécióját stb. A kalcium koncentrációja az emberi sejtek citoplazmájában körülbelül 10-7 mol sejtközi folyadékokban kb. 10−3 mol.

A kalciumszükséglet az életkortól függ. Felnőtteknél a szükséges napi bevitel 800-1000 milligramm (mg), gyermekeknél 600-900 mg, ami a csontváz intenzív növekedése miatt nagyon fontos a gyermekek számára. A táplálékkal az emberi szervezetbe kerülő kalcium nagy része a tejtermékekben, a maradék kalcium húsban, halban és egyes növényi élelmiszerekben található (a hüvelyesek különösen gazdagok). A felszívódás a vastag- és vékonybélben egyaránt megtörténik, és a savas környezet, a D- és C-vitamin, a laktóz és a telítetlen zsírsavak elősegítik. A magnézium szerepe a kalcium-anyagcserében is fontos, hiányával a kalcium „kimosódik” a csontokból, és lerakódik a vesékben (vesekövekben) és az izmokban.

A kalcium asszimilációját aszpirin, oxálsav, ösztrogén származékok akadályozzák meg. Az oxálsavval kombinálva a kalcium vízben oldhatatlan vegyületeket ad, amelyek a vesekövek alkotórészei.

A kalciummal kapcsolatos folyamatok nagy száma miatt a vér kalciumtartalma pontosan szabályozott, megfelelő táplálkozás mellett hiány nem lép fel. Az étrendből való tartós hiányzás görcsöket, ízületi fájdalmakat, álmosságot, növekedési rendellenességeket és székrekedést okozhat. A mélyebb hiány tartós izomgörcsökhöz és csontritkuláshoz vezet. A kávéval és az alkohollal való visszaélés a kalciumhiány oka lehet, mivel egy része a vizelettel ürül.

A kalcium és a D-vitamin túlzott dózisa hiperkalcémiát, majd a csontok és szövetek intenzív meszesedését okozhatja (főleg a húgyúti rendszert érintve). A tartós felesleg megzavarja az izom- és idegszövetek működését, fokozza a véralvadást és csökkenti a cink felszívódását a csontsejtekben. A maximális napi biztonságos adag egy felnőtt számára 1500-1800 milligramm.

Terhes és szoptató nők - 1500-2000 mg.

Kalciumvegyületek- a mészkövet, márványt, gipszet (valamint a meszet - a mészkő terméke) ősidők óta használják az építőiparban. A 18. század végéig a kémikusok a meszet egyszerű anyagnak tekintették. 1789-ben A. Lavoisier azt javasolta, hogy a mész, a magnézia, a barit, az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid összetett anyagok. 1808-ban Davy nedves oltott mész és higany-oxid keverékét higanykatóddal elektrolízisnek vetette alá, és kalcium-amalgámot készített, majd miután kiűzte belőle a higanyt, egy „kalcium” nevű fémet kapott (a lat. Égetett ércanyag maradéka, nemzetség. ügy calcis – mész).

Elektronok elrendezése pályákon.

+20Ca… |3s 3p 3d | 4s

A kalciumot alkáliföldfémnek nevezik, az S elemnek minősül. Külső elektronikai szinten a kalciumnak két elektronja van, így vegyületeket ad: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 stb. A kalcium a tipikus fémek közé tartozik - nagy affinitása van az oxigénhez, szinte minden fémet redukál oxidjaiból, és meglehetősen erős Ca (OH) 2 bázist képez.

A fémek kristályrácsai különféle típusúak lehetnek, azonban a kalciumot arcközpontú köbös rács jellemzi.

A fémekben lévő kristályok méretét, alakját és kölcsönös elrendezését metallográfiai módszerekkel adják ki. A fémszerkezet legteljesebb értékelését ebből a szempontból a vékony metszet mikroszkópos elemzése adja. A vizsgált fémből mintát vágnak ki, melynek síkját speciális oldattal (maratással) köszörülik, polírozzák és maratják. A maratás eredményeként kiemelődik a minta szerkezete, amelyet metallográfiai mikroszkóppal vizsgálunk, illetve fényképezünk le.

A kalcium egy könnyűfém (d = 1,55), ezüst-fehér színű. Keményebb és magasabb hőmérsékleten (851°C) olvad, mint a periódusos rendszerben mellette lévő nátrium. Ennek az az oka, hogy a fémben kalciumiononként két elektron van. Ezért az ionok és az elektrongáz közötti kémiai kötés erősebb, mint a nátriumé. A kémiai reakciók során a kalcium vegyértékelektronjai más elemek atomjaiba kerülnek. Ebben az esetben kétszeres töltésű ionok képződnek.

A kalcium nagyon reaktív a fémekkel, különösen az oxigénnel. Levegőben lassabban oxidálódik, mint az alkálifémek, mivel a rajta lévő oxidfilm kevésbé áteresztő az oxigén számára. Melegítéskor a kalcium hatalmas mennyiségű hő felszabadulásával ég:

A kalcium reakcióba lép a vízzel, kiszorítja belőle a hidrogént és bázist képez:

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

Az oxigénnel való nagy reaktivitása miatt a kalcium hasznosítható ritka fémek oxidjaiból történő kinyerésére. A fém-oxidokat kalciumforgácsokkal együtt hevítik; a reakciók eredményeként kalcium-oxid és egy fém keletkezik. A kalcium és egyes ötvözeteinek alkalmazása a fémek úgynevezett deoxidációjára ugyanezen a tulajdonságon alapul. Kalciumot adnak az olvadt fémhez, és eltávolítja az oldott oxigén nyomait; a keletkező kalcium-oxid a fém felületére úszik. A kalcium egyes ötvözetek része.

A kalciumot olvadt kalcium-klorid elektrolízisével vagy aluminoterm módszerrel nyerik. A kalcium-oxid vagy az oltott mész fehér por, amely 2570 °C-on olvad. Mészkő égetésével nyerik:

CaCO3 \u003d CaO + CO2 ^

A kalcium-oxid bázikus oxid, ezért savakkal és savanhidridekkel reagál. Vízzel bázist ad - kalcium-hidroxidot:

CaO + H2O = Ca(OH)2

A víz hozzáadása a kalcium-oxidhoz, az úgynevezett mészoltás, nagy mennyiségű hő felszabadulásával jár. A víz egy része gőzzé alakul. A kalcium-hidroxid vagy oltott mész fehér anyag, vízben gyengén oldódik. A kalcium-hidroxid vizes oldatát mészvíznek nevezzük. Az ilyen oldat meglehetősen erős lúgos tulajdonságokkal rendelkezik, mivel a kalcium-hidroxid jól disszociál:

Ca (OH) 2 \u003d Ca + 2OH

Az alkálifém-oxidok hidrátjaihoz képest a kalcium-hidroxid gyengébb bázis. Ez azzal magyarázható, hogy a kalciumion kétszeres töltésű, és erősebben vonzza a hidroxilcsoportokat.

A hidratált mész és oldata, az úgynevezett mészvíz, reakcióba lép savakkal és savanhidridekkel, beleértve a szén-dioxidot is. A mészvizet laboratóriumokban használják a szén-dioxid felfedezésére, mivel a keletkező oldhatatlan kalcium-karbonát zavarossá teszi a vizet:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Ha azonban a szén-dioxidot hosszú ideig engedik át, az oldat ismét átlátszóvá válik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kalcium-karbonát oldható sóvá - kalcium-hidrogén-karbonáttá - alakul:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Az iparban a kalciumot kétféle módon nyerik:

CaO és Al-por brikett keverékének hevítésével 1200 °C-ra 0,01-0,02 mm-es vákuumban. rt. Művészet.; a reakcióból szabadul fel:

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

Hideg felületen a kalciumgőz lecsapódik.

CaCl2 és KCl olvadék folyékony réz-kalcium katóddal végzett elektrolízisével Cu-Ca (65% Ca) ötvözetet állítanak elő, amelyből a kalciumot 950-1000 °C hőmérsékleten vákuumban ledesztillálják. 0,1-0,001 Hgmm.

Kidolgoztak egy módszert is a kalcium előállítására kalcium-karbid CaC2 termikus disszociációjával.

A kalcium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a természetben. Körülbelül 3% (tömeg) tartalmaz a földkéregben. A kalciumsók a természetben nagy felhalmozódást képeznek karbonátok (kréta, márvány), szulfátok (gipsz), foszfátok (foszforitok) formájában. A víz és a szén-dioxid hatására a karbonátok szénhidrogének formájában oldatba mennek, és a földalatti és a folyóvizek nagy távolságokra szállítják őket. Amikor a kalcium sókat kimossák, barlangok képződhetnek. A víz elpárolgása vagy a hőmérséklet emelkedése következtében kalcium-karbonát lerakódások képződhetnek új helyen. Így például a barlangokban cseppkövek és sztalagmitok képződnek.

Az oldható kalcium- és magnéziumsók határozzák meg a víz általános keménységét. Ha kis mennyiségben vannak jelen a vízben, akkor a vizet lágynak nevezik. E sók magas tartalmával (100-200 mg kalcium-sók - 1 literben ionokban kifejezve) a víz keménynek számít. Ilyen vízben a szappan rosszul habzik, mivel a kalcium- és magnéziumsók oldhatatlan vegyületeket képeznek vele. Kemény vízben az élelmiszerek rosszul forralnak, és forralva vízkő keletkezik a gőzkazánok falán. A vízkő nem vezeti jól a hőt, növeli az üzemanyag-fogyasztást és felgyorsítja a kazán falainak kopását. A vízkőképződés összetett folyamat. Hevítéskor a kalcium- és magnézium-karbonsav savas sói lebomlanak és oldhatatlan karbonátokká alakulnak:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

A kalcium-szulfát CaSO4 oldhatósága is csökken hevítéskor, így a skála része.

A kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonát vízben való jelenléte által okozott keménységet karbonátnak vagy ideiglenesnek nevezik, mivel forralással eltávolítják. A karbonátos keménység mellett megkülönböztetik a nem karbonátos keménységet is, amely a víz szulfát- és kalcium- és magnézium-klorid-tartalmától függ. Ezeket a sókat forralással nem távolítják el, ezért a nem karbonátos keménységet állandó keménységnek is nevezik. A karbonát és nem karbonát keménység a teljes keménységet adja.

A keménység teljes kiküszöbölésére néha vizet desztillálnak. Forraljuk fel a vizet, hogy eltávolítsuk a karbonát keménységét. Az általános keménységet vagy vegyszerek hozzáadásával, vagy úgynevezett kationcserélők alkalmazásával küszöböljük ki. A kémiai módszer alkalmazásakor az oldható kalcium- és magnéziumsókat oldhatatlan karbonátokká alakítják, például mésztejet és szódát adnak hozzá:

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

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

A merevség kationcserélőkkel történő eltávolítása fejlettebb folyamat. A kationcserélők összetett anyagok (természetes szilícium- és alumíniumvegyületek, nagy molekulatömegű szerves vegyületek), amelyek összetétele a Na2R képlettel fejezhető ki, ahol R egy komplex savmaradék. Amikor a vizet egy kationcserélő rétegen átszűrjük, a Na-ionok (kationok) Ca- és Mg-ionokra cserélődnek:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

Következésképpen az oldatból a Ca-ionok a kationcserélőbe, a Na-ionok pedig a kationcserélőből az oldatba. A használt kationcserélő helyreállításához konyhasó oldattal mossuk. Ebben az esetben fordított folyamat megy végbe: a kationcserélőben lévő Ca-ionokat Na-ionok váltják fel:

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

A regenerált kationcserélő ismét használható vízkezelésre.

A Ca-t tiszta fém formájában U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb és egyes ritkaföldfémek és vegyületeik redukálószereként használják. Acélok, bronzok és egyéb ötvözetek dezoxidálására, kőolajtermékek kén eltávolítására, szerves folyadékok víztelenítésére, argon nitrogénszennyeződésektől való tisztítására, valamint elektromos vákuumkészülékekben gázelnyelőként is használják. A Pb - Na - Ca rendszer antifikciós anyagai, valamint a Pb - Ca ötvözetek, amelyeket elektromos kábelek köpenyének készítésére használnak, nagy technológiában részesültek. A Ca - Si - Ca (szilícium-kalcium) ötvözetet dezoxidálóként és gáztalanítóként használják minőségi acélok gyártásánál.

A kalcium az életfolyamatok normális lefolyásához szükséges biogén elemek egyike. Az állatok és növények minden szövetében és folyadékában jelen van. Csak ritka élőlények fejlődhetnek Ca-mentes környezetben. Egyes szervezetekben a Ca-tartalom eléri a 38% -ot: emberben - 1,4-2%. A növényi és állati szervezetek sejtjeinek szigorúan meghatározott arányú Ca-, Na- és K-ionokra van szükségük az extracelluláris közegben. A növények Ca-t a talajból kapnak. A Ca-hoz való viszonyuk szerint a növényeket kalcefilekre és kalcefóbokra osztják. Az állatok táplálékból és vízből kapják a Ca-t. A Ca számos sejtszerkezet kialakításához, a külső sejtmembránok normál permeabilitásának fenntartásához, a halak és más állatok ikrájának megtermékenyítéséhez, valamint számos enzim aktiválásához szükséges. A Ca-ionok gerjesztést adnak át az izomrostnak, ennek összehúzódását okozzák, növelik a szívösszehúzódások erejét, fokozzák a leukociták fagocita funkcióját, aktiválják a védő vérfehérjék rendszerét, részt vesznek annak alvadásában. A sejtekben szinte az összes Ca fehérjékkel, nukleinsavakkal, foszfolipidekkel, szervetlen foszfátokkal és szerves savakkal alkotott komplexek formájában van jelen. Az emberek és a magasabb rendű állatok vérplazmájában a Ca mindössze 20-40%-a köthető fehérjékhez. Csontvázas állatokban az összes Ca 97-99%-a felhasználható építőanyagként: gerincteleneknél főleg CaCO3 (puhatestűhéjak, korallok), gerinceseknél foszfátok formájában. Sok gerinctelen kalciumot raktároz a vedlés előtt, hogy új csontvázat építsen, vagy létfontosságú funkciókat biztosítson kedvezőtlen körülmények között. Az emberek és a magasabb rendű állatok vérének Ca-tartalmát a mellékpajzsmirigy és a pajzsmirigy hormonjai szabályozzák. Ezekben a folyamatokban a D-vitamin játssza a legfontosabb szerepet.A Ca-felszívódás a vékonybél elülső részében történik. A kalcium asszimilációja a bél savasságának csökkenésével romlik, és az élelmiszerben lévő Ca, foszfor és zsír arányától függ. Az optimális Ca/P arány a tehéntejben körülbelül 1,3 (burgonyában 0,15, babban 0,13, húsban 0,016). Ha az élelmiszerben feleslegben van P és oxálsav, a Ca felszívódása romlik. Az epesavak felgyorsítják a felszívódását. Az emberi táplálékban a Ca/zsír optimális aránya 0,04-0,08 g Ca/1 g. zsír. A Ca kiválasztódása főként a belekben történik. Az emlősök a laktáció során sok Ca-t veszítenek a tejjel. A foszfor-kalcium anyagcsere megsértésével fiatal állatokban és gyermekekben angolkór alakul ki, felnőtt állatokban - a csontváz összetételének és szerkezetének megváltozása (osteomalacia).

Az orvostudományban a Ca-gyógyszerek megszüntetik a szervezetben a Ca-ionok hiányával összefüggő rendellenességeket (tetánia, görcsösség, angolkór). A Ca-készítmények csökkentik az allergénekkel szembeni túlérzékenységet, allergiás betegségek (szérumbetegség, alvási láz stb.) kezelésére szolgálnak. A Ca-készítmények csökkentik a megnövekedett érpermeabilitást és gyulladáscsökkentő hatásúak. Vérzéses érgyulladás, sugárbetegség, gyulladásos folyamatok (tüdőgyulladás, mellhártyagyulladás stb.) és egyes bőrbetegségek esetén alkalmazzák. Vérzéscsillapító szerként, a szívizom aktivitásának javítására és a digitálisz-készítmények hatásának fokozására, magnéziumsókkal való mérgezés ellenszereként írják fel. Más gyógyszerekkel együtt a Ca-készítményeket a szülés serkentésére használják. A Ca-kloridot szájon át és intravénásan adják be. Az ossocalcinolt (a speciálisan elkészített csontpor 15%-os steril szuszpenzióját barackolajban) javasolták szövetterápiára.

A Ca-készítmények közé tartozik még a gipszhez (CaSO4) használt gipsz (CaSO4) és a kréta (CaCO3), amelyet szájon át adnak a gyomornedv fokozott savasságával és fogpor készítésére.