Su kuo sąveikauja kalcis? Kalcio fizinės savybės

Tarp visų periodinės sistemos elementų galima išskirti keletą, be kurių ne tik galima susirgti įvairiomis gyvų organizmų ligomis, bet apskritai neįmanoma normaliai gyventi ir augti. Vienas iš jų yra kalcis.

Įdomu tai, kad kalbant apie šį metalą, kaip paprastą medžiagą, žmogui jis neduoda jokios naudos, net žalos. Tačiau tereikia paminėti Ca 2+ jonus, nes iš karto yra daugybė taškų, apibūdinančių jų svarbą.

Kalcio padėtis periodinėje lentelėje

Kalcio, kaip ir bet kurio kito elemento, apibūdinimas prasideda jo padėties periodinėje sistemoje nurodymu. Galų gale, tai leidžia daug sužinoti apie šį atomą:

branduolinis užtaisas;
elektronų ir protonų, neutronų skaičius;
oksidacijos būsena, aukštesnė ir žemesnė;
elektroninė konfigūracija ir kiti svarbūs dalykai.

Mūsų svarstomas elementas yra antrosios grupės, pagrindinio pogrupio, ketvirtame dideliame periode ir turi eilės numerį 20. Taip pat cheminė periodinė lentelė rodo kalcio atominę masę – 40,08, o tai yra vidutinė esamo vertė. šio atomo izotopų.

Oksidacijos būsena yra viena, visada pastovi, lygi +2. CaO formulė. Lotyniškas elemento pavadinimas yra kalcis, taigi ir atomo Ca simbolis.

Kalcio, kaip paprastos medžiagos, apibūdinimas

Įprastomis sąlygomis šis elementas yra metalinis, sidabriškai baltos spalvos. Kalcio, kaip paprastos medžiagos, formulė yra Ca. Dėl didelio cheminio aktyvumo jis gali sudaryti daug junginių, priklausančių skirtingoms klasėms.

Kietoje agregacijos būsenoje jis nėra žmogaus kūno dalis, todėl svarbus pramoniniams ir techniniams poreikiams (daugiausia cheminėms sintezėms).

Tai vienas iš labiausiai paplitusių metalų pagal savo dalį žemės plutoje, apie 1,5 proc. Priklauso šarminių žemių grupei, nes ištirpęs vandenyje suteikia šarmų, tačiau gamtoje būna kelių mineralų ir druskų pavidalu. Jūros vandenyje yra daug kalcio (400 mg/l).

Kristalinė ląstelė

Kalcio savybė paaiškinama kristalinės gardelės struktūra, kuri gali būti dviejų tipų (nes yra alfa ir beta formos):

kubinis veidas orientuotas;
į tūrį orientuotas.

Ryšio tipas molekulėje yra metalinis, gardelės vietose, kaip ir visų metalų, yra atomų jonų.

Buvimas gamtoje

Gamtoje yra keletas pagrindinių medžiagų, kuriose yra šio elemento.

Jūros vanduo.
Uolos ir mineralai.
Gyvi organizmai (lukštai ir kriauklės, kaulinis audinys ir kt.).
Požeminis vanduo žemės plutoje.

Galima nustatyti šias uolienų ir mineralų rūšis, kurios yra natūralūs kalcio šaltiniai.

Dolomitas yra kalcio ir magnio karbonato mišinys.
Fluoritas yra kalcio fluoridas.
Gipsas – CaSO 4 2H 2 O.
Kalcitas – kreida, kalkakmenis, marmuras – kalcio karbonatas.
Alebastras – CaSO 4 0,5H 2 O.
Apatiškumas.

Iš viso išskirta apie 350 įvairių mineralų ir uolienų, kuriose yra kalcio.

Kaip gauti

Ilgą laiką nebuvo įmanoma izoliuoti metalo laisvoje formoje, nes jo cheminis aktyvumas yra didelis, gamtoje jo nerasite gryno pavidalo. Todėl iki XIX amžiaus (1808 m.) aptariamas elementas buvo dar viena periodinės lentelės paslaptis.

Kalcį kaip metalą sugebėjo susintetinti anglų chemikas Humphrey Davy. Būtent jis pirmasis atrado kietųjų mineralų ir druskų lydalo sąveikos su elektros srove ypatybes. Iki šiol vis dar aktualiausias būdas gauti šį metalą yra jo druskų elektrolizė, pavyzdžiui:

kalcio ir kalio chloridų mišinys;
fluoro ir kalcio chlorido mišinys.

Taip pat iš jo oksido galima išskirti kalcį metalurgijoje įprastu aliuminoterminiu metodu.

Fizinės savybės

Kalcio apibūdinimą fiziniais parametrais galima apibūdinti keliais punktais.

Agregatinė būsena – normaliomis sąlygomis kieta.
Lydymosi temperatūra - 842 0 С.
Metalas yra minkštas ir gali būti pjaustomas peiliu.
Spalva - sidabriškai balta, briliantinė.
Jis turi geras laidumo ir šilumos laidumo savybes.
Ilgai kaitinant, jis pereina į skystį, tada į garų būseną, prarasdamas metalines savybes. Virimo temperatūra 1484 0 С.

Fizinės kalcio savybės turi vieną požymį. Kai metalas veikiamas slėgiu, tam tikru momentu jis praranda savo metalines savybes ir gebėjimą praleisti elektrą. Tačiau toliau didėjant ekspozicijai, jis vėl atkuriamas ir pasireiškia kaip superlaidininkas, kelis kartus didesnis už likusius elementus pagal šiuos rodiklius.

Cheminės savybės

Šio metalo aktyvumas yra labai didelis. Todėl yra daug sąveikų, kurių metu kalcis patenka. Reakcijos su visais nemetalais jam būdingos, nes kaip reduktorius jis yra labai stiprus.

Normaliomis sąlygomis jis lengvai reaguoja susidarant atitinkamiems dvejetainiams junginiams su: halogenais, deguonimi.
Kaitinant: vandenilis, azotas, anglis, silicis, fosforas, boras, siera ir kt.
Atvirame ore iš karto sąveikauja su anglies dioksidu ir deguonimi, todėl pasidengia pilka danga.
Smarkiai reaguoja su rūgštimis, kartais užsiliepsnoja.

Įdomios kalcio savybės pasireiškia druskų sudėtyje. Taigi, gražūs urvai, augantys ant lubų ir sienų, yra ne kas kita, kaip ilgainiui susiformavę iš vandens, anglies dioksido ir bikarbonato, veikiant požeminio vandens viduje vykstantiems procesams.

Atsižvelgiant į metalo aktyvumą normalioje būsenoje, jis laikomas laboratorijose, kaip ir šarminėse. Tamsaus stiklo inde, sandariai uždarytu dangteliu ir po žibalo ar parafino sluoksniu.

Kokybinė reakcija į kalcio joną yra gražios, prisotintos plytų raudonos spalvos liepsnos spalva. Taip pat metalą junginių sudėtyje galima atpažinti pagal netirpias kai kurių jo druskų (kalcio karbonato, fluorido, sulfato, fosfato, silikato, sulfito) nuosėdas.

metalinės jungtys

Metalo junginių tipai yra šie:

oksidas;
hidroksidas;
kalcio druskos (vidutinės, rūgštinės, bazinės, dvigubos, kompleksinės).

Kalcio oksidas, žinomas kaip CaO, naudojamas statybinei medžiagai (kalkėms) sukurti. Jei oksidą gesinate vandeniu, gausite atitinkamą hidroksidą, kuris pasižymi šarmo savybėmis.

Būtent įvairios kalcio druskos, naudojamos įvairiuose ūkio sektoriuose, turi didelę praktinę reikšmę. Kokios druskos egzistuoja, mes jau minėjome aukščiau. Pateiksime šių junginių tipų pavyzdžių.

Vidutinės druskos - CaCO 3 karbonatas, Ca 3 fosfatas (PO 4) 2 ir kt.
Rūgštinis - hidrosulfatas CaHSO 4.
Pagrindiniai yra bikarbonatas (CaOH) 3 PO 4.
Kompleksas – Cl 2.
Dvigubas – 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

Būtent šios klasės junginių pavidalu kalcis yra svarbus biologinėms sistemoms, nes druskos yra organizmo jonų šaltinis.

Biologinis vaidmuo

Kodėl kalcis svarbus žmogaus organizmui? Yra keletas priežasčių.

Būtent šio elemento jonai yra tarpląstelinės medžiagos ir audinių skysčio dalis, dalyvauja reguliuojant sužadinimo mechanizmus, gaminant hormonus ir neurotransmiterius.
Kalcis kaupiasi kauluose, dantų emalyje apie 2,5% viso kūno svorio. Tai gana daug ir atlieka svarbų vaidmenį stiprinant šias struktūras, išlaikant jų tvirtumą ir stabilumą. Kūno augimas be jo neįmanomas.
Kraujo krešėjimas taip pat priklauso nuo atitinkamų jonų.
Tai yra širdies raumens dalis, dalyvaujanti jo sužadinimo ir susitraukimo procese.
Tai egzocitozės ir kitų intracelulinių pokyčių procesų dalyvis.

Jei suvartoto kalcio kiekio nepakanka, išsivysto tokios ligos kaip:

rachitas;
osteoporozė;
kraujo ligos.

Dienos norma suaugusiam yra 1000 mg, o vaikams nuo 9 metų - 1300 mg. Norint išvengti šio elemento pertekliaus organizme, nurodytos dozės viršyti negalima. Priešingu atveju gali išsivystyti žarnyno ligos.

Visoms kitoms gyvoms būtybėms kalcis ne mažiau svarbus. Pavyzdžiui, nors daugelis neturi griaučių, išorinės juos stiprinančios priemonės taip pat yra šio metalo dariniai. Tarp jų:

vėžiagyviai;
midijos ir austrės;
kempinės;
koralų polipai.

Visi jie nešiojasi ant nugaros arba iš esmės gyvenimo procese suformuoja kažkokį išorinį skeletą, saugantį nuo išorinių poveikių ir plėšrūnų. Pagrindinė jo sudedamoji dalis yra kalcio druskos.

Stuburiniams gyvūnams, kaip ir žmonėms, šie jonai reikalingi normaliam augimui ir vystymuisi ir gauna juos su maistu.

Yra daug galimybių, kuriomis galima kompensuoti trūkstamą elemento normą kūne. Geriausia, žinoma, natūralūs metodai – produktai, kuriuose yra norimo atomo. Tačiau jei dėl kokių nors priežasčių to nepakanka arba neįmanoma, medicininis kelias taip pat yra priimtinas.

Taigi, maisto produktų, kurių sudėtyje yra kalcio, sąrašas yra maždaug toks:

pieno ir rūgštaus pieno produktai;
žuvis;
želdiniai;
grūdai (grikiai, ryžiai, viso grūdo miltų pyragaičiai);
kai kurie citrusiniai vaisiai (apelsinai, mandarinai);
ankštiniai augalai;
visų riešutų (ypač migdolų ir graikinių).

Jei esate alergiškas kai kuriems produktams arba negalite jų vartoti dėl kitos priežasties, kalcio turintys preparatai padės papildyti norimo elemento kiekį organizme.

Visos jos yra šio metalo druskos, kurios turi savybę lengvai pasisavinti organizmo, greitai įsisavinamos į kraują ir žarnyną. Tarp jų populiariausi ir naudojami yra šie.

Kalcio chloridas – injekcinis arba peroralinis tirpalas suaugusiems ir vaikams. Jis skiriasi druskos koncentracija kompozicijoje, ji naudojama „karštoms injekcijoms“, nes suleidus sukelia būtent tokį pojūtį. Yra formų su vaisių sultimis, kad būtų lengviau nuryti.
Tiekiamos tabletės (0,25 arba 0,5 g) ir tirpalai, skirti injekcijoms į veną. Dažnai tablečių pavidalu yra įvairių vaisių priedų.
Kalcio laktatas – tiekiamas tabletėmis po 0,5 g.

Pagrindinis puslapis / Paskaitos 1 kursas / Bendroji ir organinė chemija / 23 klausimas. Kalcis / 2. Fizinės ir cheminės savybės

fizines savybes. Kalcis yra sidabriškai baltas kalusis metalas, lydantis 850°C temperatūroje. C ir verda 1482 laipsnių temperatūroje. C. Jis daug kietesnis nei šarminiai metalai.

Cheminės savybės. Kalcis yra aktyvus metalas. Taigi normaliomis sąlygomis jis lengvai sąveikauja su atmosferos deguonimi ir halogenais:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (kalcio oksidas);

Ca + Br2 = CaBr2 (kalcio bromidas).

Kalcis kaitinant reaguoja su vandeniliu, azotu, siera, fosforu, anglimi ir kitais nemetalais:

Ca + H2 = CaH2 (kalcio hidridas);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (kalcio nitridas);

Ca + S = CaS (kalcio sulfidas);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (kalcio fosfidas);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (kalcio karbidas).

Kalcis lėtai sąveikauja su šaltu vandeniu ir labai stipriai su karštu:

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

Kalcis gali pašalinti deguonį arba halogenus iš mažiau aktyvių metalų oksidų ir halogenidų, t. y. turi redukuojančių savybių:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

1. Buvimas gamtoje
3. Kvitas
4. Taikymas

www.medkurs.ru

Kalcis | vadovas Pesticides.ru

Daugeliui žmonių žinios apie kalcį apsiriboja tuo, kad šis elementas yra būtinas sveikiems kaulams ir dantims. Kur dar jis yra, kam to reikia ir kaip reikia, ne kiekvienas turi idėją. Tačiau kalcio yra daugelyje mums žinomų junginių – tiek natūralių, tiek žmogaus sukurtų. Kreida ir kalkės, urvų stalaktitai ir stalagmitai, senovės fosilijos ir cementas, gipsas ir alebastras, pieno produktai ir vaistai nuo osteoporozės – visa tai ir dar daugiau turi daug kalcio.

Šį elementą G. Davy pirmą kartą gavo 1808 m., o iš pradžių jis nebuvo naudojamas labai aktyviai. Nepaisant to, dabar šis metalas yra penktas pasaulyje pagal gamybą, o jo poreikis kasmet didėja. Pagrindinė kalcio naudojimo sritis yra statybinių medžiagų ir mišinių gamyba. Tačiau tai būtina ne tik namų statybai, bet ir gyvoms ląstelėms. Žmogaus organizme kalcis yra skeleto dalis, leidžia atlikti raumenų susitraukimus, užtikrina kraujo krešėjimą, reguliuoja daugelio virškinimo fermentų veiklą ir atlieka kitas gana daug funkcijų. Jis ne mažiau svarbus ir kitiems gyviems objektams: gyvūnams, augalams, grybams ir net bakterijoms. Tuo pačiu metu kalcio poreikis yra gana didelis, todėl jį galima priskirti makroelementams.

Kalcis (kalcis), Ca yra Mendelejevo periodinės sistemos II grupės pagrindinio pogrupio cheminis elementas. Atominis skaičius – 20. Atominė masė – 40,08.

Kalcis yra šarminių žemių metalas. Laisvoje būsenoje kalioji, gana kieta, balta. Tankis reiškia lengvuosius metalus.

Tankis - 1,54 g / cm3,
Lydymosi temperatūra - +842 ° C,
Virimo temperatūra - +1495 ° C.

Kalcis turi ryškių metalinių savybių. Visuose junginiuose oksidacijos laipsnis yra +2.

Ore jis pasidengia oksido sluoksniu, kaitinant dega rausva, ryškia liepsna. Jis lėtai reaguoja su šaltu vandeniu ir greitai išstumia vandenilį iš karšto vandens ir sudaro hidroksidą. Reaguodamas su vandeniliu, susidaro hidridai. Kambario temperatūroje jis reaguoja su azotu, sudarydamas nitridus. Taip pat lengvai jungiasi su halogenais ir siera, kaitinant atkuria metalų oksidus.

Kalcis yra vienas gausiausiai gamtoje esančių elementų. Žemės plutoje jo kiekis yra 3% masės. Jis susidaro kreidos, kalkakmenio, marmuro (natūralios kalcio karbonato CaCO3 atmainos) nuosėdų pavidalu. Dideliais kiekiais yra gipso (CaSO4 x 2h3O), fosforito (Ca3 (PO4) 2) ir įvairių kalcio turinčių silikatų nuosėdų.

Vanduo

. Kalcio druskų beveik visada yra natūraliame vandenyje. Iš jų tik gipsas jame šiek tiek tirpsta. Esant anglies dioksido kiekiui vandenyje, kalcio karbonatas ištirpsta bikarbonato Ca(HCO3)2 pavidalu.

sunkus vanduo

. Natūralus vanduo su dideliu kiekiu kalcio ar magnio druskų vadinamas kietu.

minkštas vanduo

. Kai šių druskų yra mažai arba jų nėra, vanduo vadinamas minkštu.

Dirvos

. Paprastai dirvožemis yra pakankamai aprūpintas kalciu. Ir kadangi kalcio yra didesnė masė vegetatyvinėje augalų dalyje, jo pasišalinimas su pasėliu yra nereikšmingas.

Kalcio nuostoliai iš dirvožemio atsiranda dėl jo išplovimo krituliais. Šis procesas priklauso nuo dirvožemio granulometrinės sudėties, kritulių, augalų rūšių, kalkių ir mineralinių trąšų formų bei dozių. Atsižvelgiant į šiuos veiksnius, kalcio nuostoliai iš ariamo sluoksnio svyruoja nuo kelių dešimčių iki 200–400 kg/ha ir daugiau.

Kalcio kiekis įvairių tipų dirvožemyje

Podzoliniuose dirvožemiuose kalcio yra 0,73% (dirvožemio sausosios medžiagos).

Pilkasis miškas – 0,90% kalcio.

Černozemai - 1,44% kalcio.

Serozemai - 6,04% kalcio.

Augaluose kalcio yra fosfatų, sulfatų, karbonatų, pektino ir oksalo rūgščių druskų pavidalu. Beveik 65% augaluose esančio kalcio galima išskirti vandeniu. Likusi dalis apdorojama silpnomis acto ir druskos rūgštimis. Daugiausia kalcio randama senstančiose ląstelėse.

Kalcio trūkumo simptomai:
kultūra	trūkumo simptomai
Bendrieji simptomai	Viršūninio pumpuro balinimas; Jaunų lapų balinimas; Lapų galiukai nulinkę žemyn; Lapų kraštai susiriečia;
Bulvė	Viršutiniai lapai prastai žydi; Stiebo augimo taškas miršta; Lapų pakraščiuose yra šviesi juostelė, vėliau patamsėja; Lapų kraštai susukti į viršų;
Baltieji kopūstai ir žiediniai kopūstai	Ant jaunų augalų lapų chlorotinės dėmės (marmuras) arba baltos juostelės pakraščiuose; Senesnių augalų lapai susisuka ir ant jų atsiranda nudegimų; Augimo taškas miršta
	Lapų galinės skiltys miršta Gėlės krinta; Ant vaisiaus viršūnėje atsiranda tamsi dėmė, kuri didėja vaisiui augant (pomidorų viršūnės puvinys)
	Viršūniniai pumpurai miršta; Jaunų lapų kraštai suvynioti, suplėšyti, tada nudžiūsta; Viršutinės ūglių dalys nudžiūsta; Šaknų galiukų pažeidimas; Vaisiaus minkštime - rudos dėmės (kartūs kauliukai); Suprastėja vaisių skonis; Sumažėjęs vaisių pardavimas

Kalcio funkcijos

Šio elemento poveikis augalams yra daugiašalis ir, kaip taisyklė, teigiamas. Kalcis:

Pagerina medžiagų apykaitą;
Vaidina svarbų vaidmenį angliavandenių judėjime;
Įtakoja azotinių medžiagų metamorfozes;
Pagreitina sėklų rezervinių baltymų suvartojimą dygimo metu;
vaidina vaidmenį fotosintezės procese;
stiprus kitų katijonų antagonistas, neleidžia jiems pernelyg patekti į augalų audinius;
Tai veikia fizikines ir chemines protoplazmos savybes (klampumą, pralaidumą ir kt.), taigi ir normalią biocheminių procesų eigą augale;
Kalcio junginiai su pektinu suklijuoja atskirų ląstelių sieneles;
Įtakoja fermentų veiklą.

Pažymėtina, kad kalcio junginių (kalkių) poveikis fermentų veiklai pasireiškia ne tik tiesioginiu veikimu, bet ir dėl dirvožemio fizikinių ir cheminių savybių bei jo mitybos režimo gerinimo. Be to, dirvožemio kalkinimas reikšmingai veikia vitaminų biosintezės procesus.

Kalcio trūkumas (trūkumas) augaluose

Kalcio trūkumas pirmiausia paveikia šaknų sistemos vystymąsi. Šaknų plaukelių formavimasis ant šaknų sustoja. Išorinės šaknies ląstelės sunaikinamos.

Šis simptomas pasireiškia tiek kalcio trūkumu, tiek maistinių medžiagų tirpalo disbalansu, tai yra, jame vyrauja vienvalentys natrio, kalio ir vandenilio katijonai.

Be to, dirvožemio tirpale esantis nitratinis azotas padidina kalcio patekimą į augalų audinius, o amoniakas jį mažina.

Kalcio bado požymių tikimasi, kai kalcio kiekis yra mažesnis nei 20 % dirvožemio katijonų mainų pajėgumo.

Simptomai. Vizualiai kalcio trūkumas nustatomas pagal šiuos požymius:

Prie augalų šaknų pastebimi pažeisti rudi galiukai;
Augimo taškas deformuojasi ir miršta;
Gėlės, kiaušidės ir pumpurai nukrenta;
Vaisiai pažeisti nekrozės;
Lapai chlorotiški;
Viršūninis pumpuras miršta, o stiebo augimas sustoja.

Kopūstai, liucerna, dobilai yra labai jautrūs kalcio buvimui. Nustatyta, kad tiems patiems augalams būdingas ir padidėjęs jautrumas dirvožemio rūgštingumui.

Apsinuodijus mineraliniu kalciu, atsiranda tarpvėžių chlorozė su balkšvomis nekrozinėmis dėmėmis. Jie gali būti spalvoti arba turėti koncentrinius žiedus, užpildytus vandeniu. Kai kurie augalai reaguoja į kalcio perteklių augindami lapų rozetes, miršta nuo ūglių ir krisdami lapus. Simptomai yra panašūs į geležies ir magnio trūkumą.

Kalcio papildymo dirvožemyje šaltinis yra kalkių trąšos. Jie skirstomi į tris grupes:

Kietos kalkingos uolienos;
Minkštos kalkingos uolienos;
Pramoninės atliekos su dideliu kalkių kiekiu.

Kietos kalkingos uolienos pagal CaO ir MgO kiekį skirstomos į:

kalkakmeniai (55–56 % CaO ir iki 0,9 % MgO);
dolomito kalkakmeniai (42–55 % CaO ir iki 9 % MgO);
dolomitai (32–30 % CaO ir 18–20 % MgO).

Kalkakmenis

- pagrindinės kalkių trąšos. Sudėtyje yra 75–100 % Ca ir Mg oksidų pagal CaCO3.

Dolomitizuotas kalkakmenis

. Sudėtyje yra 79-100% aktyviosios medžiagos (a.i.) CaCO3. Rekomenduojama sėjomainoje su bulvėmis, ankštiniais augalais, linais, šakniavaisiais, taip pat labai podzolizuotose dirvose.

Marl

. Sudėtyje yra iki 25–15% CaCO3 ir priemaišų molio pavidalu su smėliu iki 20–40%. Veikia lėtai. Rekomenduojama naudoti lengvose dirvose.

kreidos gabalėlis

. Sudėtyje yra 90–100 % CaCO3. Veiksmas yra greitesnis nei kalkakmenio. Tai vertingos kalkių trąšos smulkiai sumaltos formos.

degintų kalkių

(CaO). CaCO3 kiekis viršija 70%. Jis apibūdinamas kaip stipri ir greitai veikianti kalkinė medžiaga.

Gesintos kalkės

(Ca(OH)2). CaCO3 kiekis yra 35% ar daugiau. Tai taip pat stiprios ir greitai veikiančios kalkių trąšos.

Dolomito miltai

. CaCO3 ir MgCO3 kiekis yra apie 100%. Veikia lėčiau nei kalkingi tufai. Paprastai naudojamas ten, kur reikia magnio.

kalkingi tufai

. CaCO3 yra 15–96%, priemaišų iki 25% molio ir smėlio, 0,1% P2O5. Veiksmas yra greitesnis nei kalkakmenio.

Tuštinimosi purvas (tuštinimasis)

. Susideda iš CaCO3 ir Ca(OH)2. Kalkių kiekis CaO yra iki 40%. Taip pat yra azoto - 0,5% ir P2O5 - 1-2%. Tai cukrinių runkelių fabrikų atliekos. Rekomenduojama naudoti ne tik dirvožemio rūgštingumui mažinti, bet ir runkelių auginimo vietose chernozemo dirvose.

Skalūnų pelenų ciklonai

. Sausa susmulkinta medžiaga. Veikliosios medžiagos kiekis yra 60-70%. Nurodo pramonines atliekas.

Dulkės iš krosnių ir cemento gamyklų

. CaCO3 kiekis turi viršyti 60%. Praktiškai jis naudojamas ūkiuose, esančiuose netoli cemento gamyklų.

Metalurgijos šlakas

. Naudojamas Uralo ir Sibiro regionuose. Nehigroskopiškas, lengvai purškiamas. Turi būti ne mažiau kaip 80% CaCO3, drėgmės kiekis ne didesnis kaip 2%. Svarbi granulometrinė sudėtis: 70% - mažiau nei 0,25 mm, 90% - mažiau nei 0,5 mm.

organinių trąšų. Ca kiekis, išreikštas CaCO3, yra 0,32–0,40%.

Fosfato miltai. Kalcio kiekis yra 22% CaCO3.

Kalkių trąšos naudojamos ne tik dirvai ir augalams aprūpinti kalciu. Pagrindinis jų naudojimo tikslas – dirvožemio kalkinimas. Tai cheminio regeneravimo būdas. Juo siekiama neutralizuoti perteklinį dirvožemio rūgštingumą, pagerinti jo agrofizines, agrochemines ir biologines savybes, aprūpinti augalus magniu ir kalciu, mobilizuoti ir imobilizuoti makroelementus ir mikroelementus, sudaryti optimalias vandens-fizines, fizines ir oro sąlygas kultūrinių augalų gyvenimui.

Dirvožemio kalkinimo efektyvumas

Kartu su augalų kalcio, kaip mineralinės mitybos elemento, poreikio patenkinimu, kalkinimas sukelia daug teigiamų dirvožemio pokyčių.

Kalkinimo įtaka kai kurių dirvožemių savybėms

Kalcis skatina dirvožemio koloidų krešėjimą ir neleidžia jiems išplauti. Tai palengvina dirvos įdirbimą ir pagerina aeraciją.

Dėl kalkinimo:

smėlėti humusingi dirvožemiai padidina jų vandens sugeriamumą;
sunkiose molingose dirvose susidaro dirvožemio sankaupos ir grumstai, gerinantys vandens pralaidumą.

Visų pirma, organinės rūgštys yra neutralizuojamos ir H jonai išstumiami iš sugeriančio komplekso. Tai veda prie mainų pašalinimo ir dirvožemio hidrolizinio rūgštingumo sumažėjimo. Tuo pačiu metu gerėja dirvožemio sugeriančio komplekso katijoninė sudėtis, kuri atsiranda dėl vandenilio ir aliuminio jonų pasikeitimo į kalcio ir magnio katijonus. Tai padidina dirvožemio prisotinimą bazėmis ir padidina įsisavinimo pajėgumus.

Kalkinimo įtaka augalų aprūpinimui azotu

Po kalkinimo teigiamas agrochemines dirvožemio savybes ir jo struktūrą galima išsaugoti keletą metų. Tai padeda sukurti palankias sąlygas naudingiems mikrobiologiniams procesams mobilizuoti maistines medžiagas. Sustiprėja dirvoje laisvai gyvenančių amonifikatorių, nitrifikatorių, azotą fiksuojančių bakterijų veikla.

Kalkinimas padeda padidinti mazginių bakterijų dauginimąsi ir pagerinti augalo šeimininko aprūpinimą azotu. Nustatyta, kad bakterinės trąšos praranda veiksmingumą rūgščiose dirvose.

Kalkinimo poveikis augalų aprūpinimui pelenų elementais

Kalkinimas prisideda prie augalo aprūpinimo pelenų elementais, nes suaktyvėja bakterijų, skaidančių dirvožemyje organinius fosforo junginius ir skatinančių geležies bei aliuminio fosfatų virsmą į augalams prieinamas kalcio fosfato druskas, veikla. Rūgščių dirvožemių kalkinimas sustiprina mikrobiologinius ir biocheminius procesus, o tai savo ruožtu padidina nitratų, taip pat pasisavinamų fosforo ir kalio formų kiekį.

Kalkinimo poveikis makroelementų ir mikroelementų formoms ir prieinamumui

Kalkinant padaugėja kalcio, o naudojant dolomito miltus – magnio. Tuo pačiu metu toksiškos mangano ir aliuminio formos tampa netirpios ir pereina į nusodintą formą. Mažėja tokių elementų kaip geležis, varis, cinkas, manganas. Vis labiau prieinamas azotas, siera, kalis, kalcis, magnis, fosforas ir molibdenas.

Kalkinimo įtaka fiziologiškai rūgščių trąšų veikimui

Kalkinimas padidina fiziologiškai rūgščių mineralinių trąšų, ypač amoniako ir kalio, efektyvumą.

Teigiamas fiziologiškai rūgščių trąšų poveikis be kalkių išnyksta, o laikui bėgant gali virsti neigiamu. Taigi tręšiamose aikštelėse derlius būna net mažesnis nei netręštuose. Kalkinimo derinys su trąšomis padidina jų efektyvumą 25–50%.

Kalkinimas suaktyvina fermentinius procesus dirvožemyje, kurie netiesiogiai lemia jos derlingumą.

Sudarė: Grigorovskaya P.I.

Puslapis pridėtas: 05.12.13 00:40

Paskutinį kartą atnaujinta: 05/22/14 16:25

Literatūriniai šaltiniai:

Glinka N.L. Bendroji chemija. Vadovėlis universitetams. Leidykla: L: Chemija, 1985, 731 p

Minejevas V.G. Agrochemija: Vadovėlis. - 2-as leidimas, pataisytas ir papildytas - M .: MGU leidykla, leidykla KolosS, 2004. - 720 p., L. lig.: lig. – (Klasikinis universiteto vadovėlis).

Petrovas B.A., Seliverstov N.F. Mineralinė augalų mityba. Vadovas studentams ir sodininkams. Jekaterinburgas, 1998. 79 p.

Enciklopedija vaikams. 17 tomas. Chemija. / Galva. red. V.A. Volodinas. - M.: Avanta +, 2000. - 640 p., iliustr.

Yagodinas B.A., Žukovas Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemija / Redagavo B.A. Yagodina.- M.: Kolos, 2002. - 584 p.: dumblas (Vadovėliai ir mokymo priemonės aukštųjų mokyklų studentams).

Vaizdai (pertvarkyti):

20 Ca Kalcis, pagal licenciją CC BY

Kalcio trūkumas kviečiuose, CIMMYT, licencijuotas pagal CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Kalcis ir jo vaidmuo žmonijai – Chemija

Kalcis ir jo vaidmuo žmonijai

Įvadas

Buvimas gamtoje

Kvitas

Fizinės savybės

Cheminės savybės

Kalcio junginių naudojimas

Biologinis vaidmuo

Išvada

Bibliografija

Įvadas

Kalcis – antrosios grupės, D. I. Mendelejevo cheminių elementų periodinės sistemos ketvirtojo periodo pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 20. Jis žymimas simboliu Ca (lot. Kalcis). Paprastoji medžiaga kalcis (CAS numeris: 7440-70-2) yra minkštas, reaktyvus, sidabriškai baltas šarminių žemių metalas.

Nepaisant to, kad elementas Nr. 20 yra visur, net chemikai nematė elementinio kalcio. Tačiau šis metalas tiek išoriškai, tiek savo elgesiu visiškai nepanašus į šarminius metalus, kurių kontaktas kelia gaisrų ir nudegimų pavojų. Galima saugiai laikyti ore, nuo vandens neužsidega. Dėl mechaninių elementinio kalcio savybių jis netampa „juodąja ave“ metalų šeimoje: kalcis daugelį jų lenkia stiprumu ir kietumu; jį galima sukti tekinimo staklėmis, traukti į vielą, kalti, presuoti.

Ir vis dėlto elementinis kalcis beveik niekada nenaudojamas kaip struktūrinė medžiaga. Jis tam per aktyvus. Kalcis lengvai reaguoja su deguonimi, siera, halogenais. Tam tikromis sąlygomis jis reaguoja net su azotu ir vandeniliu. Anglies oksidų aplinka, inertiška daugumai metalų, yra agresyvi kalciui. Jis dega CO ir CO2 atmosferoje.

Vardo istorija ir kilmė

Elemento pavadinimas kilęs iš lat. kalksas (gimtinio žodžio kalcis) -- "kalkės", "minkštas akmuo". Jį pasiūlė anglų chemikas Humphrey Davy, kuris 1808 metais elektrolitiniu metodu išskyrė kalcio metalą. Davy elektrolizavo šlapių gesintų kalkių mišinį su gyvsidabrio oksidu HgO ant platinos plokštės, kuri buvo anodas. Kaip katodas tarnavo platinos viela, panardinta į skystą gyvsidabrį. Dėl elektrolizės buvo gauta kalcio amalgama. Išvaręs iš jo gyvsidabrį, Davy gavo metalą, vadinamą kalciu.

Kalcio junginiai – kalkakmenis, marmuras, gipsas (taip pat kalkės – kalkakmenio degimo produktas) statybose buvo naudojami prieš kelis tūkstantmečius. Iki XVIII amžiaus pabaigos chemikai kalkę laikė paprastu kūnu. 1789 m. A. Lavoisier pasiūlė, kad kalkės, magnezija, baritas, aliuminio oksidas ir silicio dioksidas yra sudėtingos medžiagos.

Buvimas gamtoje

Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nerasta.

Kalcis sudaro 3,38% žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).

Izotopai. Kalcis gamtoje randamas šešių izotopų mišinio pavidalu: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ir 48Ca, tarp kurių labiausiai paplitęs – 40Ca – yra 96,97%.

Iš šešių natūraliai esančių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis 48Ca izotopas, sunkiausias iš šešių ir labai retas (jo izotopų gausa yra tik 0,187%), neseniai buvo aptiktas dvigubai beta skilimo, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 5,3 × 1019 metų.

uolienose ir mineraluose. Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų (granitų, gneisų ir kt.) silikatų ir aliumosilikatų sudėtyje, ypač lauko špate – anortite Ca.

Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmenis, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO3). Kristalinė kalcito forma, marmuras, gamtoje sutinkama daug rečiau.

Gana plačiai paplitę kalcio mineralai, tokie kaip kalcitas CaCO3, anhidritas CaSO4, alebastras CaSO4 0,5h3O ir gipsas CaSO4 2h3O, fluoritas CaF2, apatitai Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomitas MgCO3 CaCO3. Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą.

Kalcis, energingai migruojantis žemės plutoje ir besikaupiantis įvairiose geocheminėse sistemose, sudaro 385 mineralus (ketvirtas pagal mineralų skaičių).

Migracija žemės plutoje. Natūralioje kalcio migracijoje svarbų vaidmenį vaidina „karbonato pusiausvyra“, susijusi su grįžtama kalcio karbonato sąveikos su vandeniu ir anglies dioksidu reakcija, susidarant tirpiam bikarbonatui:

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

(pusiausvyra pasislenka į kairę arba dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).

biogeninė migracija. Biosferoje kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Didelis kalcio kiekis yra gyvų organizmų dalis. Taigi hidroksiapatitas Ca5(PO4)3OH arba, kitaip tariant, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 yra stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; lukštai ir daugelio bestuburių lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. susideda iš kalcio karbonato CaCO3 Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose Ca (pagal masės dalį) 1,4-2 %; 70 kg sveriančio žmogaus organizme kalcio yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinės medžiagos sudėtyje).

Kvitas

Laisvas metalinis kalcis gaunamas elektrolizuojant lydalą, susidedantį iš CaCl2 (75-80%) ir KCl arba iš CaCl2 ir CaF2, taip pat aliuminotermiškai redukuojant CaO 1170-1200 °C temperatūroje:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Fizinės savybės

Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų. Iki 443 °C, stabilus?-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele (parametras a = 0,558 nm), virš stabilios?-Ca su kubine kūno centre esančia grotele, kurios tipas yra?-Fe (parametras a = 0,448 nm) . Standartinė entalpija?H0 perėjimas? > ? yra 0,93 kJ/mol.

Cheminės savybės

Kalcis yra tipiškas šarminių žemių metalas. Cheminis kalcio aktyvumas yra didelis, bet mažesnis nei visų kitų šarminių žemių metalų. Jis lengvai reaguoja su ore esančiu deguonimi, anglies dioksidu ir drėgme, todėl kalcio metalo paviršius dažniausiai būna blyškiai pilkas, todėl kalcis dažniausiai laikomas laboratorijoje, kaip ir kiti šarminių žemių metalai, sandariai uždarytame indelyje po sluoksniu. žibalo arba skysto parafino.

Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca2+/Ca0 poros elektrodo potencialas yra?2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu, bet neužsidega:

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

Su aktyviais nemetalais (deguonis, chloras, bromas) kalcis normaliomis sąlygomis reaguoja:

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

Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kitais) kalcis sąveikauja kaitinant, pvz.:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

kalcio fosfidas), taip pat žinomi CaP ir CaP5 kompozicijų kalcio fosfidai;

2Ca + Si = Ca2Si

(kalcio silicidas), taip pat žinomi kalcio silicidai, kurių kompozicijos yra CaSi, Ca3Si4 ir CaSi2.

Pirmiau minėtų reakcijų eigą, kaip taisyklė, lydi didelis šilumos išsiskyrimas (tai yra, šios reakcijos yra egzoterminės). Visuose junginiuose su nemetalais kalcio oksidacijos laipsnis yra +2. Dauguma kalcio junginių su nemetalais yra lengvai skaidomi vandens, pavyzdžiui:

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

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

Ca2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama tirpių kalcio druskų, liepsna pasidaro raudona.

Kalcio druskos, tokios kaip CaCl2 chloridas, CaBr2 bromidas, CaI2 jodidas ir Ca(NO3)2 nitratas, gerai tirpsta vandenyje. CaF2 fluoridas, CaCO3 karbonatas, CaSO4 sulfatas, Ca3(PO4)2 ortofosfatas, CaC2O4 oksalatas ir kai kurie kiti netirpsta vandenyje.

Didelę reikšmę turi tai, kad, skirtingai nei kalcio karbonatas CaCO3, rūgštus kalcio karbonatas (hidrokarbonatas) Ca(HCO3)2 tirpsta vandenyje. Gamtoje tai sukelia šiuos procesus. Kai šaltas lietus ar upės vanduo, prisotintas anglies dioksido, prasiskverbia po žeme ir patenka ant kalkakmenių, stebimas jų tirpimas:

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

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

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

Taigi gamtoje vyksta didelių medžiagų masių pernešimas. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiuliai tarpai, o urvuose – gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai ir stalagmitai.

Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. Jis vadinamas laikinu, nes verdant vandenį bikarbonatas suyra, o CaCO3 nusėda. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.

Metalinio kalcio panaudojimas

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

Metalo terminis

Grynas metalinis kalcis plačiai naudojamas metalotermijoje retiesiems metalams gauti.

Legiravimas

Švinui legiruoti naudojamas grynas kalcis, iš kurio gaminamos akumuliatorių plokštės, priežiūros nereikalaujantys starteriniai švino-rūgštiniai akumuliatoriai, kurių savaiminis išsikrovimas yra mažas. Taip pat metalinis kalcis naudojamas aukštos kokybės kalcio babbitų BKA gamybai.

Branduolinė sintezė

48Ca izotopas yra efektyviausia ir plačiausiai naudojama medžiaga supersunkių elementų gamybai ir naujų elementų atradimui periodinėje lentelėje. Pavyzdžiui, naudojant 48Ca jonus supersunkiesiems elementams greitintuvuose gaminti, šių elementų branduoliai susidaro šimtus ir tūkstančius kartų efektyviau nei naudojant kitus „sviedinius“ (jonus).

Kalcio junginių naudojimas

kalcio hidridas. Kaitinant kalcį vandenilio atmosferoje, gaunamas Cah3 (kalcio hidridas), kuris naudojamas metalurgijoje (metalotermijoje) ir vandenilio gamyboje lauke.

Optinės ir lazerinės medžiagos Kalcio fluoridas (fluoritas) naudojamas pavienių kristalų pavidalu optikoje (astronominiuose objektyvuose, lęšiuose, prizmėse) ir kaip lazerinė medžiaga. Kalcio volfratas (scheelitas) pavienių kristalų pavidalu naudojamas lazerinėje technologijoje, taip pat kaip scintiliatorius.

kalcio karbidas. Kalcio karbidas CaC2 plačiai naudojamas acetilenui gauti ir metalams redukuoti, taip pat kalcio cianamido gamyboje (kaitinant kalcio karbidą azote 1200 °C temperatūroje, reakcija būna egzoterminė, vykdoma cianamido krosnyse).

Cheminiai srovės šaltiniai. Kalcis, taip pat jo lydiniai su aliuminiu ir magniu, naudojami rezervinėse šiluminėse elektros baterijose kaip anodas (pavyzdžiui, kalcio-chromato elementas). Kalcio chromatas naudojamas tokiose baterijose kaip katodas. Tokių baterijų ypatybė – itin ilgas galiojimo laikas (dešimtmečiai) tinkamomis sąlygomis, galimybė veikti bet kokiomis sąlygomis (erdvė, aukštas slėgis), didelė savitoji energija pagal svorį ir tūrį. Trūkumas yra trumpa trukmė. Tokios baterijos naudojamos ten, kur reikia trumpam sukurti kolosalią elektros energiją (balistinės raketos, kai kurie erdvėlaiviai ir pan.).

Ugniai atsparios medžiagos. Ugniai atsparių medžiagų gamyboje naudojamas kalcio oksidas tiek laisvos formos, tiek kaip keramikos mišinių dalis.

Vaistai. Kalcio junginiai plačiai naudojami kaip antihistamininiai vaistai.

Kalcio chloridas

Kalcio gliukonatas

kalcio glicerofosfatas

Be to, kalcio junginiai įvedami į osteoporozės profilaktikos preparatus, į vitaminų kompleksus nėščiosioms ir pagyvenusiems žmonėms.

Biologinis vaidmuo

Kalcis yra įprastas augalų, gyvūnų ir žmonių makroelementas. Žmonėms ir kitiems stuburiniams gyvūnams didžioji jo dalis randama skelete ir dantyse fosfatų pavidalu. Daugumos bestuburių grupių (kempinių, koralų polipų, moliuskų ir kt.) skeletai sudaryti iš įvairių kalcio karbonato (kalkių) formų. Kalcio jonai dalyvauja kraujo krešėjimo procesuose, taip pat palaiko pastovų osmosinį kraujo slėgį. Kalcio jonai taip pat tarnauja kaip vienas iš universalių antrųjų pasiuntinių ir reguliuoja įvairius tarpląstelinius procesus – raumenų susitraukimą, egzocitozę, įskaitant hormonų ir neurotransmiterių sekreciją ir kt. Kalcio koncentracija žmogaus ląstelių citoplazmoje yra apie 10–7 mol. tarpląsteliniuose skysčiuose apie 10 ?3 mol.

Kalcio poreikis priklauso nuo amžiaus. Suaugusiesiems reikalinga paros norma yra nuo 800 iki 1000 miligramų (mg), o vaikams – nuo 600 iki 900 mg, o tai vaikams labai svarbu dėl intensyvaus skeleto augimo. Daugiausia kalcio, patenkančio į žmogaus organizmą su maistu, yra pieno produktuose, likusio kalcio yra mėsoje, žuvyje, kai kuriuose augaliniuose maisto produktuose (ypač gausu ankštiniuose). Absorbcija vyksta tiek storajame, tiek plonajame žarnyne, ją palengvina rūgštinė aplinka, vitaminas D ir vitaminas C, laktozė ir nesočiosios riebalų rūgštys. Taip pat svarbus magnio vaidmuo kalcio apykaitoje, kurio trūkumas kalcis „išplaunamas“ iš kaulų ir nusėda inkstuose (inkstų akmenyse) ir raumenyse.

Kalcio pasisavinimą neleidžia aspirinas, oksalo rūgštis, estrogenų dariniai. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis sudaro vandenyje netirpius junginius, kurie yra inkstų akmenų sudedamosios dalys.

Dėl daugybės procesų, susijusių su kalciu, kalcio kiekis kraujyje yra tiksliai reguliuojamas, o tinkamai maitinantis, jo trūkumas neatsiranda. Ilgai nesilaikant dietos gali atsirasti mėšlungis, sąnarių skausmas, mieguistumas, augimo sutrikimai, vidurių užkietėjimas. Gilesnis trūkumas sukelia nuolatinius raumenų mėšlungį ir osteoporozę. Piktnaudžiavimas kava ir alkoholiu gali būti kalcio trūkumo priežastimi, nes dalis jo išsiskiria su šlapimu.

Per didelės kalcio ir vitamino D dozės gali sukelti hiperkalcemiją, o vėliau intensyvų kaulų ir audinių kalcifikaciją (daugiausia paveikiančią šlapimo sistemą). Ilgai trunkantis perteklius sutrikdo raumenų ir nervų audinių veiklą, padidina kraujo krešėjimą ir sumažina cinko pasisavinimą kaulų ląstelėse. Didžiausia saugi paros dozė suaugusiam žmogui yra 1500–1800 miligramų.

Produktai Kalcis, mg/100 g

Sezamas 783

Dilgėlė 713

Dedešvos miškas 505

Gyslotis didelis 412

Galinsoga 372

Sardinės aliejuje 330

Budros gebenė 289

Šunų erškėtuogė 257

Migdolas 252

Gyslotis lancetiškas. 248

Lazdyno riešutas 226

Amarantų sėklos 214

Vandens rėžiai 214

Sojos pupelės džiovintos 201

Vaikams iki 3 metų - 600 mg.

Vaikai nuo 4 iki 10 metų - 800 mg.

Vaikai nuo 10 iki 13 metų - 1000 mg.

Paaugliams nuo 13 iki 16 metų - 1200 mg.

Jaunimas 16 metų ir vyresnis - 1000 mg.

Suaugusieji nuo 25 iki 50 metų - nuo 800 iki 1200 mg.

Nėščioms ir žindančioms moterims – 1500 – 2000 mg.

Išvada

Kalcis yra vienas gausiausių elementų žemėje. Gamtoje jo yra labai daug: iš kalcio druskų susidaro kalnų grandinės ir molio uolienos, randama jūros ir upių vandenyje, yra augalų ir gyvūnų organizmų dalis.

Kalcis nuolat supa miestiečius: beveik visose pagrindinėse statybinėse medžiagose – betone, stikle, plytose, cemente, kalkėse – šio elemento yra nemažai.

Natūralu, kad turėdamas tokias chemines savybes kalcio gamtoje laisvo pavidalo negalima rasti. Tačiau kalcio junginiai – tiek natūralūs, tiek dirbtiniai – tapo itin svarbūs.

Bibliografija

1. Redakcinė kolegija: Knunyants I. L. (vyr. redaktorius) Cheminė enciklopedija: 5 tomai - Maskva: Sovietų enciklopedija, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 p.

2. Doroninas. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 psl. su iliustracijomis.

3. Docenko VA. - Gydomoji ir profilaktinė mityba. – K. mityba, 2001 - N1-p.21-25

4. Bilezikian J. P. Kalcio ir kaulų metabolizmas // In: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

mokslo pasaulis

Kalcis yra periodinės cheminių elementų sistemos periodo 4 grupės II pagrindinio pogrupio metalinis elementas. Jis priklauso šarminių žemių metalų šeimai. Išoriniame kalcio atomo energijos lygyje yra 2 suporuoti s-elektronai

Kurį jis sugeba energingai duoti cheminių sąveikų metu. Taigi, kalcis yra reduktorius ir jo junginiuose oksidacijos laipsnis yra +2. Gamtoje kalcis yra tik druskų pavidalu. Kalcio masės dalis žemės plutoje yra 3,6%. Pagrindinis natūralus kalcio mineralas yra kalcitas CaCO3 ir jo atmainos – kalkakmenis, kreida, marmuras. Taip pat yra gyvų organizmų (pavyzdžiui, koralų), kurių pagrindą daugiausia sudaro kalcio karbonatas. Taip pat svarbūs kalcio mineralai yra dolomitas CaCO3 MgCO3, fluoritas CaF2, gipsas CaSO4 2h3O, apatitas, lauko špatas ir kt. Kalcis vaidina svarbų vaidmenį gyvų organizmų gyvenime. Kalcio masės dalis žmogaus organizme yra 1,4-2%. Tai yra dantų, kaulų, kitų audinių ir organų dalis, dalyvauja kraujo krešėjimo procese, skatina širdies veiklą. Norint aprūpinti organizmą pakankamu kalcio kiekiu, būtina vartoti pieną ir pieno produktus, žalias daržoves, žuvį.Paprasta medžiaga kalcis yra tipiškas sidabro baltumo metalas. Jis gana kietas, plastiškas, jo tankis 1,54 g/cm3, o lydymosi temperatūra 842? C. Chemiškai kalcis yra labai aktyvus. Įprastomis sąlygomis jis lengvai sąveikauja su deguonimi ir oro drėgme, todėl laikomas hermetiškai uždarytuose induose. Kaitinamas ore, kalcis užsiliepsnoja ir susidaro oksidas: 2Ca + O2 = 2CaO Kaitinamas kalcis reaguoja su chloru ir bromu, o šaltyje su fluoru. Šių reakcijų produktai yra atitinkami halogenidai pvz.: Ca + Cl2 = CaCl2 Kaitinant kalcį su siera susidaro kalcio sulfidas: Ca + S = CaS Kalcis gali reaguoti ir su kitais nemetalais Sąveika su vandeniu veda prie blogai tirpaus kalcio hidroksido susidarymo ir dujinio vandenilio išsiskyrimo : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Plačiai naudojamas metalas kalcis. Jis naudojamas kaip rozkisnik plieno ir lydinių gamyboje, kaip reduktorius kai kurių ugniai atsparių metalų gamyboje.

Kalcis gaunamas elektrolizės būdu iš kalcio chlorido lydalo. Taigi kalcį pirmą kartą 1808 metais gavo Humphry Davy.

worldofscience.ru

Kalcis

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

◁ Kalcis, th, th. K druskos.

kalcio

(lot. Kalcis), periodinės sistemos II grupės cheminis elementas, priklauso šarminiams žemės metalams. Vardas iš lat. calx, genitive calcis - liepa. Sidabriškai baltas metalas, tankis 1,54 g / cm 3, t pl 842ºC. Esant normaliai temperatūrai, jis lengvai oksiduojasi ore. Pagal paplitimą žemės plutoje ji užima 5 vietą (mineralai kalcitas, gipsas, fluoritas ir kt.). Kaip aktyvus reduktorius, naudojamas U, Th, V, Cr, Zn, Be ir kitiems metalams iš jų junginių gauti, plienui, bronzai ir kt. deoksiduoti. Įeina į antifrikcines medžiagas. Kalcio junginiai naudojami statybose (kalkės, cementas), kalcio preparatai – medicinoje.

KALCIS

KALCIS (lot. Kalcis), Ca (skaitykite „kalcis“), cheminis elementas, kurio atominis skaičius 20, yra Mendelejevo elementų periodinės sistemos IIA grupės ketvirtajame periode; atominė masė 40,08. Priklauso šarminių žemių elementų skaičiui (cm.ŠARMINIŲ ŽEMĖS METALAI).
Natūralus kalcis susideda iš nuklidų mišinio (cm. NUKLIDAS) kurių masės numeriai 40 (mišinyje pagal masę 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) ir 46 (0,003%). Išorinio elektronų sluoksnio konfigūracija 4 s 2 . Beveik visuose junginiuose kalcio oksidacijos laipsnis yra +2 (II valentingumas).
Neutralaus kalcio atomo spindulys yra 0,1974 nm, Ca 2+ jono spindulys yra nuo 0,114 nm (koordinacijos skaičiui 6) iki 0,148 nm (koordinacijos skaičiui 12). Neutralaus kalcio atomo nuoseklios jonizacijos energijos yra atitinkamai 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 ir 84,5 eV. Pagal Paulingo skalę kalcio elektronegatyvumas yra apie 1,0. Laisva forma kalcis yra sidabriškai baltas metalas.
Atradimų istorija
Kalcio junginiai gamtoje randami visur, todėl žmonija su jais pažįstami nuo senų senovės. Kalkės statybų pramonėje naudojamos ilgą laiką. (cm. LIME)(negesintoji ir gesinta), kuri ilgą laiką buvo laikoma paprasta medžiaga, „žeme“. Tačiau anglų mokslininkas G. Davy 1808 m (cm. DEVI Humphrey) pavyko gauti naują metalą iš kalkių. Norėdami tai padaryti, Davy elektrolizė šiek tiek sudrėkintų gesintų kalkių ir gyvsidabrio oksido mišinį ir iš amalgamos, susidariusios ant gyvsidabrio katodo, išskyrė naują metalą, kurį pavadino kalciu (iš lotynų calx, genties byla calcis - kalkės). Rusijoje kurį laiką šis metalas buvo vadinamas „kalkakmeniu“.
Buvimas gamtoje
Kalcis yra vienas gausiausių elementų žemėje. Jis sudaro 3,38% žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies). Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nerasta. Didžioji dalis kalcio randama silikatuose. (cm. SILIKATAI) ir aliuminio silikatai (cm. ALUMOSILIKATAI)įvairios uolienos (granitas (cm. GRANITAS), gneisai (cm. GNEISAS) ir tt). Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmenis, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito. (cm. KALCITAS)(CaCO3). Kristalinė kalcito forma – marmuras – gamtoje aptinkama daug rečiau.
Kalcio mineralai, tokie kaip kalkakmenis, yra gana plačiai paplitę. (cm. KALKAKMENIS)СaCO 3, anhidritas (cm. ANHIDRITAS) CaSO 4 ir gipsas (cm. GIPSAS) CaSO 4 2H 2 O, fluoritas (cm. FLUORITAS) CaF 2, apatitas (cm. APATITE) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomitas (cm. DOLOMITAS) MgCO 3 CaCO 3. Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą. (cm. VANDENS KIETUMAS). Didelis kalcio kiekis yra gyvų organizmų dalis. Taigi, hidroksilapatitas Ca 5 (PO 4) 3 (OH) arba, kitame įraše, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; lukštai ir daugelio bestuburių lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. yra pagaminti iš kalcio karbonato CaCO 3.
Kvitas
Kalcio metalas gaunamas elektrolizės būdu iš CaCl 2 (75–80 %) ir KCl arba iš CaCl 2 ir CaF 2 sudaryto lydalo, taip pat aliuminotermiškai redukuojant CaO 1170–1200 °C temperatūroje:
4CaO + 2Al = CaAl 2O 4 + 3Ca.
Fizinės ir cheminės savybės
Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų (žr. Allotropy (cm. ALLOTROPIJA)). Iki 443 °C a-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele yra stabilus (parametras a = 0,558 nm), aukštesnis b-Ca yra stabilus su a-Fe tipo kubine kūno centru (parametras a = 0,448) nm). Kalcio lydymosi temperatūra yra 839 ° C, virimo temperatūra yra 1484 ° C, tankis yra 1,55 g / cm 3.
Cheminis kalcio aktyvumas yra didelis, bet mažesnis nei visų kitų šarminių žemių metalų. Jis lengvai reaguoja su ore esančiu deguonimi, anglies dioksidu, drėgme, dėl to kalcio metalo paviršius dažniausiai būna blyškiai pilkas, todėl kalcis dažniausiai, kaip ir kiti šarminių žemių metalai, laikomas laboratorijoje, sandariai uždarytame indelyje po žibalo sluoksnis.
Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca 2+ /Ca 0 poros elektrodo potencialas yra -2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu:
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2.
Su aktyviais nemetalais (deguonis, chloras, bromas) kalcis normaliomis sąlygomis reaguoja:
2Ca + O 2 \u003d 2CaO; Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.
Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kitais) kalcis sąveikauja kaitinant, pvz.:
Ca + H2 \u003d CaH2 (kalcio hidridas),
Ca + 6B = CaB6 (kalcio boridas),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (kalcio nitridas)
Ca + 2C \u003d CaC 2 (kalcio karbidas)
Taip pat žinomi 3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcio fosfidas), CaP ir CaP 5 kompozicijų kalcio fosfidai;
Taip pat žinomi 2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (kalcio silicidas), kalcio silicidai, kurių kompozicijos yra CaSi, Ca 3 Si 4 ir CaSi 2.
Minėtų reakcijų eigą, kaip taisyklė, lydi didelis šilumos kiekis (t. y. šios reakcijos yra egzoterminės). Visuose junginiuose su nemetalais kalcio oksidacijos laipsnis yra +2. Dauguma kalcio junginių su nemetalais yra lengvai skaidomi vandens, pavyzdžiui:
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
Kalcio oksidas paprastai yra bazinis. Laboratorijoje ir technologijoje jis gaunamas termiškai skaidant karbonatus:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.
Techninis kalcio oksidas CaO vadinamas negesintomis kalkėmis.
Jis reaguoja su vandeniu, sudarydamas Ca (OH) 2 ir išskiria didelį šilumos kiekį:
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.
Tokiu būdu gautas Ca (OH) 2 paprastai vadinamas gesintomis kalkėmis arba kalkių pienu (cm. KALKIŲ PIENAS) dėl to, kad kalcio hidroksido tirpumas vandenyje yra mažas (0,02 mol / l 20 ° C temperatūroje), o jį įpylus į vandenį susidaro balta suspensija.
Sąveikaujant su rūgščių oksidais, CaO sudaro druskas, pavyzdžiui:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; CaO + SO 3 \u003d CaSO 4.
Ca 2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama kalcio druskų, liepsna pasidaro raudona.
Kalcio druskos, tokios kaip CaCl 2 chloridas, CaBr 2 bromidas, CaI 2 jodidas ir Ca(NO 3) 2 nitratas, gerai tirpsta vandenyje. CaF 2 fluoridas, CaCO 3 karbonatas, CaSO 4 sulfatas, Ca 3 (PO 4) 2 vidutinis ortofosfatas, CaC 2 O 4 oksalatas ir kai kurie kiti yra netirpūs vandenyje.
Svarbu tai, kad, skirtingai nei vidutinis kalcio karbonatas CaCO 3, rūgštus kalcio karbonatas (hidrokarbonatas) Ca (HCO 3) 2 tirpsta vandenyje. Gamtoje tai sukelia šiuos procesus. Kai šaltas lietus ar upės vanduo, prisotintas anglies dioksido, prasiskverbia po žeme ir patenka ant kalkakmenių, stebimas jų tirpimas:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.
Tose pačiose vietose, kur vanduo, prisotintas kalcio bikarbonato, patenka į žemės paviršių ir yra šildomas saulės spindulių, vyksta atvirkštinė reakcija:
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Taigi gamtoje vyksta didelių medžiagų masių pernešimas. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiuliai įdubimai (žr. Karst (cm. Karstas (gamtos reiškinys)), o urvuose susidaro gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai (cm. STALAPTITAI (mineraliniai dariniai) ir stalagmitai (cm. STALAGMITAI).
Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. (cm. VANDENS KIETUMAS). Jis vadinamas laikinu, nes verdant vandenį bikarbonatas suyra, o CaCO 3 nusėda. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.
Kalcio ir jo junginių naudojimas
Metalinis kalcis naudojamas metaloterminei urano gamybai (cm. Uranas (cheminis elementas), torio (cm. TORIJAS), titanas (cm. TITANIS (cheminis elementas)), cirkonis (cm. CIRKONIS), cezis (cm. CEZIS) ir rubidžio (cm. RUBIDIUM).
Natūralūs kalcio junginiai plačiai naudojami rišiklių (cemento (cm. CEMENTAS), gipso (cm. GIPSAS), kalkės ir kt.). Gesintų kalkių surišimo poveikis pagrįstas tuo, kad laikui bėgant kalcio hidroksidas reaguoja su ore esančiu anglies dioksidu. Dėl vykstančios reakcijos susidaro adatiniai CaCO3 kalcito kristalai, kurie išauga į šalia esančius akmenis, plytas, kitas statybines medžiagas ir tarsi suvirina į vientisą visumą. Kristalinis kalcio karbonatas – marmuras – smulki apdailos medžiaga. Balinimui naudojama kreida. Ketaus gamyboje sunaudojami dideli kalkakmenio kiekiai, nes jie leidžia ugniai atsparias geležies rūdos priemaišas (pavyzdžiui, kvarcinį SiO 2) perkelti į santykinai mažai tirpstančius šlakus.
Baliklis yra labai veiksmingas kaip dezinfekavimo priemonė. (cm. BALINIMO MILTELIAI)- "chloras" Ca(OCl)Cl - chlorido ir kalcio hipochlorito mišinys (cm. Kalcio hipochloritas) su didele oksidacine galia.
Taip pat plačiai naudojamas kalcio sulfatas, esantis tiek bevandenio junginio, tiek kristalinių hidratų pavidalu – vadinamasis „pusiau vandeninis“ sulfatas – alebastras. (cm. ALEVIZ FRYAZIN (Milanas)) CaSO 4 0,5H 2 O ir dviejų vandenų sulfatas – gipsas CaSO 4 2H 2 O. Gipsas plačiai naudojamas statybose, skulptūroje, tinko ir įvairių meno dirbinių gamybai. Gipsas taip pat naudojamas medicinoje kaulams tvirtinti lūžių atveju.
Kalcio chloridas CaCl 2 naudojamas kartu su valgomąja druska kovojant su kelių dangų apledėjimu. Kalcio fluoridas CaF 2 yra puiki optinė medžiaga.
kalcio organizme
Kalcis yra biogeninis elementas (cm. BIOGENINIAI ELEMENTAI), nuolat esančios augalų ir gyvūnų audiniuose. Kalcis, svarbus gyvūnų ir žmonių mineralinės apykaitos bei augalų mineralinės mitybos komponentas, atlieka įvairias organizmo funkcijas. Sudėtyje yra apatito (cm. APATITE), taip pat kalcio sulfatas ir karbonatas sudaro mineralinį kaulinio audinio komponentą. 70 kg sveriančiame žmogaus kūne yra apie 1 kg kalcio. Kalcis dalyvauja jonų kanalų darbe (cm. JONŲ KANALAI), atliekantis medžiagų pernešimą per biologines membranas, perduodant nervinį impulsą (cm. NERVINIS IMPULSAS), kraujo krešėjimo procese (cm. KRAUJO krešėjimas) ir tręšimas. Kalciferoliai reguliuoja kalcio apykaitą organizme (cm. KALCIFEROLIAI)(vitaminas D). Kalcio trūkumas ar perteklius sukelia įvairias ligas – rachitą (cm. RAKETAS), kalcifikacija (cm. KALCINOZĖ) tt Todėl žmonių maiste kalcio junginių turi būti reikiamu kiekiu (800-1500 mg kalcio per dieną). Daug kalcio yra pieno produktuose (pvz., varškėje, sūryje, piene), kai kuriose daržovėse ir kituose maisto produktuose. Kalcio preparatai plačiai naudojami medicinoje.

enciklopedinis žodynas. 2009 .

Sinonimai:

Kalcis- antrosios grupės, D. I. Mendelejevo cheminių elementų periodinės sistemos ketvirtojo periodo pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 20. Jis žymimas simboliu Ca (lot. Kalcis). Paprastoji medžiaga kalcis (CAS numeris: 7440-70-2) yra minkštas, reaktyvus, sidabriškai baltas šarminių žemių metalas.

Vardo istorija ir kilmė

Elemento pavadinimas kilęs iš lat. kalksas (gimtinėje kalboje calcis) - "kalkės", "minkštas akmuo". Jį pasiūlė anglų chemikas Humphrey Davy, kuris 1808 metais elektrolitiniu metodu išskyrė kalcio metalą. Davy elektrolizavo šlapių gesintų kalkių mišinį su gyvsidabrio oksidu HgO ant platinos plokštės, kuri buvo anodas. Kaip katodas tarnavo platinos viela, panardinta į skystą gyvsidabrį. Dėl elektrolizės buvo gauta kalcio amalgama. Išvaręs iš jo gyvsidabrį, Davy gavo metalą, vadinamą kalciu. Kalcio junginiai – kalkakmenis, marmuras, gipsas (taip pat kalkės – kalkakmenio degimo produktas) statybose buvo naudojami prieš kelis tūkstantmečius. Iki XVIII amžiaus pabaigos chemikai kalkę laikė paprastu kūnu. 1789 m. A. Lavoisier pasiūlė, kad kalkės, magnezija, baritas, aliuminio oksidas ir silicio dioksidas yra sudėtingos medžiagos.

Buvimas gamtoje

Dėl didelio cheminio aktyvumo kalcio laisvos formos gamtoje nerasta.

Kalcis sudaro 3,38 % žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).

izotopų

Kalcis gamtoje randamas šešių izotopų mišinio pavidalu: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ir 48Ca, tarp kurių labiausiai paplitęs – 40Ca – yra 96,97%.

Uolienose ir mineraluose

Daugiausia kalcio yra įvairių uolienų (granitų, gneisų ir kt.) silikatų ir aliumosilikatų sudėtyje, ypač lauko špate – anortite Ca.

Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmeniai, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO 3). Kristalinė kalcito forma, marmuras, gamtoje sutinkama daug rečiau.

Kalcio mineralai, tokie kaip kalcitas CaCO 3, anhidritas CaSO 4, alebastras CaSO 4 0,5H 2 O ir gipsas CaSO 4 2H 2 O, fluoritas CaF 2, apatitai Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomitas MgCO 3 CaCO 3 . Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą.

Kalcis, energingai migruojantis žemės plutoje ir besikaupiantis įvairiose geocheminėse sistemose, sudaro 385 mineralus (ketvirtas pagal mineralų skaičių).

Migracija žemės plutoje

Natūralioje kalcio migracijoje svarbų vaidmenį vaidina „karbonato pusiausvyra“, susijusi su grįžtama kalcio karbonato sąveikos su vandeniu ir anglies dioksidu reakcija, susidarant tirpiam bikarbonatui:

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

(pusiausvyra pasislenka į kairę arba dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).

Biogeninė migracija atlieka svarbų vaidmenį.

Biosferoje

Kalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Didelis kalcio kiekis yra gyvų organizmų dalis. Taigi, hidroksiapatitas Ca 5 (PO 4) 3 OH arba, kitame įraše, 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; lukštai ir daugelio bestuburių lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. yra pagaminti iš kalcio karbonato CaCO 3. Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose Ca (masės dalimi) 1,4-2 %; 70 kg sveriančio žmogaus organizme kalcio yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinės medžiagos sudėtyje).

Kvitas

Laisvas metalinis kalcis gaunamas elektrolizuojant lydalą, susidedantį iš CaCl 2 (75-80%) ir KCl arba iš CaCl2 ir CaF 2, taip pat aliuminotermiškai redukuojant CaO 1170-1200 °C temperatūroje:

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

Savybės

Fizinės savybės

Kalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų. Iki 443 °C α-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele yra stabilus (parametras a = 0,558 nm), virš β-Ca yra stabilus su kubine kūno centre α-Fe tipo gardele (parametras a = 0,448). nm). Standartinė entalpija Δ Hα → β perėjimo 0 yra 0,93 kJ/mol.

Cheminės savybės

Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca 2+ / Ca 0 poros elektrodo potencialas yra –2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu, bet neužsidega:

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

Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. Jis vadinamas laikinu, nes verdant vandeniui suyra bikarbonatas, nusėda CaCO 3. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.

Taikymas

Metalinio kalcio panaudojimas

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

Metalo terminis

Grynas metalinis kalcis plačiai naudojamas metalotermijoje retiesiems metalams gauti.

Legiravimas

Branduolinė sintezė

48 Ca izotopas yra efektyviausia ir dažniausiai naudojama medžiaga supersunkių elementų gamybai ir naujų elementų atradimui periodinėje lentelėje. Pavyzdžiui, naudojant 48 Ca jonus supersunkiesiems elementams greitintuvuose gauti, šių elementų branduoliai formuojasi šimtus ir tūkstančius kartų efektyviau nei naudojant kitus „sviedinius“ (jonus).) Jis naudojamas formoje. ir metalų redukcijai, taip pat cianamido kalcio gamybai (kaitinant kalcio karbidą azote 1200 ° C temperatūroje, reakcija yra egzoterminė, atliekama cianamido krosnyse).

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

Be to, kalcio junginiai dedami į osteoporozės profilaktikos preparatus, į vitaminų kompleksus nėščiosioms ir pagyvenusiems žmonėms.

Biologinis kalcio vaidmuo

Kalcio pasisavinimą neleidžia aspirinas, oksalo rūgštis, estrogenų dariniai. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis sudaro vandenyje netirpius junginius, kurie yra inkstų akmenų sudedamosios dalys.

Nėščioms ir žindančioms moterims – 1500 – 2000 mg.

Kalcio junginiai- kalkakmenis, marmuras, gipsas (taip pat kalkės – klinčių gaminys) buvo naudojamos statybose nuo seniausių laikų. Iki XVIII amžiaus pabaigos chemikai kalkes laikė paprasta medžiaga. 1789 m. A. Lavoisier pasiūlė, kad kalkės, magnezija, baritas, aliuminio oksidas ir silicio dioksidas yra sudėtingos medžiagos. 1808 m. Davy'as, gyvsidabrio katodu elektrolizuodamas šlapių gesintų kalkių ir gyvsidabrio oksido mišinį, paruošė kalcio amalgamą ir, išvaręs iš jos gyvsidabrį, gavo metalą, vadinamą „kalciu“ (iš lat. Calx, gentis. atvejis kalcis – kalkės).

Elektronų išsidėstymas orbitose.

+20Ca… |3s 3p 3d | 4s

Kalcis vadinamas šarminių žemių metalu, jis priskiriamas S elementui. Išoriniame elektroniniame lygmenyje kalcis turi du elektronus, todėl duoda junginius: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 ir kt. Kalcis priklauso tipiniams metalams – jis turi didelį afinitetą deguoniui, redukuoja beveik visus metalus iš jų oksidų ir sudaro gana stiprią bazę Ca (OH) 2.

Metalų kristalinės gardelės gali būti įvairių tipų, tačiau kalciui būdinga į veidą orientuota kubinė gardelė.

Metalografiniais metodais išskiriami kristalų dydžiai, forma ir tarpusavio išsidėstymas metaluose. Išsamiausias metalo konstrukcijos įvertinimas šiuo atžvilgiu pateikiamas mikroskopine plono jo pjūvio analize. Iš tiriamo metalo išpjaunamas mėginys, jo plokštuma nušlifuojama, poliruojama ir išgraviruojama specialiu tirpalu (ėsdinimo priemone). Dėl ėsdinimo išryškinama mėginio struktūra, kuri tiriama arba nufotografuojama metalografiniu mikroskopu.

Kalcis yra lengvas metalas (d = 1,55), sidabriškai baltos spalvos. Jis yra kietesnis ir tirpsta aukštesnėje temperatūroje (851°C) nei natris, esantis šalia jo periodinėje lentelėje. Taip yra todėl, kad viename metalo kalcio jone yra du elektronai. Todėl cheminis ryšys tarp jonų ir elektronų dujų yra stipresnis nei natrio. Cheminėse reakcijose kalcio valentiniai elektronai perduodami kitų elementų atomams. Tokiu atveju susidaro dvigubai įkrauti jonai.

Kalcis labai reaguoja su metalais, ypač su deguonimi. Ore jis oksiduojasi lėčiau nei šarminiai metalai, nes ant jo esanti oksido plėvelė mažiau pralaidi deguoniui. Kaitinamas kalcis, išsiskiriantis didžiuliu šilumos kiekiu:

Kalcis reaguoja su vandeniu, išstumdamas iš jo vandenilį ir sudarydamas bazę:

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

Dėl didelio reaktyvumo su deguonimi kalcis yra naudojamas retiesiems metalams gauti iš jų oksidų. Metalo oksidai kaitinami kartu su kalcio drožlėmis; dėl reakcijų gaunamas kalcio oksidas ir metalas. Kalcio ir kai kurių jo lydinių naudojimas vadinamajam metalų deoksidavimui pagrįstas ta pačia savybe. Į išlydytą metalą dedama kalcio ir jis pašalina ištirpusio deguonies pėdsakus; susidaręs kalcio oksidas išplaukia į metalo paviršių. Kalcis yra kai kurių lydinių dalis.

Kalcis gaunamas išlydyto kalcio chlorido elektrolizės būdu arba aliuminoterminiu metodu. Kalcio oksidas arba gesintos kalkės yra balti milteliai, kurie lydosi 2570°C temperatūroje. Jis gaunamas deginant kalkakmenį:

CaCO3 \u003d CaO + CO2 ^

Kalcio oksidas yra bazinis oksidas, todėl reaguoja su rūgštimis ir rūgščių anhidridais. Su vandeniu jis sudaro bazę - kalcio hidroksidą:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Vandens pridėjimas į kalcio oksidą, vadinamas kalkių gesinimu, išsiskiria dideliu šilumos kiekiu. Dalis vandens virsta garais. Kalcio hidroksidas arba gesintos kalkės yra balta medžiaga, šiek tiek tirpstanti vandenyje. Vandeninis kalcio hidroksido tirpalas vadinamas kalkių vandeniu. Toks tirpalas turi gana stiprių šarminių savybių, nes kalcio hidroksidas gerai disocijuoja:

Ca (OH) 2 \u003d Ca + 2OH

Palyginti su šarminių metalų oksidų hidratais, kalcio hidroksidas yra silpnesnė bazė. Tai paaiškinama tuo, kad kalcio jonas yra dvigubai įkrautas ir stipriau pritraukia hidroksilo grupes.

Hidratuotos kalkės ir jų tirpalas, vadinamas kalkių vandeniu, reaguoja su rūgštimis ir rūgščių anhidridais, įskaitant anglies dioksidą. Kalkių vanduo laboratorijose naudojamas anglies dioksidui atrasti, nes susidaręs netirpus kalcio karbonatas drumsčia vandenį:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Tačiau kai anglies dioksidas praeina ilgą laiką, tirpalas vėl tampa skaidrus. Taip yra dėl to, kad kalcio karbonatas paverčiamas tirpia druska - kalcio bikarbonatu:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Pramonėje kalcis gaunamas dviem būdais:

Kaitinant briketuotą CaO ir Al miltelių mišinį 1200 °C temperatūroje 0,01 - 0,02 mm vakuume. rt. Art.; išsiskiria iš reakcijos:

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

Kalcio garai kondensuojasi ant šalto paviršiaus.

CaCl2 ir KCl lydalo elektrolizės būdu skystu vario-kalcio katodu gaunamas Cu-Ca (65% Ca) lydinys, iš kurio 950-1000 °C temperatūroje vakuume distiliuojamas kalcis. 0,1 - 0,001 mm Hg.

Taip pat buvo sukurtas kalcio gavimo būdas šiluminės kalcio karbido CaC2 disociacijos būdu.

Kalcis yra vienas gausiausiai gamtoje esančių elementų. Žemės plutoje jo yra apie 3% (masės). Kalcio druskos gamtoje sudaro dideles sankaupas karbonatų (kreidos, marmuro), sulfatų (gipso), fosfatų (fosforitų) pavidalu. Veikiant vandeniui ir anglies dioksidui, karbonatai ištirpsta angliavandenilių pavidalu ir dideliais atstumais transportuojami požeminiais ir upių vandenimis. Kai kalcio druskos išplaunamos, gali susidaryti urvai. Dėl vandens išgaravimo ar pakilusios temperatūros naujoje vietoje gali susidaryti kalcio karbonato nuosėdos. Taigi, pavyzdžiui, urvuose susidaro stalaktitai ir stalagmitai.

Tirpios kalcio ir magnio druskos lemia bendrą vandens kietumą. Jei jų vandenyje yra nedideliais kiekiais, tada vanduo vadinamas minkštu. Esant dideliam šių druskų kiekiui (100–200 mg kalcio druskų – 1 litre jonų atžvilgiu), vanduo laikomas kietu. Tokiame vandenyje muilas blogai putoja, nes kalcio ir magnio druskos su juo sudaro netirpius junginius. Kietame vandenyje maisto produktai blogai verda, o verdant atsiranda apnašų ant garo katilų sienelių. Apnašos blogai praleidžia šilumą, padidina kuro sąnaudas ir pagreitina katilo sienelių susidėvėjimą. Apnašų formavimas yra sudėtingas procesas. Kaitinant, kalcio ir magnio anglies rūgšties rūgštinės druskos suyra ir virsta netirpiais karbonatais:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

Kalcio sulfato CaSO4 tirpumas taip pat mažėja kaitinant, todėl jis yra skalės dalis.

Kietumas, kurį sukelia kalcio ir magnio bikarbonatų buvimas vandenyje, vadinamas karbonatu arba laikinuoju, nes jis pašalinamas verdant. Be karbonatinio kietumo išskiriamas ir nekarbonatinis kietumas, kuris priklauso nuo sulfatų ir kalcio bei magnio chloridų kiekio vandenyje. Šios druskos nepašalinamos verdant, todėl nekarbonatinis kietumas dar vadinamas pastoviu kietumu. Karbonatinis ir nekarbonatinis kietumas sudaro bendrą kietumą.

Norint visiškai pašalinti kietumą, vanduo kartais distiliuojamas. Užvirinkite vandenį, kad pašalintumėte karbonato kietumą. Bendras kietumas pašalinamas arba pridedant cheminių medžiagų, arba naudojant vadinamuosius katijonų keitiklius. Naudojant cheminį metodą, tirpios kalcio ir magnio druskos paverčiamos netirpiais karbonatais, pavyzdžiui, pridedama kalkių pieno ir sodos:

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

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

Standumo pašalinimas naudojant katijonų keitiklius yra pažangesnis procesas. Katijonai yra sudėtingos medžiagos (natūralūs silicio ir aliuminio junginiai, didelės molekulinės masės organiniai junginiai), kurių sudėtis gali būti išreikšta formule Na2R, kur R yra kompleksinė rūgšties liekana. Kai vanduo filtruojamas per katijono sluoksnį, Na jonai (katijonai) pakeičiami Ca ir Mg jonais:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

Vadinasi, Ca jonai iš tirpalo patenka į katijonų keitiklį, o Na jonai iš katijono keitiklio patenka į tirpalą. Norint atkurti panaudotą katijonų keitiklį, jis nuplaunamas paprastosios druskos tirpalu. Šiuo atveju vyksta atvirkštinis procesas: Ca jonai katijonų mainiklyje pakeičiami Na jonais:

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

Atnaujintas katijonitas vėl gali būti naudojamas vandens valymui.

Gryno metalo pavidalu Ca naudojamas kaip U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb ir kai kurių retųjų žemių metalų bei jų junginių reduktorius. Jis taip pat naudojamas plieno, bronzos ir kitų lydinių deoksidacijai, sieros pašalinimui iš naftos produktų, organinių skysčių dehidratacijai, argono valymui iš azoto priemaišų ir kaip dujų absorberis elektriniuose vakuuminiuose įrenginiuose. Pb - Na - Ca sistemos antifikacinės medžiagos, taip pat Pb - Ca lydiniai, iš kurių gaminami elektros kabelių apvalkalai, sulaukė didelio pritaikymo technologijoje. Lydinys Ca - Si - Ca (silikokalcis) naudojamas kaip deoksidatorius ir degazatorius kokybiško plieno gamyboje.

Kalcis yra vienas iš biogeninių elementų, būtinų normaliai gyvybės procesų eigai. Jo yra visuose gyvūnų ir augalų audiniuose ir skysčiuose. Tik reti organizmai gali vystytis aplinkoje, kurioje nėra Ca. Kai kuriuose organizmuose Ca kiekis siekia 38 %: žmonėms – 1,4 – 2 %. Augalų ir gyvūnų organizmų ląstelėms ekstraląstelinėje terpėje reikia griežtai apibrėžto Ca, Na ir K jonų santykio. Augalai Ca gauna iš dirvožemio. Pagal santykį su Ca augalai skirstomi į kalcefilus ir kalcefobus. Gyvūnai Ca gauna iš maisto ir vandens. Ca yra būtinas daugelio ląstelių struktūrų susidarymui, normaliam išorinių ląstelių membranų pralaidumui palaikyti, žuvų ir kitų gyvūnų ikrams tręšti, aktyvinti daugybę fermentų. Ca jonai perduoda sužadinimą raumenų skaiduloms, sukeldami jos susitraukimus, padidina širdies susitraukimų stiprumą, padidina leukocitų fagocitinę funkciją, aktyvina apsauginių kraujo baltymų sistemą, dalyvauja jos krešėjimui. Ląstelėse beveik visas Ca yra junginių su baltymais, nukleino rūgštimis, fosfolipidais, kompleksų su neorganiniais fosfatais ir organinėmis rūgštimis pavidalu. Žmonių ir aukštesniųjų gyvūnų kraujo plazmoje tik 20-40% Ca gali būti siejami su baltymais. Gyvūnams su skeletu iki 97–99% viso Ca sunaudojama kaip statybinė medžiaga: bestuburiams, daugiausia CaCO3 (moliuskų kriauklės, koralai), stuburiniams – fosfatų pavidalu. Daugelis bestuburių prieš lyjant kaupia Ca, kad sukurtų naują skeletą arba užtikrintų gyvybines funkcijas esant nepalankioms sąlygoms. Ca kiekį žmonių ir aukštesniųjų gyvūnų kraujyje reguliuoja prieskydinės liaukos ir skydliaukės hormonai. Svarbiausią vaidmenį šiuose procesuose atlieka vitaminas D. Ca absorbcija vyksta priekinėje plonosios žarnos dalyje. Ca asimiliacija blogėja, kai žarnyne sumažėja rūgštingumas ir priklauso nuo Ca, fosforo ir riebalų santykio maiste. Optimalus Ca/P santykis karvės piene – apie 1,3 (bulvėse 0,15, pupelėse – 0,13, mėsoje – 0,016). Esant P ir oksalo rūgšties pertekliui maiste, pablogėja Ca pasisavinimas. Tulžies rūgštys pagreitina jo pasisavinimą. Optimalus Ca/riebalų santykis žmogaus maiste yra 0,04 - 0,08 g Ca 1 g. riebalų. Ca išsiskiria daugiausia per žarnyną. Žinduoliai laktacijos metu su pienu netenka daug Ca. Pažeidus fosforo ir kalcio apykaitą jauniems gyvūnams ir vaikams, išsivysto rachitas, suaugusiems gyvūnams - skeleto sudėties ir struktūros pasikeitimas (osteomalacija).

Medicinoje Ca vaistai pašalina sutrikimus, susijusius su Ca jonų trūkumu organizme (su tetanija, spazmofilija, rachitu). Ca preparatai mažina padidėjusį jautrumą alergenams, vartojami alerginėms ligoms (serumo ligai, miego karštligei ir kt.) gydyti. Ca preparatai mažina padidėjusį kraujagyslių pralaidumą ir turi priešuždegiminį poveikį. Jie vartojami sergant hemoraginiu vaskulitu, spinduline liga, uždegiminiais procesais (pneumonija, pleuritu ir kt.) ir kai kuriomis odos ligomis. Jis skiriamas kaip hemostazinė priemonė, širdies raumens veiklai gerinti ir rusmenės preparatų veikimui sustiprinti, kaip priešnuodis apsinuodijus magnio druskomis. Kartu su kitais vaistais Ca preparatai naudojami gimdymui skatinti. Ca chloridas vartojamas per burną ir į veną. Audinių terapijai pasiūlytas ossokalcinolis (15 % sterili specialiai paruoštų kaulų miltelių suspensija persikų aliejuje).

Prie Ca preparatų taip pat priskiriamas gipsas (CaSO4), naudojamas chirurgijoje gipso klijavimui, ir kreida (CaCO3), vartojama per burną padidinus skrandžio sulčių rūgštingumą ir dantų milteliams ruošti.