Cu ce interacționează calciul. Proprietățile fizice ale calciului

Dintre toate elementele sistemului periodic, se pot distinge câteva dintre acestea, fără de care nu numai că se dezvoltă diferite boli în organismele vii, dar este în general imposibil să trăiești și să crești normal. Unul dintre acestea este calciul.

Este interesant că atunci când vine vorba de acest metal, ca substanță simplă, nu are niciun beneficiu pentru oameni, nici măcar rău. Cu toate acestea, trebuie doar să menționăm ionii de Ca 2+ și imediat există o mulțime de puncte care caracterizează importanța acestora.

Poziția calciului în sistemul periodic

Caracterizarea calciului, ca orice alt element, începe cu o indicare a poziției sale în tabelul periodic. La urma urmei, face posibil să înveți multe despre un anumit atom:

sarcina nucleara;
numărul de electroni și protoni, neutroni;
starea de oxidare, cea mai mare și cea mai scăzută;
configurație electronică și alte lucruri importante.

Elementul pe care îl luăm în considerare este situat în a patra mare perioadă a celui de-al doilea grup, subgrupul principal și are un număr de serie 20. De asemenea, tabelul periodic chimic arată greutatea atomică a calciului - 40,08, care este valoarea medie a existentei. izotopii acestui atom.

Starea de oxidare este una, întotdeauna constantă, egală cu +2. Formula CaO. Numele latin al elementului este calciu, de unde simbolul atomului de Ca.

Caracterizarea calciului ca substanță simplă

În condiții normale, acest element este un metal alb-argintiu. Formula pentru calciu ca substanță simplă este Ca. Datorită activității sale chimice ridicate, este capabil să formeze mulți compuși aparținând unor clase diferite.

În stare solidă de agregare, nu este inclus în corpul uman, prin urmare, este important pentru nevoi industriale și tehnice (în principal sinteze chimice).

Este unul dintre cele mai răspândite metale în scoarța terestră, aproximativ 1,5%. Aparține grupului alcalino-pământoase, deoarece atunci când este dizolvat în apă dă alcalii, dar în natură apare sub formă de multiple minerale și săruri. O mulțime de calciu (400 mg/l) este inclusă în compoziția apei de mare.

Celulă de cristal

Caracteristica calciului se explică prin structura rețelei cristaline, care poate fi de două tipuri (deoarece există o formă alfa și beta):

fata cubica centrata;
volumetric.

Tipul de legătură din moleculă este metalic, în situsurile rețelei, ca toate metalele, există ioni de atomi.

Fiind în natură

Există mai multe substanțe de bază în natură care conțin acest element.

Apa de mare.
Roci și minerale.
Organisme vii (cochilii și cochilii, țesut osos și așa mai departe).
Apele subterane din scoarța terestră.

Pot fi identificate următoarele tipuri de roci și minerale, care sunt surse naturale de calciu.

Dolomitul este un amestec de carbonat de calciu și magneziu.
Fluoritul este fluorura de calciu.
Gips - CaSO42H2O.
Calcit - cretă, calcar, marmură - carbonat de calciu.
Alabastru - CaS04 0,5H2O.
Apatie.

În total, sunt izolate aproximativ 350 de minerale și roci diferite, care conțin calciu.

Metode de obținere

Multă vreme, nu a fost posibil să izolați metalul într-o formă liberă, deoarece activitatea sa chimică este mare, în natură nu îl puteți găsi în formă pură. Prin urmare, până în secolul al XIX-lea (1808), elementul în cauză a fost un alt mister purtat de tabelul periodic.

Chimistul englez Humphrey Davy a reușit să sintetizeze calciul ca metal. El a fost primul care a descoperit caracteristicile interacțiunii topituri ale mineralelor solide și sărurilor cu un curent electric. Până în prezent, cea mai relevantă modalitate de a obține acest metal este electroliza sărurilor sale, cum ar fi:

un amestec de cloruri de calciu și potasiu;
un amestec de fluor și clorură de calciu.

De asemenea, este posibil să se extragă calciu din oxidul său folosind metoda aluminotermiei, care este larg răspândită în metalurgie.

Proprietăți fizice

Caracteristicile fizice ale calciului pot fi descrise în mai multe puncte.

Stare fizică - solidă în condiții normale.
Punct de topire - 842 0 С.
Metalul este moale și poate fi tăiat cu un cuțit.
Culoare - alb argintiu, strălucitor.
Are proprietăți bune conductoare și conductoare de căldură.
Cu o încălzire prelungită, se transformă într-un lichid, apoi într-o stare vaporoasă, pierzându-și proprietățile metalice. Punctul de fierbere este 1484 0 С.

Proprietățile fizice ale calciului au o particularitate. Când se aplică presiune asupra unui metal, la un moment dat, acesta își pierde proprietățile metalice și capacitatea de a conduce electricitatea. Cu toate acestea, odată cu o creștere suplimentară a impactului, acesta este restabilit și se manifestă ca un supraconductor, depășind de câteva ori celelalte elemente din acești indicatori.

Proprietăți chimice

Activitatea acestui metal este foarte mare. Prin urmare, există multe interacțiuni în care intră calciul. Reacțiile cu toate nemetalele sunt comune pentru el, deoarece este foarte puternic ca agent reducător.

În condiții normale, reacționează ușor cu formarea compușilor binari corespunzători cu: halogeni, oxigen.
La încălzire: hidrogen, azot, carbon, siliciu, fosfor, bor, sulf și altele.
În aer liber, interacționează imediat cu dioxidul de carbon și oxigenul, prin urmare devine acoperit cu o înflorire gri.
Reacționează violent cu acizi, uneori cu inflamație.

Proprietățile interesante ale calciului se manifestă atunci când vine vorba de el în compoziția sărurilor. Deci, peșterile frumoase care cresc pe tavan și pe pereți nu sunt altceva decât formate în timp din apă, dioxid de carbon și bicarbonat sub influența proceselor din interiorul apei subterane.

Avand in vedere cat de activ este metalul in starea sa normala, acesta este depozitat in laboratoare, precum cele alcaline. În sticlă de culoare închisă, cu capacul bine închis și sub un strat de kerosen sau parafină.

O reacție calitativă la ionul de calciu este culoarea flăcării într-o culoare frumoasă și bogată roșu cărămidă. De asemenea, este posibil să se identifice metalul în compoziția compușilor prin precipitarea insolubilă a unora dintre sărurile sale (carbonat de calciu, fluor, sulfat, fosfat, silicat, sulfit).

Conexiuni metalice

Varietățile de compuși metalici sunt după cum urmează:

oxid;
hidroxid;
săruri de calciu (medii, acide, bazice, duble, complexe).

Oxidul de calciu cunoscut sub numele de CaO este folosit pentru a crea material de construcție (var). Dacă stingi oxidul cu apă, obții hidroxidul corespunzător, care prezintă proprietățile unui alcalin.

De mare importanță practică sunt diferitele săruri de calciu care sunt utilizate în diferite sectoare ale economiei. Ce fel de săruri există, am menționat deja mai sus. Vom da exemple de tipurile acestor compuși.

Săruri medii - carbonat CaCO 3, fosfat Ca 3 (PO 4) 2 și altele.
Acid - hidrosulfat CaHSO 4.
Bazic - bicarbonat (CaOH) 3 PO 4.
Complex - Cl 2.
Dublu - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

Sub formă de compuși din această clasă, calciul este important pentru sistemele biologice, deoarece sărurile sunt sursa de ioni pentru organism.

Rolul biologic

De ce este calciul important pentru corpul uman? Există mai multe motive.

Ionii acestui element fac parte din substanța intercelulară și fluidul tisular, participând la reglarea mecanismelor de excitare, producția de hormoni și neurotransmițători.
Calciul se acumuleaza in oase, smaltul dintilor intr-o cantitate de aproximativ 2,5% din greutatea corporala totala. Acest lucru este destul de mult și joacă un rol important în întărirea acestor structuri, menținându-le rezistența și stabilitatea. Creșterea unui organism este imposibilă fără aceasta.
De asemenea, coagularea sângelui depinde de ionii în cauză.
Face parte din mușchiul inimii, participând la excitația și contracția acestuia.
Participă la procesele de exocitoză și alte modificări intracelulare.

Dacă cantitatea de calciu consumată nu este suficientă, atunci dezvoltarea unor boli precum:

rahitism;
osteoporoza;
boli de sânge.

Norma zilnică pentru un adult este de 1000 mg, iar pentru copiii de la 9 ani, 1300 mg. Pentru a preveni un exces al acestui element în organism, nu trebuie să depășiți doza specificată. În caz contrar, se pot dezvolta boli intestinale.

Pentru toate celelalte viețuitoare, calciul este la fel de important. De exemplu, deși mulți nu au un schelet, mijloacele lor externe de întărire sunt, de asemenea, formațiuni din acest metal. Printre ei:

crustacee;
midii și stridii;
bureți;
polipi de corali.

Toți poartă pe spate sau, în principiu, formează în procesul vieții un fel de schelet exterior care îi protejează de influențele externe și de prădători. Componenta sa principală este sărurile de calciu.

Vertebratele, ca și oamenii, au nevoie de ionii în cauză pentru creșterea și dezvoltarea normală și îi primesc cu hrană.

Există multe opțiuni cu care este posibil să completați norma lipsă a unui element din organism. Cel mai bine, desigur, metodele naturale - produse care conțin atomul dorit. Cu toate acestea, dacă din anumite motive acest lucru este insuficient sau imposibil, calea medicală este și ea acceptabilă.

Deci, lista alimentelor care conțin calciu este cam așa:

lactate și produse lactate fermentate;
un pește;
verdeaţă;
cereale (hrișcă, orez, produse de panificație din cereale integrale);
unele citrice (portocale, mandarine);
leguminoase;
toate nucile (în special migdalele și nucile).

Dacă sunteți alergic la unele produse sau nu le puteți utiliza din alt motiv, atunci preparatele care conțin calciu vor ajuta la refacerea nivelului de element necesar din organism.

Toate acestea sunt săruri ale acestui metal, care au capacitatea de a fi ușor absorbite de organism, absorbite rapid în sânge și intestine. Dintre acestea, cele mai populare și utilizate sunt următoarele.

Clorura de calciu - solutie injectabila sau administrare orala pentru adulti si copii. Diferă prin concentrația de sare din compoziție, este folosit pentru „injecții fierbinți”, deoarece provoacă tocmai o astfel de senzație atunci când este injectat. Există forme cu suc de fructe pentru o ingerare mai ușoară.
Disponibil sub formă de tablete (0,25 sau 0,5 g) și soluții pentru injecții intravenoase. Conține adesea diverși aditivi de fructe sub formă de tablete.
Lactat de calciu - disponibil în tablete de 0,5 g.

Acasă / Prelegeri 1 curs / Chimie generală și organică / Întrebarea 23. Calciul / 2. Proprietăți fizice și chimice

Proprietăți fizice. Calciul este un metal alb argintiu maleabil care se topește la 850 de grade. C și fierbe la 1482 de grade. C. Este mult mai dur decât metalele alcaline.

Proprietăți chimice. Calciul este un metal activ. Deci, în condiții normale, interacționează ușor cu oxigenul atmosferic și halogenii:

2 Ca + O2 = 2 CaO (oxid de calciu);

Ca + Br2 = CaBr2 (bromură de calciu).

Calciul reacționează cu hidrogenul, azotul, sulful, fosforul, carbonul și alte nemetale atunci când este încălzit:

Ca + H2 = CaH2 (hidrură de calciu);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (nitrură de calciu);

Ca + S = CaS (sulfură de calciu);

3 Ca + 2P = Ca3P2 (fosfură de calciu);

Ca + 2 C = CaC2 (carbură de calciu).

Calciul interacționează lent cu apa rece și foarte viguros cu apa fierbinte:

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

Calciul poate elimina oxigenul sau halogenii din oxizi și halogenuri ale metalelor mai puțin active, adică are proprietăți reducătoare:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

1. A fi în natură
3. Primirea
4. Aplicare

www.medkurs.ru

Calciu | director Pesticides.ru

Pentru multe persoane, cunoașterea calciului este limitată doar de faptul că acest element este necesar pentru sănătatea oaselor și a dinților. Unde mai este conținut, de ce este nevoie și cât de necesar este, nu toată lumea are o idee. Cu toate acestea, calciul se găsește în mulți compuși familiari, atât naturali, cât și artificiali. Cretă și var, stalactite și stalagmite din peșteri, fosile și ciment antic, gips și alabastru, produse lactate și medicamente anti-osteoporoză - toate acestea și multe altele se disting prin conținutul lor ridicat de calciu.

Acest element a fost obținut pentru prima dată de G. Davy în 1808 și la început nu a fost folosit foarte activ. Cu toate acestea, acum acest metal este al cincilea în lume în ceea ce privește producția, iar cererea pentru el este în creștere de la an la an. Principala utilizare a calciului este producerea de materiale de construcție și amestecuri. Cu toate acestea, este necesar să se construiască nu numai case, ci și celule vii. În corpul uman, calciul face parte din schelet, face posibile contracții musculare, asigură coagularea sângelui, reglează activitatea unui număr de enzime digestive și îndeplinește alte funcții destul de numeroase. Nu este mai puțin important pentru alte obiecte vii: animale, plante, ciuperci și chiar bacterii. În același timp, necesarul de calciu este destul de mare, ceea ce face posibilă atribuirea acestuia numărului de macronutrienți.

Calciu (Calciu), Ca este un element chimic al subgrupului principal al grupului II al sistemului periodic al lui Mendeleev. Numărul atomic este 20. Masa atomică este 40,08.

Calciul este un metal alcalino-pământos. În stare liberă, maleabilă, destul de tare, albă. Din punct de vedere al densității, aparține metalelor ușoare.

Densitate - 1,54 g / cm3,
Punct de topire - +842 ° C,
Punctul de fierbere este de +1495 ° C.

Calciul are proprietăți metalice pronunțate. În toți compușii, starea de oxidare este +2.

În aer, este acoperit cu un strat de oxid, când este încălzit, arde cu o flacără roșiatică, strălucitoare. Reacționează lent cu apa rece și înlocuiește rapid hidrogenul din apa fierbinte și formează hidroxid. Când interacționează cu hidrogenul, formează hidruri. La temperatura camerei, reacţionează cu azotul pentru a forma nitruri. De asemenea, se combină cu ușurință cu halogeni și sulf, reduce oxizii metalici atunci când este încălzit.

Calciul este unul dintre cele mai abundente elemente din natură. În scoarța terestră, conținutul său este egal cu 3% din masă. Apare sub formă de depozite de cretă, calcar, marmură (o varietate naturală de carbonat de calciu CaCO3). Există depozite abundente de gips (CaSO4 x 2h3O), fosforit (Ca3 (PO4) 2 și diferiți silicați care conțin calciu.

Apă

... Sărurile de calciu sunt aproape întotdeauna prezente în apa naturală. Dintre acestea, numai gipsul este ușor solubil în el. Odată cu conținutul de dioxid de carbon din apă, carbonatul de calciu intră în soluție sub formă de bicarbonat de Ca (HCO3) 2.

Apă dură

... Apa naturală cu o cantitate mare de săruri de calciu sau magneziu se numește tare.

Apă dulce

... Cu un conținut scăzut de aceste săruri sau absența lor, apa se numește moale.

Sol

... De regulă, solurile sunt suficient de aprovizionate cu calciu. Și, deoarece calciul este conținut într-o masă mai mare în partea vegetativă a plantelor, îndepărtarea lui odată cu recoltarea este nesemnificativă.

Pierderile de calciu din sol apar ca urmare a levigarii acestuia prin precipitatii. Acest proces depinde de compoziția granulometrică a solului, cantitatea de precipitații, tipul plantelor, formele și dozele de var și îngrășăminte minerale. În funcție de acești factori, pierderile de calciu din stratul arabil variază de la câteva zeci până la 200 - 400 kg/ha și mai mult.

Conținutul de calciu în diferite tipuri de sol

Solurile podzolice conțin 0,73% (din materie uscată a solului) calciu.

Pădure cenușie - 0,90% calciu.

Cernoziomuri - 1,44% calciu.

Serozem - 6,04% calciu.

În plantă, calciul este sub formă de fosfați, sulfați, carbonați, sub formă de săruri ale acizilor pectic și oxalic. Aproape până la 65% din calciul din plante poate fi îndepărtat prin apă. Restul se face prin tratament cu acizi slabi acetic si clorhidric. Cel mai mult calciul se găsește în celulele senescente.

Simptome ale deficitului de calciu conform:
Cultură	Simptome de deficit
Simptome comune	Albirea rinichiului apical; Albirea frunzelor tinere; Vârfurile frunzelor sunt îndoite; Marginile frunzelor se ondulează în sus;
Cartof	Frunzele superioare înfloresc prost; Punctul de creștere al tulpinii moare; La marginile frunzelor există o dungă ușoară, ulterior se întunecă; Marginile frunzelor sunt ondulate în sus;
Varză albă și conopidă	Pe frunzele plantelor tinere, pete clorotice (marmorare) sau dungi albe de-a lungul marginilor; La plantele vechi, frunzele se încurcă și pe ele apar arsuri; Punctul de creștere moare
	Lobii terminali ai frunzelor mor Florile cad; Pe fructele în partea apicală apare o pată întunecată, care crește pe măsură ce fructul crește (putregaiul apical al roșiilor)
	Mugurii apicali mor; Marginile frunzelor tinere sunt răsucite, aspectul este zdrențuit, apoi mor; Părțile superioare ale lăstarilor mor; Deteriorarea vârfurilor rădăcinilor; În pulpa fructului - pete maronii (sâmburi amare); Gustul fructelor se înrăutățește; Posibilitatea de comercializare a fructelor scade

Funcții de calciu

Efectul acestui element asupra plantelor este cu mai multe fațete și, de regulă, pozitiv. Calciu:

Intareste metabolismul;
Joacă un rol important în mișcarea carbohidraților;
Influenteaza metamorfoza substantelor azotate;
Accelerează consumul de proteine de depozitare a semințelor în timpul germinării;
Joacă un rol în procesul de fotosinteză;
un antagonist puternic al altor cationi, previne intrarea excesivă a acestora în țesuturile vegetale;
Afectează proprietățile fizico-chimice ale protoplasmei (vâscozitate, permeabilitate etc.) și, prin urmare, cursul normal al proceselor biochimice din plantă;
Compușii de calciu cu substanțe pectinice lipesc pereții celulelor individuale;
Influențează activitatea enzimelor.

Trebuie remarcat faptul că efectul compușilor de calciu (var) asupra activității enzimelor se exprimă nu numai prin acțiune directă, ci și datorită îmbunătățirii proprietăților fizico-chimice ale solului și a regimului său nutrițional. În plus, calcarea solului afectează în mod semnificativ procesele de biosinteză a vitaminelor.

Lipsa (deficiența) de calciu în plante

Deficiența de calciu afectează în primul rând dezvoltarea sistemului radicular. Formarea firelor de păr se oprește pe rădăcini. Celulele exterioare ale rădăcinii sunt distruse.

Acest simptom se manifestă atât cu o lipsă de calciu, cât și cu o încălcare a echilibrului soluției nutritive, adică predominarea cationilor monovalenți de sodiu, potasiu și hidrogen în ea.

În plus, prezența azotului azotat în soluția din sol sporește aportul de calciu în țesuturile plantelor, în timp ce azotul amoniacal îl scade.

Se așteaptă semne de înfometare de calciu atunci când conținutul de calciu este mai mic de 20% din capacitatea de schimb de cationi a solului.

Simptome Din punct de vedere vizual, deficiența de calciu se stabilește prin următoarele semne:

La rădăcinile plantelor se observă vârfuri deteriorate de culoare maro;
Punctul de creștere este deformat și moare;
Flori, ovarele și mugurii cad;
Fructele sunt deteriorate de necroză;
Se remarcă cloroticitatea frunzelor;
Mugurele apical moare, iar creșterea tulpinii se oprește.

Varza, lucerna și trifoiul sunt foarte sensibile la prezența calciului. S-a constatat că aceleași plante se caracterizează și printr-o sensibilitate crescută la aciditatea solului.

Intoxicația cu calciu mineral duce la cloroză intervenală cu pete necrotice albicioase. Pot fi colorate sau au inele concentrice umplute cu apă. Unele plante răspund la excesul de calciu crescând rozete de frunze, murind lăstarii și căzând frunzele. Simptomele sunt similare ca aspect cu lipsa de fier și magneziu.

Sursa de refacere cu calciu în sol sunt îngrășămintele de var. Ele sunt împărțite în trei grupe:

Calcar dur;
Roci calcaroase moi;
Deșeuri industriale cu conținut ridicat de var.

În funcție de conținutul de CaO și MgO, rocile de calcar dur se împart în:

calcare (55–56% CaO și până la 0,9% MgO);
calcare dolomitizate (42–55% CaO și până la 9% MgO);
dolomite (32–30% CaO și 18–20% MgO).

Calcar

- îngrășăminte de bază cu var. Conțin 75-100% oxizi de Ca și Mg în termeni de CaCO3.

Calcar dolomitizat

... Conține 79-100% din substanța activă (ae) în termeni de CaCO3. Recomandat în asolamentele cu cartofi, leguminoase, in, rădăcinoase, precum și pe soluri foarte podzolizate.

Marnă

... Conține până la 25-15% CaCO3 și impurități sub formă de argilă cu nisip până la 20-40%. Acționează încet. Recomandat pentru utilizare pe soluri ușoare.

cretă

... Conține 90-100% CaCO3. Acțiunea este mai rapidă decât calcarul. Este un îngrășământ de var valoros în formă fin măcinată.

Var ars

(CaO). Conținutul de CaCO3 este de peste 70%. Se caracterizează ca fiind un material de calcar puternic și cu acțiune rapidă.

Var stins

(Ca (OH) 2). Conținut de CaCO3 - 35% și mai mult. Este, de asemenea, un îngrășământ cu var puternic și cu acțiune rapidă.

făină de dolomit

... Conținutul de CaCO3 și MgCO3 este de aproximativ 100%. Acțiunea este mai lentă decât tufurile calcaroase. Se utilizează de obicei acolo unde este necesar magneziu.

Tufurile calcaroase

... Conținut de CaCO3 - 15–96%, impurități - până la 25% argilă și nisip, 0,1% P2O5. Acțiunea este mai rapidă decât calcarul.

Murdărie defecte (defect)

... Constă din CaCO3 și Ca (OH) 2. Conținutul de var pe CaO este de până la 40%. De asemenea, este prezent azotul - 0,5% și P2O5 - 1–2%. Acestea sunt deșeurile fabricilor de zahăr din sfeclă. Se recomandă utilizarea nu numai pentru reducerea acidității solurilor, ci și în zonele de creștere a sfeclei pe solurile de cernoziom.

Cenușă de șist de la cicloane

... Material praf uscat. Conținutul de substanță activă este de 60-70%. Se referă la deșeuri industriale.

Praful din cuptoare și fabrici de ciment

... Conținutul de CaCO3 trebuie să depășească 60%. În practică, este utilizat în fermele situate în imediata apropiere a fabricilor de ciment.

Zguri metalurgice

... Folosit în regiunile Urali și Siberia. Nehigroscopic, ușor de pulverizat. Ar trebui să conțină cel puțin 80% CaCO3, să aibă un conținut de umiditate de cel mult 2%. Compoziția granulometrică este importantă: 70% - mai puțin de 0,25 mm, 90% - mai puțin de 0,5 mm.

Îngrășăminte organice. Conținutul de Ca în termeni de CaCO3 este de 0,32–0,40%.

Rocă fosfatică. Conținutul de calciu este de 22% în termeni de CaCO3.

Îngrășămintele de var sunt folosite nu numai pentru a oferi solului și plantelor cu calciu. Scopul principal al utilizării lor este vararea solului. Aceasta este o metodă de recuperare chimică. Are ca scop neutralizarea excesului de aciditate a solului, imbunatatirea proprietatilor agrofizice, agrochimice si biologice ale acestuia, alimentarea plantelor cu magneziu si calciu, mobilizarea si imobilizarea macroelementelor si microelementelor, crearea conditiilor optime hidro-fizice, fizice, de aer pentru viata plantelor cultivate.

Eficiența calcarării solului

Concomitent cu satisfacerea nevoilor plantelor de calciu ca element al nutriției minerale, vararea duce la multiple modificări pozitive ale solurilor.

Influenta varului asupra proprietatilor unor soluri

Calciul contribuie la coagularea coloizilor din sol și la prevenirea leșierii acestora. Acest lucru duce la o prelucrare mai ușoară a solului, o aerare îmbunătățită.

Ca urmare a calcarării:

solurile nisipoase cu humus își măresc capacitatea de absorbție a apei;
pe solurile grele argiloase se formează agregate de sol și bulgări care îmbunătățesc permeabilitatea apei.

În special, acizii organici sunt neutralizați și ionii H sunt înlocuiți din complexul absorbant. Aceasta duce la eliminarea schimbului și la scăderea acidității hidrolitice a solului. În același timp, se observă o îmbunătățire a compoziției cationice a complexului absorbant al solului, care se produce datorită înlocuirii ionilor de hidrogen și aluminiu cu cationi de calciu și magneziu. Aceasta crește saturația solului cu baze și crește capacitatea de absorbție.

Efectul varului asupra aprovizionării cu azot a plantelor

După varare, proprietățile agrochimice pozitive ale solului și structura acestuia pot persista câțiva ani. Aceasta contribuie la crearea condițiilor favorabile pentru ameliorarea proceselor microbiologice benefice pentru mobilizarea nutrienților. Activitatea amonifitorilor, nitrificatorilor, bacteriilor fixatoare de azot, care trăiesc liber în sol, este în creștere.

Vararea promovează reproducerea crescută a bacteriilor nodulare și aportul îmbunătățit de azot către planta gazdă. S-a constatat că îngrășămintele bacteriene își pierd eficacitatea pe solurile acide.

Influența varului asupra aprovizionării plantelor cu elemente de cenușă

Vararea contribuie la furnizarea de elemente de cenușă a plantei, deoarece activitatea bacteriilor care descompun compușii organici ai fosforului din sol și contribuie la tranziția fosfaților de fier și aluminiu la sărurile disponibile de fosfat de calciu crește. Calcarea solurilor acide intensifică procesele microbiologice și biochimice, care, la rândul lor, crește cantitatea de nitrați, precum și formele asimilabile de fosfor și potasiu.

Efectul calcarării asupra formei și disponibilității macronutrienților și micronutrienților

Calarea crește cantitatea de calciu, iar când se folosește făină de dolomit, magneziu. Simultan, formele toxice ale manganului și aluminiului devin insolubile și se transformă într-o formă precipitată. Disponibilitatea unor elemente precum fier, cupru, zinc, mangan este în scădere. Azotul, sulful, potasiul, calciul, magneziul, fosforul și molibdenul devin din ce în ce mai ușor disponibile.

Efectul calcarării asupra efectului îngrășămintelor acide fiziologic

Calarea crește eficacitatea îngrășămintelor minerale acide fiziologic, în special amoniacul și potasiul.

Efectul pozitiv al îngrășămintelor acide fiziologic se stinge fără adaos de var și, în timp, se poate transforma în negativ. Deci pe parcelele fertilizate randamentele sunt chiar mai mici decât pe cele nefertilizate. Combinația de varare cu utilizarea îngrășămintelor crește eficiența acestora cu 25-50%.

În timpul vărării, în sol sunt activate procese enzimatice, prin care acesta este judecat indirect cu privire la fertilitatea acestuia.

Compilat de P.I. Grigorovskaya

Pagina inserată: 12/05/13 00:40

Ultima actualizare: 22/05/14 16:25

Surse literare:

Glinka N.L. Chimie generală. Manual pentru universități. Editura: L: Chimie, 1985, p. 731

Mineev V.G. Agrochimie: Manual. - Ediția a II-a, revizuită și completată. - Moscova: Editura Universității de Stat din Moscova, Editura KolosS, 2004.– 720 p., P. bolnav .: bolnav. - (Manual universitar clasic).

Petrov B.A., Seliverstov N.F. Nutriția minerală a plantelor. Carte de referință pentru studenți și grădinari. Ekaterinburg, 1998.79 p.

Enciclopedie pentru copii. Volumul 17. Chimie. / Cap. ed. V.A. Volodin. - M .: Avanta +, 2000 .-- 640 p., Ill.

Yagodin B.A., Jukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochimie / Editat de B.A. Yagodina.– M .: Kolos, 2002.– 584 p .: silt (Manuale și materiale didactice pentru studenții instituțiilor de învățământ superior).

Imagini (reluate):

20 Ca Calcium, licențiat CC BY

Deficiența de calciu în grâu, de CIMMYT, licențiat de CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Calciul și rolul său pentru umanitate - Chimie

Calciul și rolul său pentru umanitate

Introducere

Fiind în natură

Primirea

Proprietăți fizice

Proprietăți chimice

Aplicarea compușilor de calciu

Rolul biologic

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Calciul este un element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a patra perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 20. Este desemnat prin simbolul Ca (calciu latin). Substanța simplă calciu (număr CAS: 7440-70-2) este un metal alcalino-pământos moale, reactiv, de culoare alb-argintie.

În ciuda omniprezenței elementului 20, nici măcar chimiștii nu au văzut calciu elementar. Dar acest metal, atât în exterior, cât și în comportament, este complet diferit de metalele alcaline, comunicarea cu care este plină de pericol de incendii și arsuri. Poate fi depozitat în siguranță în aer, nu este inflamabil cu apă. Proprietățile mecanice ale calciului elementar nu îl fac o „oaie neagră” din familia metalelor: calciul le depășește pe multe dintre ele ca rezistență și duritate; poate fi turnat la strung, tras în sârmă, forjat, presat.

Și totuși, calciul elementar nu este aproape niciodată folosit ca material structural. E prea activ pentru asta. Calciul reacționează ușor cu oxigenul, sulful, halogenii. Chiar și cu azot și hidrogen, reacționează în anumite condiții. Mediul oxizilor de carbon, inert pentru majoritatea metalelor, este agresiv pentru calciu. Arde într-o atmosferă de CO și CO2.

Istoria și originea numelui

Compușii de calciu - calcar, marmură, gips (precum și var - un produs al arderii calcarului) au fost utilizați în industria construcțiilor de câteva milenii. Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, chimiștii considerau varul un simplu corp. În 1789 A. Lavoisier a sugerat că varul, magnezia, baritul, alumina și silicea sunt substanțe complexe.

Fiind în natură

Datorită activității sale chimice ridicate, calciul liber nu se găsește în natură.

Calciul reprezintă 3,38% din masa scoarței terestre (a cincea cea mai abundentă după oxigen, siliciu, aluminiu și fier).

Izotopi. Calciul se găsește în mod natural sub forma unui amestec de șase izotopi: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca și 48Ca, dintre care cel mai comun - 40Ca - este de 96,97%.

Din cei șase izotopi naturali ai calciului, cinci sunt stabili. Al șaselea izotop 48Ca, cel mai greu dintre cei șase și foarte rar (abundența sa izotopică este de doar 0,187%), a fost descoperit recent că suferă dezintegrare dublă beta cu un timp de înjumătățire de 5,3 × 1019 ani.

În roci și minerale. Cea mai mare parte a calciului este continuta in silicati si aluminosilicati din diverse roci (granite, gneisuri etc.), in special in feldspat - anortit Ca.

Sub formă de roci sedimentare, compușii de calciu sunt reprezentați de cretă și calcar, constând în principal din mineralul calcit (CaCO3). Forma cristalină a calcitului - marmura - este mult mai puțin comună în natură.

Mineralele de calciu precum calcitul CaCO3, anhidrita CaSO4, alabastrul CaSO4 0.5h3O și gipsul CaSO4 2h3O, fluorit CaF2, apatita Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH), dolomita MgCO3 CaCO3 sunt destul de răspândite. Prezența sărurilor de calciu și magneziu în apa naturală determină duritatea acesteia.

Calciul, migrând viguros în scoarța terestră și acumulându-se în diverse sisteme geochimice, formează 385 de minerale (al patrulea ca număr de minerale).

Migrația în scoarța terestră. În migrarea naturală a calciului, un rol esențial îl joacă „echilibrul carbonatic” asociat cu reacția reversibilă a interacțiunii carbonatului de calciu cu apa și dioxidul de carbon cu formarea bicarbonatului solubil:

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

(echilibrul se deplasează la stânga sau la dreapta, în funcție de concentrația de dioxid de carbon).

Migrația biogenă. În biosferă, compușii de calciu se găsesc în aproape toate țesuturile animale și vegetale (vezi și mai jos). O cantitate semnificativă de calciu se găsește în organismele vii. Deci, hidroxiapatita Ca5 (PO4) 3OH sau, într-o altă notație, 3Ca3 (PO4) 2 · Ca (OH) 2 - baza țesutului osos al vertebratelor, inclusiv al oamenilor; cojile si cochiliile multor nevertebrate, cojile de oua etc sunt compuse din carbonat de calciu CaCO3.In tesuturile vii ale oamenilor si animalelor, 1,4-2% Ca (ca fractiune de masa); într-un corp uman cu o greutate de 70 kg, conținutul de calciu este de aproximativ 1,7 kg (în principal în compoziția substanței intercelulare a țesutului osos).

Primirea

Calciul metalic liber se obține prin electroliza unei topituri formată din CaCl2 (75-80%) și KCl sau din CaCl2 și CaF2, precum și prin reducerea aluminotermică a CaO la 1170-1200°C:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Proprietăți fizice

Calciul metalic există în două modificări alotropice. Până la 443 ° C, α-Ca cu o rețea centrată pe fețe cubice (parametrul a = 0,558 nm) este stabil, în timp ce α-Ca cu o rețea centrată pe corp cubic de tip α-Fe (parametrul a = 0,448 nm) este mai stabil. Entalpia standard H0 a tranziţiei? >? este 0,93 kJ/mol.

Proprietăți chimice

Calciul este un metal alcalino-pământos tipic. Activitatea chimică a calciului este mare, dar mai mică decât cea a tuturor celorlalte metale alcalino-pământoase. Interacționează cu ușurință cu oxigenul, dioxidul de carbon și umiditatea din aer, ceea ce face ca suprafața calciului metalic să fie de obicei gri plictisitor, astfel încât în laborator calciul este de obicei depozitat, ca și alte metale alcalino-pământoase, într-un borcan bine închis sub un strat de kerosen. sau parafină lichidă.

În seria potențialelor standard, calciul este situat în stânga hidrogenului. Potențialul de electrod standard al perechii Ca2 + / Ca0 este de 2,84 V, astfel încât calciul reacţionează activ cu apa, dar fără aprindere:

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

Calciul reacționează cu nemetale active (oxigen, clor, brom) în condiții normale:

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

Când este încălzit în aer sau oxigen, calciul se aprinde. Calciul interacționează cu nemetale mai puțin active (hidrogen, bor, carbon, siliciu, azot, fosfor și altele) atunci când este încălzit, de exemplu:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

fosfură de calciu), sunt de asemenea cunoscute fosfuri de calciu din compoziţiile CaP şi CaP5;

2Ca + Si = Ca2Si

(silicid de calciu), siliciuri de calciu din compoziţiile CaSi, Ca3Si4 şi CaSi2 sunt de asemenea cunoscute.

Cursul reacțiilor de mai sus, de regulă, este însoțit de eliberarea unei cantități mari de căldură (adică aceste reacții sunt exoterme). În toți compușii cu nemetale, starea de oxidare a calciului este +2. Majoritatea compușilor de calciu cu nemetale sunt descompuși ușor de apă, de exemplu:

CaH2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + 2H2 ^,

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

Ionul de Ca2 + este incolor. Când sărurile de calciu solubile sunt introduse în flacără, flacăra devine roșu cărămidă.

Sărurile de calciu cum ar fi clorura CaCl2, bromura CaBr2, iodura CaI2 și nitratul Ca (NO3)2 sunt ușor solubile în apă. Fluorul CaF2, carbonatul CaCO3, sulfatul CaSO4, ortofosfatul Ca3 (PO4) 2, oxalat CaC2O4 și alții sunt insolubili în apă.

De mare importanță este faptul că, spre deosebire de carbonatul de calciu CaCO3, carbonatul de calciu acid (bicarbonatul) Ca (HCO3) 2 este solubil în apă. În natură, acest lucru duce la următoarele procese. Când apa rece de ploaie sau râu saturată cu dioxid de carbon pătrunde în subteran și cade pe calcare, se observă dizolvarea acestora:

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

În aceleași locuri în care apa saturată cu bicarbonat de calciu iese la suprafața pământului și este încălzită de razele solare, are loc reacția opusă:

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

Așa se transferă în natură mase mari de substanțe. Drept urmare, sub pământ se pot forma goluri uriașe, iar în peșteri se formează „torțuri” frumoase de piatră - stalactite și stalagmite.

Prezența bicarbonatului de calciu dizolvat în apă determină în mare măsură duritatea temporară a apei. Se numește temporar deoarece la fierbere, bicarbonatul se descompune, iar CaCO3 precipită. Acest fenomen duce, de exemplu, la faptul că în ibric se acumulează depuneri în timp.

Aplicarea calciului metalic

Principala utilizare a calciului metalic este ca agent reducător în producția de metale, în special nichel, cupru și oțel inoxidabil. Calciul și hidrura sa sunt, de asemenea, folosite pentru a obține metale greu de redus, cum ar fi cromul, toriu și uraniul. Aliajele de plumb de calciu sunt folosite în baterii și aliaje pentru rulmenți. Granulele de calciu sunt, de asemenea, folosite pentru a îndepărta urmele de aer din echipamentele de vid.

Metalotermie

Calciul metalic pur este utilizat pe scară largă în metalotermie pentru producerea de metale rare.

Aliaje de aliaje

Calciul pur este utilizat pentru aliajul de plumb folosit la fabricarea plăcilor bateriilor, bateriilor de pornire cu plumb-acid fără întreținere, cu autodescărcare scăzută. De asemenea, calciul metalic este utilizat pentru producerea de babbitts de calciu de înaltă calitate BKA.

Fuziune nucleară

Aplicarea compușilor de calciu

Hidrură de calciu. Prin încălzirea calciului în atmosferă de hidrogen se obține Cah3 (hidrură de calciu), care este utilizat în metalurgie (metalotermie) și în producerea hidrogenului în câmp.

Materiale optice si laser.Florura de calciu (fluoritul) se foloseste sub forma de monocristale in optice (obiective astronomice, lentile, prisme) si ca material laser. Tungstatul de calciu (scheelite) sub formă de monocristale este utilizat în tehnologia laser, precum și ca scintilator.

Carbură de calciu. Carbura de calciu CaC2 este utilizată pe scară largă pentru producerea de acetilenă și pentru reducerea metalelor, precum și pentru producerea de cianamidă de calciu (prin încălzirea carburii de calciu în azot la 1200 ° C, reacția se desfășoară exotermic, realizată în cuptoare cu cianamide) .

Surse de energie chimică. Calciul, precum și aliajele sale cu aluminiu și magneziu, sunt utilizate în bateriile electrice termice de rezervă ca anod (de exemplu, un element de cromat de calciu). Cromatul de calciu este folosit ca catod în aceste baterii. Particularitatea acestor baterii este o durată de viață extrem de lungă (zeci de ani) într-o stare adecvată, capacitatea de a funcționa în orice condiții (spațiu, presiuni mari), o energie specifică ridicată în greutate și volum. Dezavantaj pe durata scurta. Astfel de baterii sunt folosite acolo unde este necesar să se creeze energie electrică colosală pentru o perioadă scurtă de timp (rachete balistice, unele nave spațiale etc.).

Materiale refractare. Oxidul de calciu, atât sub formă liberă, cât și ca parte a amestecurilor ceramice, este utilizat în producția de materiale refractare.

Medicamente. Compușii de calciu sunt utilizați pe scară largă ca antihistaminice.

Clorura de calciu

Gluconat de calciu

Glicerofosfat de calciu

În plus, compușii de calciu sunt introduși în compoziția preparatelor pentru prevenirea osteoporozei, în complexe de vitamine pentru gravide și vârstnici.

Rolul biologic

Calciul este un macronutrient comun la plante, animale și oameni. La oameni și la alte vertebrate, cea mai mare parte este conținută în schelet și dinți sub formă de fosfați. Scheletele majorității grupurilor de nevertebrate (bureți, polipi de corali, moluște etc.) sunt compuse din diferite forme de carbonat de calciu (var). Ionii de calciu sunt implicați în procesele de coagulare a sângelui, precum și în asigurarea unei presiuni osmotice constante a sângelui. Ionii de calciu servesc, de asemenea, ca unul dintre mesagerii secundari universali și reglează o varietate de procese intracelulare - contracția musculară, exocitoza, inclusiv secreția de hormoni și neurotransmițători etc. - 3 mol.

Necesarul de calciu depinde de vârstă. Pentru adulți, doza zilnică necesară este de 800 până la 1000 miligrame (mg), iar pentru copii de la 600 până la 900 mg, ceea ce este foarte important pentru copii datorită creșterii intensive a scheletului. Cea mai mare parte a calciului care intră în corpul uman cu alimente se găsește în produsele lactate, restul de calciu se găsește în carne, pește și unele produse vegetale (în special leguminoasele conțin multe). Absorbția are loc atât în intestinul gros, cât și în intestinul subțire și este facilitată de un mediu acid, vitamina D și vitamina C, lactoză, acizi grași nesaturați. Important este și rolul magneziului în metabolismul calciului, cu lipsa acestuia de calciu, calciul este „spălat” din oase și se depune în rinichi (pietrale la rinichi) și în mușchi.

Aspirina, acidul oxalic, derivații de estrogen interferează cu absorbția calciului. Atunci când este combinat cu acid oxalic, calciul produce compuși insolubili în apă care sunt componente ale pietrelor la rinichi.

Datorită numărului mare de procese asociate cu acesta, conținutul de calciu din sânge este reglat cu precizie, iar cu o alimentație adecvată nu apare o deficiență. Absența prelungită din dietă poate provoca crampe, dureri articulare, somnolență, defecte de creștere și constipație. Deficitele mai profunde duc la crampe musculare persistente și osteoporoză. Abuzul de cafea și alcool poate fi cauzele deficienței de calciu, deoarece o parte din acesta este excretată prin urină.

Dozele excesive de calciu și vitamina D pot provoca hipercalcemie, urmată de calcificarea intensă a oaselor și țesuturilor (care afectează în principal sistemul urinar). Excesul prelungit perturbă funcționarea țesuturilor musculare și nervoase, crește coagularea sângelui și reduce absorbția zincului de către celulele osoase. Doza zilnică maximă sigură pentru un adult este de 1500 până la 1800 de miligrame.

Produse Calciu, mg / 100 g

Susan 783

Urzica 713

nalbă de pădure 505

Patlagina mare 412

Galinsoga 372

Sardine in ulei 330

Iedera Budra 289

Trandafirul câinelui 257

Migdale 252

Lanceolist cu pătlagină. 248

Alune 226

Sămânță de amarant 214

Nasturel 214

Soia uscată 201

Copii sub 3 ani - 600 mg.

Copii de la 4 la 10 ani - 800 mg.

Copii cu vârsta cuprinsă între 10 și 13 ani - 1000 mg.

Adolescenți de la 13 la 16 ani - 1200 mg.

Tineri peste 16 ani - 1000 mg.

Adulți între 25 și 50 de ani - 800 până la 1200 mg.

Femei însărcinate și care alăptează - 1500 până la 2000 mg.

Concluzie

Calciul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ. Există mult în natură: rocile și rocile de argilă se formează din săruri de calciu, se găsesc în apa de mare și râu, face parte din organismele vegetale și animale.

Calciul înconjoară constant orășenii: aproape toate materialele de bază de construcție - beton, sticlă, cărămidă, ciment, var - conțin acest element în cantități semnificative.

Desigur, având astfel de proprietăți chimice, calciul nu poate fi în stare liberă în natură. Dar compușii de calciu – atât naturali, cât și artificiali – au devenit de o importanță capitală.

Bibliografie

1. Colegiul de redacție .: Knunyants I.L. (editor șef) Enciclopedie chimică: în 5 volume - Moscova: Enciclopedia sovietică, 1990. - T. 2. - P. 293. - 671 p.

2. Doronin. N.A.Kaltsiy, Goskhimizdat, 1962.191 p. Cu ill.

3. Dotsenko VA. - Tratament și nutriție profilactică. - Întrebare. alimente, 2001 - N1-p.21-25

4. Bilezikian J. P. Calcium and bone metabolism // În: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

Lumea științei

Calciul este un element metalic din subgrupa principală a grupei II a perioadei a IV-a a sistemului periodic de elemente chimice. Aparține familiei metalelor alcalino-pământoase. Nivelul de energie extern al atomului de calciu conține 2 electroni s perechi

Pe care este capabil să-l dea energic în timpul interacțiunilor chimice. Astfel, Calciul este un agent reducător și în compușii săi are o stare de oxidare de + 2. În natură, calciul se găsește doar sub formă de săruri. Fracția de masă a calciului din scoarța terestră este de 3,6%. Principalul mineral natural al calciului este calcitul CaCO3 și soiurile sale - calcar, cretă, marmură. Există, de asemenea, organisme vii (de exemplu, coralii), a căror coloana vertebrală este formată în principal din carbonat de calciu. De asemenea, minerale importante ale calciului sunt dolomita CaCO3 MgCO3, fluoritul CaF2, gipsul CaSO4 2h3O, apatita, feldspatul etc. Calciul joacă un rol important în viața organismelor vii. Fracția de masă a calciului din corpul uman este de 1,4-2%. Face parte din dinți, oase, alte țesuturi și organe, participă la procesul de coagulare a sângelui și stimulează activitatea cardiacă. Pentru a asigura organismului o cantitate suficientă de calciu, este imperativ să se consume lapte și produse lactate, legume verzi, pește.Sustanța simplă calciul este un metal tipic alb-argintiu. Este destul de dur, plastic, are o densitate de 1,54 g/cm3 și un punct de topire de 842? C. Din punct de vedere chimic, calciul este foarte activ. În condiții normale, interacționează ușor cu oxigenul și umiditatea din aer; prin urmare, este depozitat în vase închise ermetic. Cand este incalzit in aer, calciul se aprinde si formeaza un oxid: 2Ca + O2 = 2CaO.Calciul reactioneaza cu clorul si bromul cand este incalzit, si cu fluorul chiar si la rece. Produșii acestor reacții sunt halogenurile corespunzătoare, de exemplu: Ca + Cl2 = CaCl2. Când calciul este încălzit cu sulf, se formează sulfură de calciu: Ca + S = CaS. Calciul poate reacționa cu alte nemetale. Interacțiunea cu plumburile de apă. la formarea hidroxidului de calciu slab solubil și la eliberarea de hidrogen gazos : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3.Calciul metalic este utilizat pe scară largă. Este folosit ca rozkisnik la fabricarea oțelurilor și aliajelor, ca agent reducător pentru producerea unor metale refractare.

Calciul se obține prin electroliza unei topituri de clorură de calciu. Astfel, calciul a fost obținut pentru prima dată în 1808 de către Humphrey Davy.

worldofscience.ru

Calciu

CALCIU-Eu sunt; m.[din lat. calx (calcis) - var] Element chimic (Ca), un metal alb-argintiu, care face parte din calcar, marmură etc.

◁ Calciu, th, th. sărurile K-th.

calciu

(lat. Calciul), un element chimic din grupa II a sistemului periodic, se referă la metalele alcalino-pământoase. Nume din lat. calx, genitivul calcis este var. Metal alb-argintiu, densitate 1,54 g/cm 3, t pl 842ºC. Se oxidează ușor în aer la temperaturi normale. Din punct de vedere al prevalenței în scoarța terestră, acesta ocupă locul 5 (minerale calcit, gips, fluorit etc.). Ca agent reducător activ se folosește la obținerea U, Th, V, Cr, Zn, Be și a altor metale din compușii acestora, pentru dezoxidarea oțelurilor, bronzurilor etc. Face parte din materialele antifricțiune. Compușii de calciu sunt utilizați în construcții (var, ciment), preparatele de calciu sunt folosite în medicină.

CALCIU

CALCIUL (lat. Calciu), Ca (a se citi „calciu”), un element chimic cu număr atomic 20, este situat în a patra perioadă din grupa IIA a sistemului periodic de elemente al lui Mendeleev; masa atomică 40,08. Se referă la numărul de elemente alcalino-pământoase (cm. METALELE ALCALINĂ PĂMINTE).
Calciul natural este format dintr-un amestec de nuclizi (cm. NUCLID) cu numere de masă 40 (în amestec în greutate 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) și 46 (0,003%). Configurația stratului exterior de electroni 4 s 2 ... În aproape toți compușii, starea de oxidare a calciului este +2 (valență II).
Raza atomului neutru de calciu este de 0,1974 nm, raza ionului de Ca 2+ este de la 0,114 nm (pentru numărul de coordonare 6) la 0,148 nm (pentru numărul de coordonare 12). Energiile de ionizare secvențială ale unui atom de calciu neutru sunt 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 și, respectiv, 84,5 eV. Pe scara Pauling, electronegativitatea calciului este de aproximativ 1,0. Calciul liber este un metal alb argintiu.
Istoria descoperirilor
Compușii de calciu se găsesc peste tot în natură, așa că omenirea a fost familiarizată cu ei din cele mai vechi timpuri. Varul a fost folosit de mult în construcții (cm. LĂMÂIE VERDE)(var nestins și stins), care multă vreme a fost considerată o simplă substanță, „pământ”. Cu toate acestea, în 1808 savantul englez G. Davy (cm. DEVI Humphrey) a reușit să scoată metal nou din var. Pentru a face acest lucru, Davy a electrolizat un amestec de var stins ușor umezit cu oxid de mercur și a izolat un nou metal din amalgamul format la catodul de mercur, pe care l-a numit calciu (din latinescul calx, genul calcis - var). În Rusia de ceva timp acest metal a fost numit „var”.
Fiind în natură
Calciul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ. Reprezintă 3,38% din masa scoarței terestre (a cincea cea mai abundentă după oxigen, siliciu, aluminiu și fier). Datorită activității sale chimice ridicate, calciul liber nu se găsește în natură. Cea mai mare parte a calciului este conținută în silicați (cm. SILICATI)și aluminosilicați (cm. ALUMOSILICATI) diverse roci (granit (cm. GRANIT), gneisuri (cm. GNEISS) etc.). Sub formă de roci sedimentare, compușii de calciu sunt reprezentați de cretă și calcar, constând în principal din mineralul calcit. (cm. CALCIT)(CaCO 3). Forma cristalină a calcitului - marmura - este mult mai puțin comună în natură.
Mineralele de calciu, cum ar fi calcarul, sunt destul de abundente. (cm. CALCAR) CaC03, anhidrit (cm. ANHIDRIT) CaSO 4 și gips (cm. GIPS) CaS042H20, fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2, apatită (cm. APATITE) Ca5 (P04)3 (F, CI, OH), dolomit (cm. DOLOMITĂ) MgCO3 · СaCO3. Prezența sărurilor de calciu și magneziu în apa naturală determină duritatea acesteia (cm. DURITATEA APEI)... O cantitate semnificativă de calciu se găsește în organismele vii. Deci, hidroxilapatita Ca 5 (PO 4) 3 (OH), sau, într-o altă notație, 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - baza țesutului osos al vertebratelor, inclusiv al omului; cojile și cojile multor nevertebrate, cojile de ouă etc. sunt compuse din carbonat de calciu CaCO 3.
Primirea
Calciul metalic se obține prin electroliza unei topituri formată din CaCl 2 (75-80%) și KCl sau din CaCl 2 și CaF 2, precum și prin reducerea aluminotermă a CaO la 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al = CaAl 2O 4 + 3Ca.
Proprietati fizice si chimice
Metalul de calciu există în două modificări alotropice (vezi Alotropie (cm. ALOTROPIE)). Până la 443 ° C, a-Ca cu o rețea centrată pe fața cubică este stabil (parametrul a = 0,558 nm), mai mare este b-Ca cu o rețea centrată pe corp cubic de tip a-Fe (parametrul a = 0,448 nm ). Punctul de topire al calciului este de 839 ° C, punctul de fierbere este de 1484 ° C și densitatea este de 1,55 g / cm 3.
Activitatea chimică a calciului este mare, dar mai mică decât cea a tuturor celorlalte metale alcalino-pământoase. Interacționează cu ușurință cu oxigenul, dioxidul de carbon și umiditatea din aer, ceea ce face ca suprafața calciului metalic să fie de obicei gri plictisitor, așa că în laborator, calciul este de obicei depozitat, ca și alte metale alcalino-pământoase, într-un borcan bine închis sub un strat de kerosenul.
În seria potențialelor standard, calciul este situat în stânga hidrogenului. Potențialul electrod standard al perechii Ca 2+ / Ca 0 este de –2,84 V, astfel încât calciul reacţionează activ cu apa:
Ca + 2H2O = Ca (OH)2 + H2.
Calciul reacționează cu nemetale active (oxigen, clor, brom) în condiții normale:
2Ca + O2 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
Când este încălzit în aer sau oxigen, calciul se aprinde. Calciul interacționează cu nemetale mai puțin active (hidrogen, bor, carbon, siliciu, azot, fosfor și altele) atunci când este încălzit, de exemplu:
Ca + H2 = CaH2 (hidrură de calciu),
Ca + 6B = CaB 6 (borura de calciu),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (nitrură de calciu)
Ca + 2C = CaC 2 (carbură de calciu)
3Ca + 2P = Ca3P2 (fosfură de calciu), fosfuri de calciu din compoziţiile CaP şi CaP5 sunt de asemenea cunoscute;
Sunt cunoscute, de asemenea, 2Ca + Si = Ca2Si (siliciură de calciu), siliciuri de calciu din compoziţiile CaSi, Ca3Si4 şi CaSi2.
Cursul reacțiilor de mai sus, de regulă, este însoțit de eliberarea unei cantități mari de căldură (adică, aceste reacții sunt exoterme). În toți compușii cu nemetale, starea de oxidare a calciului este +2. Majoritatea compușilor de calciu cu nemetale sunt descompuși ușor de apă, de exemplu:
CaH2 + 2H2O = Ca (OH)2 + 2H2,
Ca3N2 + 3H2O = 3Ca (OH)2 + 2NH3.
Oxidul de calciu este de obicei bazic. În laborator și tehnologie, se obține prin descompunerea termică a carbonaților:
CaCO3 = CaO + CO2.
Oxidul tehnic de calciu CaO se numește var nestins.
Reacționează cu apa pentru a forma Ca (OH) 2 și eliberează o cantitate mare de căldură:
CaO + H2O = Ca (OH)2.
Ca (OH) 2 obținut în acest mod se numește de obicei var stins sau lapte de var. (cm. LAPTE DE LIMIE) datorită faptului că solubilitatea hidroxidului de calciu în apă este scăzută (0,02 mol / l la 20 ° C), iar atunci când este adăugat în apă, se formează o suspensie albă.
Când interacționează cu oxizii acizi, CaO formează săruri, de exemplu:
CaO + C02 = CaC03; CaO + SO 3 = CaSO 4.
Ionul de Ca 2+ este incolor. Când sărurile de calciu sunt adăugate la flacără, flacăra devine roșu cărămidă.
Sărurile de calciu, cum ar fi clorura CaCl 2 , bromura CaBr 2 , iodura CaI 2 și nitratul Ca (NO 3 ) 2 sunt foarte solubile în apă. Fluorul CaF 2, carbonatul CaCO 3, sulfatul CaSO 4, ortofosfatul mediu Ca 3 (PO 4) 2, oxalat CaC 2 O 4 și alții sunt insolubili în apă.
De mare importanță este faptul că, spre deosebire de carbonatul mediu de calciu CaCO 3, carbonatul acid de calciu (bicarbonatul) Ca (HCO 3) 2 este solubil în apă. În natură, acest lucru duce la următoarele procese. Când apa rece de ploaie sau râu saturată cu dioxid de carbon pătrunde în subteran și cade pe calcare, se observă dizolvarea acestora:
CaC03 + CO2 + H2O = Ca (HCO3)2.
În aceleași locuri în care apa saturată cu bicarbonat de calciu iese la suprafața pământului și este încălzită de razele solare, are loc reacția opusă:
Ca (HCO3)2 = CaC03 + CO2 + H2O.
Așa se transferă în natură mase mari de substanțe. Drept urmare, în subteran se pot forma doline uriașe (vezi Karst (cm. KARST (fenomen natural))), și frumoase „țurțuri” de piatră - stalactite se formează în peșteri (cm. STALACTITE (formațiuni minerale))și stalagmite (cm. STALAGMITI).
Prezența bicarbonatului de calciu dizolvat în apă determină în mare măsură duritatea temporară a apei (cm. DURITATEA APEI)... Se numește temporar deoarece la fierbere, bicarbonatul se descompune, iar CaCO 3 precipită. Acest fenomen duce, de exemplu, la faptul că în ibric se acumulează depuneri în timp.
Utilizarea calciului și a compușilor săi
Calciul metalic este utilizat pentru producerea metalotermală a uraniului (cm. Uraniu (element chimic)), toriu (cm. TORIU), titan (cm. TITAN (element chimic)), zirconiu (cm. ZIRCONIU), cesiu (cm. CEZIUM)și rubidiu (cm. RUBIDIUM).
Compușii naturali de calciu sunt utilizați pe scară largă în producția de lianți (ciment (cm. CIMENT), ipsos (cm. GIPS), var etc.). Efectul de legare al varului stins se bazează pe faptul că, în timp, hidroxidul de calciu reacţionează cu dioxidul de carbon din aer. Ca rezultat al reacției în desfășurare, se formează cristale de calcit CaCO 3 asemănătoare unor ac, care cresc în pietre, cărămizi și alte materiale de construcție din apropiere și, parcă, le sudează într-un singur întreg. Carbonat de calciu cristalin - marmura este un material excelent de finisare. Creta este folosită pentru văruire. În producția de fontă se consumă cantități mari de calcar, deoarece acestea permit transferul impurităților refractare ale minereului de fier (de exemplu, cuarțul SiO 2) în zguri cu punct de topire relativ scăzut.
Înălbitorul este foarte eficient ca dezinfectant. (cm. pulbere de albire)- "clor" Ca (OCl) Cl - amestec de clorura si hipoclorit de calciu (cm. HIPOCLORIT DE CALCIU) cu o mare capacitate de oxidare.
De asemenea, este utilizat pe scară largă sulfatul de calciu, existând atât sub formă de compuși anhidri, cât și sub formă de hidrați cristalini – așa-numitul sulfat „semiapos” – alabastru. (cm. Aleviz Fryazin (milanez)) CaSO 4 · 0,5H 2 O și sulfat dihidrat - gips CaSO 4 · 2H 2 O. Gipsul este utilizat pe scară largă în construcții, sculptură, pentru fabricarea stucurilor și a diverselor produse de artă. Tencuiala este folosită și în medicină pentru a fixa oasele în fracturi.
Clorura de calciu CaCl 2 este utilizată împreună cu sarea de masă pentru suprafețele rutiere antigivrare. Fluorura de calciu CaF 2 este un material optic excelent.
Calciu în organism
Calciul este un nutrient (cm. ELEMENTE BIOGENICE) prezent în mod constant în țesuturile plantelor și animalelor. O componentă importantă a metabolismului mineral al animalelor și al oamenilor și al nutriției minerale a plantelor, calciul îndeplinește diverse funcții în organism. Ca parte a apatitei (cm. APATIT), precum și sulfatul și carbonatul de calciu, formează componenta minerală a țesutului osos. Corpul uman care cântărește 70 kg conține aproximativ 1 kg de calciu. Calciul participă la activitatea canalelor ionice (cm. CANALE IONE) efectuarea transportului de substante prin membrane biologice, in transmiterea unui impuls nervos (cm. IMPULS NERVOS), în procesele de coagulare a sângelui (cm. RECOLECTARE DE SANGE) si fertilizare. Reglează metabolismul calciului în organism calciferoli (cm. CALCIFEROLE)(vitamina D). Lipsa sau excesul de calciu duce la diferite boli - rahitism (cm. RAHITISM), calcificare (cm. CALCINOZA)și altele.De aceea, hrana umană ar trebui să conțină compuși de calciu în cantitățile necesare (800-1500 mg de calciu pe zi). Conținutul de calciu este bogat în produse lactate (cum ar fi brânză de vaci, brânză, lapte), unele legume și alte alimente. Preparatele de calciu sunt utilizate pe scară largă în medicină.

Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Sinonime:

Calciu- un element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a patra perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui DI Mendeleev, cu număr atomic 20. Este desemnat prin simbolul Ca (calciu latin). Substanța simplă calciu (număr CAS: 7440-70-2) este un metal alcalino-pământos moale, reactiv, de culoare alb-argintie.

Istoria și originea numelui

Numele elementului provine de la lat. calx (genitiv calcis) - „tei”, „piatră moale”. A fost propus de chimistul englez Humphrey Davy, care în 1808 a izolat calciul metalic prin metoda electrolitică. Davy a electrolizat un amestec de var stins umed cu oxid de mercur HgO pe o placă de platină care a servit drept anod. Un fir de platină scufundat în mercur lichid a servit drept catod. În urma electrolizei s-a obţinut un amalgam de calciu. După ce a alungat mercurul din el, Davy a obținut un metal numit calciu. Compușii de calciu - calcar, marmură, gips (precum și var - un produs al arderii calcarului) au fost utilizați în industria construcțiilor de câteva milenii. Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, chimiștii considerau varul un simplu corp. În 1789 A. Lavoisier a sugerat că varul, magnezia, baritul, alumina și silicea sunt substanțe complexe.

Fiind în natură

Datorită activității sale chimice ridicate, calciul liber nu se găsește în natură.

Calciul reprezintă 3,38% din masa scoarței terestre (a cincea cea mai abundentă după oxigen, siliciu, aluminiu și fier).

Izotopi

Calciul se găsește în mod natural sub forma unui amestec de șase izotopi: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca și 48 Ca, dintre care cel mai comun - 40 Ca - este de 96,97%.

Din cei șase izotopi naturali ai calciului, cinci sunt stabili. Al șaselea izotop 48 Ca, cel mai greu dintre cei șase și foarte rar (abundența sa izotopică este de doar 0,187%), a fost descoperit recent că suferă dezintegrare dublă beta cu un timp de înjumătățire de 5,3 × 10 19 ani.

În roci și minerale

Cea mai mare parte a calciului este continuta in silicati si aluminosilicati din diverse roci (granite, gneisuri etc.), in special in feldspat - anortit Ca.

Sub formă de roci sedimentare, compușii de calciu sunt reprezentați de cretă și calcar, constând în principal din mineralul calcit (CaCO 3). Forma cristalină a calcitului - marmura - este mult mai puțin comună în natură.

Minerale de calciu precum calcitul CaCO 3, anhidrita CaSO 4, alabastru CaSO 4 0,5H 2 O și gips CaSO 4 2H 2 O, fluorit CaF 2, apatite Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit MgCO 3 CaCO 3. Prezența sărurilor de calciu și magneziu în apa naturală determină duritatea acesteia.

Calciul, migrând viguros în scoarța terestră și acumulându-se în diverse sisteme geochimice, formează 385 de minerale (al patrulea ca număr de minerale).

Migrația în scoarța terestră

În migrarea naturală a calciului, un rol esențial îl joacă „echilibrul carbonatic” asociat cu reacția reversibilă a interacțiunii carbonatului de calciu cu apa și dioxidul de carbon cu formarea bicarbonatului solubil:

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

(echilibrul se deplasează la stânga sau la dreapta, în funcție de concentrația de dioxid de carbon).

Migrația biogenă joacă un rol important.

În biosferă

Compușii de calciu se găsesc în aproape toate țesuturile animale și vegetale (vezi și mai jos). O cantitate semnificativă de calciu se găsește în organismele vii. Deci, hidroxiapatita Ca 5 (PO 4) 3 OH, sau, într-o altă notație, 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - baza țesutului osos al vertebratelor, inclusiv al omului; cochiliile și cojile multor nevertebrate, coji de ouă etc. sunt compuse din carbonat de calciu CaCO 3. În țesuturile vii ale oamenilor și animalelor, 1,4-2% Ca (prin fracțiune de masă); într-un corp uman cu o greutate de 70 kg, conținutul de calciu este de aproximativ 1,7 kg (în principal în compoziția substanței intercelulare a țesutului osos).

Primirea

Calciul metalic liber se obține prin electroliza unei topituri formată din CaCl 2 (75-80%) și KCl sau din CaCl 2 și CaF 2, precum și prin reducerea aluminotermică a CaO la 1170-1200 ° C:

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

Proprietăți

Proprietăți fizice

Calciul metalic există în două modificări alotropice. Până la 443 ° C, α-Ca cu o rețea centrată pe fețe cubice este stabil (parametrul a = 0,558 nm), mai mare este stabil β-Ca cu o rețea centrată pe corp cubi de tip α-Fe (parametrul a = 0,448 nm). Entalpia standard Δ H 0 al tranziției α → β este de 0,93 kJ / mol.

Proprietăți chimice

În seria potențialelor standard, calciul este situat în stânga hidrogenului. Potențialul electrod standard al perechii Ca 2+ / Ca 0 este de -2,84 V, astfel încât calciul reacţionează activ cu apa, dar fără aprindere:

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

Prezența bicarbonatului de calciu dizolvat în apă determină în mare măsură duritatea temporară a apei. Se numește temporar deoarece la fierbere, bicarbonatul se descompune, iar CaCO 3 precipită. Acest fenomen duce, de exemplu, la faptul că în ibric se acumulează depuneri în timp.

Aplicație

Aplicarea calciului metalic

Metalotermie

Calciul metalic pur este utilizat pe scară largă în metalotermie pentru producerea de metale rare.

Aliaje de aliaje

Fuziune nucleară

Izotopul 48 Ca este cel mai eficient și cel mai des folosit material pentru producerea de elemente supergrele și descoperirea de noi elemente în tabelul periodic. De exemplu, în cazul utilizării ionilor de 48 Ca pentru a obține elemente supergrele în acceleratoare, nucleele acestor elemente sunt formate de sute și mii de ori mai eficient decât atunci când se folosesc alte „proiectile” (ioni).) Se utilizează sub forma și pentru reducerea metalelor, precum și în producerea de cianamidă de calciu (prin încălzirea carburii de calciu în azot la 1200 ° C, reacția este exotermă, realizată în cuptoare cu cianamidă).

Calciul, precum și aliajele sale cu aluminiu și magneziu, sunt utilizate în bateriile electrice termice de rezervă ca anod (de exemplu, un element de cromat de calciu). Cromatul de calciu este folosit ca catod în aceste baterii. Particularitatea acestor baterii este o durată de viață extrem de lungă (zeci de ani) într-o stare adecvată, capacitatea de a funcționa în orice condiții (spațiu, presiuni mari), o energie specifică ridicată în greutate și volum. Dezavantaj pe durata scurta. Astfel de baterii sunt folosite acolo unde este necesar să se creeze energie electrică colosală pentru o perioadă scurtă de timp (rachete balistice, unele nave spațiale etc.).

În plus, compușii de calciu sunt introduși în compoziția preparatelor pentru prevenirea osteoporozei, în complexe de vitamine pentru gravide și vârstnici.

Rolul biologic al calciului

Calciul este un macronutrient comun la plante, animale și oameni. La oameni și la alte vertebrate, cea mai mare parte este conținută în schelet și dinți sub formă de fosfați. Scheletele majorității grupurilor de nevertebrate (bureți, polipi de corali, moluște etc.) sunt compuse din diferite forme de carbonat de calciu (var). Ionii de calciu sunt implicați în procesele de coagulare a sângelui, precum și în asigurarea unei presiuni osmotice constante a sângelui. Ionii de calciu servesc, de asemenea, ca unul dintre mediatorii secundari universali și reglează o varietate de procese intracelulare - contracția musculară, exocitoza, inclusiv secreția de hormoni și neurotransmițători etc. Concentrația de calciu în citoplasma celulelor umane este de aproximativ 10-7 mol. , în fluidele intercelulare aproximativ 10 3 mol.

Femei însărcinate și care alăptează - 1500 până la 2000 mg.

Compuși de calciu- calcarul, marmura, gipsul (precum și varul - un produs al calcarului) erau folosite în afacerile de construcții în antichitate. Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, chimiștii considerau varul un simplu corp. În 1789 A. Lavoisier a sugerat că varul, magnezia, baritul, alumina și silicea sunt substanțe complexe. În 1808, Davy, supunând un amestec de var stins umed cu oxid de mercur la electroliză cu un catod de mercur, a preparat un amalgam de calciu și, prin distilarea mercurului din acesta, a obținut un metal numit „calciu” (din lat. Calх, gen. caz calcis - var).

Plasarea electronilor în orbitali.

+ 20Са ... | 3s 3p 3d | 4s

Calciul este numit metal alcalino-pământos și este denumit elementele S. La nivel electronic extern, calciul are doi electroni, deci dă compuși: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 etc. Calciul aparține metalelor tipice - are o mare afinitate pentru oxigen, reduce aproape toate metalele din oxizii lor, formează o bază destul de puternică Ca (OH) 2.

Rețelele cristaline ale metalelor pot fi de diferite tipuri, dar calciul se caracterizează printr-o rețea cubică centrată pe față.

Mărimea, forma și aranjarea reciprocă a cristalelor din metale sunt radiate prin metode metalografice. Cea mai completă evaluare a structurii metalului în acest sens este dată de analiza microscopică a secțiunii sale subțiri. O probă este tăiată din metalul de testat și planul său este șlefuit, lustruit și gravat cu o soluție specială (gravant). Ca rezultat al gravării, este eliberată structura probei, care este examinată sau fotografiată cu ajutorul unui microscop metalografic.

Calciul este un metal ușor (d = 1,55), alb argintiu. Este mai dur și se topește la o temperatură mai mare (851 ° C) în comparație cu sodiul, care se află lângă acesta în tabelul periodic. Acest lucru se datorează faptului că într-un metal există doi electroni pentru un ion de calciu. Prin urmare, legătura chimică dintre ioni și gazul de electroni este mai puternică decât cea a sodiului. În reacțiile chimice, electronii de valență ai calciului sunt transferați la atomii altor elemente. În acest caz, se formează ioni încărcați dublu.

Calciul este foarte reactiv față de metale, în special de oxigen. În aer, se oxidează mai lent decât metalele alcaline, deoarece filmul de oxid de pe acesta este mai puțin permeabil la oxigen. Când este încălzit, calciul arde cu eliberarea de cantități enorme de căldură:

Calciul reacționează cu apa, înlocuind hidrogenul din aceasta și formând o bază:

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

Datorită activității sale chimice ridicate în ceea ce privește oxigenul, calciul își găsește o anumită aplicație pentru producerea de metale rare din oxizii lor. Oxizii metalici sunt încălziți împreună cu așchii de calciu; în urma reacţiilor se obţine oxid de calciu şi metal. Utilizarea calciului și a unor aliaje ale acestuia pentru așa-numita dezoxidare a metalelor se bazează pe aceeași proprietate. La metalul topit se adaugă calciu și elimină urmele de oxigen dizolvat; oxidul de calciu rezultat plutește la suprafața metalului. Calciul se găsește în unele aliaje.

Calciul se obține prin electroliza clorurii de calciu topite sau prin metoda aluminotermă. Oxidul de calciu, sau varul stins, este o pulbere albă, se topește la 2570 ° C. Se obține prin calcinarea calcarului:

CaCO3 = CaO + CO2 ^

Oxidul de calciu este un oxid bazic, deci reacţionează cu acizii şi anhidridele acide. Cu apă, dă o bază - hidroxid de calciu:

CaO + H2O = Ca (OH) 2

Adăugarea de apă la oxidul de calciu, numită stingere a varului, are loc cu eliberarea unei cantități mari de căldură. O parte din apă se transformă în abur. Hidroxidul de calciu, sau varul stins, este o substanță albă, ușor solubilă în apă. O soluție apoasă de hidroxid de calciu se numește apă de var. O astfel de soluție are proprietăți alcaline destul de puternice, deoarece hidroxidul de calciu se disociază bine:

Ca (OH)2 = Ca + 2OH

În comparație cu hidrații de oxizi ai metalelor alcaline, hidroxidul de calciu este o bază mai slabă. Acest lucru se explică prin faptul că ionul de calciu este dublu încărcat și atrage grupările hidroxil mai puternic.

Varul stins și soluția sa, numită apă de var, reacționează cu acizii și anhidridele acide, inclusiv cu dioxidul de carbon. Apa de var este folosită în laboratoare pentru descoperirea dioxidului de carbon, deoarece carbonatul de calciu insolubil format face ca apa să devină tulbure:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Cu toate acestea, cu transmiterea prelungită a dioxidului de carbon, soluția devine din nou limpede. Acest lucru se datorează faptului că carbonatul de calciu este transformat într-o sare solubilă - bicarbonat de calciu:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2

În industrie, calciul se obține în două moduri:

Încălzirea unui amestec brichetat de pulbere de CaO și Al la 1200 ° C într-un vid de 0,01 - 0,02 mm. rt. art.; emis prin reacție:

6СаО + 2Аl = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Vaporii de calciu se condensează pe o suprafață rece.

Aliajul Cu - Ca (65% Ca) este preparat prin electroliza topiturii de CaCl2 și KCl cu un catod lichid de cupru-calciu, din care calciul este distilat la o temperatură de 950 - 1000 ° C într-un vid de 0,1 - 0,001 mm Hg.

De asemenea, a fost dezvoltată o metodă de producere a calciului prin disocierea termică a carburei de calciu CaC2.

Calciul este unul dintre cele mai abundente elemente din natură. În scoarța terestră conține aproximativ 3% (masă). Sărurile de calciu formează în mod natural acumulări mari sub formă de carbonați (cretă, marmură), sulfați (gips), fosfați (fosforiti). Sub acțiunea apei și a dioxidului de carbon, carbonații trec în soluție sub formă de hidrocarburi și sunt transportați de apele subterane și fluviale pe distanțe lungi. Peșterile se pot forma atunci când sărurile de calciu sunt spălate. Din cauza evaporării apei sau a creșterii temperaturii, în noua locație se pot forma depozite de carbonat de calciu. De exemplu, stalactitele și stalagmitele se formează în peșteri.

Sărurile solubile de calciu și magneziu determină duritatea generală a apei. Dacă sunt prezente în apă în cantități mici, atunci apa se numește moale. Cu un conținut ridicat de aceste săruri (100 - 200 mg. Săruri de calciu - la 1 litru. În ceea ce privește ionii), apa este considerată dură. Într-o astfel de apă, săpunul nu spumează bine, deoarece sărurile de calciu și magneziu formează compuși insolubili cu ea. În apa dură, produsele alimentare sunt fierte slab, iar atunci când sunt fierte, dă depuneri pe pereții cazanelor cu abur. Scara conduce prost căldura, provoacă o creștere a consumului de combustibil și accelerează uzura pereților cazanului. Formarea scalei este un proces complex. Când sunt încălzite, sărurile acide ale acidului carbonic de calciu și magneziu se descompun și se transformă în carbonați insolubili:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

Solubilitatea sulfatului de calciu CaSO4 scade, de asemenea, atunci când este încălzit, de aceea este inclus în scară.

Duritatea cauzată de prezența bicarbonaților de calciu și magneziu în apă se numește carbonat sau temporar, deoarece se elimină prin fierbere. Pe lângă duritatea carbonatică, se distinge și duritatea non-carbonată, care depinde de conținutul de sulfați și cloruri de calciu și magneziu din apă. Aceste săruri nu sunt îndepărtate prin fierbere și, prin urmare, duritatea non-carbonată este numită și duritate permanentă. Duritatea carbonatică și non-carbonată se adaugă durității totale.

Pentru a elimina complet duritatea, apa este uneori distilată. Pentru a elimina duritatea carbonatului, apa se fierbe. Duritatea generală este eliminată fie prin adăugarea de substanțe chimice, fie cu ajutorul așa-numitelor schimbătoare de cationi. Când se utilizează metoda chimică, sărurile solubile de calciu și magneziu sunt transformate în carbonați insolubili, de exemplu, se adaugă lapte de var și sodă:

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

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

Eliminarea rigidității cu schimbătoarele de cationi este un proces mai perfect. Cationiții sunt substanțe complexe (compuși naturali ai siliciului și aluminiului, compuși organici cu molecul mare), a căror compoziție poate fi exprimată prin formula Na2R, unde R este un reziduu acid complex. Când apa este filtrată printr-un strat de schimbător de cationi, ionii de Na (cationi) sunt schimbați cu ioni de Ca și Mg:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

În consecință, ionii de Ca din soluție trec în schimbătorul de cationi, iar ionii de Na trec din schimbătorul de cationi în soluție. Pentru a restabili schimbătorul de cationi folosit, acesta este spălat cu o soluție de clorură de sodiu. În acest caz, are loc procesul opus: ionii de Ca din schimbătorul de cationi sunt înlocuiți cu ioni de Na:

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

Schimbătorul de cationi regenerat poate fi folosit din nou pentru purificarea apei.

Sub formă de metal pur, Ca este utilizat ca agent reducător pentru U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb și unele metale pământuri rare și compușii acestora. De asemenea, este folosit pentru dezoxidarea oțelurilor, bronzurilor și a altor aliaje, pentru îndepărtarea sulfului din produsele petroliere, pentru deshidratarea lichidelor organice, pentru purificarea argonului de impuritățile de azot și ca absorbant de gaz în aparatele electrice de vid. Materialele anti-ficțiune ale sistemului Pb - Na - Ca, precum și aliajele Pb - Ca, care sunt utilizate pentru fabricarea mantalelor de cabluri electrice, sunt utilizate pe scară largă în tehnologie. Aliajul Ca - Si - Ca (silicocalciu) este folosit ca dezoxidant și degazant în producția de oțeluri de înaltă calitate.

Calciul este unul dintre nutrienții necesari pentru cursul normal al vieții. Este prezent în toate țesuturile și fluidele animalelor și plantelor. Doar organisme rare se pot dezvolta într-un mediu fără Ca. La unele organisme, conținutul de Ca ajunge la 38%: la om - 1,4 - 2%. Celulele organismelor vegetale și animale necesită raporturi strict definite de ioni de Ca, Na și K în mediile extracelulare. Plantele obțin Ca din sol. În funcție de relația lor cu Ca, plantele sunt împărțite în calcefile și calcefobe. Animalele primesc Ca din hrană și apă. Ca este necesar pentru formarea unui număr de structuri celulare, menținerea permeabilității normale a membranelor celulare exterioare, pentru fertilizarea ouălor de pește și alte animale și pentru activarea unui număr de enzime. Ionii de Ca transmit excitația fibrei musculare, determinând-o să se contracte, să mărească puterea contracțiilor inimii, să mărească funcția fagocitară a leucocitelor, să activeze sistemul de proteine protectoare din sânge și să participe la coagularea acestuia. În celule, aproape tot Ca este sub formă de compuși cu proteine, acizi nucleici, fosfolipide, în complexe cu fosfați anorganici și acizi organici. În plasma sanguină a oamenilor și a animalelor superioare, doar 20-40% din Ca poate fi asociat cu proteine. La animalele cu schelet, până la 97 - 99% din tot Ca este folosit ca material de construcție: la nevertebrate, în principal sub formă de CaCO3 (cochilii de moluște, corali), la vertebrate, sub formă de fosfați. Multe nevertebrate stochează Ca înainte de năpârlire pentru a construi un nou schelet sau pentru a asigura funcții vitale în condiții nefavorabile. Conținutul de Ca din sângele oamenilor și al animalelor superioare este reglat de hormonii paratiroidei și ai glandelor tiroide. Vitamina D joacă un rol important în aceste procese.absorbția Ca are loc în partea anterioară a intestinului subțire. Absorbția Ca se deteriorează odată cu scăderea acidității în intestin și depinde de raportul dintre Ca, fosfor și grăsime din alimente. Raporturile optime Ca/P în laptele de vacă sunt de aproximativ 1,3 (0,15 în cartofi, 0,13 în fasole, 0,016 în carne). Cu un exces de P și acid oxalic în alimente, absorbția Ca se deteriorează. Acizii biliari îi accelerează absorbția. Raportul optim Ca / grăsime în hrana umană este de 0,04 - 0,08 g. Ca per 1 g. gras. Eliberarea de Ca are loc în principal prin intestine. Mamiferele pierd mult Ca din lapte în timpul alăptării. Cu încălcări ale metabolismului fosfor-calciu la animalele tinere și la copii, se dezvoltă rahitismul, la animalele adulte - o schimbare în compoziția și structura scheletului (osteomalacie).

În medicină, preparatele de Ca elimină tulburările asociate cu lipsa ionilor de Ca în organism (cu tetanie, spasmofilie, rahitism). Preparatele de Ca reduc hipersensibilitatea la alergeni și sunt utilizate pentru tratarea bolilor alergice (boala serului, febra somnului etc.). Preparatele de Ca reduc permeabilitatea vasculară crescută și au efect antiinflamator. Sunt utilizate pentru vasculite hemoragice, radiații, procese inflamatorii (pneumonie, pleurezie etc.) și unele boli de piele. Prescris ca agent de oprire a sângelui, pentru a îmbunătăți activitatea mușchiului inimii și a îmbunătăți acțiunea medicamentelor digitalice, ca antidot pentru otrăvirea cu săruri de magneziu. Împreună cu alte medicamente, preparatele de Ca sunt folosite pentru a stimula travaliul. Clorura de Ca se administrează pe cale orală și intravenoasă. Ossocalcinolul (suspensie sterilă 15% din pulbere de os special preparată în ulei de piersici) este propus pentru terapia tisulară.

Preparatele de Ca includ, de asemenea, gipsul (CaSO4), care este folosit în chirurgie pentru gips, și creta (CaCO3), care se administrează pe cale orală cu aciditate crescută a sucului gastric și pentru prepararea pudrei de dinți.