Calciul - proprietățile elementelor chimice

Calciu (calciu), Ca, un element chimic al grupei a II-a a tabelului periodic, numărul atomic 20, masa atomică 40.08; Alb-argintiu metal ușor. Element natural este un amestec al celor șase izotopi stabili: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca și 48 Ca, dintre care cele mai frecvente 40 Ca (96, 97%).

Compușii de Ca - calcar, marmură, ipsos (var și - calcar produs de calcinare) a fost utilizat în cele mai vechi timpuri în domeniul construcțiilor. Până la sfârșitul secolului al 18-lea, chimiștii au crezut cunoscut doar de către organism. In 1789, Lavoisier a sugerat că var, oxid de magneziu, baritină, alumină și silice - un complex de substanțe. În 1808, G. Davy supune electrolizei cu amestec cu catod de mercur este umed amalgam var stins oxid de mercur preparate Ca și conducere off mercur din ea, luat de metal, numit „calciu“ (din calx latină, decese din genul calcis - .. Var) .

Un rol imens în istoria de joacă Ca și migrația biogene. În materie vie din elemente metalice Ca - principal. Există organisme care conțin mai mult de 10% Ca (mai mult carbon), construind scheletul de compuși Ca, în principal, de CaCO3 (alge calcaroase, multe moluște, echinoderme, corali, rizomi și t. D.). Odată cu îngroparea schelete mării. de animale și plante înrudite algale masa de acumulare colosal, corali și alte calcar, care, cufundarea în adâncurile pământului și mineralizator, convertite în diferite tipuri de marmură.

zone imense cu climat umed (zone forestiere, tundra) sunt caracterizate prin deficit de Ca - aici este ușor leached din sol. Aceasta explică fertilitatea scăzută a solului, productivitatea scăzută a animalelor, dimensiunea lor mici, de multe ori boala scheletic. Prin urmare, o mare importanță este Liming solului, fertilizarea animale și păsări domestice, și așa mai departe. D. Dimpotrivă, în climatul uscat de CaCO3 cu moderație, astfel încât peisajul stepei și deserturi sunt bogate in Ca. Mlaștinile sărate și lacurile sărate se acumulează adesea gips CaSO4 · 2H2 O.

Un rol important în migrarea Ca redarea apelor subterane. Masivele de calcar sunt uneori levigat puternic CaCO3. ceea ce a determinat dezvoltarea formării carstice peșteri, stalactite și stalagmite. In afara de calcit, ere geologice mările din trecut a fost depunerea pe scara larga de fosfat de Ca (de exemplu, depozite fosforit Tau în Kazahstan), dolomita CaCO3 · MgCO3. și în lagunele evaporare - gips.

Proprietățile fizice ale calciului. Rețeaua cristalină a α-formă Ca (stabilă la temperatura obișnuită) CCF, a = 5,56Å. Raza atomică de 1,97Å, Raza ionică a Ca2 +. 1.04Å. Densitate 1,54 g / cm3 (20 ° C). Deasupra 464 ° C este stabil β-formă hexagonală. cu punct de topire 851 ° C, punctul de fierbere 1482 ° C; coeficientul de temperatură de dilatare liniară de 22 × 10 -6 (0-300 ° C); conductivitate la 20 ° C 125,6 W / (m · K) sau 0,3 cal / (cm · sec · ° C); căldura specifică (0-100 ° C) 623,9 J / (kg · K) sau 0,149 cal / (g · ° C); Rezistivitatea electrică la 20 ° C 4,6 · 10 -8 ohm · m, sau 4,6 × 10 -6 ohm · cm; coeficientul de temperatură al rezistivității de 4,57 × 10 -3 (20 ° C). Modulul de tracțiune 26 GN / m 2 (2600 kgf / mm2); rezistența la tracțiune 60 MN / m 2 (6 kgf / mm2); limita de elasticitate 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm2) 38 MN randament rezistență / m 2 (3,8 kgf / mm2); alungire de 50%; duritate Brinell de 2-300 MN / m2 (20-30 kgf / mm2). Calciul suficient de mare puritate din plastic, bine presat, laminate și se pretează la prelucrare.

Proprietățile chimice ale calciului. Configurația învelișului exterior de electroni al atomului Ca 4s 2. în care compușii Ca în 2-valent. Ca, chimic foarte activ. La temperaturi obișnuite Ca, reacționează ușor cu oxigenul și umiditatea din aer, astfel încât acesta este stocat în containere sigilate sau sub ulei mineral. Atunci când este încălzit în aer sau oxigen este aprins prin acordarea de oxid bazic CaO. peroxizi de asemenea cunoscuți Ca - CAO2 și CaO4. Cu apa rece Ca reacționează rapid la început, apoi reacția este încetinită datorită peliculogen Ca (OH) 2. Ca reacționează energic cu apă caldă și acizi, alocând H2 (cu excepția HNO3 conc). Deoarece fluorul este reacționat în frig, și clor și brom - peste 400 ° C, dând respectiv CaF2. CaCl2 și CaBr2. Aceste halogenuri, în stare topită, pentru a forma un așa numit Ca subsoedineniya - CaF, CaCl, în care lCa formal monovalent. Atunci când este încălzit cu sulf Ca obținut CaS de sulfură de calciu, acesta din urmă se adaugă sulf pentru a forma polisulfidele (CAS2. CaS4 și altele). Interactiunea cu hidrogen uscat la 300-400 ° C, Ca formează o CaH2 hidrură - compus ionic, în care hidrogenul este un anion. La 500 ° C Ca și azot da nitrură Ca3 N2; Ca reacție cu amoniac conduce la complexul rece Ca amin [NH3] 6. Atunci când sunt încălzite, fără accesul aerului cu grafit, siliciu sau fosfor Ca dă respectiv carbură de calciu CaC2. siliciuri Ca2 Si, Casi, CaSi2 și fosfură Ca3 P2. Ca formează un compus intermetalic cu Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn și altele.

Obținerea de calciu. In industria de Ca obținut în două moduri: 1) prin încălzirea amestecului brichetate CaO și Al pulbere la 1200 ° C în vid 0,01-0,02 mm Hg. Articolul.; evoluat prin reacția: 6CaO + 2 Al = 3CaO 2O 3 + 3Ca pereche de Ca condens pe o suprafață rece; 2) prin electroliza CaCl2 topit și KCl cu aliaj de cupru catod lichid-calciu preparat Cu - Ca (65% Ca), din care Ca este distilat la o temperatură de 950-1000 ° C sub vid .1-.001 mmHg. Art.

Aplicarea de calciu. Forma Ca de metal pur este utilizat ca agent de reducere U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb și unele metale pământuri rare din compușii lor. Este de asemenea folosit pentru dezoxidare din oțel, bronz, și alte aliaje pentru îndepărtarea sulfului din petrol, pentru desecare lichide organice pentru purificarea argon și azot, ca o impuritate gazele scavenger în dispozitive de vid. utilizare Mare în domeniu au primit materiale antifricțiune sistem Pb-Na-Ca si aliaje Pb-Ca care servesc la fabricarea coajă electrice. cabluri. Aliaj Ca-Si-Ca (silicocalcium) este utilizat ca dezoxidant și degazor în producția de oțel de înaltă calitate.