Calciul și rolul său pentru omenire

Utilizarea calciului metalic

Utilizarea compușilor de calciu

Calciul - element al subgrupului principal al doilea grup de a patra perioadă a sistemului periodic al elementelor chimice Mendeleev având un număr atomic 20. Simbolul Ca denotat (calciu lat.). Calciul substanță simplă (CAS Număr: 7440-70-2), - un alb-argintiu metal alcalino-pământos de culoare moale, activă chimic.

În ciuda omniprezența de celule №20, chiar și chimiști și nu toate văzut calciu elementar. Dar acest metal și aspectul și comportamentul este destul de diferit de metale alcaline, contactul cu care este plină de pericolul de incendii și arsuri. Acesta poate fi depozitat în condiții de siguranță în aer și apă neinflamabil. Proprietățile mecanice ale calciului elementar nu face o „oaie neagră“, în familia de metale face: pe puterea și duritatea de calciu decât multe dintre ele; se poate pisa strung, trăgând la sârmă, forjare, extrudare.

Și totuși, aproape de calciu elementar este folosit ca material structural. Pentru aceasta, el este prea activ. Calciu reacționează ușor cu oxigen, sulf, halogeni. Chiar și cu azot și hidrogen în anumite condiții Reacționează. oxizi de carbon mediu inert la majoritatea metalelor, de calciu - agresive. Acesta este ars într-o atmosferă de CO și CO2.

Istoria și originea numelui

Numele elementului provine din latinescul. calx (calcis genitiv) - «var“, "soft rock". Acesta a fost sugerat de chimistul englez Hemfri Devi, în 1808 Mark de metal de calciu prin electroliza. amestec umed Davey a fost supus la electroliza var hidratat cu oxid de mercur HgO pe o placă de platină, care a fost un anod. Catodul a fost un fir de platină, cufundat în mercur lichid. Ca rezultat, electroliza a fost obținut amalgam de calciu. Pilotajul off mercur din el, Davy a primit de metal numit de calciu.

compuși de calciu - calcar, marmură, ipsos (var și - calcar produs de calcinare) au fost utilizate în construcții timp de acum câteva mii de ani. Până la sfârșitul secolului al XVIII-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.

Fiind în natură

Datorită reactivității ridicate de calciu într-o formă liberă nu a fost găsit în natură.

reprezintă Calciu pentru 3,38% din masa crustei (5 cele mai comune după oxigen, siliciu, aluminiu și fier).

Izotopi. Calciul se găsește în natură ca un amestec de șase izotopi: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca și 48Ca, dintre care cele mai frecvente - 40Ca - este 96,97%.

Dintre cele șase izotopi de calciu natural de cinci stabil. Al șaselea izotop 48Ca, cel mai greu dintre cele șase, și foarte rare (abundența sa naturală este de doar 0,187%), așa cum a fost descoperit recent, se confruntă cu dezintegrarea beta dubla cu un timp de înjumătățire de 5,3 × 1019 ani.

Roci și minerale. Majoritatea calciului conținut în compoziția de silicați și aluminosilicați de diferite roci (granit, gnais, etc ...), în special în feldspat - anortit Ca [Al2Si2O8].

Sub formă de compus de calciu sedimentar reprezentat de calcar și cretă, constând în principal din calcit mineral (CaCO3). Forma cristalină de calcit - marmura - se găsește în natură mult mai puțin.

minerale de calciu, mai degrabă pe scară largă, cum ar fi CaCO3 calcit. anhidrit CaSO4. Alabaster CaSO4 · 0,5H2O și gips CaSO4 · 2H2O, CaF2 fluorină. apatit Ca5 (PO4) 3 (F, CI, OH), dolomita MgCO3 · CaCO3. Prezența calciului și magneziului în apa naturală este determinată de rigiditatea.

Calciul viguros migra la crusta, și acumulate în diferite sisteme geochimice 385 Forme minerale (al patrulea cel mai mare număr de minerale).

Migrația în scoarța terestră. În migrația naturală a calciului joacă un rol important „echilibru carbonat“, asociată cu reacția reversibilă a reacției carbonat de calciu cu apă și dioxid de carbon pentru a forma un carbonat solubil:

(Equilibrium deplasează spre stânga sau spre dreapta, în funcție de concentrația de dioxid de carbon).

metal liber de calciu obținut prin electroliza unei topituri constând din CaCl2 (75-80%) și KCl sau CaCl2 și CaF2. și reducerea aluminotermie CaO la 1170-1200 ° C:

calciu metalic există în două modificări alotropice. 443 ° C este stabil # 945; -Ca cu un grilaj Cubic cu fețe centrate (parametru a = 0,558 nm), stabil de mai sus # 946; -Ca cubică cu corp tip zăbrele # 945; -Fe (parametrul a = 0448 nm). entalpia standard de # 916; tranziție H0 # 945; → # 946; este de 0,93 kJ / mol.

Calciu - un metal alcalino-pământos tipic. Activitatea de calciu chimică este mare, dar mai mică decât toate celelalte metale alcalino-pământoase. Acesta reacționează ușor cu oxigenul, dioxidul de carbon si umezeala din aer, din cauza căreia suprafața metalică de calciu este de obicei plictisitoare gri in laborator, astfel de calciu este depozitat în mod obișnuit ca și celelalte metale alcalino-pământoase, într-un borcan închis ermetic sub strat de petrol lampant sau parafină lichidă.

Printre potențialele standard de calciu este lăsat de hidrogen. Potențialul standard de electrod al perechii de Ca2 + / Ca0 -2,84 V, astfel încât calciul reactioneaza cu apa, dar fără aprindere:

Cu nemetale active (oxigen, clor, brom) este supus reacției de calciu în condiții normale:

Atunci când este încălzit în calciu aer sau oxigen aprins. Cu nemetale mai puțin active (hidrogen, bor, carbon, siliciu, azot, fosfor și altele) de calciu reacționează sub încălzire, de exemplu:

fosfură de calciu) sunt cunoscute ca fosfuri de calciu și formulări PAC SaR5;

(Siliciură de calciu), cunoscut de asemenea Siliciuri Casi compoziții de calciu, Ca3 Si4 și CaSi2.

Progresul reacțiilor enumerate mai sus sunt, de obicei însoțită de eliberarea unei cantități mari de căldură (adică, aceste reacții - exotermă). În toți compușii nemetale cu gradul de oxidare al calciului +2. Majoritatea compușilor de calciu cu nemetale ușor descompus de apă, de exemplu:

Ca 2+ ion este incolor. Atunci când se face o solubil flacără săruri de calciu ale flăcării este colorat în culoarea cărămidă roșie.

Aceste săruri de calciu sunt clorura de CaCl2. bromura de CaBr2. iodură de CaI2 și nitrat de Ca (NO3) 2. ușor solubil în apă. fluorura insolubilă în apă este CaF2. carbonat de CaCO3, CaSO4 sulfat. fosfat Ca3 (PO4) 2. oxalat CaC2 O4 și altele.

Importanța este faptul că, spre deosebire de carbonat de calciu, CaCO3, carbonat acid de calciu (bicarbonat), Ca (HCO3) 2 este solubil în apă. În natură, acest lucru conduce la următoarele procese. Când ploaia rece sau apa râului saturate cu dioxid de carbon ajunge în sol și a terenurilor de pe calcar, atunci există dizolvarea lor:

În acele locuri în care apa este saturată cu carbonat de calciu, pătrunde suprafața pământului este încălzită de razele solare și curge reacție:

Deci, în mod natural apare transportul de mase mari de materiale. Ca urmare, acesta poate fi îngropat într-un imens eșecuri, și în peșteri imaginea unei frumoase din piatră „țurțuri“ - stalactite și stalagmite.

Prezența în apa de carbonat de calciu dizolvat în mare măsură determină duritatea temporară a apei. Este numit temporar, deoarece prin fierbere carbonat de apă descompus și precipitat CaCO3. Acest fenomen provoacă, de exemplu, faptul că fierbătorul format în cele din urmă gunoi.

Utilizarea calciului metalic

Principala aplicație a calciului metalic - este de a folosi ca un agent de reducere în producția de metale, în special de nichel, cupru și oțel inoxidabil. Calciul și hidrura acestuia sunt, de asemenea, utilizate pentru metale refractare, cum ar fi crom, toriu și uraniu. aliaje de plumb de calciu sunt utilizate în baterii și aliaje care poartă. Granulele de calciu sunt de asemenea folosite pentru a îndepărta urmele de aer în dispozitive de vid.

Metalul pur calciu este utilizat pe scară largă în prepararea metallothermy metale rare.

calciu pur aplicabil pentru dopaj plumb vine de fabricare a plăcilor de baterie, baterii de pornire plumb-acid care nu necesită întreținere, cu o auto-descărcare scăzută. De asemenea, calciu metalic este utilizat pentru producerea de calciu de înaltă calitate Babbite BKA.

Izotop 48Ca - materialul cel mai eficient și upotrebitelny pentru producerea de elemente superheavy și deschiderea de noi tabelul periodic al elementelor. De exemplu, în cazul ionilor 48Ca pentru elementele superheavy acceleratorii aceste elemente de bază sunt formate de sute și mii de ori mai eficient decât utilizarea altor „shell“ (ioni).

Utilizarea compușilor de calciu

hidrură de calciu. încălzirea de calciu în atmosferă de hidrogen obținut CaH2 (hidrura de calciu), utilizate în metalurgie (metallothermy) și producerea hidrogenului în domeniu.

Materiale optice și cu laser. fluorură de calciu (fluorina) este utilizat sub formă de cristale unice in optica (lentile astronomice, prisme) si ca material laser. tungstat de calciu (scheelite) sub formă de cristale unice utilizate în tehnologia laser, și ca scintilator.

carbura de calciu. CaC2 carbură de calciu este utilizat pe scară largă pentru prepararea acetilenei și reducerea metalelor, precum prepararea cianamida de calciu (carbură de calciu prin încălzire în azot la 1200 ° C, reacția decurge exotermic, se realizează în cuptoare cianamidă).

Surse chimice. Calciul și aliajele sale cu aluminiu și magneziu sunt utilizate în baterii termice de rezervă de putere ca un anod (de exemplu, elementul cromatul de calciu). Cromatul de calciu este utilizat în baterii, cum ar fi un catod. Particularitatea acestor baterii, - în mod excepțional de lungă durată de viață (un deceniu), într-o stare adecvată, capacitatea de a funcționa în toate condițiile (spațiu, de înaltă presiune), energie specifică mare, în greutate și volum. Dezavantajul acțiunilor pe termen scurt. sunt utilizate în cazul în care este necesar Aceste baterii pe termen scurt pentru a crea o putere imensa electrice (rachete balistice, unele nave spațiale și alte pulsatile).

Materiale refractare. oxid de calciu, atât în ​​formă liberă cât și în compoziția amestecurilor ceramice utilizate în producția de materiale refractare.

Medicamente. Compușii de calciu sunt utilizate pe scară largă ca antihistaminic.

De asemenea, compușii de calciu sunt formulate pentru prevenirea osteoporozei, a complexelor de vitamine pentru femeile gravide și persoanele în vârstă.

Calciul - element macro comun în corpul de plante, animale și oameni. La om si alte vertebrate, cea mai mare parte este conținută în scheletul și dinții în formă de fosfați. Dintre diferitele forme de carbonat de calciu (var) constau schelete cele mai multe nevertebrate (bureți, corali, moluste, etc.). Ionii de calciu participă la procesele de coagulare a sângelui, precum și oferind o presiune osmotică constantă de sânge. Ionii de calciu, de asemenea, servi ca mesageri versatil doua și a reglementa o varietate de procese intracelulare - contracția musculară, exocitoza, inclusiv secretia de hormoni și neurotransmițători, etc. Concentrația calciului în citoplasmă celulelor umane este de aproximativ 10-7 mol până la circa 10 fluide intercelulare. 3 mol.

Nevoia de calciu depinde de varsta. Adult aportul zilnic necesar este de la 800 până la 1000 miligrame (mg), iar pentru copiii cuprinse între 600 și la 900 mg, ceea ce este foarte important pentru copii, din cauza creșterii intense a scheletului. Cele mai multe dintre calciu care intra in corp cu alimente, se gasesc in produsele lactate, conturile de calciu pentru carne, pește rămas și unele alimente vegetale (în special fasole conțin foarte mult). Absorbția are loc în intestinul colonului și mici și este facilitată de medii acide, vitamina E și vitamina C, acizi grași nesaturați, lactoza. Rolul important al magneziului din metabolismul calciului prin lipsa de calciu este „spălat“ din oase și depozitate în rinichi (calculi renali) și mușchi.

inhiba absorbția de calciu aspirină, derivați de acid oxalic de estrogeni. Cuplat cu acid oxalic, calciu conduce la obținerea compușilor insolubili în apă, care sunt componentele pietrelor la rinichi.

Conținutul de calciu în sânge datorită numărului mare de procese asociate acesteia este reglementată exact, iar deficitul nu se produce cu alimentația corectă. absență prelungită în dieta poate provoca crampe, dureri articulare, somnolență, defecte de creștere, precum și constipație. deficit mai adanc duce la crampe musculare permanente si osteoporoza. Abuzul de alcool și cafea pot fi cauze ale deficitului de calciu, deoarece o parte din acesta este excretat în urină.

Dozele excesive de calciu și vitamina D poate provoca hipercalcemie, care este urmat de calcifiere intens și țesuturilor osoase (afecteaza in principal sistemul urinar). supraabundență lung perturba functionarea muschilor si tesutului nervos, crește coagularea sângelui și reduce digestibilitatea celulelor osoase zinc. Doza zilnică maximă este sigur pentru adult este de la 1500 la 1800 miligrame.

Produse de calciu, mg / 100g

nalba comună 505

Waybread 412

ulei de sardină 330