Ка́льций(лат. Calcium), Ca, химический элемент II группы короткой формы (2-й группы длинной формы) периодической системы ; относится к щёлочноземельным металлам ; атомный номер 20; атомная масса 40,078 а. е. м. В природе существует 6 стабильных изотопов : 40 Ca (96,941 %), 42 Ca (0,647 %), 43 Ca (0,135 %), 44 Ca (2,086 %), 46 Ca (0,004 %), 48 Ca (0,187 %); искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 34–54.
Историческая справка
Многие природные соединения кальция были известны в глубокой древности и широко применялись в строительстве (например, гипс , известь , мрамор ). Металлический кальций впервые выделен Г. Дэви в 1808 г. при электролизе смеси оксидов CaO и HgO и последующем разложении образовавшейся амальгамы кальция. Название происходит от латинского calx (род. падеж calcis) – известь, мягкий камень.
Распространённость в природе
Содержание кальция в земной коре составляет 3,38 % по массе. Из-за высокой химической активности в свободном состоянии не встречается. Наиболее распространены минералы анортит Ca[Al2Si2O8], ангидрит CaSO4, апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), гипс CaSO4·2H2O, кальцит и арагонит CaCO3, перовскит CaTiO3, флюорит CaF2, шеелит CaWO4. Минералы кальция входят в состав осадочных (например, известняк ), магматических и метаморфических горных пород. Соединения кальция содержатся в живых организмах: являются основными компонентами костных тканей позвоночных (гидроксиапатит, фторапатит), скелетов кораллов, раковин моллюсков ( карбонат и фосфаты кальция ) и др. Присутствие ионов Ca 2+ определяет жёсткость воды .
Кальций в каких продуктах Доктор Лисенкова #shorts
Ангидрит. г. Найка (штат Чиуауа, Мексика). Ангидрит. г. Найка (штат Чиуауа, Мексика).
Свойства
Конфигурация внешней электронной оболочки атома кальция 4s 2 ; в соединениях проявляет степень окисления +2, редко +1; электроотрицательность по Полингу 1,00; атомный радиус 180 пм, радиус иона Ca 2+ 114 пм ( координационное число 6). Кальций – серебристо-белый мягкий металл; до 443 °C устойчива модификация с кубической гранецентрированной кристаллической решёткой, выше 443 °C – с кубической объёмноцентрированной решёткой; tпл842 °C, tкип1484 °C, плотность 1550 кг/м 3 (при 20 °C); теплопроводность 125,6 Вт/(м·К).
Образец металлического кальция. Фото: Bjoern Wylezich / Shutterstock Образец металлического кальция.
Фото: Bjoern Wylezich / Shutterstock Кальций – металл высокой химической активности (хранят в герметически закрытых сосудах или под слоем минерального масла ). При нормальных условиях легко взаимодействует с кислородом (образуется кальция оксид CaO), при нагревании – с водородом ( гидрид CaH2), бором ( борид CaB6), углеродом ( карбид кальция CaC2), кремнием ( силициды Ca2Si, CaSi, CaSi2, Ca3Si4), азотом ( нитрид Ca3N2), фосфором ( фосфиды Ca3P2, CaP, CaP5), халькогенами (халькогениды состава CaX, где X – S, Se, Te). Интенсивно реагирует с галогенами с образованием галогенидов . Кальций взаимодействует с другими металлами (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn и др.) с образованием интерметаллидов . Металлический кальций взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция Ca(OH)2и H2.
Химия, 9-й класс, Важнейшие соединения кальция
Энергично взаимодействует с большинством кислот, образуя соответствующие соли (например, нитрат кальция , сульфат кальция , фосфаты кальция ). Растворяется в жидком аммиаке с образованием тёмно-синего раствора с металлической проводимостью. При испарении аммиака из такого раствора выделяется аммиакат [Ca(NH3)6]. Постепенно кальций взаимодействует с аммиaком с образованием амида Ca(NH2)2. Образует различные комплексные соединения , наибольшее значение имеют комплексы с кислородсодержащими полидентатными лигандами , например комплексонаты Ca.
Биологическая роль
Кальций относится к биогенным элементам . Суточная потребность человека в кальции – около 1 г. В живых организмах ионы кальция участвуют в процессах сокращения мышц , передачи нервных импульсов .
Получение
Металлический кальций получают электролитическим и металлотермическим способами. Электролитический способ основан на электролизе расплавленного хлорида кальция с катодом касания или жидким медно-кальциевым катодом. Из образующегося медно-кальциевого сплава отгоняют кальций при температуре 1000–1080 °C и давлении 13–20 кПа. Металлотермический способ основан на восстановлении кальция из его оксида алюминием или кремнием при 1100–1200 °C. При этом образуется алюминат или силикат кальция, а также газообразный кальций, который затем конденсируют . Мировое производство соединений кальция и материалов, содержащих кальций, около 1 млрд т/год (1998).
Применение
Кальций применяют в качестве восстановителя при получении многих металлов (Rb, Cs, Zr, Hf, V и др.). Силициды кальция, а также сплавы кальция с натрием , цинком и другими металлами используют в качестве раскислителей и десульфураторов некоторых сплавов и нефти , для очистки аргона от кислорода и азота , в электровакуумных приборах в качестве поглотителя газов. Хлорид CaCl2используют в качестве осушителя в химическом синтезе , гипс применяют в медицине . Cиликаты кальция являются основными компонентами цемента . Рюмин Михаил Александрович , Комиссарова Лидия Николаевна . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2008.
в 16:37 (GMT+3) Обратная связь
Информация
Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Ca Атомный номер: 20 Группа элементов: Щёлочноземельные металлы Относительная атомная масса: 40,078 а. е. м. Радиус атома: 180 пм Электроотрицательность: 1,00 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность: 1,55 г/см³ (при 20 °C) Температура плавления: 842 °C Температура кипения: 1484 °C
Источник: bigenc.ru
КАЛЬЦИЙ
КАЛЬЦИЙ– щелочноземельный элемент 2-й группы периодической системы.
Также по теме:
Соединения кальция известны с древних времен, однако до 17 в. об их природе ничего не знали. Египетские строительные растворы, которые использовались в пирамидах Гизы, были основаны на частично обезвоженном гипсе CaSO4·2H2O. Он же является основой всей штукатурки в гробнице Тутанхамона. Римляне использовали строительный раствор из песка и извести (полученной при нагревании известняка CaCO3): во влажном климате Италии он был более устойчив.
Название элемента – от латинского calx, calcis – известь («мягкий камень»). Оно было предложено Г.Дэви в 1808, выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви смешивал влажную кальциевую «землю» (оксид кальция CaO) с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама металла, который можно было получить в чистом виде, испарив ртуть.
Также по теме:
ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ
Кальций является пятым из наиболее распространенных в земной коре элементом и третьим по распространенности металлом (после алюминия и железа). На долю кальция приходится около 1,5% от общего числа атомов земной коры. Во многих частях поверхности Земли имеются значительные осадочные залежи карбоната кальция, которые образовались из остатков древних морских организмов.
В них это соединение находится, в основном, в виде минералов двух типов. Чаще встречается ромбоэдрический кальцит, в теплых морях образуется орторомбический арагонит. Представителями минералов первого типа является сам кальцит, а также доломит, мрамор, мел и исландский шпат.
Громадными пластами карбоната кальция в виде арагонита образованы Багамы, о-ва Флорида-Кис и бассейн Красного моря. Другие важные минералы – гипс CaSO4·2H2O, ангидрит CaSO4, флюорит CaF2и апатит Ca5(PO4)3(Cl,OH,F). Значительное количество кальция находится в природных водах в виде гидрокарбоната (см. ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ).
Кальций содержится и в организмах многих животных. Гидроксоапатит Ca5(PO4)3(OH) является основой костной ткани позвоночных. Из карбоната кальция, в основном, состоят кораллы, раковины моллюсков, жемчуг, яичная скорлупа.
Металлический кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция, который является побочным продуктом в процессе Сольве или образуется в реакции между соляной кислотой и карбонатом кальция.
Также по теме:
ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ
Сравнительно мягкий блестящий металл имеет бледно-желтую окраску. Он химически менее активен, чем другие щелочноземельные металлы, так как на воздухе покрывается защитной оксидно-нитридной пленкой. Его даже можно обрабатывать на токарном станке.
Кальций активно реагирует с неметаллами. При нагревании в кислороде и на воздухе воспламеняется. С водой кальций реагирует с выделением водорода и образованием гидроксида кальция. Он растворяется в жидком аммиаке с образованием темно-синих растворов, из которых при выпаривании можно получить блестящий аммиакат медного цвета Са(NH3)6.
Наиболее важным галогенидом кальция является фторид CaF2, так как в виде минерала (флюорит) он является единственным промышленно важным источником фтора. Белый тугоплавкий фторид кальция мало растворим в воде, что используется в количественном анализе.
Хлорид кальция CaCl2также имеет большое значение. Он является компонентом рассолов для холодильных установок и для заполнения шин тракторов и другого транспорта. С помощью хлорида кальция удаляют снег и лед с дорог и тротуаров.
Эвтектическая смесь CaCl2–H2O, содержащая 30 масс. % CaCl2,плавится при –55° С. Эта температура существенно ниже, чем в случае смеси хлорида натрия с водой, для которой минимальная температура плавления составляет –18° С. Хлорид кальция применяется и для защиты угля и руды от замерзания при транспортировке и хранении. Его используют в бетонных смесях для ускорения начала схватывания, повышения начальной и конечной прочности бетона. Хлорид кальция является отходом многих химико-технологических процессов, в частности, крупнотоннажного производства соды. Однако потребление хлорида кальция значительно уступает его производству, поэтому около содовых заводов образовались целые озера, наполненные рассолом CaCl2. Такие пруды-накопители можно видеть, например, в Донбассе.
Наиболее широкое применение из соединений кальция имеют карбонат, оксид и гидроксид. Самая распространенная форма карбоната кальция – известняк. Смешанный карбонат кальция и магния носит название доломит. Известняк и доломит используются в качестве строительных материалов, дорожных покрытий, реагентов, понижающих кислотность почвы.
Их добывают во всем мире в огромных количествах. Карбонат кальция CaCO3является также важнейшим промышленным реагентом, который необходим для получения оксида кальция (негашеной извести) CaO и гидроксида кальция (гашеной извести) Ca(OH)2.
Оксид и гидроксид кальция являются ключевыми веществами во многих областях химической, металлургической и машиностроительной промышленности. Известь СаО производится в огромных количествах во многих странах и входит в десятку химических веществ с максимальным объемом производства.
Большие количества извести расходуются при производстве стали, где она используется для удаления фосфора, серы, кремния и марганца. В кислородно-конверторном процессе на тонну стали требуется 75 кг извести. Она заметно продлевает жизнь огнеупорной облицовки. Известь используется также в качестве смазочного материала при вытягивании стальной проволоки и нейтрализации отходов травильных жидкостей, содержащих серную кислоту. Еще одно применение в металлургии – производство магния.
Известь – наиболее распространенный химический реагент для обработки источников воды для питья и промышленности. Ее используют вместе с квасцами или солями железа для коагуляции суспензий и удаления помутнения, а также для смягчения воды за счет удаления временной (гидрокарбонатной) жесткости (см. ОЧИСТКА ВОДЫ)
Еще одна область применения извести – нейтрализация кислотных растворов и промышленных отходов. С ее помощью устанавливают оптимальное значение рН для биохимического окисления сточных вод. Известь используют и в газопромывателях для удаления диоксида серы и сероводорода из газовых отходов электростанций, работающих на ископаемом топливе, и печей для плавки металлов.
В химической промышленности известь используется при производстве карбида кальция (для последующего получения ацетилена), цианамида кальция и многих других веществ. Важным потребителем является также стекольная промышленность. Наиболее распространенные стекла содержат в своем составе около 12% оксида кальция. Инсектицид арсенат кальция, который получают нейтрализацией мышьяковой кислоты известью, широко используется для борьбы с хлопковым долгоносиком, яблонной плодожоркой, табачным червем, колорадским жуком. Важными фунгицидами являются известково-сульфатные аэрозоли и бордосские смеси, которые получают из сульфата меди и гидроксида кальция.
Большие количества гидроксида кальция требуются для целлюлозно-бумажной промышленности. На бумажных предприятиях отработанный раствор карбоната натрия обрабатывают известью для регенерации каустической соды (гидроксида натрия NaOH), используемой в технологическом процессе. Около 95% образовавшейся суспензии карбоната кальция высушивается и вновь обжигается во вращающихся печах для регенерации оксида кальция. Отбеливающие жидкости для бумажной пульпы, содержащие гипохлорит кальция, получают реакцией извести с хлором.
Производство высококачественной бумаги требует использования специально осажденного карбоната кальция. Для этого сначала обжигают известняк и собирают по отдельности диоксид углерода и оксид кальция. Последний затем обрабатывают водой и вновь переводят в карбонат.
Тип образующихся кристаллов, а также их размеры и форма зависят от температуры, рН, скорости смешивания, концентраций и присутствия добавок. Мелкие кристаллы (менее 45 мкм) часто покрывают жирными кислотами, смолами или смачивающими веществами. Карбонат кальция придает бумаге яркость, непрозрачность, восприимчивость к чернилам и гладкость.
В более высоких концентрациях он нейтрализует сильный глянец, вызываемый добавками каолина, и дает тусклый матовый оттенок. Такая бумага может содержать 5–50% (по массе) осажденного карбоната кальция. СаСО3также используется как наполнитель в резинах, латексах, красках и эмалях, а также в пластиках (около 10% по массе) для улучшения их термостойкости, жесткости, твердости и обрабатываемости.
В быту и медицине осажденный карбонат кальция применяется как средство, нейтрализующее кислоту, мягкий абразив в зубных пастах, источник дополнительного кальция в диетах, составная часть жевательной резинки и наполнитель в косметике.
Известь применяется и в молочной промышленности. Известковую воду (насыщенный раствор гидроксида кальция) часто добавляют к сливкам при отделении их от цельного молока, чтобы понизить их кислотность перед пастеризацией и превращением в масло. Снятое молоко затем подкисляют, чтобы отделить казеин, который смешивают с известью для получения казеинового клея.
После ферментации оставшегося снятого молока (сыворотки) к нему добавляют известь, чтобы выделить лактат кальция, который используют в медицине или как сырье для последующего получения молочной кислоты. Производство сахара также связано с использованием извести.
Для осаждения сахарата кальция, который затем очищают от фосфатных и органических загрязнений, проводят реакцию сырого сахарного сиропа с известью. Последующее действие диоксида углерода приводит к образованию нерастворимого карбоната кальция и очищенной растворимой сахарозы. Цикл повторяют несколько раз. Тростниковый сахар обычно требует около 3–5 кг извести на тонну, а свекловичный сахар – в сто раз больше, то есть около 1/2 тонны извести на тонну сахара.
Можно отметить также частную область применения карбоната кальция в виде перламутра. Это материал, образованный тонкими слоями карбоната кальция в форме арагонита, соединенными белковым клеем. После полировки он переливается всеми цветами радуги и становится декоративным, очень прочен, хотя на 95% состоит из карбоната кальция.
Сульфат кальция обычно существует в виде дигидрата (гипс), хотя добывают и безводный сульфат кальция (ангидрит). Известен также алебастр – компактная, массивная, мелкозернистая форма CaSO4·2H2O, напоминающая мрамор. Если гипс прокалить при 150–165 °С, он теряет примерно 2/3 кристаллизационной воды и образует полугидрат CaSO4·0,5H2O, известный также как строительный алебастр, или «парижская штукатурка» (так как его первоначально получали из гипса, добытого на Монмартре). Нагревание при более высокой температуре приводит к образованию различных безводных форм.
Хотя гипс добывают не в таких количествах, как известняк, он остается промышленно важным материалом. Почти весь прокаленный гипс (95%) используется для производства полуфабрикатов – в основном, стеновых панелей, а остальное количество – в промышленных и строительных штукатурках. Поглощая воду, полугидрат незначительно расширяется (на 0,2–0,3%), и это главное при его использовании для лепнины и штукатурки. Применяя добавки, можно менять степень его расширения в пределах 0,03–1,2%.
Для кальция не очень характерно образование комплексных соединений. Кислородсодержащие комплексы, например, с ЭДТА или полифосфатами, имеют большое значение в аналитической химии и для удаления ионов кальция из жесткой воды.
Использование кальция в качестве строительного материала костей и зубов связано с тем, что ионы кальция не используются в клетке. Концентрацию кальция контролируют особые гормоны, их совместное действие сохраняет и поддерживает структуру костей.
Предполагается, что ионы кальция, связываясь с мембраной нерва, влияют на ее проницаемость для других катионов. Очевидно, он замещает ионы магния и тем самым активирует некоторые ферменты. Поступление ионов кальция может быть сопряжено с внесением фосфата, который поэтому называют переносчиком кальция.
Установлено, что регулятором ионов кальция в различных типах мышц является саркоплазматический ретикулум (СР). Ионы кальция накапливаются в кальциесвязывающих белках, например в кальсеквестрине. Последний связывает примерно 43 иона Са 2+ на моль белка. Мышечное сокращение связано с освобождением ионов кальция из СР и его связыванием на активных центрах мышечных волокон.
Концентрация ионов кальция в саркоплазме за несколько миллисекунд повышается в 100 раз. Вынужденное истечение ионов Са 2+ из СР происходит очень быстро. Непосредственно после освобождения ионов кальция СР начинает накачивать их обратно. Сокращение мышц возникает в результате появления нервного импульса в двигательном нерве, оканчивающемся в мышечном волокне, что вызывает высвобождение ионов кальция из его запасов.
Механизм свертывания крови представляет собой каскадный процесс, многие этапы которого зависят от присутствия ионов кальция, которые активируют соответствующие ферменты.
Накопление кальция является характерной особенностью роста костей зубов, раковин и других подобных структур. С другой стороны, повышение содержания кальция в нетипичных участках приводит к образованию камней, остеоартриту, катарактам и артериальным нарушениям.
Источник: www.krugosvet.ru
Кальций
Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. В организме человека и животного 1,4-2 % Са3(РО4)2 и 13 % СаСО3.
Получение [ ]
Свойства [ ]
Химические свойства [ ]
Кальций — типичный воздухе (с образованием оксида и кислороде, пламя имеет оранжево- цвет. Реагирует со всеми галогенами. При нагревании кальция в водороде образует азоте бором кальций образует гекса Применение [ ]
Применение металлического кальция [ ]
Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редких металлов.
Изотоп 48 Ca наиболее эффективный и употребительный материал для производства сверхтяжелых элементов, и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Например в случае использования ионов 48 Ca для получения сверхтяжелых элементов на ускорителях, ядра этих элементов образуются в сотни и тысячи раз эффективней чем при использовании других «снарядов»(ионов).
Применение соединений кальция [ ]
Легирование сплавов [ ]
Чистый кальций применяется для легирования свинца идущего на изготовление аккумуляторных пластин необслуживаемых стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с малым саморазрядом. Так же металлический кальций идет на производство качественных кальциевых баббитов БКА.
Гидрид кальция [ ]
Нагреванием кальция в атмосфере водорода получают CaH ( Оптика [ ]
флюорит) применяется в виде монокристаллов в оптике (астрономические объективы, линзы, призмы), и как лазерный материал.
Лазерные материалы [ ]
Вольфрамат кальция ( Карбид кальция [ ]
°C идет экзотермически, проводится в цианамидных печах).
Химические источники тока [ ]
Кальций, а так же его сплавы с алюминием и магнием используются в резервных тепловых электрических батареях в качестве анода(например кальций-хроматный элемент ). Хромат кальция используется в таких батареях в качестве катода. Особенность таких батарей — чрезвычайно долгий срок хранения (десятилетия) в пригодном состоянии, возможность эксплуатации в любых условиях (космос, высокие давления), большая удельная энергия по весу и объему. Недостаток в недолгом сроке действия. Такие батареи используются там где необходимо на короткий срок создать колоссальную электрическую мощность (баллистические ракеты, некоторые космические аппараты и.т.д).
Оксид кальция в свободном виде так и в составе керамических смесей применяется в производстве огнеупорных материалов.
Соединения кальция широко применяются в качестве антигистаминного средства.
В организме животных ионы кальция играют существенную роль (кальциевые каналы). Кальций — важнейший элемент для формирования скелета (см. Изотопы [ ]
Из шести природных изотопов кальция пять стабильны. Шестой изотоп 48 Ca, самый тяжелый из шести и весьма редкий (его двойной бета-распад с периодом полураспада 5,3×10 19 лет.
См. также [ ]
Ссылки [ ]
- Кальций на Webelements
- Кальций в Популярной библиотеке химических элементов
- «Кальций»- статья в Физической энциклопедии
Литература [ ]
- Доронин. Н. А. Кальций, Госхимиздат, 1962. 191 стр. с илл.
| H | He | ||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
| * | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||
| ** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
| Это незавершённая статья о химическом элементе. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
- ВикипедияКальций адрес
- Викисловарь— адрес
- Викицитатник— адрес
- Викиучебник— адрес
- Викитека— адрес
- Викиновости— адрес
- Викиверситет— адрес
- Викигид— адрес
Выделить Кальцийи найти в:
- Вокруг светаадрес
- Академикадрес
- Астронетадрес
- Элементыадрес
- Научная Россияадрес
- Кругосветадрес
- Научная Сеть
- Традиция— адрес
- Циклопедия— адрес
- Викизнание— адрес
- Bing
- Yahoo
- Яндекс
- Mail.ru
- Рамблер
- Нигма.РФ
- Спутник
- Google Scholar
- Апорт
- Онлайн-переводчик
- Архив Интернета
- Научно-популярные фильмы на Яндексе
- Документальные фильмы
- Список ru-вики
- Вики-сайты на русском языке
- Список крупных русскоязычных википроектов
- Каталог wiki-сайтов
- Русскоязычные wiki-проекты
- Викизнание:Каталог wiki-сайтов
- Научно-популярные сайты в Интернете
- Лучшие научные сайты на нашем портале
- Лучшие научно-популярные сайты
- Каталог научно-познавательных сайтов
- НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов
- Страница 0- краткая статья
- Страница 1 — энциклопедическая статья
- Разное — на страницах : 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в « Кальций 1 », чтобы сохранить ее
Комментарии читателей:[ ]
Источник: science.fandom.com