Кальций как обозначается в химии

Кальций – агрессивный металл. В свободном виде в природе его не встретить. Это обусловлено высокой химической активностью. При этом он является одним из наиболее распространенных и жизненно важных макроэлементов.

• История открытия
• Кальций в таблице Менделеева
• Строение атома
• Физические свойства
• Химические свойства
• Кальций в природе
• Применение

История открытия

Люди использовали известь в строительстве с древних времен. Могила Тутанхамона оштукатурена гипсом. Нагрев известняка позволял применять его как строительный раствор. В 1746 г. встречается первое упоминание о чистом оксиде. Но попытки отделить кальций от извести не увенчались успехом.

В 1808 г. химик Хэмфри Дэви проводил опыты разложения вещества на составные части. С их помощью он выделил металлический кальций. Так был открыт этот элемент.

Смесь влажной гашеной извести и оксид ртути на платиновой пластине подвергли электролизу. Этот состав представлял собой анод.

Элементы 2(IIA) группы и их соединения. Кальций. 1 часть. 9 класс.

Платиновую проволоку погрузили в жидкую ртуть. Она выступала катодом. Благодаря окислительно-восстановительному процессу образовалась амальгама.

Дэви убрал из сплава кальция со ртутью второе вещество и получил чистый компонент, которому химик дал название «сalx» (с латинского переводится как «мягкий камень»).

В 1855 г. окислительно-восстановительному процессу подвергли расплавленный хлористый кальций. В результате получили также чистое вещество. Эти методы нельзя было использовать для производства в промышленных масштабах.

В 1896 г. придуман способ получения металла с помощью технологии вакуумно-термического восстановления оксида. Далее разработали алюминотермический метод получения элемента.

Кальций в таблице Менделеева

В основе периодической таблицы Менделеева лежит атомный вес элементов. Кальций занимает в ней 20 место. Атомная масса кальция равна 40,078. Обозначается он латинскими буквами Са (Calcium). Располагается в 4 периоде, 2 группе главной подгруппе.

Кальций – это металл. Имеет валентность 2, что характеризует способность атома создавать химические связи.

Строение атома

Атом состоит из ядра и 4 оболочек. Ядро включает в себя 20 протонов и 20 нейтронов. Имеет положительный заряд. 20 электронов движутся по 4 оболочкам:

• первый внутренний s-уровень содержит 2 электрона;
• второй и третий внутренние sp-уровни содержат по 8 электронов;
• четвертый внешний s-уровень – 2 спаренных электрона.

Функция восстановления реализуется в соединениях атома. В процессе вещество отдает 2 электрона.

Химия 21. Калий и кальций — Академия занимательных наук

Физические свойства

Кальций имеет серебристо-серый цвет. Сохраняет кубический гранецентрированный вид решетки до температуры 443°С. После превышения этого значения возникает кубический объемно-центрированный вид решетки.

1. Плавление – при 842°С.
2. Кипение – при 1484°С.
3. Плотность – 1,55 г/см³.

При нормальных условиях характерны твердое агрегатное состояние, хорошая электро- и тепловодность. Постепенное повышение давления позволяет получить свойства полупроводника. Но возникают лишь признаки, полупроводником кальций не становится.

Дальнейший рост давления способствует восстановлению металлических свойств. Возникает эффект сверхпроводимости, по своему уровню превышающий в несколько раз показатели, свойственные остальным элементам таблицы.

Химические свойства

Элемент относится к группе щелочноземельных металлов. Легко вступает в реакцию с парами воды, углекислым газом, кислородом. Это делает поверхность тускло-серой. Вследствие этого в лабораторных условиях его хранят в плотно закупоренном резервуаре. Сверху покрывают жидким парафином или керосином.

1. Вступает в реакцию с водой без образования пламени.
2. При нормальных условиях реагирует на активные неметаллы.
3. Воспламенение происходит за счет нагрева при взаимодействии с воздухом.
4. При нагревании также реагирует на менее активные неметаллы.
5. При обычных условиях вступает в реакцию с кислородом и галогенами.

Оксид кальция образуется при нагреве свыше 300°С на открытом воздухе. В результате реакции образуются фосфиды и силициды. В процессе взаимодействия выделяется большое количество тепла.

Степень окисления +2 при взаимодействии с неметаллами. Соли металла растворимые в воде:

В воде не растворяются:

• оксалат;
• фторид;
• ортофосфат;
• карбонат;
• сульфат.

Гидрокарбонат растворяется в воде. На скорость реакции влияет температура воды:

1. При взаимодействии с холодной – реакция протекает медленно.
2. С горячей – процесс происходит быстро, образуются гидрооксид и водород.

Элемент вступает в реакцию с кислотами. Разбавленная соляная кислота при взаимодействии с веществом образует:

При слабой концентрации азотной кислоты получается нитрат кальция, нитрат аммония и вода. Металл способен реагировать на газ аммиака при температуре 600-650°С. В процессе взаимодействия получается:

• нитрид;
• гидрид кальция.

При реакции с жидким аммиаком образуются амид кальция и водород. Реакция не будет происходить без катализатора (платины).

Взаимодействие металла с разбавленной азотной кислотой приводит к образованию:

• нитрата кальция;
• оксида азота;
• воды.

Вещество обладает восстановительными свойствами. Металл способен отделять от оксидов кислород или от галогенидов галоген. Это свойство обуславливает и способность реагировать со всеми неметаллами.

При воздействии температуры от 200°С до 450°С в совокупности с азотом образуется нитрид.

Уравнение реакции кальция с азотом выглядит таким образом:

Реакция вещества с водородом происходит при температуре в диапазоне от 500°С до 700°С. В процессе взаимодействия образуется гидрид.

При нормальных условиях вещество вступает в реакцию с фтором. В результате получается фторид кальция. При воздействии на металл температуры 150°С в совокупности с серой получается сульфид. Фосфид элемента возникает в реакции с фосфором при температуре от 350°С до 450°С.

При взаимодействии металла с графитом при температуре 550°С получается карбид. Массовая доля кальция в этом соединении равна 62,5%.

Кальций в природе

В природе находится в виде карбоната, сульфата и фосфата. Карбонат имеет вид:

• мрамора;
• известняка;
• мела;
• сталактитов;
• сталагмитов.

Известняк по количествам залежей занимает площадь 40 миллионов км².

В земной коре кальций составляет 3%. Он образует различные породы, в составе которых находится карбонат. Породы имеют органическое происхождение.

В природе вещество встречается в виде смеси различных изотопов. Их отличие состоит в массовых числах. Изотопы с массовым числом 40 встречаются в природе в количестве 97% от общего количества. Массовое число 45 характеризует вещество как радиоактивное.

В воде содержится в виде солей. В речной – имеет вид бикарбоната. Попадая в теплую морскую воду, кислый карбонат трансформируется в среднюю соль. Она выпадает в виде осадка. Это приводит к образованию пластов известняка, которые носят название осадочных пород хемогенного происхождения.

На образование известняка в воде влияет участие живых организмов. После гибели простейших на дне водоемов образуются залежи мела и ракушечника.

Происхождение мрамора обусловлено процессами горообразования и землетрясениями. В результате этих явлений залежи со дня водоемов поднимались на поверхность и уплотнялись.

Применение

Природные соединения элемента используются для производства:

Мрамор применяется для отделки зданий. Мел востребован как побелочный материал. Известняк позволяет трансформировать тугоплавкие примеси железной руды в более легкоплавкие шлаки. Так вещество участвует в процессе производства чугуна.

Металлический кальций используется для производства металлотермическим способом:

• урана;
• тория;
• рубидия;
• титана;
• цезия;
• циркония.

Хлорная известь известна своими дезинфицирующими свойствами. Он получается в процессе смешивания хлорида и гипохлорита. Смесь обладает высокими окислительными свойствами.

Сульфат в виде гипса применяется при строительстве, в медицине, для изготовления художественных изделий. Хлорид востребован дорожными службами. С помощью него убирается лед с дороги.

Фторид применяется как оптический материал. Глюконат кальция – в медицине как минеральная добавка.

Кальций непосредственно участвует в жизни человека. Он присутствует в тканях растений, животных, выполняет в организме разнообразные функции. Актуальность использования металла растет с каждым днем, что обусловлено его уникальными свойствами.

А что Вам известно о кальции? Добавляйте статью в закладки и делитесь ею в социальных сетях.

Предлагаем посмотреть интересный видео рассказ о кальции, о его свойствах, применении и многом другом.

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Кальций
• https://allmetalls.ru/ca.html
• http://www.mining-enc.ru/k/kalcij
• https://melscience.com/RU-ru/articles/himicheskie-i-fizicheskie-svojstva-kalciya-ego-vza

Источник: znaniya.guru

Кальций (Ca, Calcium)

Кальций был открыт в 1808 году Хэмфри Дэви, который путём электролиза гашеной извести и оксида ртути получил амальгаму кальция, в результате процесса выгонки ртути из которой и остался металл, получивший название кальций. На латыни известь звучит как calx, именно это название и было выбрано английским химиком для открытого вещества.

Общая характеристика кальция

Кальций является элементом главной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 20 и атомную массу 40,08. Принятое обозначение – Ca (от латинского – Calcium).

Физические и химические свойства

Кальций является химически активным мягким щелочным металлом серебристо-белого цвета. Из-за взаимодействия с кислородом и углекислым газом поверхность металла тускнеет, поэтому кальций нуждается в особом режиме хранения – в обязательном порядке плотно закрытая ёмкость, в которой металл заливают слоем жидкого парафина или керосина.

Суточная потребность в кальции

Кальций – наиболее известный из необходимых человеку микроэлементов, суточная потребность в нём составляет от 700 до 1500 мг для здорового взрослого человека, но она увеличивается во время беременности и лактации, это нужно учитывать и получать кальций в виде препаратов.

Нахождение в природе

Кальций имеет очень высокую химическую активность, поэтому в свободном (чистом) виде не встречается в природе. Тем не менее, является пятым по распространённости в земной коре, в виде соединений имеется в осадочных (известняк, мел) и горных породах (гранит), много кальция содержит полевой шпат анорит.

В живых организмах распространён достаточно широко, его наличие обнаружено в растениях, организмах животных и человека, где он присутствует, в основном, в составе зубов и костной ткани.

Продукты питания богатые кальцием

Источники кальция: молочные и кисломолочные продукты (основной источник кальция), брокколи, капуста, шпинат, листья репы, капуста цветная, спаржа. Кальций содержат также яичные желтки, бобы, чечевица, орехи, инжир (calorizator). Ещё хороший источник пищевого кальция – мягкие кости лосося и сардин, любые морепродукты. Чемпионом по содержанию кальция является кунжут, но только в свежем виде.

В организм кальций должен поступать в определенном соотношении с фосфором. Оптимальным соотношением этих элементов принято считать 1 : 1,5 (Са : Р). Поэтому правильно употреблять продукты питания, богатые этими минералами одновременно, например, говяжью печень и печень жирных сортов рыб, зелёный горошек, яблоки и редис.

Усвояемость кальция

Препятствием для нормального усвоения кальция из пищевых продуктов является употребление в пищу углеводов в виде сладостей и щелочей, которые нейтрализуют соляную кислоту желудка, необходимую для растворения кальция. Процесс усвоения кальция достаточно сложен, поэтому иногда недостаточно получать его только с пищей, необходим дополнительный приём микроэлемента.

Взаимодействие с другими

Для улучшения всасывания кальция в кишечнике необходим витамин D, который имеет свойство облегчать процесс усвоения кальция. При приёме кальция (в виде добавок) в процессе еды происходит блокировка всасывания железа, но приём препаратов кальция отдельно от пищи никак не влияет на этот процесс.

Полезные свойства кальция и его влияние на организм

Почти весь кальций организма (от 1 до 1,5 кг) находится в костях и зубах. Кальций участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц, процессах свертываемости крови, входит в состав ядра и мембран клеток, клеточных и тканевых жидкостей, обладает антиаллергическим и противовоспалительным действием, предотвращает ацидоз, активирует ряд ферментов и гормонов. Кальций также участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, оказывает действие, противоположное натрию.

Признаки нехватки кальция

Признаками нехватки кальция в организме являются такие, на первый взгляд, не связанные между собой симптомы:

• нервозность, ухудшение настроения;
• учащённое сердцебиение;
• судороги, онемение конечностей;
• замедление роста и детей;
• повышенное артериальное давление;
• расслоение и ломкость ногтей;
• боль в суставах, понижение «болевого порога»;
• обильные менструации.

Причины нехватки кальция

Признаки избытка кальция

Избыток кальция, который может возникнуть при чрезмерном употреблении молочных продуктов или неконтролируемом приёме препаратов, характеризуется сильной жаждой, тошнотой, рвотой, потерей аппетита, слабостью и усиленным мочеотделением.

Применение кальция в жизни

Кальций нашёл применение в металлотермическом получении урана, в виде природных соединений используется как сырьё для производства гипса и цемент, как средство дезинфекции (всем известная хлорка).

Источник: calorizator.ru

Кальций – полезные свойства и особенности металла

Этот химический элемент жизненно важен в буквальном смысле: из него состоят наши кости и зубы. Кальций – это также морские раковины, цветные мелки, сталактиты и сталагмиты в пещерах.

Что представляет собой

Кальций – это химический элемент периодической системы Д. И. Менделеева под №20. Мягкий серебристо-белый металл блестит, но затем тускнеет под пленкой-оксидом.

Состоит из шести стабильных изотопов, при этом 97% состава приходится на Ca40.

Относится к щелочноземельным металлам.

Международное обозначение – Calcium (Ca).

История

Применение кальциевых минералов – мрамора, гипса, известняка – исчисляется тысячелетиями.

Чистый металл первым в истории получил британский химик Гемфри Дэви (1808 год). Для этого он применил электролиз к смеси из оксида ртути и мокрой гашеной извести. Получив амальгаму, отделил ртуть.

Он же предложил латинское название элемента: calcis означает мягкий камень, известка.

Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%

Физико-химические характеристики

Кальций представлен двумя модификациями кубической решетки: с гране- и объемноцентрированной структурой.

Металл наделен многими достоинствами: пластичен, режется ножом, обрабатывается прессованием, прокаткой.

Химические свойства проявляются при нагревании:

• Взаимодействие с горячей водой приводит к образованию водородного «фонтана». Но реакция проходит без взрывов или горения.
• Взаимодействует с кислотами, неметаллами, образуя соединения.
• Даже при комнатной температуре во влажном микроклимате покрывается пленкой.

Нагреваясь в кислороде либо на воздухе, кальций, его растворимые соли горят. Пламя получается красно-оранжевым. По цвету его легко отличить от других металлов.

Химическая активность вещества зашкаливает. Для устранения этого недостатка металл хранят в керосине, растопленном парафине либо закупоренном сосуде.

Свойства атома Название, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации
(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность Номер CAS

Ка́льций/Calcium (Ca), 20

40,078(4) а. е. м. (г/моль)

[Ar] 4s2

197 пм

174 пм

(+2e) 99 пм

1,00 (шкала Полинга)

−2,76 В

2

589,4 (6,11) кДж/моль (эВ)

1,55 г/см³

1112 К; 838,85 °C

1757 К; 1483,85 °C

9,20 кДж/моль

153,6 кДж/моль

25,9 Дж/(K·моль)

29,9 см³/моль

кубическая гранецентрированная

5,580 Å

230 K

(300 K) (201) Вт/(м·К)

7440-70-2

Уникальные свойства кальция как металла проявляются при усилении давления.

Под давлением он ведет себя как полупроводник, затем как металл, потом подобно сверхпроводнику. По проводимости в разы превосходит все химические элементы (например, ртуть – вшестеро).

Присутствие в природе

Кальций – третий по распространенности в земной коре среди металлов, пятый среди всех элементов. Четвертый по количеству минералов (385).

Однако высокая химическая активность исключает присутствие элемента в свободном виде:

• Это компонент минералов и соединений. Самые распространенные минералы – гипс, кальцит, алебастр, флюорит, апатит, доломит.
• Из кальцита состоит известняк. Метаморфизм превращает его в мрамор. Самая известная разновидность известняка – мел.

Вещество с формулой СаСО3 – обычный мел.

• Щелочноземельный металл обнаружен в каменных метеоритах – как почти ненаходимые на земле сульфиды.

Тонна земной коры содержит 32,7 кг кальция, литр морской воды – 410 мг.

Из морской воды кальций как строительный материал вытаскивают моллюски, кораллы.

Концентрацией кальция в составе определяется степень жесткости воды.

Технология получения

Конечный продукт промышленного производства – металлический кальций.

Получение металла проходит двумя методами:

Источник: jgems.ru