Надо Знать

добавить знаний



Кальций



План:


Введение

Элементарный Кальций

Кальций (Ca) - химический элемент с атомным номером 20 и его простое вещество, относящееся к щелочноземельных металлов, серебристо-белый мягкий металл, химически активный, легко окисляется. Плотность 1,55, температура плавления 842 C, температура кипения 1491 C. Твердость кальция по Бринеллю 200-300 МПа.


1. Происхождение названия

Название элемента происходит от латинского calx, calcis - известь ("мягкий камень"). Она была предложена англ. химиком Г. Дэви, в 1808 г. выделившего металлический кальций электролизом. Дэви смешивал влажную гашеная известь с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая была анодом. Катодом служил платиновый провод, погруженный в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция.


2. Распространение в природе

По распространенности в природе кальций занимает пятое место среди химических элементов (3,6% массы земной коры). В связи с высокой химической активностью в свободном состоянии он не встречается. Наиболее распространенными его соединениями являются известняк, мел и мрамор, которые имеют одинаковый химический состав CaCO 3, но разную кристаллическую структуру.

Кларк К. в каменных метеоритах 1,4%, ультраосновных - 0,7%, основных - 6,72%, средних - 4,65%, кислых породах - 1,58%.

К. входит в состав многих минералов ( силикаты, алюмосиликаты, боросиликат, карбонаты, сульфаты, фосфаты, ванадаты, вольфраматы, молибдаты, титанаты, ниобаты, лития, хлориды и др.).. Составная часть известняков, мрамора и др.. Эти минералы часто образуют целые горные массивы. В больших количествах встречаются также апатиты и фосфориты, основой которых является фосфат кальция Са 3 (РО 4) 2. Достаточно распространенным является минерал гипс CaSO 42 О.

Кроме того, значительные количества соединений кальция содержатся в почве и природных водах, а также входят в состав животных и растительных организмов. Так, например, минеральная масса костей и зубов животных содержит около 80% фосфата кальция Са 3 (РО 4) 2, а скорлупа яиц почти полностью состоит из карбоната кальция СаСО 3.


3. Физические свойства

В свободном состоянии кальций - серебристо-белый легкий металл. Плотность его 1,55 г / см 3. Температура плавления 851 С. Твердость кальция невелика, он лишь немного тверже свинца и натрий. Пластичность достаточно высока: кальций легко можно прессовать и Раскатывать в тоненькие листочки.

4. Химические свойства

Кальций относится к главной подгруппы второй группы периодической системы Менделеева. Его атомы на внешнем энергетическом уровне имеют по два электрона. Эти электроны он легко теряет и превращается в положительно заряженные ионы Са 2 +. Во всех своих соединениях кальций бывает только двухвалентный. Кальций относится к наиболее активных металлов и по своей химической активности уступает только перед щелочными металлами.

При обычной температуре кальций легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят под слоем керосина, вазелина или в герметически закрытом сосуде. При нагревании он легко воспламеняется, образуя оксид кальция:

  • 2Са + О 2 (воздуха) = 2СаО (300-450 С)

Кальций легко взаимодействует также с водой, особенно при нагревании, а с кислотами реагирует очень бурно:

  • Са + 2Н 2 О = Ca (OH) 2 + Н 2
  • Са + 2HCl = CaCl 2 + Н 2

С влажным бромом и хлором кальций взаимодействует уже при обычной температуре, а при нагревании непосредственно реагирует с серой, азотом и другими веществами, а также восстанавливает почти все металлы из их оксидов:

  • Са + Cl 2 = CaCl 2 (200-250 С)
  • Са + S = CaS (150 С)
  • Ca + 2C (графит) = нагрева CaC 2 - карбид (550 С)
  • 3Са + N 2 (воздух) = Са 3 N 2 нитрид (200-450 С)

5. Получение

Металлический кальций добывают электролизом расплавленного хлорида кальция при температуре 800-850 С. Процесс электролиза можно изобразить следующим уравнениям:

 CaCl 2 ↑ ↓ - Катод <- Са 2 + + 2Cl -> Анод + Са 2 + + 2е = Са 2Cl - 2е = 2Cl = Cl 2

6. Применение

Металлический кальций применяют главным образом в металлургии для получения некоторых металлов из их окислов, которые трудно восстанавливаются, например ванадия, хрома и др..

  • V 2 O 5 + 5Ca = 2V + 5CaO
  • Cr 2 O 3 + 3Ca = 2Cr + 3CaO

Кальций используют также для раскисления стали и бронзы при их выплавке, а также для изготовления некоторых сплавов. Так, сплав свинца с небольшой добавкой кальция служит для заливки подшипников железнодорожных вагонов.

Кроме того, кальций применяют для обезвоживания некоторых органических жидкостей и других целей.

Используется в металлургии для изготовления сплавов и как восстановитель. Широко применяют природные соли кальция.


6.1. Лекарственные средства

Соединения кальция широко применяются как антигистаминные средства.

Соединения кальция входят в состав препаратов для профилактики остеопороза, в витаминные комплексы.

7. Биологическая роль

Кальций наиболее распространенный макроэлемент в организме человека, большая его часть находится в скелете и зубах в виде фосфатов. Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, мышечных и нейронных реакциях, обеспечивающих осмотическое давление крови. Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых необходимая суточная норма составляет от 800 до 1000 мг, для детей - от 600 до 900 мг, что очень важно вследствие интенсивного роста скелета ребенка. Злоупотребление кофе и алкоголем может привести к дефициту кальция.


Литература

  • Глоссарий терминов по химии / / Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им .. Л.М.Литвиненка НАН Украины, Донецкий национальный университет - М.: "Вебер", 2008. - 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. С. Белецкого. - М.: "Донбасс", 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
  • Ф. А. Деркач " Химия "Л. 1968
  • В. Сухан, Т. В. Табенская, А. И. Капустян, В. Ф. Горлач " Химия "1995



См.. также


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам