Komponimet natyrore që përmbajnë kalcium. Elementi i kalciumit. Vetitë, prodhimi, aplikimi

Kalciumi ndodhet në periudhën e katërt madhore, grupi i dytë, nëngrupi kryesor, numri serial i elementit është 20. Sipas tabelës periodike të Mendelejevit, pesha atomike e kalciumit është 40,08. Formula e oksidit më të lartë është CaO. Kalciumi ka një emër latin kalciumit, pra simboli i atomit të elementit është Ca.

Karakteristikat e kalciumit si substancë e thjeshtë

Në kushte normale, kalciumi është një metal i bardhë argjendi. Duke pasur një aktivitet të lartë kimik, elementi është i aftë të formojë shumë komponime të klasave të ndryshme. Elementi është i vlefshëm për sintezat kimike teknike dhe industriale. Metali është i përhapur në koren e tokës: pjesa e tij është rreth 1.5%. Kalciumi i përket grupit të metaleve alkaline tokësore: kur tretet në ujë, prodhon alkale, por në natyrë shfaqet në formën e mineraleve të shumta dhe. Uji i detit përmban kalcium në përqendrime të larta (400 mg/l).

Karakteristikat e kalciumit varen nga struktura e rrjetës së tij kristalore. Ky element ka dy lloje: kub në qendër të fytyrës dhe në qendër të vëllimit. Lloji i lidhjes në molekulë është metalik.

Burimet natyrore të kalciumit:

• apatitet;
• alabaster;
• gips;
• kalcit;
• fluorit;
• dolomiti.

Vetitë fizike të kalciumit dhe metodat e marrjes së metalit

Në kushte normale, kalciumi është në gjendje të ngurtë grumbullimi. Metali shkrihet në 842 °C. Kalciumi është një përcjellës i mirë elektrik dhe termik. Kur nxehet, fillimisht kthehet në një lëng dhe më pas në gjendje avulli dhe humbet vetitë e tij metalike. Metali është shumë i butë dhe mund të pritet me thikë. Vlon në 1484 °C.

Nën presion, kalciumi humbet vetitë e tij metalike dhe përçueshmërinë elektrike. Por më pas vetitë metalike rikthehen dhe shfaqen vetitë e një superpërçuesi, disa herë më të larta në performancën e tyre se të tjerët.

Për një kohë të gjatë nuk ishte e mundur të përftohej kalciumi pa papastërti: për shkak të aktivitetit të tij të lartë kimik, ky element nuk gjendet në natyrë në formën e tij të pastër. Elementi u zbulua në fillim të shekullit të 19-të. Kalciumi si metal u sintetizua për herë të parë nga kimisti britanik Humphry Davy. Shkencëtari zbuloi veçoritë e ndërveprimit të shkrirjeve të mineraleve të ngurta dhe kripërave me rrymën elektrike. Në ditët e sotme, elektroliza e kripërave të kalciumit (një përzierje e klorureve të kalciumit dhe kaliumit, një përzierje e fluorit dhe klorurit të kalciumit) mbetet metoda më e rëndësishme për prodhimin e metaleve. Kalciumi nxirret gjithashtu nga oksidi i tij duke përdorur aluminoterminë, një metodë e zakonshme në metalurgji.

Vetitë kimike të kalciumit

Kalciumi është një metal aktiv që hyn në shumë ndërveprime. Në kushte normale, ai reagon lehtësisht, duke formuar përbërjet binare përkatëse: me oksigjen, halogjene. Klikoni për të mësuar më shumë rreth përbërjeve të kalciumit. Kur nxehet, kalciumi reagon me azotin, hidrogjenin, karbonin, silikonin, borin, fosforin, squfurin dhe substanca të tjera. Në ajër të hapur, ai ndërvepron menjëherë me oksigjenin dhe dioksidin e karbonit, dhe për këtë arsye mbulohet me një shtresë gri.

Reagon dhunshëm me acidet dhe ndonjëherë ndizet. Në kripëra, kalciumi shfaq veti interesante. Për shembull, stalaktitet dhe stalagmitet e shpellave janë karbonat kalciumi, të formuar gradualisht nga uji, dioksidi i karbonit dhe bikarbonati si rezultat i proceseve brenda ujërave nëntokësore.

Për shkak të aktivitetit të tij të lartë në gjendjen e tij normale, kalciumi ruhet në laboratorë në enë qelqi të errët dhe të mbyllur nën një shtresë parafine ose vajguri. Një reagim cilësor ndaj jonit të kalciumit është ngjyrosja e flakës në një ngjyrë të kuqe të pasur me tulla.

Metali në përbërjen e komponimeve mund të identifikohet nga precipitatet e patretshme të disa kripërave të elementit (fluor, karbonat, sulfat, silikat, fosfat, sulfit).

Reagimi i ujit me kalcium

Kalciumi ruhet në kavanoza nën një shtresë lëngu mbrojtës. Për të bërë një demonstrim se si ndodh reagimi i ujit dhe kalciumit, nuk mund të hiqni thjesht metalin dhe të prisni pjesën e dëshiruar prej tij. Është më e lehtë të përdoret metali i kalciumit në laborator në formën e ashkël.

Nëse nuk ka ashkla metalike dhe ka vetëm copa të mëdha kalciumi në kavanoz, do t'ju duhet pincë ose një çekiç. Pjesa e përfunduar e kalciumit e madhësisë së kërkuar vendoset në një balonë ose gotë me ujë. Rruajtjet e kalciumit vendosen në një tas në një qese garzë.

Kalciumi zhytet në fund, dhe lëshimi i hidrogjenit fillon (së pari në vendin ku ka një thyerje të freskët të metalit). Gradualisht, gazi lirohet nga sipërfaqja e kalciumit. Procesi i ngjan vlimit të dhunshëm, dhe në të njëjtën kohë formohet një precipitat i hidroksidit të kalciumit (gëlqerja e shuar).

Një pjesë e kalciumit noton lart, e kapur në flluska hidrogjeni. Pas rreth 30 sekondash, kalciumi shpërndahet dhe uji bëhet i bardhë i turbullt për shkak të formimit të një suspensioni hidroksid. Nëse reagimi kryhet jo në një gotë, por në një provëz, mund të vëzhgoni lëshimin e nxehtësisë: epruveta shpejt nxehet. Reagimi i kalciumit me ujin nuk përfundon me një shpërthim spektakolar, por ndërveprimi i dy substancave vazhdon fuqishëm dhe duket spektakolar. Përvoja është e sigurt.

Nëse qesja me kalciumin e mbetur hiqet nga uji dhe mbahet në ajër, atëherë pas njëfarë kohe, si rezultat i reagimit të vazhdueshëm, do të ndodhë ngrohje e fortë dhe kalciumi i mbetur në garzë do të vlojë. Nëse një pjesë e tretësirës së turbullt filtrohet përmes një hinke në një gotë, atëherë kur monoksidi i karbonit CO2 kalohet përmes tretësirës, ​​do të formohet një precipitat. Kjo nuk kërkon dioksid karboni - ju mund të fryni ajrin e nxjerrë në tretësirë ​​përmes një tubi qelqi.

Kalciumi- elementi i periudhës së 4-të dhe grupi PA i tabelës periodike, numri serial 20. Formula elektronike e atomit [18 Ar]4s 2, gjendjet e oksidimit +2 dhe 0. I referohet metaleve tokësore alkaline. Ka elektronegativitet të ulët (1.04) dhe shfaq veti metalike (bazike). Formon (si kation) kripëra të shumta dhe përbërje binare. Shumë kripëra të kalciumit janë pak të tretshme në ujë. Në natyrë - i gjashti Për sa i përket bollëkut kimik, elementi (i treti ndër metalet) gjendet në formë të lidhur. Një element jetik për të gjithë organizmat Mungesa e kalciumit në tokë kompensohet me aplikimin e plehrave gëlqere (CaC0 3, CaO, cianamid kalciumi CaCN 2, etj.). Kalciumi, kationi i kalciumit dhe përbërësit e tij ngjyrosin flakën e një djegësi gazi portokalli të errët ( zbulimi cilësor).

Kalciumi Ca

Metal i bardhë argjendi, i butë, duktil. Në ajër të lagësht zbehet dhe mbulohet me një shtresë CaO dhe Ca(OH) 2. Shumë reaktive; ndizet kur nxehet në ajër, reagon me hidrogjen, klor, squfur dhe grafit:

Redukton metalet e tjera nga oksidet e tyre (një metodë e rëndësishme industriale - kalciumtermia):

Faturë kalcium në industrisë:

Kalciumi përdoret për të hequr papastërtitë jometale nga lidhjet metalike, si një përbërës i lidhjeve të lehta dhe kundër fërkimit, dhe për të ndarë metalet e rralla nga oksidet e tyre.

Oksidi i kalciumit CaO

Oksid bazë. Emri teknik: gëlqere e gjallë. E bardhë, shumë higroskopike. Ka strukturë jonike Ca 2+ O 2- . Refraktor, termikisht i qëndrueshëm, i paqëndrueshëm kur ndizet. Thith lagështinë dhe dioksidin e karbonit nga ajri. Reagon fuqishëm me ujin (me të lartë ekzo- efekt), formon një zgjidhje fort alkaline (është i mundur një precipitat hidroksid), një proces i quajtur shuarja e gëlqeres. Reagon me acide, okside metalike dhe jometale. Përdoret për sintezën e përbërjeve të tjera të kalciumit, në prodhimin e Ca(OH) 2, CaC 2 dhe plehrave minerale, si fluks në metalurgji, katalizator në sintezën organike dhe përbërës i materialeve lidhëse në ndërtim.

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

Faturë Sao në industri— pjekja e gurit gëlqeror (900-1200 °C):

CaCO3 = CaO + CO2

Hidroksid kalciumi Ca(OH) 2

Hidroksidi bazë. Emri teknik është gëlqere e shuar. E bardhë, higroskopike. Ka një strukturë jonike: Ca 2+ (OH -) 2. Zbërthehet kur nxehet mesatarisht. Thith lagështinë dhe dioksidin e karbonit nga ajri. Pak i tretshëm në ujë të ftohtë (formohet një zgjidhje alkaline), dhe akoma më pak e tretshme në ujë të valë. Një tretësirë ​​e qartë (ujë gëlqereje) bëhet shpejt e turbullt për shkak të precipitimit të precipitatit hidroksid (suspensioni quhet qumësht i gëlqeres). Një reagim cilësor ndaj jonit Ca 2+ është kalimi i dioksidit të karbonit përmes ujit gëlqeror me shfaqjen e një precipitati CaCO 3 dhe kalimi i tij në tretësirë. Reagon me acide dhe okside acide, hyn në reaksionet e shkëmbimit të joneve. Përdoret në prodhimin e qelqit, gëlqeres zbardhuese, plehrave minerale gëlqereje, për kausticizimin e sodës dhe zbutjen e ujit të ëmbël, si dhe për përgatitjen e llaçit gëlqeror - përzierjeve në formë brumi (rërë + gëlqere e shuar + ujë), që shërben si material lidhës. për punime me gurë dhe tulla, mbarim (suvatim) muresh dhe qëllime të tjera ndërtimi. Ngurtësimi ("vendosja") e zgjidhjeve të tilla është për shkak të thithjes së dioksidit të karbonit nga ajri.

Historia dhe origjina e emrit

Emri i elementit vjen nga lat. calx (në rastin gjinor kalcis) - "gëlqere", "gur i butë". Ai u propozua nga kimisti anglez Humphry Davy, i cili izoloi metalin e kalciumit me metodën elektrolitike në 1808. Davy i nënshtroi elektrolizës një përzierje gëlqereje të shuar të lagësht në një pjatë platini, e cila shërbeu si anodë. Katoda ishte një tel platini i zhytur në lëng. Si rezultat i elektrolizës, u përftua amalgama e kalciumit. Duke distiluar merkurin prej tij, Davy mori një metal të quajtur kalcium.

Izotopet

Kalciumi gjendet në natyrë si një përzierje e gjashtë izotopeve: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca dhe 48 Ca, ndër të cilat më i zakonshmi - 40 Ca - është 96.97%. Bërthamat e kalciumit përmbajnë një numër magjik protonesh: Z= 20 . Izotopet 40
20Ca20
Dhe 48
20 Ca28
janë dy nga pesë bërthamat dyfish magjike që ekzistojnë në natyrë.

Nga gjashtë izotopet natyrore të kalciumit, pesë janë të qëndrueshëm. Izotopi i gjashtë 48 Ca, më i rëndëi nga gjashtë dhe shumë i rrallë (bollëku i tij izotopik është vetëm 0,187%), i nënshtrohet zbërthimit të dyfishtë beta me një gjysmë jetë prej (4,39 ± 0,58)⋅10 19 vjet.

Në shkëmbinj dhe minerale

Kalciumi, duke migruar fuqishëm në koren e tokës dhe duke u grumbulluar në sisteme të ndryshme gjeokimike, formon 385 minerale (numri i katërt më i madh i mineraleve).

Pjesa më e madhe e kalciumit gjendet në silikate dhe aluminosilikate të shkëmbinjve të ndryshëm (granite, gneisse etj.), veçanërisht në feldspat - anortit Ca.

Mineralet e kalciumit si kalciti CaCO 3, anhidriti CaSO 4, alabastri CaSO 4 · 0.5H 2 O dhe gipsi CaSO 4 · 2H 2 O, fluorit CaF 2, apatitet Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomit MgCO 3 ·CaCO 3 . Prania e kripërave të kalciumit dhe magnezit në ujin natyror përcakton fortësinë e tij.

Një shkëmb sedimentar i përbërë kryesisht nga kalcit kriptokristalor është gur gëlqeror (një nga varietetet e tij është shkumësi). Metamorfizmi rajonal e shndërron gurin gëlqeror në mermer.

Migrimi në koren e tokës

Në migrimin natyror të kalciumit, një rol të rëndësishëm luan "ekuilibri karbonat", i shoqëruar me reagimin e kthyeshëm të ndërveprimit të karbonatit të kalciumit me ujin dhe dioksidin e karbonit me formimin e bikarbonatit të tretshëm:

(ekuilibri zhvendoset majtas ose djathtas në varësi të përqendrimit të dioksidit të karbonit).

Migrimi biogjenik luan një rol të madh.

Në biosferë

Komponimet e kalciumit gjenden pothuajse në të gjitha indet e kafshëve dhe bimëve (shih më poshtë). Një sasi e konsiderueshme e kalciumit gjendet në organizmat e gjallë. Kështu, hidroksiapatiti Ca 5 (PO 4) 3 OH, ose, në një hyrje tjetër, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, është baza e indit kockor të vertebrorëve, duke përfshirë njerëzit; Lëvozhgat dhe lëvozhgat e shumë jovertebrorëve, lëvozhgat e vezëve etj. janë të përbëra nga karbonati i kalciumit CaCO 3. Në indet e gjalla të njerëzve dhe kafshëve ka 1,4-2% Ca (sipas pjesës masive); në trupin e njeriut që peshon 70 kg, përmbajtja e kalciumit është rreth 1.7 kg (kryesisht në substancën ndërqelizore të indit kockor).

Faturë

Kalciumi i lirë metalik përftohet nga elektroliza e një shkrirjeje të përbërë nga CaCl 2 (75-80%) dhe KCl ose nga CaCl 2 dhe CaF 2, si dhe nga reduktimi aluminotermik i CaO në 1170-1200 °C 4 C a O + 2 A l → C a A l 2 O 4 + 3 C a (\displaystyle (\mathsf (4CaO+2Al\shigjeta djathtas CaAl_(2)O_(4)+3Ca)))

Vetitë fizike

Metali i kalciumit ekziston në dy modifikime alotropike. E qëndrueshme deri në 443 °C α-Ca me një grilë kub të përqendruar në fytyrë (parametër A= 0,558 nm), më e qëndrueshme β-Ca me tip rrjetë kub në qendër të trupit α-Fe(parametri a= 0,448 nm). Entalpi standarde Δ H 0 (\displaystyle \Delta H^(0)) tranzicionit α → β është 0,93 kJ/mol.

Me një rritje graduale të presionit, ai fillon të shfaqë vetitë e një gjysmëpërçuesi, por nuk bëhet gjysmëpërçues në kuptimin e plotë të fjalës (nuk është më as metal). Me një rritje të mëtejshme të presionit, ai kthehet në gjendjen metalike dhe fillon të shfaqë veti superpërcjellëse (temperatura e superpërcjellshmërisë është gjashtë herë më e lartë se ajo e merkurit dhe tejkalon shumë të gjithë elementët e tjerë në përçueshmëri). Sjellja unike e kalciumit është e ngjashme në shumë mënyra me stronciumin (d.m.th., paralelet në tabelën periodike janë ruajtur).

Vetitë kimike

Në serinë e potencialeve standarde, kalciumi ndodhet në të majtë të hidrogjenit. Potenciali standard i elektrodës së çiftit Ca 2+ /Ca 0 është −2,84 V, kështu që kalciumi reagon në mënyrë aktive me ujin, por pa ndezje:

Prania e bikarbonatit të kalciumit të tretur në ujë përcakton në masë të madhe fortësinë e përkohshme të ujit. Quhet i përkohshëm sepse kur uji vlon, bikarbonati dekompozohet dhe CaCO 3 precipiton. Ky fenomen çon, për shembull, në faktin se peshore formohet në kazan me kalimin e kohës.

Aplikacion

Përdorimi kryesor i metalit të kalciumit është si një agjent reduktues në prodhimin e metaleve, veçanërisht nikelit, bakrit dhe çelikut inox. Kalciumi dhe hidridi i tij përdoren gjithashtu për të prodhuar metale të vështira për t'u reduktuar si kromi, toriumi dhe uraniumi. Lidhjet kalcium-plumb përdoren në disa lloje baterish dhe në prodhimin e kushinetave. Granulat e kalciumit përdoren gjithashtu për të hequr gjurmët e ajrit nga pajisjet vakum. Metali i pastër i kalciumit përdoret gjerësisht në metalotermi për prodhimin e elementeve të tokës së rrallë.

Kalciumi përdoret gjerësisht në metalurgji për deoksidimin e çelikut, së bashku me aluminin ose në kombinim me të. Përpunimi jashtë furrës me tela që përmbajnë kalcium zë një pozitë udhëheqëse për shkak të ndikimit shumëfaktorial të kalciumit në gjendjen fiziko-kimike të shkrirjes, makro dhe mikrostrukturën e metalit, cilësinë dhe vetitë e produkteve metalike dhe është një pjesë integrale. pjesë e teknologjisë së prodhimit të çelikut. Në metalurgjinë moderne, teli i injektimit përdoret për të futur kalciumin në shkrirje, i cili është kalcium (nganjëherë silikokalcium ose aluminokalcium) në formën e pluhurit ose metalit të shtypur në një mbështjellës çeliku. Së bashku me deoksidimin (heqjen e oksigjenit të tretur në çelik), përdorimi i kalciumit bën të mundur marrjen e përfshirjeve jometalike që janë të favorshme në natyrë, përbërje dhe formë dhe që nuk shkatërrohen gjatë operacioneve të mëtejshme teknologjike.

Izotopi 48 Ca është një nga materialet efektive dhe më të përdorura për prodhimin e elementeve tepër të rëndë dhe zbulimin e elementeve të rinj të tabelës periodike. Kjo është për shkak se kalciumi-48 është një bërthamë magjike e dyfishtë, kështu që stabiliteti i tij e lejon atë të jetë mjaftueshëm i pasur me neutron për një bërthamë të lehtë; sinteza e bërthamave tepër të rënda kërkon një tepricë neutronesh.

Roli biologjik

Përqendrimi i kalciumit në gjak, për shkak të rëndësisë së tij për një numër të madh të proceseve jetësore, është i rregulluar saktësisht dhe me ushqimin e duhur dhe konsumimin adekuat të produkteve të qumështit me pak yndyrë dhe vitaminës D, nuk ndodh mangësi. Mungesa afatgjatë e kalciumit dhe/ose vitaminës D në dietë rrit rrezikun e osteoporozës dhe në foshnjëri shkakton rakit.

Shënime

1. Fortësia e Brinelit 200-300 MPa
2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Peshat atomike të elementeve 2011 (Raporti Teknik IUPAC) // Kimi e pastër dhe e aplikuar. - 2013. - Vëll. 85, nr. 5 . - F. 1047-1078. - DOI: 10.1351/PAC-REP-13-03-02.
3. Ekipi redaktues: Knunyants I. L. (kryeredaktor). Enciklopedia Kimike: në 5 vëllime - Moskë: Enciklopedia Sovjetike, 1990. - T. 2. - F. 293. - 671 f. - 100,000 kopje.
4. Riley J.P. dhe Skirrow G. Oqeanografia Kimike V. 1, 1965.
5. Pritychenko B. Sistematika e gjysëm jetës së vlerësuar të zbërthimit të dyfishtë beta // Fletët e të dhënave bërthamore. - 2014. - Qershor (vëll. 120). - fq 102-105. - ISSN 0090-3752. - DOI:10.1016/j.nds.2014.07.018.[për të korrigjuar]
6. Pritychenko B. Lista e vlerave të miratuara të prishjes së dyfishtë beta (ββ). (i papërcaktuar) . Qendra Kombëtare e të Dhënave Bërthamore, Laboratori Kombëtar Brookhaven. Marrë më 6 dhjetor 2015.
7. Manuali i kimistit / Bordi redaktues: Nikolsky B. P. et al. - botimi i dytë, i rishikuar. - M.-L.: Kimi, 1966. - T. 1. - 1072 f.
8. Gazete. RU: Elementet e presionit
9. Kalciumi // Enciklopedia e Madhe Sovjetike: [në 30 vëllime] / kap. ed. A. M. Prokhorov. - botimi i 3-të. - M.: Enciklopedia Sovjetike, 1969-1978.
10. Dyudkin D. A., Kisilenko V. V. Ndikimi i faktorëve të ndryshëm në thithjen e kalciumit nga tela me fluks me mbushës kompleks SK40 (rusisht) // Elektrometalurgjia: ditar. - 2009. - Maj (Nr. 5). - F. 2-6.
11. Mikhailov G. G., Chernova L. A. Analiza termodinamike e proceseve të deoksidimit të çelikut me kalcium dhe alumin (rusisht) // Elektrometalurgji: revistë. - 2008. - Mars (Nr. 3). - F. 6-8.
12. Modeli i guaskës së bërthamës
13. Komiteti i Institutit të Mjekësisë (SHBA) për të rishikuar marrjen e referencës dietike për vitaminën D dhe kalciumin; Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, redaktorë (2011).

Kalciumi

KALCIUM-Unë; m.[nga lat. calx (calcis) - gëlqere] Element kimik (Ca), metal i bardhë në argjend, që bën pjesë në gëlqerorë, mermer etj.

◁ Kalcium, oh, oh. kripërat K.

(lat. Kalciumi), një element kimik i grupit II të tabelës periodike, i përket metaleve alkaline tokësore. Emri nga lat. calx, calcis gjenitale - gëlqere. Metal i bardhë argjendi, dendësia 1.54 g/cm 3, t pl 842ºC. Në temperatura të zakonshme oksidohet lehtësisht në ajër. Për sa i përket prevalencës në koren e tokës, ajo renditet e 5-ta (minerale kalcit, gips, fluorit, etj.). Si agjent aktiv reduktues, përdoret për marrjen e U, Th, V, Cr, Zn, Be dhe metale të tjera nga përbërjet e tyre, për deoksidimin e çeliqeve, bronzeve etj. Është pjesë e materialeve kundër fërkimit. Përbërjet e kalciumit përdoren në ndërtim (gëlqere, çimento), përgatitjet e kalciumit përdoren në mjekësi.

KALCIUM (lat. Kalcium), Ca (lexo “kalcium”), element kimik me numër atomik 20, ndodhet në periudhën e katërt në grupin IIA të sistemit periodik të elementeve të Mendelejevit; masa atomike 40.08. I përket elementeve të tokës alkaline (cm. METALET E TOKËS ALKALINE).
Kalciumi natyror përbëhet nga një përzierje e nuklideve (cm. NUKLIDI) me numra masiv 40 (në një përzierje sipas masës 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) dhe 46 (0,003%). Konfigurimi i shtresës së jashtme elektronike 4 s 2 . Pothuajse në të gjitha përbërjet gjendja e oksidimit të kalciumit është +2 (valenca II).
Rrezja e atomit neutral të kalciumit është 0,1974 nm, rrezja e jonit Ca 2+ është nga 0,114 nm (për numrin e koordinimit 6) deri në 0,148 nm (për numrin e koordinimit 12). Energjitë e jonizimit sekuencial të një atomi kalciumi neutral janë, përkatësisht, 6.133, 11.872, 50.91, 67.27 dhe 84.5 eV. Sipas shkallës Pauling, elektronegativiteti i kalciumit është rreth 1.0. Në formën e tij të lirë, kalciumi është një metal i bardhë argjendi.
Historia e zbulimit
Përbërjet e kalciumit gjenden kudo në natyrë, kështu që njerëzimi është njohur me to që nga kohërat e lashta. Gëlqere është përdorur prej kohësh në ndërtim (cm. LIME)(gëlqere e shpejtë dhe e shuar), e cila është konsideruar prej kohësh një substancë e thjeshtë, "tokë". Megjithatë, në 1808 shkencëtari anglez G. Davy (cm. DAVY Humphrey) arriti të marrë një metal të ri nga gëlqere. Për ta bërë këtë, Davy iu nënshtrua elektrolizës një përzierje gëlqereje të shuar pak të lagur me oksid merkuri dhe izoloi një metal të ri nga amalgama e formuar në katodën e merkurit, të cilën ai e quajti kalcium (nga latinishtja calx, gjini calcis - gëlqere). Në Rusi për ca kohë ky metal u quajt "gëlqeri".
Të qenit në natyrë
Kalciumi është një nga elementët më të zakonshëm në Tokë. Ajo përbën 3,38% të masës së kores së tokës (e pesta më e bollshme pas oksigjenit, silikonit, aluminit dhe hekurit). Për shkak të aktivitetit të tij të lartë kimik, kalciumi nuk gjendet në formë të lirë në natyrë. Shumica e kalciumit gjendet në silikate (cm. SILIKATE) dhe aluminosilikatet (cm. SILIKATE E ALUMINIUT) shkëmbinj të ndryshëm (granite (cm. GRANIT), gneisses (cm. GNEISS) dhe kështu me radhë.). Në formën e shkëmbinjve sedimentarë, përbërjet e kalciumit përfaqësohen nga shkumësi dhe gurët gëlqerorë, të përbërë kryesisht nga minerali kalcit. (cm. KALCITE)(CaCO 3). Forma kristalore e kalcitit - mermeri - është shumë më pak e zakonshme në natyrë.
Mineralet e kalciumit si guri gëlqeror janë mjaft të zakonshëm (cm. GELEROR) CaCO3, anhidrit (cm. ANHIDRIT) CaSO 4 dhe gips (cm. GIPS) CaSO 4 2H 2 O, fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2, apatitet (cm. APATITET) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit (cm. DOLOMITE) MgCO 3 ·CaCO 3 . Prania e kripërave të kalciumit dhe magnezit në ujin natyror përcakton fortësinë e tij (cm. FORTËSIA E UJIT). Një sasi e konsiderueshme e kalciumit gjendet në organizmat e gjallë. Kështu, hidroksiapatiti Ca 5 (PO 4) 3 (OH), ose, në një hyrje tjetër, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, është baza e indit kockor të vertebrorëve, duke përfshirë njerëzit; Lëvozhgat dhe lëvozhgat e shumë jovertebrorëve, lëvozhgat e vezëve, etj. janë bërë nga karbonati i kalciumit CaCO 3.
Faturë
Kalciumi metalik përftohet nga elektroliza e një shkrirjeje të përbërë nga CaCl 2 (75-80%) dhe KCl ose nga CaCl 2 dhe CaF 2, si dhe nga reduktimi aluminotermik i CaO në 1170-1200 °C:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Vetite fizike dhe kimike
Metali i kalciumit ekziston në dy modifikime alotropike (shiko Alotropia (cm. ALOTROPI)). Deri në 443 °C, a-Ca me një rrjetë kubike të përqendruar në faqe (parametri a = 0,558 nm) është i qëndrueshëm me një rrjetë kub në qendër të trupit të tipit a-Fe (parametri a = 0,448 nm); më të qëndrueshme. Pika e shkrirjes së kalciumit është 839 °C, pika e vlimit është 1484 °C, dendësia është 1,55 g/cm3.
Aktiviteti kimik i kalciumit është i lartë, por më i ulët se ai i të gjitha metaleve të tjera alkaline tokësore. Ai reagon lehtësisht me oksigjenin, dioksidin e karbonit dhe lagështinë në ajër, prandaj sipërfaqja e metalit të kalciumit është zakonisht gri e zbehtë, kështu që në laborator kalciumi zakonisht ruhet, si metalet e tjera alkaline tokësore, në një kavanoz të mbyllur fort nën një shtresë. të vajgurit.
Në serinë e potencialeve standarde, kalciumi ndodhet në të majtë të hidrogjenit. Potenciali standard i elektrodës së çiftit Ca 2+ /Ca 0 është –2,84 V, kështu që kalciumi reagon në mënyrë aktive me ujin:
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2.
Kalciumi reagon me jometalet aktive (oksigjen, klor, brom) në kushte normale:
2Ca + O 2 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
Kur nxehet në ajër ose oksigjen, kalciumi ndizet. Kalciumi reagon me jometale më pak aktive (hidrogjen, bor, karbon, silikon, azot, fosfor dhe të tjerë) kur nxehet, për shembull:
Ca + H 2 = CaH 2 (hidrid kalciumi),
Ca + 6B = CaB 6 (borid kalciumi),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (nitrit kalciumi)
Ca + 2C = CaC 2 (karabit kalciumi)
Janë të njohura edhe 3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (fosfidi i kalciumit), fosfidet e kalciumit të përbërjeve CaP dhe CaP 5;
2Ca + Si = Ca 2 Si (silicide kalciumi të përbërjeve CaSi, Ca 3 Si 4 dhe CaSi 2 janë gjithashtu të njohura);
Shfaqja e reaksioneve të mësipërme, si rregull, shoqërohet me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie (d.m.th., këto reagime janë ekzotermike). Në të gjitha përbërjet me jometale, gjendja e oksidimit të kalciumit është +2. Shumica e përbërjeve të kalciumit me jometalet dekompozohen lehtësisht nga uji, për shembull:
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3.
Oksidi i kalciumit është zakonisht bazë. Në laborator dhe teknologji përftohet nga zbërthimi termik i karbonateve:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Oksidi teknik i kalciumit CaO quhet gëlqere e gjallë.
Ai reagon me ujin për të formuar Ca(OH) 2 dhe lëshon një sasi të madhe nxehtësie:
CaO + H2O = Ca(OH) 2.
Ca(OH)2 e përftuar në këtë mënyrë zakonisht quhet gëlqere e shuar ose qumësht gëlqereje (cm. Qumësht Gëlqere) për faktin se tretshmëria e hidroksidit të kalciumit në ujë është e ulët (0,02 mol/l në 20°C), dhe kur shtohet në ujë, formohet një suspension i bardhë.
Kur ndërvepron me oksidet acide, CaO formon kripëra, për shembull:
CaO + CO 2 = CaCO 3; CaO + SO 3 = CaSO 4.
Joni Ca 2+ është i pangjyrë. Kur kripërat e kalciumit i shtohen flakës, flaka bëhet e kuqe tulle.
Kripërat e kalciumit si kloruri CaCl 2, bromidi CaBr 2, jodidi CaI 2 dhe nitrat Ca(NO 3) 2 janë shumë të tretshëm në ujë. Të pazgjidhshëm në ujë janë fluori CaF 2, karbonati CaCO 3, sulfati CaSO 4, ortofosfati mesatar Ca 3 (PO 4) 2, oksalati CaC 2 O 4 dhe disa të tjerë.
Është e rëndësishme që, ndryshe nga karbonati mesatar i kalciumit CaCO 3, karbonati acid i kalciumit (bikarbonat) Ca(HCO 3) 2 është i tretshëm në ujë. Në natyrë, kjo çon në proceset e mëposhtme. Kur shiu i ftohtë ose uji i lumit, i ngopur me dioksid karboni, depërton nën tokë dhe bie mbi gur gëlqeror, vërehet shpërbërja e tyre:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2.
Në të njëjtat vende ku uji i ngopur me bikarbonat kalciumi del në sipërfaqen e tokës dhe nxehet nga rrezet e diellit, ndodh një reagim i kundërt:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Kështu transferohen në natyrë masa të mëdha substancash. Si rezultat, vrima të mëdha mund të formohen nën tokë (shih Karst (cm. KARST (dukuri natyrore))), dhe në shpella formohen “akullnaja” e bukur prej guri - stalaktite (cm. STALACTITET (formacionet minerale)) dhe stalagmitet (cm. STALAGMITET).
Prania e bikarbonatit të kalciumit të tretur në ujë përcakton në masë të madhe fortësinë e përkohshme të ujit. (cm. FORTËSIA E UJIT). Quhet i përkohshëm sepse kur uji vlon, bikarbonati dekompozohet dhe CaCO 3 precipiton. Ky fenomen çon, për shembull, në faktin se peshore formohet në kazan me kalimin e kohës.
Aplikimi i kalciumit dhe komponimeve të tij
Metali i kalciumit përdoret për prodhimin metalotermik të uraniumit (cm. URANI (element kimik)), torium (cm. THORIUM), titan (cm. TITAN (element kimik)), zirkon (cm. ZIRKON), cezium (cm. CEZIUM) dhe rubidium (cm. RUBIDIUM).
Përbërjet natyrore të kalciumit përdoren gjerësisht në prodhimin e lidhësve (çimento (cm.Çimento), gipsi (cm. GIPS), gëlqere, etj.). Efekti lidhës i gëlqeres së shuar bazohet në faktin se me kalimin e kohës, hidroksidi i kalciumit reagon me dioksidin e karbonit në ajër. Si rezultat i reagimit të vazhdueshëm, formohen kristale në formë gjilpëre të kalcitit CaCO3, të cilat rriten në gurë, tulla dhe materiale të tjera ndërtimi pranë dhe, si të thuash, i bashkojnë ato në një tërësi të vetme. Karbonati kristalor i kalciumit - mermeri - është një material i shkëlqyer përfundimi. Shkuma përdoret për zbardhjen. Sasi të mëdha gëlqerore konsumohen në prodhimin e gizës, pasi ato bëjnë të mundur shndërrimin e papastërtive zjarrduruese të mineralit të hekurit (për shembull, kuarcit SiO 2) në skorje relativisht të ulëta të shkrirjes.
Zbardhuesi është shumë efektiv si dezinfektues. (cm. Pluhur zbardhues)- "zbardhues" Ca(OCl)Cl - klorur i përzier dhe hipoklorur kalciumi (cm. HIPOKLORITI I KALCIUMIT), me aftësi të lartë oksiduese.
Sulfati i kalciumit përdoret gjithashtu gjerësisht, duke ekzistuar si në formën e një përbërësi anhidrik ashtu edhe në formën e hidrateve kristalore - i ashtuquajturi sulfat "gjysmë ujor" - alabaster (cm. ALEVIZ FRYAZIN (Milanez)) CaSO 4 ·0.5H 2 O dhe sulfat dihidrat - gips CaSO 4 ·2H 2 O. Gipsi përdoret gjerësisht në ndërtim, në skulpturë, për prodhimin e llaçit dhe produkteve të ndryshme artistike. Suva përdoret gjithashtu në mjekësi për të rregulluar kockat gjatë frakturave.
Kloruri i kalciumit CaCl 2 përdoret së bashku me kripën e tryezës për të luftuar ngrirjen e sipërfaqeve të rrugëve. Fluori i kalciumit CaF 2 është një material i shkëlqyer optik.
Kalciumi në trup
Kalciumi është një element biogjen (cm. ELEMENTET BIOGJENIKE), vazhdimisht i pranishëm në indet e bimëve dhe kafshëve. Një komponent i rëndësishëm i metabolizmit mineral të kafshëve dhe njerëzve dhe ushqimit mineral të bimëve, kalciumi kryen funksione të ndryshme në trup. Përbëhet nga apatiti (cm. APATIT), si dhe sulfati dhe karbonati, kalciumi formon përbërësin mineral të indit kockor. Trupi i njeriut me peshë 70 kg përmban rreth 1 kg kalcium. Kalciumi merr pjesë në funksionimin e kanaleve jonike (cm. KANALET jonike) transportimi i substancave përmes membranave biologjike në transmetimin e impulseve nervore (cm. IMPULSI NERVOR), në proceset e koagulimit të gjakut (cm. mpiksja e gjakut) dhe fekondimi. Kalciferolet rregullojnë metabolizmin e kalciumit në trup (cm. KALCIFEROLE)(vitamina D). Mungesa ose teprica e kalciumit çon në sëmundje të ndryshme - rakit (cm. RAKITI), kalcinozë (cm. KALCINOSIS) etj. Prandaj, ushqimi i njeriut duhet të përmbajë përbërje kalciumi në sasitë e nevojshme (800-1500 mg kalcium në ditë). Përmbajtja e kalciumit është e lartë në produktet e qumështit (të tilla si gjizë, djathë, qumësht), disa perime dhe ushqime të tjera. Përgatitjet e kalciumit përdoren gjerësisht në mjekësi.

fjalor enciklopedik. 2009 .

Kalciumi është element i nëngrupit kryesor të grupit të dytë, perioda e katërt e tabelës periodike të elementeve kimike, me numër atomik 20. Përcaktohet me simbolin Ca (lat. Kalcium). Substanca e thjeshtë kalcium (numri CAS: 7440-70-2) është një metal alkaline tokësor i butë dhe reaktiv me ngjyrë të bardhë argjendi.

Historia dhe origjina e emrit

Emri i elementit vjen nga lat. calx (në rastin gjenital calcis) - "gëlqere", "gur i butë". Ai u propozua nga kimisti anglez Humphry Davy, i cili izoloi metalin e kalciumit me metodën elektrolitike në 1808. Davy elektrolizoi një përzierje gëlqereje të shuar të lagësht dhe oksidit të merkurit HgO në një pjatë platini, e cila shërbeu si anodë. Katoda ishte një tel platini i zhytur në merkur të lëngshëm. Si rezultat i elektrolizës, u përftua amalgama e kalciumit. Duke distiluar merkurin prej tij, Davy mori një metal të quajtur kalcium.
Përbërjet e kalciumit - gur gëlqeror, mermer, gips (si dhe gëlqere - një produkt i kalcinimit të gurit gëlqeror) janë përdorur në ndërtim për disa mijëra vjet më parë. Deri në fund të shekullit të 18-të, kimistët e konsideronin gëlqeren si një lëndë të ngurtë të thjeshtë. Në 1789, A. Lavoisier sugjeroi se gëlqere, magnezi, bariti, alumini dhe silicë janë substanca komplekse.

Faturë

Kalciumi i lirë metalik përftohet nga elektroliza e një shkrirjeje të përbërë nga CaCl 2 (75-80%) dhe KCl ose CaCl 2 dhe CaF 2, si dhe reduktimi aluminotermik i CaO në 1170-1200 °C:
4CaO + 2Al → CaAl 2 O 4 + 3Ca.

Vetitë fizike

Metali i kalciumit ekziston në dy modifikime alotropike. Deri në 443 °C, α-Ca me një rrjetë kubike të përqendruar në faqe (parametri a = 0,558 nm) është i qëndrueshëm me një rrjetë kub në qendër të trupit të tipit α-Fe (parametri a = 0,448 nm); më të qëndrueshme. Entalpia standarde ΔH 0 e tranzicionit α → β është 0,93 kJ/mol.
Me një rritje graduale të presionit, ai fillon të shfaqë vetitë e një gjysmëpërçuesi, por nuk bëhet gjysmëpërçues në kuptimin e plotë të fjalës (nuk është më as metal). Me një rritje të mëtejshme të presionit, ai kthehet në gjendjen metalike dhe fillon të shfaqë veti superpërcjellëse (temperatura e superpërcjellshmërisë është gjashtë herë më e lartë se ajo e merkurit dhe tejkalon shumë të gjithë elementët e tjerë në përçueshmëri). Sjellja unike e kalciumit është e ngjashme në shumë mënyra me stronciumin (d.m.th., mbeten paralele në tabelën periodike).

Vetitë kimike

Kalciumi është një metal tipik i tokës alkaline. Aktiviteti kimik i kalciumit është i lartë, por më i ulët se ai i të gjitha metaleve të tjera alkaline tokësore. Ai reagon lehtësisht me oksigjenin, dioksidin e karbonit dhe lagështinë në ajër, prandaj sipërfaqja e metalit të kalciumit është zakonisht gri e zbehtë, kështu që në laborator kalciumi zakonisht ruhet, si metalet e tjera alkaline tokësore, në një kavanoz të mbyllur fort nën një shtresë. vajguri ose parafine e lëngshme.