Кальцій
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Зміст |
[ред.] Загальна інформація
Кальцій (рос. кальций, англ. calcium, нім. Kalzium n) – хімічний елемент, належить до лужноземельних металів, символ Са, ат. н. 20; ат. м. 40,08. Сріблясто-білий м'який метал. Хімічно активний, легко окиснюється. Густина 1,55., т-ра плавлення 842оС, т-ра кипіння 1491оС. Твердість К. за Брінеллем 200-300 МПа.
[ред.] Походження назви
Назва елементу походить від латинського calx, calcis — вапно («м'який камінь»). Вона було запропоноване англ. хіміком Г. Деві, в 1808 р. що виділив металевий кальцій електролізом. Деві змішував вологе гашене вапно з оксидом ртуті HgO на платиновій пластині, яка була анодом. Катодом служив платиновий дріт, занурений в рідку ртуть. В результаті електролізу виходила амальгама кальцію.
[ред.] Поширення в природі
За поширеністю в природі кальцій займає п'яте місце серед хімічних елементів (3,6% маси земної кори). У зв'язку з високою хімічною активністю у вільному стані він не зустрічається. Найбільш поширеними його сполуками є вапняк, крейда та мармур, які мають однаковий хімічний склад CaCO3, але різну кристалічну будову.
Кларк К. в кам'яних метеоритах 1,4%, ультраосновних - 0,7%, основних - 6,72%, середніх - 4,65%, кислих породах - 1,58%.
К. входить до складу багатьох мінералів (силікати, алюмосилікати, боросилікати, карбонати, сульфати, фосфати, ванадати, вольфрамати, молібдати, титанати, ніобати, флуориди, хлориди та ін.). Складова частина вапняків, мармуру тощо. Ці мінерали часто утворюють цілі гірські масиви. У великих кількостях зустрічаються також апатити і фосфорити, основою яких є фосфат кальцію Са3(РО4)2. Досить поширеним є мінерал гіпс CaSO4 · 2Н2О.
Крім того, значні кількості сполук кальцію містяться в ґрунті і природних водах, а також входять до складу тваринних і рослинних організмів. Так, наприклад, мінеральна маса кісток і зубів тварин містить близько 80% фосфату кальцію Са3(РО4)2, а шкаралупа яєць майже повністю складається з карбонату кальцію СаСО3.
[ред.] Фізичні властивості
У вільному стані кальцій — сріблясто-білий легкий метал. Густина його 1,55 г/см3. Температура плавлення 851°С. Твердість кальцію невелика, він лише трохи твердіший за свинець та натрій. Пластичність досить висока: кальцій легко можна пресувати і розкатувати в тоненькі листочки.
[ред.] Хімічні властивості
Кальцій належить до головної підгрупи другої групи періодичної системи Менделєєва. Його атоми на зовнішньому енергетичному рівні мають по два електрони. Ці електрони він легко втрачає і перетворюється в позитивно заряджені іони Са2+. У всіх своїх сполуках кальцій буває лише двовалентний. Кальцій належить до найактивніших металів і за своєю хімічною активністю поступається лише перед лужними металами.
При звичайній температурі кальцій легко взаємодіє з киснем і вологою повітря, тому його зберігають під шаром гасу, вазеліну або в герметично закритій посудині. При нагріванні він легко запалюється, утворюючи оксид кальцію:
- 2Са + О2 = 2СаО
Кальцій легко взаємодіє також з водою, особливо при нагріванні, а з кислотами реагує дуже бурхливо:
- Са + 2Н2О = Ca(ОН)2 + Н2 ↑
- Са + 2HCl = CaCl2 + Н2 ↑
З вологим бромом і хлором кальцій взаємодіє вже при звичайній температурі, а при нагріванні безпосередньо реагує з сіркою, азотом і іншими речовинами, а також відновлює майже всі метали з їх оксидів:
- Са + Cl2 = CaCl2
- Са + S = CaS
- Ca + C =нагрівання CaCl2 - карбід
- 3Са + N2 = Са3N2
[ред.] Одержання
Металічний кальцій добувають електролізом розплавленого хлориду кальцію при температурі 800—850°С. Процес електролізу можна зобразити такими рівняннями:
CaCl2
↑↓
— Катод <- Са2+ + 2Cl- -> Анод +
Са2+ + 2е = Са° 2Cl — 2е = 2Cl° = Cl2 ↑
[ред.] Застосування
Металічний кальцій застосовують головним чином у металургії для одержання деяких металів з їх оксидів, які важко відновлюються, наприклад ванадію, хрому і ін.
- V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO
- Cr2O3 + 3Ca = 2Cr + 3CaO
Кальцій використовують також для розкиснення сталі і бронзи при їх виплавці, а також для виготовлення деяких сплавів. Так, сплав свинцю з невеликою добавкою кальцію служить для заливки підшипників залізничних вагонів.
Крім того, кальцій застосовують для зневоднення деяких органічних рідин і інших цілей.
Використовують у металургії для виготовлення сплавів і як відновник. Широко застосовують природні солі кальцію.
[ред.] Лікарські засоби
З'єднання кальцію широко застосовуються як антигістамінні засоби.
З'єднання кальцію входять в склад препаратів для профілактики остеопорозу, у вітамінні комплекси.
[ред.] Біологічна роль
Кальцій самий розповсюджений макроелемент в організмі людини, більша його частина міститься в скелеті і зубах у вигляді фосфатів. Іони кальцію приймають участь в процесах згортання крові, м'язових і нейронних реакціях, забезпечують осмотичний тиск крові. Потреба в кальцію залежить від віку. Для дорослих необхідна добова норма складає від 800 до 1000 міліграм, для дітей — від 600 до 900 міліграм, що дуже важливо внаслідок інтенсивного росту скелета дитини. Зловживання кавою та алкоголем може призводити до дефіциту кальцію.
[ред.] Література
- Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: «Донбас», 2004. ISBN 966-7804-14-3
