કેલ્શિયમ મેટલ ફોર્મ્યુલા. પ્રકૃતિમાં કેલ્શિયમ (પૃથ્વીના પોપડામાં 3.4%)

કેલ્શિયમનો ઇતિહાસ

કેલ્શિયમની શોધ 1808 માં હમ્ફ્રી ડેવી દ્વારા કરવામાં આવી હતી, જેમણે, સ્લેક્ડ લાઈમ અને મર્ક્યુરિક ઓક્સાઇડના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા, કેલ્શિયમ એમલગમ મેળવ્યું હતું, જેમાંથી ધાતુ રહે છે તે પારાને નિસ્યંદિત કરવાની પ્રક્રિયાના પરિણામે કેલ્શિયમ એમલગમ મેળવ્યું હતું. કેલ્શિયમલેટિનમાં ચૂનોજેવું લાગે છે calx, તે આ નામ હતું જે અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી દ્વારા શોધાયેલ પદાર્થ માટે પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.

કેલ્શિયમ એ રાસાયણિક તત્વો D.I ના સામયિક કોષ્ટકના જૂથ IV ના મુખ્ય પેટાજૂથ II નું એક તત્વ છે. મેન્ડેલીવ, 20 ની અણુ સંખ્યા અને 40.08 પરમાણુ દળ ધરાવે છે. સ્વીકૃત હોદ્દો Ca છે (લેટિનમાંથી - કેલ્શિયમ).

ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ એ ચાંદી-સફેદ રંગ સાથે પ્રતિક્રિયાશીલ નરમ આલ્કલી ધાતુ છે. ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને લીધે, ધાતુની સપાટી નિસ્તેજ બની જાય છે, તેથી કેલ્શિયમને એક ખાસ સંગ્રહ શાસનની જરૂર છે - એક ચુસ્તપણે બંધ કન્ટેનર, જેમાં ધાતુ પ્રવાહી પેરાફિન અથવા કેરોસીનના સ્તરથી ભરવામાં આવે છે.

કેલ્શિયમ એ મનુષ્યો માટે જરૂરી સૂક્ષ્મ તત્વોમાં સૌથી વધુ જાણીતું છે. દૈનિક જરૂરિયાતતે તંદુરસ્ત પુખ્ત વયના લોકો માટે 700 થી 1500 મિલિગ્રામ ધરાવે છે, પરંતુ તે ગર્ભાવસ્થા અને સ્તનપાન દરમિયાન વધે છે, આને ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ અને તૈયારીના સ્વરૂપમાં કેલ્શિયમ મેળવવું જોઈએ.

પ્રકૃતિમાં બનવું

કેલ્શિયમમાં ખૂબ ઊંચી રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ હોય છે, તેથી તે તેના મુક્ત (શુદ્ધ) સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં જોવા મળતું નથી. જો કે, તે પૃથ્વીના પોપડામાં પાંચમું સૌથી સામાન્ય છે; તે સેડિમેન્ટરી (ચૂનાના પત્થર, ચાક) અને ખડકો (ગ્રેનાઈટ) ના સંયોજનોના રૂપમાં જોવા મળે છે જેમાં પુષ્કળ પ્રમાણમાં કેલ્શિયમ હોય છે;

તે જીવંત જીવોમાં ખૂબ વ્યાપક છે; તેની હાજરી છોડ, પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોમાં જોવા મળે છે, જ્યાં તે મુખ્યત્વે દાંત અને હાડકાની પેશીઓમાં હોય છે.

કેલ્શિયમ શોષણ

માંથી કેલ્શિયમના સામાન્ય શોષણમાં અવરોધ ખાદ્ય ઉત્પાદનોમીઠાઈઓ અને આલ્કલીના સ્વરૂપમાં કાર્બોહાઇડ્રેટ્સનો વપરાશ છે, જે કેલ્શિયમ ઓગળવા માટે જરૂરી પેટના હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડને તટસ્થ કરે છે. કેલ્શિયમ શોષણની પ્રક્રિયા ખૂબ જટિલ છે, તેથી કેટલીકવાર તે માત્ર ખોરાકમાંથી મેળવવા માટે પૂરતું નથી;

અન્ય લોકો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

આંતરડામાં કેલ્શિયમના શોષણને સુધારવા માટે, તે જરૂરી છે, જે કેલ્શિયમ શોષણની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે. ખાતી વખતે કેલ્શિયમ (પૂરક સ્વરૂપમાં) લેવાથી શોષણ અવરોધાય છે, પરંતુ કેલ્શિયમ સપ્લીમેન્ટ્સ ખોરાકથી અલગ લેવાથી આ પ્રક્રિયાને કોઈ પણ રીતે અસર થતી નથી.

શરીરનું લગભગ તમામ કેલ્શિયમ (1 થી 1.5 કિગ્રા) હાડકાં અને દાંતમાં જોવા મળે છે. કેલ્શિયમ નર્વસ પેશીઓની ઉત્તેજના, સ્નાયુઓની સંકોચન, રક્ત ગંઠાઈ જવાની પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ છે, કોષોના ન્યુક્લિયસ અને પટલનો ભાગ છે, સેલ્યુલર અને પેશી પ્રવાહી, એન્ટિ-એલર્જિક અને બળતરા વિરોધી અસરો ધરાવે છે, એસિડિસિસ અટકાવે છે અને સક્રિય કરે છે. ઉત્સેચકો અને હોર્મોન્સની સંખ્યા. કેલ્શિયમ અભેદ્યતાના નિયમનમાં પણ સામેલ છે કોષ પટલ, વિપરીત અસર ધરાવે છે.

કેલ્શિયમની ઉણપના ચિહ્નો

શરીરમાં કેલ્શિયમની ઉણપના ચિહ્નો નીચે મુજબ છે, પ્રથમ નજરમાં, અસંબંધિત લક્ષણો:

• નર્વસનેસ, બગડતો મૂડ;
• ઝડપી ધબકારા;
• આંચકી, હાથપગની નિષ્ક્રિયતા;
• વૃદ્ધિ અને બાળકોની ધીમી;
• હાઈ બ્લડ પ્રેશર;
• નખનું વિભાજન અને બરડપણું;
• સાંધાનો દુખાવો, "પેઇન થ્રેશોલ્ડ" ઘટાડવો;
• ભારે માસિક સ્રાવ.

કેલ્શિયમની ઉણપના કારણો

કેલ્શિયમની ઉણપના કારણોમાં અસંતુલિત આહાર (ખાસ કરીને ઉપવાસ), ખોરાકમાં કેલ્શિયમનું ઓછું પ્રમાણ, ધૂમ્રપાન અને કોફી અને કેફીન યુક્ત પીણાંનું વ્યસન, ડિસબેક્ટેરિયોસિસ, કિડની રોગ, થાઇરોઇડ રોગ, ગર્ભાવસ્થા, સ્તનપાન અને મેનોપોઝનો સમાવેશ થઈ શકે છે.

અતિશય કેલ્શિયમ, જે ડેરી ઉત્પાદનોના અતિશય વપરાશ અથવા દવાઓના અનિયંત્રિત ઉપયોગથી થઈ શકે છે, તે અત્યંત તરસ, ઉબકા, ઉલટી, ભૂખ ન લાગવી, નબળાઇ અને પેશાબમાં વધારો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

જીવનમાં કેલ્શિયમનો ઉપયોગ

કેલ્શિયમ યુરેનિયમના મેટાલોથર્મિક ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ કરે છે, કુદરતી સંયોજનોના રૂપમાં તેનો ઉપયોગ જીપ્સમ અને સિમેન્ટના ઉત્પાદન માટે કાચા માલ તરીકે, જીવાણુ નાશકક્રિયાના સાધન તરીકે થાય છે (સુપ્રસિદ્ધ બ્લીચ).

કેલ્શિયમ છે સામાન્ય તત્વ, ઘણીવાર વિવિધ સંયોજનો, મુખ્યત્વે ક્ષારના સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે. કોઈપણ જીવનું હાડપિંજર તેના અસ્તિત્વને આ પદાર્થને આભારી છે. આવા મહત્વપૂર્ણ તત્વનજીકથી ધ્યાન આપવાનું પાત્ર છે, તેથી તે વધુ આપવામાં આવશે વિગતવાર લાક્ષણિકતાઓરાસાયણિક તત્વ, કેલ્શિયમ અણુની રચના ગણવામાં આવે છે.

ચિહ્નો

પ્રકૃતિમાં, તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં, પદાર્થ મળી નથી, કેલ્શિયમના ભૌતિક ગુણધર્મો ફક્ત આમાં જ નક્કી કરી શકાય છે પ્રયોગશાળા શરતો:

• એક સરળ સ્થિતિ એ એક ધાતુ છે જેમાં કઠિનતા, નરમતા અને કાપવામાં સરળ છે;
• - 842 સે તાપમાને પીગળે છે;
• ઉત્કલન બિંદુ - 1482C;
• ઘનતા 20 પર 1.54 g/cm3 છે;
• સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ - 2600 kgf/mm2;
• મર્યાદિત સ્થિતિસ્થાપકતા મૂલ્ય - 0.4 kgf/mm2;
• બ્રિનેલ કઠિનતા - 20-30 kgf/mm2;
• ચાંદી-સફેદ રંગ છે;
• જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે તે પ્રકાશિત થાય છે, જ્યોતમાં ઈંટ-લાલ રંગ હોય છે.

વિશિષ્ટ લક્ષણોમાંની એક ક્ષમતા છે તમારી મિલકતો બદલોદબાણ હેઠળ. પ્રથમ, તે તેના ગુણો ગુમાવે છે, સેમિકન્ડક્ટરના ગુણો દર્શાવે છે.

મુ હાઈ બ્લડ પ્રેશર ધાતુના ગુણધર્મોવળતર, તત્વ સુપરકન્ડક્ટિવિટી મેળવે છે. પ્રકારનું છે આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ.

તત્વની અણુ સંખ્યા 20 છે. સત્તાવાર રીતે સ્વીકૃત હોદ્દો- Ca (Lat. કેલ્શિયમ).

કેલ્શિયમના રાસાયણિક ગુણધર્મો શું છે? તત્વ ધરાવે છે પ્રવૃત્તિની વધેલી ડિગ્રી, જેના કારણે તે તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં ક્યારેય જોવા મળતું નથી. કેલ્શિયમ સંયોજનો, તેનાથી વિપરીત, દરેક જગ્યાએ જોવા મળે છે - અસંખ્ય ખડકો અને સજીવોની રચનામાં. ચાલુ બહારહાઇડ્રોકાર્બન સાથે ઝડપી પ્રતિક્રિયા થાય છે, જેના કારણે તત્વની સપાટી પર ગ્રે કોટિંગ દેખાય છે.

એસિડ સાથે હિંસક પ્રતિક્રિયા આપે છે, ક્યારેક ઇગ્નીશન થાય છે. પાણી સાથેની પ્રતિક્રિયા ઓછી સક્રિય નથી અને વિપુલ પ્રમાણમાં પ્રકાશન સાથે છે. પરિણામી ઉકેલ આપે છે આલ્કલાઇન પ્રતિક્રિયા. કેલ્શિયમની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ અને તેનું ત્વરિત ઓક્સિડેશન હવામાં તેને સંગ્રહિત કરવા દબાણ કરે છે. ચુસ્તપણે બંધ ગ્લાસ કન્ટેનરમાં, પેરાફિનના સ્તરથી અથવા કેરોસીનના સ્તર હેઠળ આવરી લેવામાં આવે છે.

તે સામાન્ય સ્થિતિમાં ઓક્સિજન અથવા હેલોજન સાથે જોડાય છે. જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે તે ફોસ્ફરસ, હાઇડ્રોજન, સલ્ફર, નાઇટ્રોજન, કાર્બન અને અન્ય બિન-ધાતુ તત્વો સાથે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને ફ્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા ઠંડીમાં પણ થાય છે. તે પાણી સાથે સક્રિય રીતે સંપર્ક કરે છે, ઠંડા પાણી સાથે વધુ ધીમેથી અને ગરમ પાણી સાથે ખૂબ જોરશોરથી.

અણુ માળખું

ચાલો કેલ્શિયમ અણુની રચનાને ધ્યાનમાં લઈએ. કોર વહન કરે છે હકારાત્મક ચાર્જ (+20). તેની અંદર 20 ન્યુટ્રોન અને સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન છે, 2:8:8:2 માં વિતરિત, 4 ભ્રમણકક્ષામાં ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરે છે.

કેલ્શિયમની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ +2 છે. બાહ્ય ઊર્જા સ્તર પર, અણુ સમાવે છે 2 જોડી s ઇલેક્ટ્રોન, જે તે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન સરળતાથી બહાર પાડે છે.

તેઓ તત્વની સંયોજકતા નક્કી કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનિક માળખુંકેલ્શિયમ અણુ: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 (ટૂંકમાં 4s2).

ધ્યાન આપો!મોલ એ અણુઓની ચોક્કસ સંખ્યા (6.02 x 1023) છે. એક પદાર્થના છછુંદરમાં સમૂહ હોય છે જે બીજા પદાર્થના છછુંદરના સમૂહથી અલગ હોય છે, કારણ કે પરમાણુઓની રચના અને તે મુજબ, તેમનું વજન અલગ હશે.

કેલ્શિયમનો દાઢ સમૂહ એ પદાર્થના દળ અને મોલ્સની સંખ્યાનો ગુણોત્તર છે: સૂત્ર કે જેના દ્વારા મોલ્સમાં દળની ગણતરી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં M મોલર માસ છે.

m એ પદાર્થનો સમૂહ છે.

n એ મોલ્સની સંખ્યા છે.

કેલ્શિયમનું દાઢ માસ છે 40.08 ગ્રામ/મોલ

અણુઓ અને આયનો વચ્ચે શું તફાવત છે

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવામાં આવે છે અથવા અણુમાં ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે આયન એ કણો છે. જ્યારે તેઓ વધારાના ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે અથવા મેળવે છે ત્યારે હકારાત્મક રીતે (કેશન) અથવા નકારાત્મક (આયન) ચાર્જ થઈ શકે છે. પરમાણુઓના ભાગ રૂપે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે રાસાયણિક સંયોજનો, અને માં સ્વતંત્ર સ્વરૂપ(પ્લાઝમા, ગેસ અથવા પ્રવાહી).

કેલ્શિયમ અણુની રચના આયન કરતા અલગ છે. અણુ રજૂ કરે છે તટસ્થ કણસમાન સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન સાથે. આ અણુ અને આયન વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત છે.

કેલ્શિયમ પરમાણુ તેના આયનથી અલગ પડે છે ચાર્જ અને ગુણધર્મો. કેલ્શિયમ અણુની રચના એવી છે કે બાહ્ય શેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે વિવિધ બોન્ડમાં પ્રવેશી શકે છે. ઘટક 2 ને કનેક્ટ કરતી વખતે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનઅન્ય અણુઓની ભ્રમણકક્ષામાં ખસેડો, એક તટસ્થ અણુને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ Ca++ આયનમાં ફેરવો. આ કિસ્સામાં, અણુમાં ઘટાડાના ગુણધર્મો છે, અને આયનમાં ઓક્સિડાઇઝિંગ ગુણધર્મો છે.

મુખ્ય લક્ષણો

તત્વ સામયિક કોષ્ટકમાં મૂકવામાં આવે છે મુખ્ય પેટાજૂથ (A) ના જૂથ II 4 સમયગાળામાં, અને આ જૂથના તમામ ઘટકો, અપવાદ વિના, તમામ અનુરૂપ લાક્ષણિકતાઓ અને ગુણધર્મો સાથે, આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓથી સંબંધિત છે.

સામાન્ય ધાતુઓથી વિપરીત, કેલ્શિયમમાં કેટલાક હોય છે ચોક્કસ ગુણધર્મો. એવું માનવા માટેનું કારણ છે કે તે બિન-ધાતુ છે.

અમુક શરતો હેઠળ, ઉપર જણાવ્યા મુજબ, ઉચ્ચ દબાણ હેઠળ તે તેના ધાતુના ગુણધર્મો ગુમાવે છે.

તત્વ રાસાયણિક રીતે સક્રિયતેથી, પ્રકૃતિમાં, કેલ્શિયમ સંયોજનો ક્ષારના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે, મુખ્યત્વે ખનિજો અથવા પૃથ્વીના પોપડાના કાંપમાં. ઉપરાંત, દરિયાના પાણીમાં કેલ્શિયમનો મોટો જથ્થો જોવા મળે છે, જ્યાં તેનું પ્રમાણ લગભગ 1 g/l છે. માનવ શરીર લગભગ સમાવે છે 1-1.5 કિગ્રા પદાર્થ, અને તેમાંથી મોટા ભાગના હાડકામાં સમાયેલ છે, તેમની મજબૂતાઈને સુનિશ્ચિત કરે છે.

કેલ્શિયમમાં સૌથી વધુ સમૃદ્ધ કાંપના ખડકો છે:

• ચૂનાનો પત્થર
• જીપ્સમ
• આરસ
• ડોલોમાઇટ
• ઉદાસીન

તમામ આંતર-ગુફા રચનાઓ, સ્ટેલેક્ટાઇટ્સ અને સ્ટેલાગ્માઇટ છે કાર્બોનેટ CaC03. અણુની રચના તેને અન્ય પદાર્થો સાથે સક્રિય રીતે પ્રતિક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે, તેથી વિવિધ સંયોજનોની સંખ્યા ખૂબ મોટી છે.

તત્વ એક આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુ છે. કારણ કે જ્યારે તે પ્રતિક્રિયા આપે છે ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે, તે ઘટાડનાર એજન્ટ છે અને સંયોજનોમાં કેલ્શિયમની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ +2 છે. યુ સરળ તત્વ ઓક્સિડેશન સ્થિતિ શૂન્ય છે, તમામ ધાતુઓની જેમ, કારણ કે તેમની ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે. IN અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર"ઓક્સિડેશન સ્થિતિ" ની વિભાવના ઘણીવાર "સંયોજકતા" ની વિભાવના સમાન હોય છે.

ઉપયોગનો અવકાશ

કેલ્શિયમના ઉપયોગો શું છે? મુખ્ય દિશા ધાતુશાસ્ત્ર છે. તે તાંબુ, ક્રોમિયમ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, યુરેનિયમ, નિકલ અને થોરિયમના ઉત્પાદનમાં ઘટાડાના એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે.

દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો મેળવવા માટે ધાતુની વિવિધતા મેટલોથર્મીમાં વપરાય છે, અને તદ્દન વ્યાપકપણે.

સ્ટીલને ડીઓક્સિડાઇઝ કરવા (પીગળવામાં હાજર ઓક્સિજન દૂર કરવા) તેનો ઉપયોગ એલ્યુમિનિયમ સાથેના સંયોજનના ભાગ તરીકે અથવા અલગ રાસાયણિક તત્વ તરીકે થાય છે.

વધુમાં, મેટલ તત્વ તરીકે વપરાય છે એલોયિંગ એડિટિવ, બેરિંગ્સ, એન્જિન અથવા એરક્રાફ્ટના મહત્વપૂર્ણ ભાગોની મજબૂતાઈમાં વધારો.

માં લાગુ તેલ શુદ્ધિકરણ ઉદ્યોગસલ્ફરને દૂર કરવા માટે, વિવિધ કાર્બનિક પ્રવાહીના નિર્જલીકરણ માટે સેવા આપે છે. નાઇટ્રોજનયુક્ત અશુદ્ધિઓમાંથી આર્ગોનને શુદ્ધ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ ઉદ્યોગમાં થાય છે.

ઓછા વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા નથી દવા માં, શરીરના ઘણા કાર્યોને અસર કરે છે, અને તેથી તત્વની માત્રા સતત ફરી ભરવી આવશ્યક છે. વધુમાં, તે શરીરમાંથી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સને દૂર કરવા પ્રોત્સાહન આપે છે. કેલ્શિયમ ગ્લુકોનેટ, કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ, જીપ્સમ અને અન્ય તૈયારીઓ વિવિધ રોગોની સારવાર અથવા નિવારણ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

તે શરીરની અંદર શું ભૂમિકા ભજવે છે?

મહત્વ ધરાવે છે માળખાકીય અર્થ, સખત સપાટીઓ માટે મકાન સામગ્રી છે, હાડકાં, દાંત, શિંગડા પ્લેટો, પ્રાણીઓના ખૂર. શેલફિશ શેલ્સ લગભગ સંપૂર્ણ રીતે કેલ્સિફાઇડ સંયોજનો ધરાવે છે. વેલીકા જૈવિક ભૂમિકાકેલ્શિયમ માનવ શરીરમાં, તે ઘણા કાર્યો કરે છે, મોટાભાગની મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે:

• નિયમન કરે છે સ્નાયુ સંકોચન, ચેતાપ્રેષકોનો સ્ત્રાવ;
• પ્રભાવિત કરે છે રુધિરાભિસરણ તંત્રદબાણને નિયંત્રિત કરે છે;
• કોશિકાઓમાં લોહીના ગંઠાઈ જવા અને ચયાપચયના નિયમનમાં સક્રિય ભાગ લે છે;
• અસ્થિ રચનાના સતત નવીકરણમાં ભાગ લે છે;
• રોગપ્રતિકારક શક્તિને મજબૂત કરે છે;
• ઉત્સેચકો અને હોર્મોન્સના સંશ્લેષણને પ્રોત્સાહન આપે છે;
• સ્નાયુઓને અસર કરે છે, હૃદયના સંકોચનને નિયંત્રિત કરે છે;
• અંતઃકોશિક પ્રક્રિયાઓને અસર કરે છે;
• પટલની અભેદ્યતાને નિયંત્રિત કરીને રક્ષણ આપે છે.

કેલ્શિયમ સાથે માનવ શરીરની દૈનિક ભરપાઈ ઓછામાં ઓછી હોવી જોઈએ 800-1250 મિલિગ્રામ,મર્યાદા 2500 મિલિગ્રામ/દિવસ છે.

કેલ્શિયમ અને તેના સંયોજનોના ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ તત્વ

નિષ્કર્ષ

રસાયણશાસ્ત્ર, ભૂસ્તરશાસ્ત્ર, જીવવિજ્ઞાનના ક્ષેત્રોમાં તત્વનું ખૂબ જ મહત્વ છે અને તેમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. જીવંત સજીવોની કામગીરીઅને સામાન્ય કુદરતી પ્રક્રિયાઓમાં સક્રિયપણે ભાગ લે છે.

કેલ્શિયમ (લેટિન કેલ્શિયમ, સિમ્બોલાઇઝ્ડ Ca) એ અણુ ક્રમાંક 20 અને અણુ સમૂહ 40.078 ધરાવતું તત્વ છે. તે બીજા જૂથના મુખ્ય પેટાજૂથનું એક તત્વ છે, દિમિત્રી ઇવાનોવિચ મેન્ડેલીવના રાસાયણિક તત્વોના સામયિક કોષ્ટકનો ચોથો સમયગાળો. સામાન્ય સ્થિતિમાં, સાદો પદાર્થ કેલ્શિયમ એ હળવા (1.54 g/cm3) ચાંદી-સફેદ રંગની નરમ, રાસાયણિક રીતે સક્રિય આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ છે.

પ્રકૃતિમાં, કેલ્શિયમ છ આઇસોટોપ્સના મિશ્રણ તરીકે રજૂ થાય છે: 40Ca (96.97%), 42Ca (0.64%), 43Ca (0.145%), 44Ca (2.06%), 46Ca (0.0033%) અને 48Ca (0.18%). વીસમા તત્વનો મુખ્ય આઇસોટોપ - સૌથી સામાન્ય - 40Ca છે, તેની આઇસોટોપિક વિપુલતા લગભગ 97% છે. છમાંથી કુદરતી આઇસોટોપ્સકેલ્શિયમ પાંચ સ્થિર છે, છઠ્ઠો આઇસોટોપ 48Ca, છમાંથી સૌથી ભારે અને ખૂબ જ દુર્લભ છે (તેની આઇસોટોપિક વિપુલતા માત્ર 0.185% છે), તાજેતરમાં 5.3∙1019 વર્ષનાં અર્ધ જીવન સાથે ડબલ β-ક્ષયમાંથી પસાર થતો જોવા મળ્યો હતો. સમૂહ નંબર 39, 41, 45, 47 અને 49 સાથે કૃત્રિમ રીતે મેળવેલા આઇસોટોપ કિરણોત્સર્ગી છે. મોટેભાગે તેઓ જીવંત જીવતંત્રમાં ખનિજ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં આઇસોટોપિક સૂચક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. 45Ca, યુરેનિયમ રિએક્ટરમાં ન્યુટ્રોન સાથે મેટાલિક કેલ્શિયમ અથવા તેના સંયોજનોને ઇરેડિયેટ કરીને મેળવવામાં આવે છે, તે જમીનમાં થતી મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં અને છોડ દ્વારા કેલ્શિયમ શોષણની પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. સમાન આઇસોટોપ માટે આભાર, ગંધ પ્રક્રિયા દરમિયાન કેલ્શિયમ સંયોજનો સાથે વિવિધ પ્રકારના સ્ટીલ અને અતિ-શુદ્ધ આયર્નના દૂષણના સ્ત્રોતો શોધવાનું શક્ય હતું.

કેલ્શિયમ સંયોજનો - આરસ, જિપ્સમ, ચૂનો અને ચૂનો (ચૂનાના પત્થર ફાયરિંગનું ઉત્પાદન) પ્રાચીન સમયથી જાણીતા છે અને બાંધકામ અને દવામાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. પ્રાચીન ઇજિપ્તવાસીઓએ તેમના પિરામિડના નિર્માણમાં કેલ્શિયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ કર્યો હતો, અને મહાન રોમના રહેવાસીઓએ કચડી પથ્થર, ચૂનો અને રેતીના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને કોંક્રિટની શોધ કરી હતી. સુધી XVIII ના અંતમાંસદીઓથી, રસાયણશાસ્ત્રીઓને ખાતરી હતી કે ચૂનો એક સરળ ઘન છે. ફક્ત 1789 માં લેવોઇસિયરે સૂચવ્યું હતું કે ચૂનો, એલ્યુમિના અને કેટલાક અન્ય સંયોજનો - જટિલ પદાર્થો. 1808માં જી. ડેવી દ્વારા વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા કેલ્શિયમ ધાતુ મેળવવામાં આવી હતી.

કેલ્શિયમ ધાતુનો ઉપયોગ તેની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ સાથે સંકળાયેલ છે. તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ ધાતુઓના સંયોજનોમાંથી પુનઃપ્રાપ્તિ માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, થોરિયમ, યુરેનિયમ, ક્રોમિયમ, ઝિર્કોનિયમ, સીઝિયમ, રૂબિડિયમ; સ્ટીલ અને કેટલાક અન્ય એલોયમાંથી ઓક્સિજન અને સલ્ફર દૂર કરવા માટે; કાર્બનિક પ્રવાહીના નિર્જલીકરણ માટે; શૂન્યાવકાશ ઉપકરણોમાં શેષ વાયુઓને શોષવા માટે. વધુમાં, કેલ્શિયમ ધાતુ કેટલાક એલોયના એલોયિંગ ઘટક તરીકે સેવા આપે છે. કેલ્શિયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ વધુ વ્યાપક રીતે થાય છે - તેનો ઉપયોગ બાંધકામ, આતશબાજી, કાચનું ઉત્પાદન, દવા અને અન્ય ઘણા ક્ષેત્રોમાં થાય છે.

કેલ્શિયમ એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ બાયોજેનિક તત્વોમાંનું એક છે; તે જીવનની સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ માટે મોટાભાગના જીવંત જીવો માટે જરૂરી છે. પુખ્ત વયના શરીરમાં દોઢ કિલોગ્રામ કેલ્શિયમ હોય છે. તે જીવંત જીવોના તમામ પેશીઓ અને પ્રવાહીમાં હાજર છે. હાડકાની પેશીઓની રચના, જાળવણી માટે વીસમો તત્વ જરૂરી છે હૃદય દર, લોહી ગંઠાઈ જવું, બાહ્ય કોષ પટલની સામાન્ય અભેદ્યતા જાળવવી, સંખ્યાબંધ ઉત્સેચકોની રચના. છોડ અને પ્રાણીઓના શરીરમાં કેલ્શિયમ જે કાર્યો કરે છે તેની યાદી ઘણી લાંબી છે. તે કહેવું પૂરતું છે કે કેલ્શિયમ વિનાના વાતાવરણમાં માત્ર દુર્લભ જીવો જ વિકાસ કરી શકે છે, અને અન્ય સજીવોમાં આ તત્વનો 38% ભાગ હોય છે (માનવ શરીરમાં ફક્ત 2% કેલ્શિયમ હોય છે).

જૈવિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ એ બાયોજેનિક તત્વોમાંનું એક છે; તેના સંયોજનો લગભગ તમામ જીવંત જીવોમાં જોવા મળે છે (કેટલાક જીવો કેલ્શિયમ વિનાના વાતાવરણમાં વિકાસ કરવા સક્ષમ છે), જીવન પ્રક્રિયાઓના સામાન્ય માર્ગને સુનિશ્ચિત કરે છે. વીસમું તત્વ પ્રાણીઓ અને છોડના તમામ પેશીઓ અને પ્રવાહીમાં હાજર હોય છે (મનુષ્યો સહિત કરોડરજ્જુમાં) હાડપિંજર અને દાંતમાં ફોસ્ફેટ્સ (ઉદાહરણ તરીકે, hydroxyapatite Ca5(PO4)3OH અથવા 3Ca3 (PO4)2Ca (OH)2). હાડકાં અને દાંત માટે મકાન સામગ્રી તરીકે વીસમા તત્વનો ઉપયોગ એ હકીકતને કારણે છે કે કોષમાં કેલ્શિયમ આયનોનો ઉપયોગ થતો નથી. કેલ્શિયમની સાંદ્રતા નામના ખાસ હોર્મોન્સ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે સંયુક્ત ક્રિયાહાડકાના બંધારણને જાળવી રાખે છે અને જાળવી રાખે છે. અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓના મોટાભાગના જૂથોના હાડપિંજર (મોલસ્ક, કોરલ, જળચરો અને અન્ય) કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO3 (ચૂનો) ના વિવિધ સ્વરૂપોમાંથી બનેલા છે. ઘણા અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ નવા હાડપિંજર બનાવવા અથવા બિનતરફેણકારી પરિસ્થિતિઓમાં મહત્વપૂર્ણ કાર્યોની ખાતરી કરવા માટે પીગળતા પહેલા કેલ્શિયમનો સંગ્રહ કરે છે. પ્રાણીઓ ખોરાક અને પાણીમાંથી કેલ્શિયમ મેળવે છે, અને છોડ - જમીનમાંથી અને આ તત્વના સંબંધમાં તેઓ કેલ્સિફિલ્સ અને કેલ્સફોબ્સમાં વિભાજિત થાય છે.

આ મહત્વપૂર્ણ સૂક્ષ્મ તત્વના આયનો રક્ત ગંઠાઈ જવાની પ્રક્રિયામાં તેમજ સતત સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરવામાં સામેલ છે. ઓસ્મોટિક દબાણલોહી વધુમાં, કેલ્શિયમ સંખ્યાબંધ સેલ્યુલર રચનાઓની રચના માટે, બાહ્ય કોષ પટલની સામાન્ય અભેદ્યતા જાળવવા, માછલી અને અન્ય પ્રાણીઓના ઇંડાના ગર્ભાધાન માટે અને સંખ્યાબંધ ઉત્સેચકોના સક્રિયકરણ માટે જરૂરી છે (કદાચ આ સંજોગોને કારણે છે. હકીકત એ છે કે કેલ્શિયમ મેગ્નેશિયમ આયનોને બદલે છે). કેલ્શિયમ આયનો સ્નાયુ તંતુમાં ઉત્તેજના પ્રસારિત કરે છે, જેના કારણે તે સંકોચન થાય છે, હૃદયના સંકોચનની શક્તિમાં વધારો કરે છે, લ્યુકોસાઈટ્સના ફેગોસાયટીક કાર્યમાં વધારો કરે છે અને સિસ્ટમને સક્રિય કરે છે. રક્ષણાત્મક પ્રોટીનરક્ત, હોર્મોન્સ અને ચેતાપ્રેષકોના સ્ત્રાવ સહિત એક્સોસાયટોસિસનું નિયમન કરે છે. કેલ્શિયમ રક્ત વાહિનીઓની અભેદ્યતાને અસર કરે છે - આ તત્વ વિના, ચરબી, લિપિડ્સ અને કોલેસ્ટ્રોલ રક્ત વાહિનીઓની દિવાલો પર સ્થાયી થશે. કેલ્શિયમ શરીરમાંથી ક્ષારના વિસર્જનને પ્રોત્સાહન આપે છે ભારે ધાતુઓઅને રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ, એન્ટીઑકિસડન્ટ કાર્યો કરે છે. કેલ્શિયમ પ્રજનન પ્રણાલીને અસર કરે છે, તાણ વિરોધી અસર ધરાવે છે અને એન્ટિ-એલર્જિક અસર ધરાવે છે.

પુખ્ત વયના (70 કિગ્રા વજન)ના શરીરમાં કેલ્શિયમનું પ્રમાણ 1.7 કિગ્રા છે (મુખ્યત્વે અસ્થિ પેશીના આંતરકોષીય પદાર્થમાં). આ તત્વની જરૂરિયાત વય પર આધારિત છે: પુખ્ત વયના લોકો માટે જરૂરી છે દૈનિક ધોરણ 800 થી 1,000 મિલિગ્રામ સુધી, 600 થી 900 મિલિગ્રામ સુધીના બાળકો માટે. બાળકો માટે, સઘન હાડકાની વૃદ્ધિ અને વિકાસ માટે જરૂરી માત્રાનું સેવન કરવું ખાસ કરીને મહત્વનું છે. શરીરમાં કેલ્શિયમનો મુખ્ય સ્ત્રોત દૂધ અને ડેરી ઉત્પાદનો છે; કેલ્શિયમ કેશનનું શોષણ કોલોનમાં થાય છે અને નાના આંતરડા, એસિડિક વાતાવરણ, વિટામીન C અને D, લેક્ટોઝ (લેક્ટિક એસિડ), અને અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ્સ દ્વારા શોષણની સુવિધા આપવામાં આવે છે. બદલામાં, એસ્પિરિન, ઓક્સાલિક એસિડ અને એસ્ટ્રોજન ડેરિવેટિવ્ઝ વીસમા તત્વની પાચનક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. આમ, જ્યારે ઓક્સાલિક એસિડ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે કેલ્શિયમ પાણીમાં અદ્રાવ્ય સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે જે કિડનીના પથરીના ઘટકો છે. કેલ્શિયમ ચયાપચયમાં મેગ્નેશિયમની ભૂમિકા મહાન છે - તેની ઉણપ સાથે, કેલ્શિયમ હાડકાંમાંથી "ધોવાઈ જાય છે" અને કિડની (કિડની પત્થરો) અને સ્નાયુઓમાં જમા થાય છે. સામાન્ય રીતે, શરીરમાં વીસમા તત્વને સંગ્રહિત કરવા અને મુક્ત કરવા માટે એક જટિલ સિસ્ટમ છે, આ કારણોસર, રક્તમાં કેલ્શિયમનું પ્રમાણ ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત થાય છે, અને યોગ્ય પોષણ સાથે, ઉણપ અથવા વધુ પડતી નથી. લાંબા ગાળાના કેલ્શિયમ આહારથી ખેંચાણ, સાંધાનો દુખાવો, કબજિયાત, થાક, સુસ્તી અને વૃદ્ધિ મંદ થઈ શકે છે. આહારમાં લાંબા સમય સુધી કેલ્શિયમનો અભાવ ઓસ્ટીયોપોરોસિસના વિકાસ તરફ દોરી જાય છે. નિકોટિન, કેફીન અને આલ્કોહોલ શરીરમાં કેલ્શિયમની ઉણપના કેટલાક કારણો છે, કારણ કે તે પેશાબમાં તેના સઘન ઉત્સર્જનમાં ફાળો આપે છે. જો કે, વીસમા તત્વ (અથવા વિટામિન ડી) ની વધુ માત્રા નકારાત્મક પરિણામો તરફ દોરી જાય છે - હાયપરક્લેસીમિયા વિકસે છે, જેનું પરિણામ હાડકાં અને પેશીઓનું તીવ્ર કેલ્સિફિકેશન છે (મુખ્યત્વે પેશાબની સિસ્ટમને અસર કરે છે). લાંબા ગાળાના કેલ્શિયમ સરપ્લસ સ્નાયુઓ અને ચેતા પેશીઓની કામગીરીમાં વિક્ષેપ પાડે છે, લોહીના ગંઠાઈને વધે છે અને હાડકાના કોષો દ્વારા ઝીંકનું શોષણ ઘટાડે છે. અસ્થિવા, મોતિયા અને બ્લડ પ્રેશરની સમસ્યા થઈ શકે છે. ઉપરોક્તમાંથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે વનસ્પતિ અને પ્રાણી સજીવોના કોષોને કેલ્શિયમ આયનોના સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત ગુણોત્તરની જરૂર છે.

ફાર્માકોલોજી અને દવામાં, કેલ્શિયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ વિટામિન્સ, ગોળીઓ, ગોળીઓ, ઇન્જેક્શન, એન્ટિબાયોટિક્સ, તેમજ એમ્પ્યુલ્સ અને તબીબી વાસણોના ઉત્પાદન માટે થાય છે.

તે તારણ આપે છે કે પુરૂષ વંધ્યત્વનું એકદમ સામાન્ય કારણ શરીરમાં કેલ્શિયમનો અભાવ છે! હકીકત એ છે કે શુક્રાણુના માથામાં તીર આકારની રચના હોય છે, જેમાં સંપૂર્ણ રીતે કેલ્શિયમ હોય છે. પર્યાપ્ત જથ્થોઆ તત્વમાંથી, શુક્રાણુ પટલને દૂર કરવામાં અને ઇંડાને ફળદ્રુપ કરવામાં સક્ષમ છે જો તે અપૂરતું હોય, તો વંધ્યત્વ થાય છે;

અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે લોહીમાં કેલ્શિયમ આયનોની ઉણપને કારણે યાદશક્તિ નબળી પડે છે અને બુદ્ધિશક્તિમાં ઘટાડો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જાણીતા યુએસ મેગેઝિન સાયન્સ ન્યૂઝમાંથી, તે એવા પ્રયોગો વિશે જાણીતું બન્યું જે પુષ્ટિ કરે છે કે બિલાડીઓ પેદા કરે છે કન્ડિશન્ડ રીફ્લેક્સમાત્ર ત્યારે જ જો તેમના મગજના કોષોમાં તેમના લોહી કરતાં વધુ કેલ્શિયમ હોય.

કમ્પાઉન્ડ કેલ્શિયમ સાયનામાઇડ, કૃષિમાં ખૂબ મૂલ્યવાન છે, તેનો ઉપયોગ માત્ર નાઇટ્રોજન ખાતર અને યુરિયાના સ્ત્રોત તરીકે જ નહીં - સિન્થેટિક રેઝિનના ઉત્પાદન માટે મૂલ્યવાન ખાતર અને કાચા માલ તરીકે પણ થાય છે, પરંતુ તે પદાર્થ તરીકે પણ થાય છે જેની સાથે તે યાંત્રિકીકરણ શક્ય હતું. કપાસના ખેતરોની લણણી. હકીકત એ છે કે આ સંયોજન સાથે સારવાર કર્યા પછી, કપાસનો છોડ તરત જ તેના પાંદડા છોડે છે, જે લોકો કપાસ ચૂંટવાનું મશીનો પર છોડી દે છે.

કેલ્શિયમથી સમૃદ્ધ ખોરાક વિશે વાત કરતી વખતે, ડેરી ઉત્પાદનોનો હંમેશા ઉલ્લેખ કરવામાં આવે છે, પરંતુ દૂધમાં 120 મિલિગ્રામ (ગાય) થી 170 મિલિગ્રામ (ઘેટાં) કેલ્શિયમ પ્રતિ 100 ગ્રામ હોય છે; કુટીર ચીઝ વધુ ગરીબ છે - 100 ગ્રામ દીઠ માત્ર 80 મિલિગ્રામ. ડેરી ઉત્પાદનોમાંથી, માત્ર ચીઝમાં 730 મિલિગ્રામ (ગૌડા) થી 970 મિલિગ્રામ (એમેન્થલ) કેલ્શિયમ પ્રતિ 100 ગ્રામ ઉત્પાદન હોય છે. જો કે, વીસમા તત્વની સામગ્રી માટે રેકોર્ડ ધારક ખસખસ છે - 100 ગ્રામ ખસખસના બીજમાં લગભગ 1,500 મિલિગ્રામ કેલ્શિયમ હોય છે!

કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ CaCl2, ઉદાહરણ તરીકે, રેફ્રિજરેશન એકમોમાં વપરાય છે, તે ઘણી રાસાયણિક તકનીકી પ્રક્રિયાઓનું કચરો ઉત્પાદન છે, ખાસ કરીને મોટા પાયે સોડા ઉત્પાદન. જો કે, વિવિધ ક્ષેત્રોમાં કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડનો વ્યાપક ઉપયોગ હોવા છતાં, તેનો વપરાશ તેના ઉત્પાદન કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછો છે. આ કારણોસર, ઉદાહરણ તરીકે, સોડા ફેક્ટરીઓની નજીક, કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ બ્રિનના સંપૂર્ણ તળાવો રચાય છે. આવા સંગ્રહ તળાવો અસામાન્ય નથી.

કેલ્શિયમ સંયોજનોનો કેટલો વપરાશ થાય છે તે સમજવા માટે, ફક્ત થોડા ઉદાહરણો આપવા યોગ્ય છે. સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં, ઓક્સિજન-કન્વર્ટર પ્રક્રિયામાં ફોસ્ફરસ, સિલિકોન, મેંગેનીઝ અને સલ્ફરને દૂર કરવા માટે ચૂનો વપરાય છે, પ્રતિ ટન સ્ટીલમાં 75 કિલોગ્રામ ચૂનો વપરાય છે! સંપૂર્ણપણે અલગ વિસ્તારનું બીજું ઉદાહરણ - ખાદ્ય ઉદ્યોગ. ખાંડના ઉત્પાદનમાં, કેલ્શિયમ સુક્રોઝના અવક્ષેપ માટે ક્રૂડ ખાંડની ચાસણીને ચૂનો સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે. તેથી, શેરડીની ખાંડ માટે સામાન્ય રીતે ટન દીઠ આશરે 3-5 કિલો ચૂનો, અને બીટ ખાંડ - સો ગણી વધુ, એટલે કે, ખાંડના ટન દીઠ લગભગ અડધો ટન ચૂનો!

પાણીની "કઠિનતા" એ સંખ્યાબંધ ગુણધર્મો છે જે તેમાં ઓગળેલા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષાર પાણી આપે છે. જડતા અસ્થાયી અને કાયમી વિભાજિત થયેલ છે. કામચલાઉ અથવા કાર્બોનેટ કઠિનતા પાણીમાં દ્રાવ્ય હાઇડ્રોકાર્બોનેટ Ca(HCO3)2 અને Mg(HCO3)2 ની હાજરીને કારણે થાય છે. કાર્બોનેટની કઠિનતાથી છુટકારો મેળવવો ખૂબ જ સરળ છે - જ્યારે પાણી ઉકાળવામાં આવે છે, ત્યારે બાયકાર્બોનેટ પાણીમાં અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટમાં ફેરવાય છે, અવક્ષેપ. કાયમી કઠિનતા સમાન ધાતુઓના સલ્ફેટ અને ક્લોરાઇડ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ તેમાંથી છુટકારો મેળવવો વધુ મુશ્કેલ છે. સખત પાણી એટલું ખતરનાક નથી કારણ કે તે સાબુના દાણાની રચનાને અટકાવે છે અને તેથી વધુ ખતરનાક બાબત એ છે કે તે સ્ટીમ બોઈલર અને બોઈલર સિસ્ટમમાં સ્કેલનું સ્તર બનાવે છે, જેનાથી તેમની કાર્યક્ષમતા ઘટી જાય છે અને કટોકટીની પરિસ્થિતિઓમાં પરિણમે છે. . રસપ્રદ વાત એ છે કે તેઓ પાછલા ભાગમાં પાણીની કઠિનતા નક્કી કરવામાં સક્ષમ હતા પ્રાચીન રોમ. રેડ વાઇનનો ઉપયોગ રીએજન્ટ તરીકે થતો હતો - તેના રંગીન પદાર્થો કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનો સાથે અવક્ષેપ બનાવે છે.

સંગ્રહ માટે કેલ્શિયમ તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયા ખૂબ જ રસપ્રદ છે. કેલ્શિયમ ધાતુ 0.5 થી 60 કિગ્રા વજનના ટુકડાના સ્વરૂપમાં લાંબા સમય સુધી સંગ્રહિત થાય છે. આ "ઇંગોટ્સ" કાગળની બેગમાં પેક કરવામાં આવે છે, પછી સોલ્ડર અને પેઇન્ટેડ સીમ સાથે ગેલ્વેનાઈઝ્ડ આયર્ન કન્ટેનરમાં મૂકવામાં આવે છે. ચુસ્તપણે બંધ કન્ટેનર લાકડાના બોક્સમાં મૂકવામાં આવે છે. અડધા કિલોગ્રામથી ઓછા વજનવાળા ટુકડાઓ લાંબા સમય સુધી સંગ્રહિત કરી શકાતા નથી - જ્યારે ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, ત્યારે તે ઝડપથી ઓક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્સાઇડ અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટમાં ફેરવાય છે.

વાર્તા

કેલ્શિયમ મેટલ પ્રમાણમાં તાજેતરમાં મેળવવામાં આવ્યું હતું - 1808 માં, પરંતુ માનવતા આ ધાતુના સંયોજનોથી ખૂબ લાંબા સમયથી પરિચિત છે. પ્રાચીન કાળથી, લોકો બાંધકામ અને દવામાં ચૂનાના પથ્થર, ચાક, આરસ, અલાબાસ્ટર, જીપ્સમ અને અન્ય કેલ્શિયમ ધરાવતા સંયોજનોનો ઉપયોગ કરે છે. લાઈમસ્ટોન CaCO3 એ સંભવતઃ માનવો દ્વારા વપરાતી પ્રથમ મકાન સામગ્રી હતી. તેનો ઉપયોગ ઇજિપ્તના પિરામિડ અને ગ્રેટના નિર્માણમાં થતો હતો ચીની દિવાલ. રુસમાં ઘણા મંદિરો અને ચર્ચો, તેમજ પ્રાચીન મોસ્કોની મોટાભાગની ઇમારતો, ચૂનાના પત્થરનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી - સફેદ પથ્થર. પ્રાચીન સમયમાં પણ, એક વ્યક્તિ, ચૂનાના પત્થરને બાળીને, ક્વિકલાઈમ (CaO) પ્રાપ્ત કરે છે, જેમ કે પ્લિની ધ એલ્ડર (1લી સદી એડી) અને રોમન સૈન્યના ડૉક્ટર ડાયોસ્કોરાઇડ્સના કાર્યો દ્વારા પુરાવા મળે છે, જેમને તેણે કેલ્શિયમ ઓક્સાઈડ દાખલ કર્યો હતો. નિબંધ "દવાઓ પર." નામ "ક્વિકલાઈમ", જે આજ સુધી ટકી રહ્યું છે. અને આ બધું એ હકીકત હોવા છતાં કે શુદ્ધ કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનું વર્ણન જર્મન રસાયણશાસ્ત્રી I દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. પછી માત્ર 1746 માં, અને 1755 માં, રસાયણશાસ્ત્રી જે. બ્લેક, ફાયરિંગ પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કરતા, બહાર આવ્યું કે ફાયરિંગ દરમિયાન ચૂનાના પત્થરનું નુકસાન થાય છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ગેસના પ્રકાશન માટે:

CaCO3 ↔ CO2 + CaO

ગીઝા પિરામિડમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઇજિપ્તીયન મોર્ટાર આંશિક રીતે નિર્જલીકૃત જીપ્સમ CaSO4 2H2O અથવા બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અલાબાસ્ટર 2CaSO4∙H2O પર આધારિત હતા. તે તુતનખામુનની કબરમાંના તમામ પ્લાસ્ટરનો આધાર પણ છે. ઇજિપ્તવાસીઓ સિંચાઈના માળખાના નિર્માણમાં બાઈન્ડર તરીકે બળી ગયેલા જીપ્સમ (અલાબાસ્ટર) નો ઉપયોગ કરતા હતા. ઊંચા તાપમાને કુદરતી જીપ્સમ બાળીને, ઇજિપ્તના બિલ્ડરોએ તેનું આંશિક નિર્જલીકરણ પ્રાપ્ત કર્યું, અને માત્ર પાણી જ નહીં, પણ સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડ પણ પરમાણુમાંથી વિભાજિત થઈ ગયું. પાછળથી, જ્યારે પાણીથી ભળે ત્યારે, ખૂબ જ મજબૂત સમૂહ પ્રાપ્ત થયો જે પાણી અને તાપમાનના વધઘટથી ડરતો ન હતો.

રોમનોને યોગ્ય રીતે કોંક્રિટના શોધક કહી શકાય, કારણ કે તેમની ઇમારતોમાં તેઓએ આ મકાન સામગ્રીની એક જાતનો ઉપયોગ કર્યો - કચડી પથ્થર, રેતી અને ચૂનોનું મિશ્રણ. પ્લિની ધ એલ્ડર દ્વારા આવા કોંક્રીટમાંથી કુંડ બનાવવાનું વર્ણન છે: “કુંડો બાંધવા માટે, શુદ્ધ કાંકરી રેતીના પાંચ ભાગ, શ્રેષ્ઠ સ્લેક્ડ ચૂનાના બે ભાગ અને સિલેક્સ (હાર્ડ લાવા) ના ટુકડાઓ જેનું વજન એક કરતાં વધુ ન હોય. દરેક પાઉન્ડ, મિશ્રણ કર્યા પછી, આયર્ન રેમરના મારામારી સાથે નીચે અને બાજુની સપાટીને કોમ્પેક્ટ કરો " ઇટાલીના ભેજવાળા વાતાવરણમાં, કોંક્રિટ સૌથી સ્થિતિસ્થાપક સામગ્રી હતી.

તે તારણ આપે છે કે કેલ્શિયમ સંયોજનો લાંબા સમયથી માનવતા માટે જાણીતા છે, જેનો તેઓ વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરે છે. જો કે, 18મી સદીના અંત સુધી, રસાયણશાસ્ત્રીઓ ચૂનો ગણતા હતા સરળ શરીર, ફક્ત નવી સદીની પૂર્વસંધ્યાએ ચૂનો અને અન્ય કેલ્શિયમ સંયોજનોની પ્રકૃતિનો અભ્યાસ શરૂ થયો. તેથી સ્ટેહલે સૂચવ્યું કે ચૂનો એક જટિલ પદાર્થ છે જેમાં માટી અને પાણીયુક્ત સિદ્ધાંતોનો સમાવેશ થાય છે, અને બ્લેકે કોસ્ટિક ચૂનો અને કાર્બનિક ચૂનો વચ્ચેનો તફાવત સ્થાપિત કર્યો હતો, જેમાં "નિશ્ચિત હવા" હોય છે. એન્ટોઇન લોરેન્ટ લેવોઇસિયરે કેલ્કેરિયસ અર્થ (CaO) ને એક તત્વ તરીકે વર્ગીકૃત કર્યું, એટલે કે, એક સરળ પદાર્થ તરીકે, જો કે 1789 માં તેમણે સૂચવ્યું હતું કે ચૂનો, મેગ્નેશિયા, બેરાઇટ, એલ્યુમિના અને સિલિકા જટિલ પદાર્થો છે, પરંતુ તે ફક્ત તેના દ્વારા જ સાબિત કરવું શક્ય બનશે. "હઠીલા પૃથ્વી" (કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ) નું વિઘટન. અને સફળ થનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હમ્ફ્રી ડેવી હતી. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા પોટેશિયમ અને સોડિયમ ઓક્સાઇડના સફળ વિઘટન પછી, રસાયણશાસ્ત્રીએ એ જ રીતે આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ મેળવવાનું નક્કી કર્યું. જો કે, પ્રથમ પ્રયાસો અસફળ રહ્યા હતા - અંગ્રેજે હવામાં અને તેલના સ્તર હેઠળ વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા ચૂનોને વિઘટિત કરવાનો પ્રયાસ કર્યો, પછી એક ટ્યુબમાં મેટાલિક પોટેશિયમ સાથે ચૂનો કેલસીન કર્યો અને અન્ય ઘણા પ્રયોગો કર્યા, પરંતુ કોઈ ફાયદો થયો નહીં. અંતે, પારાના કેથોડ સાથેના ઉપકરણમાં, તેણે ચૂનાના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા એક મિશ્રણ મેળવ્યું અને તેમાંથી મેટાલિક કેલ્શિયમ મેળવ્યું. બહુ જલ્દી, ધાતુ મેળવવાની આ પદ્ધતિ I. Berzelius અને M. Pontin દ્વારા સુધારવામાં આવી.

નવા તત્વને તેનું નામ પરથી મળ્યું લેટિન શબ્દ"calx" (માં આનુવંશિક કેસકેલ્સિસ) - ચૂનો, નરમ પથ્થર. કેલ્ક્સ એ ચાક, ચૂનાના પત્થર, સામાન્ય રીતે કાંકરાના પથ્થરને આપવામાં આવતું નામ હતું, પરંતુ મોટાભાગે ચૂનો આધારિત મોર્ટાર. આ ખ્યાલનો ઉપયોગ પ્રાચીન લેખકો (વિટ્રુવિયસ, પ્લિની ધ એલ્ડર, ડાયોસ્કોરાઇડ્સ) દ્વારા પણ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં ચૂનાના પત્થરોને બાળી નાખવાનું, ચૂનો નાખવાનું અને મોર્ટાર તૈયાર કરવાનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું હતું. પાછળથી, રસાયણશાસ્ત્રીઓના વર્તુળમાં, "કેલ્ક્સ" એ સામાન્ય રીતે ફાયરિંગના ઉત્પાદનને સૂચવ્યું - ખાસ કરીને ધાતુઓમાં. ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુના ઓક્સાઇડને મેટાલિક લાઈમ્સ કહેવામાં આવતું હતું, અને ફાયરિંગ પ્રક્રિયાને જ કેલ્સિનેશન કહેવામાં આવતું હતું. પ્રાચીન રશિયન પ્રિસ્ક્રિપ્શન સાહિત્યમાં કાલ (ધૂળ, માટી) શબ્દ જોવા મળે છે, તેથી ટ્રિનિટી-સેર્ગીયસ લવરા (XV સદી) ના સંગ્રહમાં એવું કહેવામાં આવે છે: "મળ શોધો, તેમાંથી તેઓ ક્રુસિબલનું સોનું બનાવે છે." તે પછીથી જ હતું કે મળ શબ્દ, જે નિઃશંકપણે "કેલ્ક્સ" શબ્દ સાથે સંબંધિત છે, તે છાણ શબ્દનો સમાનાર્થી બન્યો. 19મી સદીની શરૂઆતના રશિયન સાહિત્યમાં, કેલ્શિયમને કેટલીકવાર કેલ્કેરિયસ પૃથ્વીનો આધાર, લિમિંગ (શ્ચેગ્લોવ, 1830), કેલ્સિફિકેશન (આઇઓવસ્કી), કેલ્શિયમ, કેલ્શિયમ (હેસ) કહેવામાં આવતું હતું.

પ્રકૃતિમાં બનવું

કેલ્શિયમ એ આપણા ગ્રહ પરના સૌથી સામાન્ય તત્વોમાંનું એક છે - પ્રકૃતિમાં માત્રાત્મક સામગ્રીમાં પાંચમું (બિન-ધાતુઓમાં, ફક્ત ઓક્સિજન વધુ સામાન્ય છે - 49.5% અને સિલિકોન - 25.3%) અને ધાતુઓમાં ત્રીજા (ફક્ત એલ્યુમિનિયમ વધુ સામાન્ય છે - 7.5% અને આયર્ન - 5.08%). ક્લાર્ક (પૃથ્વીના પોપડામાં સરેરાશ સામગ્રી) કેલ્શિયમ, વિવિધ અંદાજો અનુસાર, 2.96% થી માસ દ્વારા 3.38% સુધીની રેન્જ છે, અમે ચોક્કસપણે કહી શકીએ કે આ આંકડો લગભગ 3% છે. બાહ્ય શેલમાં બે કેલ્શિયમ અણુઓ છે વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન, જેનું કોર સાથેનું જોડાણ નાજુક છે. આ કારણોસર, કેલ્શિયમ અત્યંત રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયાશીલ છે અને પ્રકૃતિમાં મુક્ત સ્વરૂપમાં થતું નથી. જો કે, તે વિવિધ ભૂ-રાસાયણિક પ્રણાલીઓમાં સક્રિયપણે સ્થળાંતર કરે છે અને એકઠા કરે છે, જે લગભગ 400 ખનિજો બનાવે છે: સિલિકેટ્સ, એલ્યુમિનોસિલિકેટ્સ, કાર્બોનેટ, ફોસ્ફેટ્સ, સલ્ફેટ, બોરોસિલિકેટ્સ, મોલિબડેટ્સ, ક્લોરાઇડ્સ અને અન્ય, આ સૂચકમાં ચોથા ક્રમે છે. જ્યારે બેસાલ્ટિક મેગ્મા ઓગળે છે, ત્યારે કેલ્શિયમ ઓગળે છે અને તે મુખ્ય ખડકો બનાવતા ખનિજોની રચનામાં સમાવવામાં આવે છે, જેના અપૂર્ણાંક દરમિયાન તેની સામગ્રી મેગ્માના મૂળભૂતથી એસિડિક ખડકોના તફાવત દરમિયાન ઘટે છે. મોટાભાગના ભાગમાં, કેલ્શિયમ પૃથ્વીના પોપડાના નીચેના ભાગમાં રહેલું છે, જે મૂળભૂત ખડકો (6.72%) માં સંચિત થાય છે; પૃથ્વીના આવરણમાં (0.7%) થોડું કેલ્શિયમ છે અને કદાચ તેનાથી પણ ઓછું છે પૃથ્વીનો કોર(કોર જેવું જ લોખંડની ઉલ્કાઓવીસમો તત્વ માત્ર 0.02% છે).

સાચું, પથ્થરની ઉલ્કાઓમાં કેલ્શિયમનું ક્લાર્ક 1.4% છે (દુર્લભ કેલ્શિયમ સલ્ફાઇડ જોવા મળે છે), મધ્યમ કદના ખડકોમાં તે 4.65% છે, અને એસિડિક ખડકોમાં વજન દ્વારા 1.58% કેલ્શિયમ હોય છે. કેલ્શિયમનો મુખ્ય ભાગ સિલિકેટ્સ અને વિવિધ ખડકો (ગ્રેનાઈટ, ગ્નીસિસ, વગેરે) ના એલ્યુમિનોસિલિકેટ્સમાં સમાયેલ છે, ખાસ કરીને ફેલ્ડસ્પાર - એનોરથાઈટ Ca, તેમજ ડાયોપ્સાઈડ CaMg, વોલાસ્ટોનાઈટ Ca3. જળકૃત ખડકોના સ્વરૂપમાં, કેલ્શિયમ સંયોજનો ચાક અને ચૂનાના પત્થરો દ્વારા રજૂ થાય છે, જેમાં મુખ્યત્વે ખનિજ કેલ્સાઇટ (CaCO3)નો સમાવેશ થાય છે.

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO3 એ પૃથ્વી પરના સૌથી વિપુલ સંયોજનોમાંનું એક છે - કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ખનિજો પૃથ્વીની સપાટીના આશરે 40 મિલિયન ચોરસ કિલોમીટરને આવરી લે છે. પૃથ્વીની સપાટીના ઘણા ભાગોમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના નોંધપાત્ર કાંપના થાપણો છે, જે પ્રાચીન દરિયાઈ જીવોના અવશેષોમાંથી બનાવવામાં આવ્યા છે - ચાક, આરસ, ચૂનાના પત્થર, શેલ ખડકો - આ બધું નાની અશુદ્ધિઓ સાથે CaCO3 છે, અને કેલ્સાઇટ શુદ્ધ CaCO3 છે. આ ખનિજોમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ચૂનાના પત્થર છે, અથવા તેના બદલે ચૂનાના પત્થરો - કારણ કે દરેક થાપણ ઘનતા, રચના અને અશુદ્ધિઓની માત્રામાં અલગ પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, શેલ રોક એ કાર્બનિક મૂળનો ચૂનાનો પત્થર છે, અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ, જેમાં ઓછી અશુદ્ધિઓ છે, તે ચૂનાના પત્થર અથવા આઇસલેન્ડ સ્પારના પારદર્શક સ્ફટિકો બનાવે છે. ચાક એ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો બીજો સામાન્ય પ્રકાર છે, પરંતુ માર્બલ, કેલ્સાઇટનું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ, પ્રકૃતિમાં ઘણું ઓછું સામાન્ય છે. તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે પ્રાચીન સમયમાં આરસની રચના ચૂનાના પત્થરમાંથી કરવામાં આવી હતી. ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય યુગ. જેમ જેમ પૃથ્વીનો પોપડો ખસી ગયો તેમ, ચૂનાના પત્થરોના વ્યક્તિગત થાપણો અન્ય ખડકોના સ્તરો હેઠળ દટાઈ ગયા. પ્રભાવ હેઠળ ઉચ્ચ દબાણઅને તાપમાન, પુનઃસ્થાપનની પ્રક્રિયા થઈ, અને ચૂનાનો પત્થર ઘટ્ટ સ્ફટિકીય ખડક - આરસમાં ફેરવાઈ ગયો. વિચિત્ર સ્ટેલેક્ટાઇટ્સ અને સ્ટેલાગ્માઇટ એ ખનિજ એરોગોનાઇટ છે, જે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો બીજો પ્રકાર છે. ઓર્થોહોમ્બિક એરોગોનાઇટ ગરમ સમુદ્રમાં રચાય છે - બહામાસ, ફ્લોરિડા કીઝ અને લાલ સમુદ્રના બેસિનમાં એરોગોનાઇટના સ્વરૂપમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના વિશાળ સ્તરો રચાય છે. ફ્લોરાઇટ CaF2, ડોલોમાઇટ MgCO3 CaCO3, anhydrite CaSO4, ફોસ્ફોરાઇટ Ca5(PO4)3(OH,CO3) (વિવિધ અશુદ્ધિઓ સાથે) અને apatites Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) - સ્વરૂપો જેવા કેલ્શિયમ ખનિજો પણ ખૂબ વ્યાપક છે. કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ, અલાબાસ્ટર CaSO4 0.5H2O અને જીપ્સમ CaSO4 2H2O (કેલ્શિયમ સલ્ફેટના સ્વરૂપો) અને અન્ય. કેલ્શિયમ ધરાવતા ખનિજોમાં આઇસોમોર્ફિક અશુદ્ધિ તત્વો હોય છે જે તેને બદલે છે (ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ, સ્ટ્રોન્ટિયમ, દુર્લભ પૃથ્વી, કિરણોત્સર્ગી અને અન્ય તત્વો).

પાણી અને હવામાં જોવા મળતા નબળા દ્રાવ્ય CaCO3, અત્યંત દ્રાવ્ય Ca(HCO3)2 અને CO2 વચ્ચે વૈશ્વિક "કાર્બોનેટ સમતુલા"ના અસ્તિત્વને કારણે વીસમા તત્વનો મોટો જથ્થો કુદરતી પાણીમાં જોવા મળે છે:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-

આ પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવી છે અને વીસમા તત્વના પુનઃવિતરણ માટેનો આધાર છે - પાણીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું પ્રમાણ વધુ હોય છે, કેલ્શિયમ દ્રાવણમાં હોય છે, અને CO2ની ઓછી સામગ્રી સાથે, ખનિજ કેલ્સાઇટ CaCO3 અવક્ષેપ કરે છે, જે ચૂનાના પત્થરો, ચાકના જાડા થાપણો બનાવે છે. , અને આરસ.

કેલ્શિયમનો નોંધપાત્ર જથ્થો જીવંત સજીવોનો ભાગ છે, ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ Ca5(PO4)3OH, અથવા, અન્ય પ્રવેશમાં, 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2 - મનુષ્યો સહિત કરોડરજ્જુના હાડકાના પેશીનો આધાર છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO3 એ ઘણા અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ, ઈંડાના શેલ, પરવાળા અને મોતીના શેલ અને શેલનો મુખ્ય ઘટક છે.

અરજી

કેલ્શિયમ ધાતુનો ઉપયોગ ભાગ્યે જ થાય છે. મૂળભૂત રીતે, આ ધાતુ (તેમજ તેના હાઇડ્રાઇડ)નો ઉપયોગ મુશ્કેલ-થી-ઘટાડી શકાય તેવી ધાતુઓના મેટાલોથર્મિક ઉત્પાદનમાં થાય છે - યુરેનિયમ, ટાઇટેનિયમ, થોરિયમ, ઝિર્કોનિયમ, સીઝિયમ, રૂબિડિયમ અને સંખ્યાબંધ દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓતેમના સંયોજનોમાંથી (ઓક્સાઇડ અથવા હલાઇડ્સ). નિકલ, કોપર અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં કેલ્શિયમનો ઉપયોગ ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે. વીસમા તત્વનો ઉપયોગ સ્ટીલ્સ, બ્રોન્ઝ અને અન્ય એલોયના ડિઓક્સિડેશન માટે, પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોમાંથી સલ્ફરને દૂર કરવા, કાર્બનિક દ્રાવકોને ડિહાઇડ્રેટ કરવા, નાઇટ્રોજનની અશુદ્ધિઓમાંથી આર્ગોનને શુદ્ધ કરવા અને ઇલેક્ટ્રિક વેક્યુમ ઉપકરણોમાં ગેસ શોષક તરીકે પણ થાય છે. કેલ્શિયમ ધાતુનો ઉપયોગ Pb-Na-Ca સિસ્ટમના એન્ટિફ્રિકશન એલોયના ઉત્પાદનમાં થાય છે (બેરિંગ્સમાં વપરાય છે), તેમજ Pb-Ca એલોયનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિકલ કેબલ શીથના ઉત્પાદન માટે થાય છે. સિલિકોકેલ્શિયમ એલોય (Ca-Si-Ca) ગુણવત્તાયુક્ત સ્ટીલ્સના ઉત્પાદનમાં ડિઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ડિગાસિંગ એજન્ટ તરીકે વપરાય છે. કેલ્શિયમનો ઉપયોગ એલોયિંગ તત્વ તરીકે પણ થાય છે એલ્યુમિનિયમ એલોયઅને મેગ્નેશિયમ એલોય માટે સંશોધિત ઉમેરણ તરીકે. ઉદાહરણ તરીકે, કેલ્શિયમની રજૂઆત એલ્યુમિનિયમ બેરિંગ્સની મજબૂતાઈમાં વધારો કરે છે. શુદ્ધ કેલ્શિયમનો ઉપયોગ એલોય લીડ માટે પણ થાય છે, જેનો ઉપયોગ બેટરી પ્લેટ અને જાળવણી-મુક્ત સ્ટાર્ટર લીડ-એસિડ બેટરીના ઉત્પાદન માટે ઓછા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ સાથે થાય છે. ઉપરાંત, મેટાલિક કેલ્શિયમનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ગુણવત્તાની કેલ્શિયમ બેબીટ્સ BKA ના ઉત્પાદન માટે થાય છે. કેલ્શિયમની મદદથી, કાસ્ટ આયર્નમાં કાર્બન સામગ્રીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે અને લીડમાંથી બિસ્મથ દૂર કરવામાં આવે છે, અને સ્ટીલને ઓક્સિજન, સલ્ફર અને ફોસ્ફરસથી શુદ્ધ કરવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ, તેમજ એલ્યુમિનિયમ અને મેગ્નેશિયમ સાથેના તેના એલોયનો ઉપયોગ થર્મલ ઇલેક્ટ્રિક બેકઅપ બેટરીમાં એનોડ તરીકે થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, કેલ્શિયમ ક્રોમેટ તત્વ).

જો કે, વીસમા તત્વના સંયોજનોનો ઉપયોગ વધુ વ્યાપક રીતે થાય છે. અને સૌ પ્રથમ અમે વાત કરી રહ્યા છીએકુદરતી કેલ્શિયમ સંયોજનો વિશે. પૃથ્વી પરના સૌથી સામાન્ય કેલ્શિયમ સંયોજનોમાંનું એક CaCO3 કાર્બોનેટ છે. શુદ્ધ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ એ ખનિજ કેલ્સાઇટ છે, અને ચૂનાના પત્થર, ચાક, આરસ અને શેલ રોક એ નાની અશુદ્ધિઓ સાથે CaCO3 છે. મિશ્રિત કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટને ડોલોમાઈટ કહેવામાં આવે છે. ચૂનાના પત્થર અને ડોલોમાઇટનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે મકાન સામગ્રી, રસ્તાની સપાટી અથવા માટીના ડેસિડિફાયર તરીકે થાય છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO3 કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ (ક્વિકલાઈમ) CaO અને કેલ્શિયમ હાઈડ્રોક્સાઇડ (સ્લેક્ડ લાઈમ) Ca(OH)2 ના ઉત્પાદન માટે જરૂરી છે. બદલામાં, CaO અને Ca(OH)2 એ રાસાયણિક, ધાતુશાસ્ત્ર અને મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ ઉદ્યોગોના ઘણા ક્ષેત્રોમાં મુખ્ય પદાર્થો છે - કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ, મુક્ત સ્વરૂપમાં અને સિરામિક મિશ્રણના ભાગ રૂપે, પ્રત્યાવર્તન સામગ્રીના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે; કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની વિશાળ માત્રાની જરૂર છે પલ્પ અને કાગળ ઉદ્યોગ. આ ઉપરાંત, Ca(OH)2 નો ઉપયોગ બ્લીચ (સારા બ્લીચીંગ અને જંતુનાશક), બર્થોલેટ સોલ્ટ, સોડા અને છોડના જીવાતોને નિયંત્રિત કરવા માટે કેટલાક જંતુનાશકોના ઉત્પાદનમાં થાય છે. સલ્ફર, ફોસ્ફરસ, સિલિકોન અને મેંગેનીઝ દૂર કરવા માટે - સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં ચૂનોનો વિશાળ જથ્થો વપરાય છે. ધાતુશાસ્ત્રમાં ચૂનોની બીજી ભૂમિકા મેગ્નેશિયમનું ઉત્પાદન છે. ચૂનો તરીકે પણ વપરાય છે લુબ્રિકન્ટસ્ટીલ વાયર દોરતી વખતે અને વેસ્ટ એચિંગ પ્રવાહીને તટસ્થ કરતી વખતે સલ્ફ્યુરિક એસિડ. વધુમાં, ચૂનો એ પીવાના ઉપચારમાં સૌથી સામાન્ય રાસાયણિક રીએજન્ટ છે ઔદ્યોગિક પાણી(ફટકડી અથવા આયર્ન ક્ષાર સાથે, તે સસ્પેન્શનને કોગ્યુલેટ કરે છે અને કાંપ દૂર કરે છે, અને કામચલાઉ - બાયકાર્બોનેટ - કઠિનતાને દૂર કરીને પાણીને નરમ પાડે છે). રોજિંદા જીવન અને દવાઓમાં, પ્રક્ષેપિત કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ એસિડ તટસ્થ એજન્ટ તરીકે થાય છે, ટૂથપેસ્ટમાં હળવા ઘર્ષક, આહારમાં વધારાના કેલ્શિયમનો સ્ત્રોત, ઘટકસૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં ચ્યુઇંગ ગમ અને ફિલર. CaCO3 નો ઉપયોગ રબર, લેટેક્સ, પેઇન્ટ અને દંતવલ્ક તેમજ પ્લાસ્ટિકમાં (લગભગ 10% વજન દ્વારા) તેમની ગરમી પ્રતિકાર, કઠોરતા, કઠિનતા અને કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે ફિલર તરીકે પણ થાય છે.

કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ CaF2 નું વિશેષ મહત્વ છે, કારણ કે ખનિજ (ફ્લોરાઈટ) ના સ્વરૂપમાં તે ફ્લોરિનનો એકમાત્ર ઔદ્યોગિક રીતે મહત્વપૂર્ણ સ્ત્રોત છે! કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ (ફ્લોરાઈટ) નો ઉપયોગ ઓપ્ટિક્સ (ખગોળશાસ્ત્રીય ઉદ્દેશ્યો, લેન્સ, પ્રિઝમ) માં સિંગલ ક્રિસ્ટલના સ્વરૂપમાં થાય છે અને લેસર સામગ્રી. હકીકત એ છે કે માત્ર કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડથી બનેલા ચશ્મા સ્પેક્ટ્રમની સમગ્ર શ્રેણીમાં પ્રવેશી શકે છે. સિંગલ ક્રિસ્ટલના રૂપમાં કેલ્શિયમ ટંગસ્ટેટ (સ્કેલાઇટ)નો ઉપયોગ લેસર ટેક્નોલોજીમાં અને સિંટિલેટર તરીકે પણ થાય છે. કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ CaCl2 એ ઓછું મહત્વનું નથી - રેફ્રિજરેશન એકમો અને ટ્રેક્ટર અને અન્ય વાહનોના ટાયર ભરવા માટે બ્રિન્સનો એક ઘટક. કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડની મદદથી, રસ્તાઓ અને ફૂટપાથને બરફ અને બરફથી સાફ કરવામાં આવે છે; આ સંયોજનનો ઉપયોગ કોલસા અને અયસ્કને ઠંડકથી બચાવવા માટે કરવામાં આવે છે અને તેને આગ-પ્રતિરોધક બનાવવા માટે લાકડાને ગર્ભિત કરવામાં આવે છે; CaCl2 નો ઉપયોગ કોંક્રિટ મિશ્રણમાં સેટિંગની શરૂઆતને વેગ આપવા અને કોંક્રિટની પ્રારંભિક અને અંતિમ શક્તિ વધારવા માટે થાય છે.

કૃત્રિમ રીતે ઉત્પાદિત કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ CaC2 (ઇલેક્ટ્રિક ભઠ્ઠીઓમાં કોક સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના કેલ્સિનેશન દ્વારા) એસીટીલીન ઉત્પન્ન કરવા અને ધાતુઓ ઘટાડવા તેમજ કેલ્શિયમ સાયનામાઇડ ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાય છે, જે બદલામાં, પાણીની વરાળની ક્રિયા હેઠળ એમોનિયાને મુક્ત કરે છે. વધુમાં, કેલ્શિયમ સાયનામાઇડનો ઉપયોગ યુરિયાના ઉત્પાદન માટે થાય છે - કૃત્રિમ રેઝિનના ઉત્પાદન માટે મૂલ્યવાન ખાતર અને કાચો માલ. હાઇડ્રોજન વાતાવરણમાં કેલ્શિયમને ગરમ કરવાથી, CaH2 (કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ) મેળવવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ધાતુશાસ્ત્ર (મેટલોથર્મી) અને ખેતરમાં હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદનમાં થાય છે (1 કિલોગ્રામ કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડમાંથી એક ઘન મીટરથી વધુ હાઇડ્રોજન મેળવી શકાય છે. ), જેનો ઉપયોગ ગુબ્બારા ભરવા માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે. લેબોરેટરી પ્રેક્ટિસમાં, કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઈડનો ઉપયોગ ઊર્જાસભર ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે. જંતુનાશક કેલ્શિયમ આર્સેનેટ, જે ચૂનો સાથે આર્સેનિક એસિડને નિષ્ક્રિય કરીને મેળવવામાં આવે છે, તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કપાસના ઝીણા, કોડલિંગ મોથ, તમાકુના કૃમિ અને કોલોરાડો બટાકાની ભમરો સામે લડવા માટે થાય છે. મહત્વપૂર્ણ ફૂગનાશકો ચૂનો સલ્ફેટ સ્પ્રે અને બોર્ડેક્સ મિશ્રણ છે, જે કોપર સલ્ફેટ અને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાંથી બનાવવામાં આવે છે.

ઉત્પાદન

કેલ્શિયમ ધાતુ મેળવનાર પ્રથમ વ્યક્તિ અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી હમ્ફ્રી ડેવી હતા. 1808 માં, તેણે પ્લેટિનમ પ્લેટ પર પારો ઓક્સાઇડ HgO સાથે ભીના સ્લેક્ડ લાઈમ Ca(OH)2નું મિશ્રણ ઈલેક્ટ્રોલાઈઝ કર્યું જે એનોડ (પારામાં ડૂબેલા પ્લેટિનમ વાયર કેથોડ તરીકે કામ કરે છે), જેના પરિણામે ડેવીને કેલ્શિયમ મળ્યું. મિશ્રણ તેમાંથી પારો દૂર કરીને, રસાયણશાસ્ત્રીએ એક નવી ધાતુ મેળવી, જેને તે કેલ્શિયમ કહે છે.

આધુનિક ઉદ્યોગમાં, મફત મેટાલિક કેલ્શિયમ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ CaCl2 ના મેલ્ટના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, જેનો હિસ્સો 75-85% છે, અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ KCl (CaCl2 અને CaF2 ના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે) અથવા એલ્યુમિનોથર્મિક ઘટાડો દ્વારા. 1,170-1,200 °C ના તાપમાને કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ CaO. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ માટે જરૂરી શુદ્ધ નિર્જળ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ કોલસાની હાજરીમાં ગરમ ​​કરવામાં આવે ત્યારે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડને ક્લોરીનેટ કરીને અથવા ચૂનાના પત્થર પર હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડની ક્રિયા દ્વારા મેળવેલા CaCl2∙6H2Oને નિર્જલીકૃત કરીને મેળવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોલિટીક પ્રક્રિયા વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ બાથમાં થાય છે, જેમાં શુષ્ક કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ મીઠું, અશુદ્ધિઓ મુક્ત, અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ, જે મિશ્રણના ગલનબિંદુને ઘટાડવા માટે જરૂરી છે, મૂકવામાં આવે છે. ગ્રેફાઇટ બ્લોક્સ સ્નાનની ઉપર મૂકવામાં આવે છે - એનોડ, કોપર-કેલ્શિયમ એલોયથી ભરેલું કાસ્ટ આયર્ન અથવા સ્ટીલ બાથ, કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન, કેલ્શિયમ કોપર-કેલ્શિયમ એલોયમાં જાય છે, તેને સમૃદ્ધ બનાવતા એલોયનો ભાગ સતત દૂર કરવામાં આવે છે, તે જ સમયે કેલ્શિયમ (30-35% Ca) માં ઘટાડો થાય છે; ક્લોરિન-એર મિશ્રણ (એનોડિક વાયુઓ), જે પછીથી ચૂનાના દૂધના ક્લોરીનેશનમાં જાય છે. સમૃદ્ધ કોપર-કેલ્શિયમ એલોયનો સીધો એલોય તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે અથવા શુદ્ધિકરણ (નિસ્યંદન) માટે મોકલી શકાય છે, જ્યાં શૂન્યાવકાશમાં નિસ્યંદન દ્વારા તેમાંથી અણુ શુદ્ધતાનું ધાતુ કેલ્શિયમ મેળવવામાં આવે છે (1,000-1,080 ° સે તાપમાને અને શેષ દબાણ. 13-20 kPa). ઉચ્ચ શુદ્ધતા કેલ્શિયમ મેળવવા માટે, તેને બે વાર નિસ્યંદિત કરવામાં આવે છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પ્રક્રિયા 680-720 ° સે તાપમાને હાથ ધરવામાં આવે છે. હકીકત એ છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રક્રિયા માટે આ સૌથી શ્રેષ્ઠ તાપમાન છે - ઓછા તાપમાને, કેલ્શિયમ-સમૃદ્ધ એલોય ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સપાટી પર તરે છે, અને ઊંચા તાપમાને, કેલ્શિયમ CaCl ની રચના સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ઓગળી જાય છે. કેલ્શિયમ અને લીડ અથવા કેલ્શિયમ અને ઝીંકના એલોયમાંથી પ્રવાહી કેથોડ્સ સાથે વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, કેલ્શિયમના એલોય લીડ સાથે (બેરિંગ્સ માટે) અને ઝીંક સાથે (ફોમ કોંક્રિટના ઉત્પાદન માટે - જ્યારે એલોય ભેજ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન મુક્ત થાય છે અને છિદ્રાળુ માળખું બનાવવામાં આવે છે. ) સીધા પ્રાપ્ત થાય છે. કેટલીકવાર પ્રક્રિયા ઠંડા આયર્ન કેથોડ સાથે કરવામાં આવે છે, જે ફક્ત પીગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સપાટીના સંપર્કમાં આવે છે. જેમ જેમ કેલ્શિયમ છોડવામાં આવે છે તેમ, કેથોડ ધીમે ધીમે ઉછરે છે, કેલ્શિયમની સળિયા (50-60 સે.મી.) જે વાતાવરણીય ઓક્સિજનથી ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સ્તર દ્વારા સુરક્ષિત છે, તેને ઓગળવામાંથી બહાર ખેંચવામાં આવે છે. "સ્પર્શ પદ્ધતિ" કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ, આયર્ન, એલ્યુમિનિયમ અને સોડિયમ સાથે ભારે દૂષિત કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરે છે જે આર્ગોન વાતાવરણમાં પીગળીને હાથ ધરવામાં આવે છે.

કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવાની બીજી પદ્ધતિ - મેટલોથર્મિક - 1865 માં પ્રખ્યાત રશિયન રસાયણશાસ્ત્રી એન.એન. બેકેટોવ દ્વારા સૈદ્ધાંતિક રીતે ન્યાયી હતી. એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ પ્રતિક્રિયા પર આધારિત છે:

6CaO + 2Al → 3CaO Al2O3 + 3Ca

બ્રિકેટ્સને કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ અને પાવડર એલ્યુમિનિયમના મિશ્રણમાંથી દબાવવામાં આવે છે, તેને ક્રોમિયમ-નિકલ સ્ટીલ રિટોર્ટમાં મૂકવામાં આવે છે અને પરિણામી કેલ્શિયમને 1,170-1,200 °C અને 0.7-2.6 Paના શેષ દબાણ પર નિસ્યંદિત કરવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ વરાળના સ્વરૂપમાં મેળવવામાં આવે છે, જે પછી ઠંડા સપાટી પર ઘનીકરણ થાય છે. કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવા માટે એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ ચીન, ફ્રાન્સ અને અન્ય ઘણા દેશોમાં થાય છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન ઔદ્યોગિક ધોરણે કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવાની મેટાલોથર્મિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરનાર યુ.એસ.એ. એ જ રીતે, ફેરોસિલિકોન અથવા સિલિકોલ્યુમિનિયમ સાથે CaO ઘટાડીને કેલ્શિયમ મેળવી શકાય છે. કેલ્શિયમ 98-99% ની શુદ્ધતા સાથે ઇંગોટ્સ અથવા શીટ્સના સ્વરૂપમાં ઉત્પન્ન થાય છે.

બંને પદ્ધતિઓમાં ફાયદા અને ગેરફાયદા અસ્તિત્વમાં છે. ઇલેક્ટ્રોલિટીક પદ્ધતિ બહુ-ઓપરેશનલ, ઉર્જા-સઘન છે (1 કિલો કેલ્શિયમ દીઠ 40-50 kWh ઊર્જાનો વપરાશ થાય છે), અને તે પર્યાવરણને અનુકૂળ પણ નથી, જેમાં મોટી માત્રામાં રીએજન્ટ્સ અને સામગ્રીની જરૂર પડે છે. જો કે, ખાતે કેલ્શિયમ ઉપજ આ પદ્ધતિ 70-80% છે, જ્યારે એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ સાથે ઉપજ માત્ર 50-60% છે. વધુમાં, કેલ્શિયમ મેળવવાની મેટાલોથર્મિક પદ્ધતિ સાથે, ગેરલાભ એ છે કે વારંવાર નિસ્યંદન કરવું જરૂરી છે, અને તેનો ફાયદો ઓછો ઉર્જા વપરાશ અને ગેસ અને પ્રવાહી હાનિકારક ઉત્સર્જનની ગેરહાજરી છે.

તે લાંબા સમય પહેલા વિકસાવવામાં આવી હતી નવી પદ્ધતિમેટાલિક કેલ્શિયમ મેળવવું - તે કેલ્શિયમ કાર્બાઇડના થર્મલ ડિસોસિએશન પર આધારિત છે: 1,750 °C સુધી વેક્યૂમમાં ગરમ ​​કરવામાં આવેલ કાર્બાઇડ કેલ્શિયમ વરાળ અને ઘન ગ્રેફાઇટની રચના સાથે વિઘટિત થાય છે.

20મી સદીના મધ્ય સુધી, કેલ્શિયમ ધાતુનું ઉત્પાદન ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં કરવામાં આવતું હતું, કારણ કે તેનો લગભગ કોઈ ઉપયોગ જોવા મળતો ન હતો. ઉદાહરણ તરીકે, બીજા વિશ્વ યુદ્ધ દરમિયાન યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ઑફ અમેરિકામાં, 25 ટનથી વધુ કેલ્શિયમનો વપરાશ થયો ન હતો, અને જર્મનીમાં માત્ર 5-10 ટન. ફક્ત 20મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં, જ્યારે તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે કેલ્શિયમ ઘણી દુર્લભ અને પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓ માટે સક્રિય ઘટાડનાર એજન્ટ છે, ત્યારે વપરાશમાં ઝડપી વધારો થયો (દર વર્ષે આશરે 100 ટન) અને પરિણામે, આનું ઉત્પાદન. મેટલ શરૂ. પરમાણુ ઉદ્યોગના વિકાસ સાથે, જ્યાં કેલ્શિયમનો ઉપયોગ યુરેનિયમ ટેટ્રાફ્લોરાઇડમાંથી યુરેનિયમના મેટાલોથર્મિક ઘટાડાના ઘટક તરીકે થાય છે (યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ સિવાય, જ્યાં કેલ્શિયમને બદલે મેગ્નેશિયમનો ઉપયોગ થાય છે), માંગ (આશરે 2,000 ટન પ્રતિ વર્ષ) તત્વ નંબર વીસ, તેમજ તેના ઉત્પાદનમાં અનેકગણો વધારો થયો છે. ચાલુ આ ક્ષણેકેલ્શિયમ ધાતુના મુખ્ય ઉત્પાદકો ચીન, રશિયા, કેનેડા અને ફ્રાન્સ ગણી શકાય. આ દેશોમાંથી કેલ્શિયમ યુએસએ, મેક્સિકો, ઓસ્ટ્રેલિયા, સ્વિટ્ઝર્લેન્ડ, જાપાન, જર્મની અને યુકેને મોકલવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ ધાતુના ભાવમાં સતત વધારો થયો જ્યાં સુધી ચીને ધાતુનું એટલી માત્રામાં ઉત્પાદન કરવાનું શરૂ કર્યું કે વિશ્વ બજારમાં વીસમા તત્વનો સરપ્લસ હતો, જેના કારણે તીવ્ર ઘટાડોકિંમતો

ભૌતિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ ધાતુ શું છે? અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી હમ્ફ્રી ડેવી દ્વારા 1808 માં મેળવેલા આ તત્વમાં કયા ગુણધર્મો છે, એક એવી ધાતુ જેનું વજન પુખ્ત વ્યક્તિના શરીરમાં 2 કિલોગ્રામ જેટલું હોઈ શકે છે?

સરળ પદાર્થ કેલ્શિયમ એ ચાંદી-સફેદ પ્રકાશ ધાતુ છે. કેલ્શિયમની ઘનતા માત્ર 1.54 g/cm3 (20 °C તાપમાને) છે, જે નોંધપાત્ર છે ઓછી ઘનતાઆયર્ન (7.87 g/cm3), સીસું (11.34 g/cm3), સોનું (19.3 g/cm3) અથવા પ્લેટિનમ (21.5 g/cm3). કેલ્શિયમ એલ્યુમિનિયમ (2.70 g/cm3) અથવા મેગ્નેશિયમ (1.74 g/cm3) જેવી "વજનહીન" ધાતુઓ કરતાં પણ હળવા હોય છે. થોડી ધાતુઓ વીસમા તત્વ કરતાં ઓછી ઘનતા "બડાઈ" કરી શકે છે - સોડિયમ (0.97 g/cm3), પોટેશિયમ (0.86 g/cm3), લિથિયમ (0.53 g/cm3). કેલ્શિયમની ઘનતા રૂબિડિયમ (1.53 g/cm3) જેવી જ છે. કેલ્શિયમનું ગલનબિંદુ 851 °C છે, ઉત્કલન બિંદુ 1,480 °C છે. અન્ય આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓમાં સમાન ગલનબિંદુઓ (થોડી ઓછી હોવા છતાં) અને ઉત્કલન બિંદુઓ છે: સ્ટ્રોન્ટિયમ (770 °C અને 1,380 °C) અને બેરિયમ (710 °C અને 1,640 °C).

મેટાલિક કેલ્શિયમ બે એલોટ્રોપિક ફેરફારોમાં અસ્તિત્વમાં છે: ક્યારે સામાન્ય તાપમાનα-કેલ્શિયમ ચહેરા-કેન્દ્રિત ઘન કોપર-પ્રકારની જાળી સાથે 443 °C સુધી સ્થિર છે, પરિમાણો સાથે: a = 0.558 nm, z = 4, અવકાશ જૂથ Fm3m, અણુ ત્રિજ્યા 1.97 A, આયનીય ત્રિજ્યા Ca2+ 1.04 A; તાપમાન શ્રેણી 443-842 °C માં, α-આયર્ન પ્રકારના શરીર-કેન્દ્રિત ઘન જાળી સાથે β-કેલ્શિયમ સ્થિર છે, પરિમાણો a = 0.448 nm, z = 2, અવકાશ જૂથ Im3m સાથે. α-સુધારાથી β-સુધારણામાં સંક્રમણની પ્રમાણભૂત એન્થાલ્પી 0.93 kJ/mol છે. તાપમાન ગુણાંક રેખીય વિસ્તરણકેલ્શિયમ માટે તાપમાન શ્રેણી 0-300 °C 22 10-6 છે. 20 °C પર વીસમા તત્વની થર્મલ વાહકતા 125.6 W/(m K) અથવા 0.3 cal/(cm sec °C) છે. ચોક્કસ ગરમી 0 થી 100 °C ની રેન્જમાં કેલ્શિયમ 623.9 j/(kg K) અથવા 0.149 cal/(g °C) છે. 20 ° સે તાપમાને કેલ્શિયમની વિદ્યુત પ્રતિકારકતા 4.6 10-8 ઓહ્મ મીટર અથવા 4.6 10-6 ઓહ્મ સેમી છે; તાપમાન ગુણાંકતત્વ નંબર વીસનો વિદ્યુત પ્રતિકાર 4.57 10-3 (20 °C પર) છે. કેલ્શિયમ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ 26 H/m2 અથવા 2600 kgf/mm2; તાણ શક્તિ 60 MN/m2 (6 kgf/mm2); કેલ્શિયમ માટે સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા 4 MN/m2 અથવા 0.4 kgf/mm2 છે, ઉપજ શક્તિ 38 MN/m2 (3.8 kgf/mm2) છે; વીસમા તત્વનું સંબંધિત વિસ્તરણ 50%; બ્રિનેલ અનુસાર કેલ્શિયમ કઠિનતા 200-300 MN/m2 અથવા 20-30 kgf/mm2 છે. દબાણમાં ધીમે ધીમે વધારો સાથે, કેલ્શિયમ સેમિકન્ડક્ટરના ગુણધર્મોને પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે, પરંતુ શબ્દના સંપૂર્ણ અર્થમાં એક બની શકતું નથી (તે જ સમયે, તે હવે મેટલ નથી). દબાણમાં વધુ વધારા સાથે, કેલ્શિયમ ધાતુની સ્થિતિમાં પાછું આવે છે અને સુપરકન્ડક્ટિંગ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે (અતિવાહકતાનું તાપમાન પારાના કરતા છ ગણું વધારે છે, અને વાહકતામાં અન્ય તમામ ઘટકો કરતાં ઘણું વધારે છે). કેલ્શિયમની અનન્ય વર્તણૂક ઘણી રીતે સ્ટ્રોન્ટીયમ જેવી જ છે (એટલે ​​કે સમાંતર સામયિક કોષ્ટકસાચવવામાં આવે છે).

નિરંકુશ કેલ્શિયમના યાંત્રિક ગુણધર્મો ધાતુઓના પરિવારના અન્ય સભ્યોના ગુણધર્મોથી અલગ નથી, જે ઉત્તમ માળખાકીય સામગ્રી છે: ઉચ્ચ શુદ્ધતાનું ધાતુ કેલ્શિયમ નરમ, સરળતાથી દબાવવામાં અને વળેલું, વાયરમાં દોરવામાં, બનાવટી અને કાપવા માટે યોગ્ય છે - તે જમીન પર હોઈ શકે છે લેથ. જો કે, બાંધકામ સામગ્રીના આ બધા ઉત્તમ ગુણો હોવા છતાં, કેલ્શિયમ એવું નથી - આનું કારણ તેની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ છે. સાચું, આપણે એ ન ભૂલવું જોઈએ કે કેલ્શિયમ એ અસ્થિ પેશીઓની બદલી ન શકાય તેવી માળખાકીય સામગ્રી છે, અને તેના ખનિજો ઘણા સહસ્ત્રાબ્દીઓથી નિર્માણ સામગ્રી છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો

બાહ્ય રૂપરેખાંકન ઇલેક્ટ્રોન શેલકેલ્શિયમ અણુ 4s2, જે સંયોજનોમાં વીસમા તત્વની વેલેન્સી 2 નક્કી કરે છે. બાહ્ય સ્તરના બે ઇલેક્ટ્રોન પ્રમાણમાં સરળતાથી અણુઓમાંથી વિભાજિત થાય છે, જે હકારાત્મક બમણા ચાર્જ આયનોમાં ફેરવાય છે. આ કારણોસર, રાસાયણિક પ્રવૃત્તિની દ્રષ્ટિએ, કેલ્શિયમ અલ્કલી ધાતુઓ (પોટેશિયમ, સોડિયમ, લિથિયમ) કરતાં સહેજ હલકી ગુણવત્તાવાળા છે. બાદમાંની જેમ, કેલ્શિયમ, સામાન્ય ઓરડાના તાપમાને પણ, ઓક્સિજન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને ભેજવાળી હવા સાથે સરળતાથી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જે CaO ઓક્સાઇડ અને Ca(OH)2 હાઇડ્રોક્સાઇડના મિશ્રણની નીરસ ગ્રે ફિલ્મથી ઢંકાય છે. તેથી, કેલ્શિયમ ખનિજ તેલ, પ્રવાહી પેરાફિન અથવા કેરોસીનના સ્તર હેઠળ હર્મેટિકલી સીલબંધ કન્ટેનરમાં સંગ્રહિત થાય છે. જ્યારે ઓક્સિજન અને હવામાં ગરમ ​​થાય છે, ત્યારે કેલ્શિયમ સળગે છે, તેજસ્વી લાલ જ્યોતથી બળે છે અને સ્વરૂપો બનાવે છે. મૂળભૂત ઓક્સાઇડ CaO, જે સફેદ, અત્યંત અગ્નિ-પ્રતિરોધક પદાર્થ છે, તેનું ગલનબિંદુ આશરે 2,600 °C છે. કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડને એન્જિનિયરિંગમાં ક્વિકલાઈમ અથવા બળેલા ચૂના તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ પેરોક્સાઇડ્સ - CaO2 અને CaO4 - પણ મેળવવામાં આવ્યા હતા. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજનને છોડવા માટે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે (પ્રમાણભૂત પોટેન્શિયલ્સની શ્રેણીમાં, કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજનની ડાબી બાજુએ સ્થિત છે અને તેને પાણીમાંથી વિસ્થાપિત કરવામાં સક્ષમ છે) અને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ Ca(OH)2 ની રચના, અને ઠંડા પાણીમાં પ્રતિક્રિયા દર ધીમે ધીમે ઘટે છે (ધાતુની સપાટી પર કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ પર નબળા દ્રાવ્ય સ્તરની રચનાને કારણે):

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 + Q

કેલ્શિયમ સાથે વધુ જોરશોરથી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે ગરમ પાણી, ઝડપથી હાઇડ્રોજનનું વિસ્થાપન અને Ca(OH)2 બનાવે છે. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ Ca(OH)2 - મજબૂત પાયો, પાણીમાં સહેજ દ્રાવ્ય. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સંતૃપ્ત દ્રાવણને ચૂનાનું પાણી કહેવામાં આવે છે અને તે આલ્કલાઇન છે. હવામાં, કાર્બન ડાયોક્સાઇડના શોષણ અને અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની રચનાને કારણે ચૂનાનું પાણી ઝડપથી વાદળછાયું બને છે. પાણી સાથે વીસમા તત્વની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન આવી હિંસક પ્રક્રિયાઓ બનતી હોવા છતાં, ક્ષારયુક્ત ધાતુઓથી વિપરીત, કેલ્શિયમ અને પાણી વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા ઓછી ઉર્જાથી આગળ વધે છે - વિસ્ફોટ કે આગ વિના. સામાન્ય રીતે, કેલ્શિયમની રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ અન્ય આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ કરતા ઓછી હોય છે.

કેલ્શિયમ સક્રિય રીતે હેલોજન સાથે જોડાય છે, CaX2 પ્રકારના સંયોજનો બનાવે છે - તે ઠંડીમાં ફ્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, અને 400 ° સે ઉપરના તાપમાને ક્લોરિન અને બ્રોમિન સાથે અનુક્રમે CaF2, CaCl2 અને CaBr2 આપે છે. આ હલાઇડ્સ પીગળેલા અવસ્થામાં CaX પ્રકાર - CaF, CaCl ના કેલ્શિયમ મોનોહાલાઇડ્સ સાથે બને છે, જેમાં કેલ્શિયમ ઔપચારિક રીતે મોનોવેલેન્ટ હોય છે. આ સંયોજનો માત્ર ડાયહાલાઈડ્સના ગલન તાપમાનની ઉપર જ સ્થિર છે (તેઓ ઠંડક થવા પર અપ્રમાણસર Ca અને CaX2 બનાવે છે). વધુમાં, કેલ્શિયમ સક્રિય રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ખાસ કરીને જ્યારે ગરમ થાય છે, વિવિધ બિન-ધાતુઓ સાથે: સલ્ફર સાથે, જ્યારે ગરમ થાય છે, કેલ્શિયમ સલ્ફાઇડ CaS મેળવવામાં આવે છે, બાદમાં સલ્ફર ઉમેરે છે, પોલિસલ્ફાઇડ્સ (CaS2, CaS4 અને અન્ય) બનાવે છે; 300-400 °C તાપમાને શુષ્ક હાઇડ્રોજન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને, કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ CaH2 બનાવે છે - આયનીય સંયોજન, જેમાં હાઇડ્રોજન એક આયન છે. કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ CaH2 એ સફેદ મીઠા જેવો પદાર્થ છે જે હાઇડ્રોજન છોડવા માટે પાણી સાથે હિંસક પ્રતિક્રિયા આપે છે:

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

જ્યારે નાઇટ્રોજન વાતાવરણમાં (લગભગ 500 ° સે) ગરમ થાય છે, ત્યારે કેલ્શિયમ સળગે છે અને નાઇટ્રાઇડ Ca3N2 બનાવે છે, જે બે સ્ફટિકીય સ્વરૂપોમાં ઓળખાય છે - ઉચ્ચ-તાપમાન α અને નીચા-તાપમાન β. શૂન્યાવકાશમાં કેલ્શિયમ એમાઈડ Ca(NH2)2 ને ગરમ કરીને નાઈટ્રાઈડ Ca3N4 પણ મેળવવામાં આવ્યું હતું. જ્યારે ગ્રેફાઇટ (કાર્બન), સિલિકોન અથવા ફોસ્ફરસ સાથે હવાના પ્રવેશ વિના ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે કેલ્શિયમ અનુક્રમે કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ CaC2, સિલિસાઇડ્સ Ca2Si, Ca3Si4, CaSi, CaSi2 અને ફોસ્ફાઇડ્સ Ca3P2, CaP અને CaP3 આપે છે. બિન-ધાતુઓ સાથેના મોટાભાગના કેલ્શિયમ સંયોજનો પાણી દ્વારા સરળતાથી વિઘટિત થાય છે:

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3

બોરોન સાથે, કેલ્શિયમ કેલ્શિયમ બોરાઇડ CaB6 બનાવે છે, જેમાં ચાલ્કોજેન્સ - chalcogenides CaS, CaSe, CaTe. Polychalcogenides CaS4, CaS5, Ca2Te3 પણ જાણીતા છે. કેલ્શિયમ વિવિધ ધાતુઓ - એલ્યુમિનિયમ, સોનું, ચાંદી, તાંબુ, સીસું અને અન્ય સાથે આંતરમેટાલિક સંયોજનો બનાવે છે. ઊર્જાસભર ઘટાડનાર એજન્ટ હોવાને કારણે, કેલ્શિયમ જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે તેમના ઓક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ અને હલાઇડ્સમાંથી લગભગ તમામ ધાતુઓને વિસ્થાપિત કરે છે. કેલ્શિયમ પ્રવાહી એમોનિયા NH3 માં સારી રીતે ઓગળી જાય છે અને વાદળી દ્રાવણ બનાવે છે, જેના બાષ્પીભવન પર એમોનિયા [Ca(NH3)6] બહાર આવે છે - ધાતુની વાહકતા સાથે સોનેરી રંગનું ઘન સંયોજન. કેલ્શિયમ ક્ષાર સામાન્ય રીતે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ સાથે એસિડ ઓક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, Ca(OH)2 અથવા CaCO3 પર એસિડની ક્રિયા અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના જલીય દ્રાવણમાં વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. ઘણા કેલ્શિયમ ક્ષાર પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય હોય છે (CaCl2 ક્લોરાઇડ, CaBr2 બ્રોમાઇડ, CaI2 આયોડાઇડ અને Ca(NO3)2 નાઈટ્રેટ), તેઓ લગભગ હંમેશા સ્ફટિકીય હાઇડ્રેટ બનાવે છે. પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે ફ્લોરાઈડ CaF2, કાર્બોનેટ CaCO3, સલ્ફેટ CaSO4, ઓર્થોફોસ્ફેટ Ca3(PO4)2, ઓક્સાલેટ CaC2O4 અને કેટલાક અન્ય.

કેલ્શિયમ ચોથા મુખ્ય સમયગાળામાં સ્થિત છે, બીજા જૂથ, મુખ્ય પેટાજૂથ, તત્વનો સીરીયલ નંબર 20 છે. સામયિક કોષ્ટકમેન્ડેલીવ, કેલ્શિયમનું અણુ વજન 40.08 છે. સૌથી વધુ ઓક્સાઇડનું સૂત્ર CaO છે. કેલ્શિયમ હોય છે લેટિન નામ કેલ્શિયમ, તેથી તત્વનું અણુ પ્રતીક Ca છે.

સરળ પદાર્થ તરીકે કેલ્શિયમની લાક્ષણિકતાઓ

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, કેલ્શિયમ એ ચાંદી-સફેદ ધાતુ છે. ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ ધરાવતા, તત્વ વિવિધ વર્ગોના ઘણા સંયોજનો બનાવવા માટે સક્ષમ છે. તત્વ તકનીકી અને ઔદ્યોગિક રાસાયણિક સંશ્લેષણ માટે મૂલ્યવાન છે. પૃથ્વીના પોપડામાં ધાતુ વ્યાપક છે: તેનો હિસ્સો લગભગ 1.5% છે. કેલ્શિયમ આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓના જૂથ સાથે સંબંધિત છે: જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે તે આલ્કલીસ ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ પ્રકૃતિમાં તે બહુવિધ ખનિજોના સ્વરૂપમાં થાય છે અને. દરિયાનું પાણીઉચ્ચ સાંદ્રતામાં કેલ્શિયમ ધરાવે છે (400 mg/l).

કેલ્શિયમની લાક્ષણિકતાઓ તેની રચના પર આધાર રાખે છે સ્ફટિક જાળી. આ તત્વ બે પ્રકારના હોય છે: ક્યુબિક ફેસ-સેન્ટ્રિક અને વોલ્યુમ-સેન્ટ્રિક. પરમાણુમાં બોન્ડનો પ્રકાર મેટાલિક છે.

કેલ્શિયમના કુદરતી સ્ત્રોતો:

• apatites;
• અલાબાસ્ટર
• જીપ્સમ;
• કેલ્સાઇટ;
• ફ્લોરાઇટ;
• ડોલોમાઇટ

કેલ્શિયમના ભૌતિક ગુણધર્મો અને ધાતુ મેળવવાની પદ્ધતિઓ

સામાન્ય સ્થિતિમાં, કેલ્શિયમ એકત્રીકરણની નક્કર સ્થિતિમાં હોય છે. ધાતુ 842 °C તાપમાને પીગળે છે. કેલ્શિયમ એ સારું વિદ્યુત અને થર્મલ વાહક છે. જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે તે પ્રથમ પ્રવાહીમાં જાય છે અને પછી વરાળની સ્થિતિમાં જાય છે અને તેના ધાતુના ગુણધર્મો ગુમાવે છે. ધાતુ ખૂબ નરમ છે અને તેને છરી વડે કાપી શકાય છે. 1484 °C પર ઉકળે છે.

દબાણ હેઠળ, કેલ્શિયમ તેના ધાતુના ગુણધર્મો અને વિદ્યુત વાહકતા ગુમાવે છે. પરંતુ તે પછી ધાતુના ગુણધર્મો પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને સુપરકન્ડક્ટરના ગુણધર્મો દેખાય છે, જે અન્ય કરતા તેમની કામગીરીમાં અનેક ગણા વધારે છે.

લાંબા સમય સુધી અશુદ્ધિઓ વિના કેલ્શિયમ મેળવવું શક્ય ન હતું: તેની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિને લીધે, આ તત્વ તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં થતું નથી. માં આઇટમ ખોલવામાં આવી હતી પ્રારંભિક XIXસદી ધાતુ તરીકે કેલ્શિયમ સૌપ્રથમ બ્રિટિશ રસાયણશાસ્ત્રી હમ્ફ્રી ડેવી દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. વૈજ્ઞાનિકે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સાથે ઘન ખનિજો અને ક્ષારના પીગળવાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની વિશિષ્ટતાઓ શોધી કાઢી. આજકાલ, કેલ્શિયમ ક્ષારનું વિદ્યુત વિચ્છેદન (કેલ્શિયમ અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડનું મિશ્રણ, ફ્લોરાઇડ અને કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડનું મિશ્રણ) એ ધાતુના ઉત્પાદન માટે સૌથી સુસંગત પદ્ધતિ છે. એલ્યુમિનોથર્મીનો ઉપયોગ કરીને તેના ઓક્સાઇડમાંથી કેલ્શિયમ પણ કાઢવામાં આવે છે, જે ધાતુશાસ્ત્રમાં એક સામાન્ય પદ્ધતિ છે.

કેલ્શિયમના રાસાયણિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ - સક્રિય ધાતુ, ઘણી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશવું. સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, તે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે, અનુરૂપ દ્વિસંગી સંયોજનો બનાવે છે: ઓક્સિજન, હેલોજન સાથે. કેલ્શિયમ સંયોજનો વિશે વધુ જાણવા માટે ક્લિક કરો. જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે કેલ્શિયમ નાઇટ્રોજન, હાઇડ્રોજન, કાર્બન, સિલિકોન, બોરોન, ફોસ્ફરસ, સલ્ફર અને અન્ય પદાર્થો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. ખુલ્લી હવામાં, તે તરત જ ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, અને તેથી તે ગ્રે કોટિંગથી ઢંકાઈ જાય છે.

એસિડ સાથે હિંસક પ્રતિક્રિયા આપે છે અને ક્યારેક સળગાવે છે. ક્ષારમાં, કેલ્શિયમ રસપ્રદ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેવ સ્ટેલેક્ટાઈટ્સ અને સ્ટેલાગ્માઈટ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ છે, જે ધીમે ધીમે ભૂગર્ભજળની અંદર પ્રક્રિયાઓના પરિણામે પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને બાયકાર્બોનેટમાંથી બને છે.

તેની સામાન્ય સ્થિતિમાં તેની ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિને લીધે, કેલ્શિયમ પેરાફિન અથવા કેરોસીનના સ્તર હેઠળ શ્યામ, સીલબંધ કાચના કન્ટેનરમાં પ્રયોગશાળાઓમાં સંગ્રહિત થાય છે. ગુણાત્મક પ્રતિક્રિયાકેલ્શિયમ આયન માટે - સમૃદ્ધ ઈંટ-લાલ રંગમાં જ્યોતનો રંગ.

સંયોજનોની રચનામાં ધાતુને તત્વના કેટલાક ક્ષાર (ફ્લોરાઇડ, કાર્બોનેટ, સલ્ફેટ, સિલિકેટ, ફોસ્ફેટ, સલ્ફાઇટ) ના અદ્રાવ્ય અવક્ષેપો દ્વારા ઓળખી શકાય છે.

કેલ્શિયમ સાથે પાણીની પ્રતિક્રિયા

કેલ્શિયમ રક્ષણાત્મક પ્રવાહીના સ્તર હેઠળ જારમાં સંગ્રહિત થાય છે. પાણી અને કેલ્શિયમની પ્રતિક્રિયા કેવી રીતે થાય છે તેનું નિદર્શન કરવા માટે, તમે ફક્ત ધાતુને કાઢી શકતા નથી અને તેમાંથી ઇચ્છિત ભાગ કાપી શકતા નથી. પ્રયોગશાળામાં કેલ્શિયમ ધાતુનો ઉપયોગ શેવિંગ્સના સ્વરૂપમાં કરવો સરળ છે.

જો ત્યાં કોઈ ધાતુના શેવિંગ ન હોય અને બરણીમાં કેલ્શિયમના માત્ર મોટા ટુકડા હોય, તો તમારે પેઇર અથવા હથોડીની જરૂર પડશે. જરૂરી કદના કેલ્શિયમનો તૈયાર ભાગ ફ્લાસ્ક અથવા પાણીના ગ્લાસમાં મૂકવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ શેવિંગ્સને જાળીની થેલીમાં બાઉલમાં મૂકવામાં આવે છે.

કેલ્શિયમ તળિયે ડૂબી જાય છે, અને હાઇડ્રોજનનું પ્રકાશન શરૂ થાય છે (પ્રથમ તે સ્થાને જ્યાં ધાતુના તાજા ફ્રેક્ચર સ્થિત છે). ધીરે ધીરે, કેલ્શિયમની સપાટી પરથી ગેસ બહાર આવે છે. પ્રક્રિયા હિંસક ઉકળતા જેવી લાગે છે, અને તે જ સમયે કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (સ્લેક્ડ ચૂનો) નું અવક્ષેપ રચાય છે.

કેલ્શિયમનો ટુકડો તરે છે, જે હાઇડ્રોજન પરપોટામાં પકડે છે. લગભગ 30 સેકન્ડ પછી, કેલ્શિયમ ઓગળી જાય છે અને હાઇડ્રોક્સાઇડ સસ્પેન્શનની રચનાને કારણે પાણી વાદળછાયું સફેદ થઈ જાય છે. જો પ્રતિક્રિયા બીકરમાં નહીં, પરંતુ ટેસ્ટ ટ્યુબમાં કરવામાં આવે છે, તો તમે ગરમીના પ્રકાશનનું અવલોકન કરી શકો છો: ટેસ્ટ ટ્યુબ ઝડપથી ગરમ થઈ જાય છે. પાણી સાથે કેલ્શિયમની પ્રતિક્રિયા અદભૂત વિસ્ફોટ સાથે સમાપ્ત થતી નથી, પરંતુ બે પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જોરશોરથી આગળ વધે છે અને અદભૂત દેખાય છે. અનુભવ સુરક્ષિત છે.

જો બાકીના કેલ્શિયમ સાથેની બેગ પાણીમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે અને હવામાં રાખવામાં આવે છે, તો પછી થોડા સમય પછી, ચાલુ પ્રતિક્રિયાના પરિણામે, મજબૂત ગરમી થશે અને જાળીમાં બાકીનું કેલ્શિયમ ઉકળશે. જો વાદળછાયું દ્રાવણનો ભાગ કાચમાં ફનલ દ્વારા ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, તો જ્યારે કાર્બન મોનોક્સાઇડ CO₂ ઉકેલમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે એક અવક્ષેપ રચાય છે. આને કાર્બન ડાયોક્સાઇડની જરૂર નથી - તમે ગ્લાસ ટ્યુબ દ્વારા દ્રાવણમાં શ્વાસ બહાર કાઢેલી હવાને ઉડાડી શકો છો.

કેલ્શિયમ એ બીજા જૂથના મુખ્ય પેટાજૂથનું એક તત્વ છે, જે D.I મેન્ડેલીવના રાસાયણિક તત્વોની સામયિક પ્રણાલીનો ચોથો સમયગાળો છે, જેમાં અણુ નંબર 20 છે. તેને Ca (lat. કેલ્શિયમ). સરળ પદાર્થ કેલ્શિયમ એ ચાંદી-સફેદ રંગની નરમ, રાસાયણિક રીતે સક્રિય આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ છે.

પ્રકૃતિમાં તે ઘણું છે: પર્વતમાળાઓ અને માટીના ખડકો કેલ્શિયમ ક્ષારમાંથી રચાય છે, તે સમુદ્ર અને નદીના પાણીમાં જોવા મળે છે, અને તે છોડ અને પ્રાણી સજીવોનો ભાગ છે. પૃથ્વીના પોપડાના સમૂહના 3.38% કેલ્શિયમનો હિસ્સો છે (ઓક્સિજન, સિલિકોન, એલ્યુમિનિયમ અને આયર્ન પછી 5મું સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં).

કેલ્શિયમ પ્રકૃતિમાં છ આઇસોટોપ્સના મિશ્રણ તરીકે જોવા મળે છે: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca અને 48 Ca, જેમાંથી સૌથી સામાન્ય - 40 Ca - 96.97% છે.

કેલ્શિયમના છ કુદરતી આઇસોટોપમાંથી પાંચ સ્થિર છે. છઠ્ઠો આઇસોટોપ 48 Ca, છમાંથી સૌથી ભારે અને ખૂબ જ દુર્લભ છે (તેની આઇસોટોપિક વિપુલતા માત્ર 0.187% છે), તાજેતરમાં 5.3 x 10 19 વર્ષની અર્ધ-જીવન સાથે ડબલ બીટા સડોમાંથી પસાર થવા માટે શોધાયું હતું.

સૌથી વધુકેલ્શિયમ વિવિધ ખડકોના સિલિકેટ્સ અને એલ્યુમિનોસિલિકેટ્સમાં સમાયેલ છે (ગ્રેનાઈટ, ગ્નીસિસ, વગેરે), ખાસ કરીને ફેલ્ડસ્પાર - એનોરથાઈટ Ca.

જળકૃત ખડકોના સ્વરૂપમાં, કેલ્શિયમ સંયોજનો ચાક અને ચૂનાના પત્થરો દ્વારા રજૂ થાય છે, જેમાં મુખ્યત્વે ખનિજ કેલ્સાઇટ (CaCO 3)નો સમાવેશ થાય છે. કેલ્સાઇટનું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ - આરસ - પ્રકૃતિમાં ઘણું ઓછું સામાન્ય છે.

કેલ્શિયમ ખનિજો જેમ કે કેલ્સાઇટ CaCO 3 , એનહાઇડ્રાઇટ CaSO 4 , અલાબાસ્ટર CaSO 4 ·0.5H 2 O અને જીપ્સમ CaSO 4 ·2H 2 O, ફ્લોરાઇટ CaF 2 , એપેટાઇટ Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), ડોલોમાઇટ MgCO 3 · CaCO 3 . કુદરતી પાણીમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષારની હાજરી તેની કઠિનતા નક્કી કરે છે.

કેલ્શિયમ, પૃથ્વીના પોપડામાં જોરશોરથી સ્થળાંતર કરે છે અને વિવિધ ભૌગોલિક રાસાયણિક પ્રણાલીઓમાં એકઠા થાય છે, તે 385 ખનિજો (ખનિજોની ચોથા સૌથી મોટી સંખ્યા) બનાવે છે.

કેલ્શિયમના કુદરતી સ્થળાંતરમાં, તેની સાથે સંકળાયેલ "કાર્બોનેટ સંતુલન" દ્વારા નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે. ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાદ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ બનાવવા માટે પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

(કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સાંદ્રતાને આધારે સંતુલન ડાબે કે જમણે શિફ્ટ થાય છે).

બાયોજેનિક સ્થળાંતર એક વિશાળ ભૂમિકા ભજવે છે.

કેલ્શિયમ સંયોજનો લગભગ તમામ પ્રાણીઓ અને છોડની પેશીઓમાં જોવા મળે છે (નીચે પણ જુઓ). જીવંત જીવોમાં કેલ્શિયમની નોંધપાત્ર માત્રા જોવા મળે છે. આમ, હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ Ca 5 (PO 4) 3 OH, અથવા, અન્ય એન્ટ્રીમાં, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, મનુષ્યો સહિત કરોડરજ્જુના હાડકાના પેશીનો આધાર છે; ઘણા અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ, ઈંડાના શેલ વગેરેના શેલ અને શેલ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO 3 થી બનેલા હોય છે. મનુષ્યો અને પ્રાણીઓના જીવંત પેશીઓમાં 1.4-2% Ca (સામૂહિક અપૂર્ણાંક દ્વારા); 70 કિગ્રા વજનવાળા માનવ શરીરમાં કેલ્શિયમનું પ્રમાણ લગભગ 1.7 કિગ્રા છે (મુખ્યત્વે હાડકાના પેશીઓના આંતરકોષીય પદાર્થમાં).

કેલ્શિયમ સૌપ્રથમ 1808 માં ડેવી દ્વારા વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા મેળવવામાં આવ્યું હતું. પરંતુ, અન્ય આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓની જેમ, તત્વ નંબર 20 માંથી વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા મેળવી શકાતું નથી. જલીય ઉકેલો. કેલ્શિયમ તેના પીગળેલા ક્ષારના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

આ એક જટિલ અને ઊર્જા-સઘન પ્રક્રિયા છે. કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડને અન્ય ક્ષારના ઉમેરા સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરમાં ઓગાળવામાં આવે છે (CaCl 2 ના ગલનબિંદુને ઘટાડવા માટે તે જરૂરી છે).

સ્ટીલ કેથોડ માત્ર ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સપાટીને સ્પર્શે છે; બહાર નીકળેલું કેલ્શિયમ તેના પર ચોંટી જાય છે અને સખત થઈ જાય છે. જેમ કે કેલ્શિયમ છોડવામાં આવે છે, કેથોડ ધીમે ધીમે વધે છે અને આખરે 50...60 સેમી લાંબી કેલ્શિયમ "રોડ" મેળવવામાં આવે છે, પછી તેને બહાર કાઢવામાં આવે છે, સ્ટીલ કેથોડને પીટવામાં આવે છે અને પ્રક્રિયા ફરીથી શરૂ થાય છે. "સ્પર્શ પદ્ધતિ" કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ, આયર્ન, એલ્યુમિનિયમ અને સોડિયમથી ભારે દૂષિત કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરે છે. તેને આર્ગોન વાતાવરણમાં પીગળીને શુદ્ધ કરવામાં આવે છે.

જો સ્ટીલ કેથોડને કેલ્શિયમ સાથે મિશ્રિત કરી શકાય તેવા ધાતુના બનેલા કેથોડ દ્વારા બદલવામાં આવે, તો વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન અનુરૂપ એલોય મેળવવામાં આવશે. હેતુ પર આધાર રાખીને, તેનો ઉપયોગ એલોય તરીકે કરી શકાય છે, અથવા શુદ્ધ કેલ્શિયમ વેક્યૂમમાં નિસ્યંદન દ્વારા મેળવી શકાય છે. આ રીતે જસત, સીસું અને તાંબુ સાથે કેલ્શિયમ એલોય મેળવવામાં આવે છે.

કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવાની બીજી પદ્ધતિ - મેટાલોથર્મિક - સૈદ્ધાંતિક રીતે 1865 માં પ્રખ્યાત રશિયન રસાયણશાસ્ત્રી એન.એન. બેકેટોવ. કેલ્શિયમ એલ્યુમિનિયમ સાથે માત્ર 0.01 mmHg ના દબાણે ઘટે છે. પ્રક્રિયા તાપમાન 1100...1200°C. કેલ્શિયમ વરાળના સ્વરૂપમાં મેળવવામાં આવે છે, જે પછી કન્ડેન્સ્ડ થાય છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, તત્વ મેળવવાની બીજી પદ્ધતિ વિકસાવવામાં આવી છે. તે કેલ્શિયમ કાર્બાઈડના થર્મલ ડિસોસિએશન પર આધારિત છે: 1750°C સુધી વેક્યૂમમાં ગરમ ​​કરવામાં આવેલ કાર્બાઈડ કેલ્શિયમ વરાળ અને ઘન ગ્રેફાઈટ બનાવવા માટે વિઘટિત થાય છે.

મેટલ કેલ્શિયમ બે ભાગમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે એલોટ્રોપિક ફેરફારો. 443 °C સુધી, ઘન ચહેરા-કેન્દ્રિત જાળી (પેરામીટર a = 0.558 nm) સાથે α-Ca સ્થિર છે; α-Fe પ્રકાર (પેરામીટર a = 0.448 nm) ની ઘન શરીર-કેન્દ્રિત જાળી સાથે β-Ca છે. વધુ સ્થિર. પ્રમાણભૂત એન્થાલ્પી Δ એચ 0 સંક્રમણ α → β 0.93 kJ/mol છે.

દબાણમાં ધીમે ધીમે વધારો સાથે, તે સેમિકન્ડક્ટરના ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે, પરંતુ શબ્દના સંપૂર્ણ અર્થમાં સેમિકન્ડક્ટર બનતું નથી (તે હવે મેટલ નથી). દબાણમાં વધુ વધારા સાથે, તે ધાતુની સ્થિતિમાં પાછું આવે છે અને સુપરકન્ડક્ટિંગ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે (સુપરવાહકતાનું તાપમાન પારાના કરતા છ ગણું વધારે છે, અને વાહકતામાં અન્ય તમામ ઘટકો કરતાં ઘણું વધારે છે). કેલ્શિયમની અનન્ય વર્તણૂક ઘણી રીતે સ્ટ્રોન્ટીયમ જેવી જ છે.

તત્વની સર્વવ્યાપકતા હોવા છતાં, રસાયણશાસ્ત્રીઓએ પણ તમામ તત્વ કેલ્શિયમ જોયા નથી. પરંતુ આ ધાતુ, દેખાવ અને વર્તન બંનેમાં, આલ્કલી ધાતુઓથી સંપૂર્ણપણે અલગ છે, જેનો સંપર્ક આગ અને બળી જવાના ભયથી ભરપૂર છે. તે હવામાં સુરક્ષિત રીતે સંગ્રહિત કરી શકાય છે; તે પાણીથી સળગતું નથી. નિરંકુશ કેલ્શિયમના યાંત્રિક ગુણધર્મો તેને ધાતુઓના પરિવારમાં "કાળા ઘેટાં" બનાવતા નથી: કેલ્શિયમ તેમાંથી ઘણાને તાકાત અને કઠિનતામાં વટાવે છે; તે લેથ પર ચાલુ કરી શકાય છે, વાયરમાં દોરવામાં આવે છે, બનાવટી, દબાવી શકાય છે.

અને તેમ છતાં, નિરંકુશ કેલ્શિયમનો લગભગ ક્યારેય માળખાકીય સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ થતો નથી. તે તેના માટે ખૂબ સક્રિય છે. કેલ્શિયમ ઓક્સિજન, સલ્ફર અને હેલોજન સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે. નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજન સાથે પણ, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, તે પ્રતિક્રિયા આપે છે. કાર્બન ઓક્સાઇડનું વાતાવરણ, મોટાભાગની ધાતુઓ માટે નિષ્ક્રિય, કેલ્શિયમ માટે આક્રમક છે. તે CO અને CO 2 ના વાતાવરણમાં બળે છે.

સ્વાભાવિક રીતે, આવા રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવતા, કેલ્શિયમ મુક્ત સ્થિતિમાં પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં નથી. પરંતુ કેલ્શિયમ સંયોજનો - બંને કુદરતી અને કૃત્રિમ - સર્વોચ્ચ મહત્વ પ્રાપ્ત કર્યું છે.

કેલ્શિયમ એ એક લાક્ષણિક આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુ છે. કેલ્શિયમની રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ ઊંચી છે, પરંતુ અન્ય તમામ આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ કરતાં ઓછી છે. તે હવામાં ઓક્સિજન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને ભેજ સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે, તેથી જ કેલ્શિયમ ધાતુની સપાટી સામાન્ય રીતે નીરસ રાખોડી હોય છે, તેથી પ્રયોગશાળામાં કેલ્શિયમ સામાન્ય રીતે અન્ય આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓની જેમ, એક સ્તર હેઠળ ચુસ્તપણે બંધ બરણીમાં સંગ્રહિત થાય છે. કેરોસીન અથવા પ્રવાહી પેરાફિન.

પ્રમાણભૂત સંભવિતતાઓની શ્રેણીમાં, કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજનની ડાબી બાજુએ સ્થિત છે. ધોરણ ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતજોડી Ca 2+ /Ca 0 −2.84 V, જેથી કેલ્શિયમ સક્રિય રીતે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે, પરંતુ ઇગ્નીશન વિના:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q.

કેલ્શિયમ સામાન્ય સ્થિતિમાં સક્રિય બિન-ધાતુઓ (ઓક્સિજન, ક્લોરિન, બ્રોમિન) સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:

2Ca + O 2 = 2CaO, Ca + Br 2 = CaBr 2.

જ્યારે હવા અથવા ઓક્સિજનમાં ગરમ ​​થાય છે, ત્યારે કેલ્શિયમ સળગે છે. કેલ્શિયમ જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે ઓછી સક્રિય બિન-ધાતુઓ (હાઈડ્રોજન, બોરોન, કાર્બન, સિલિકોન, નાઈટ્રોજન, ફોસ્ફરસ અને અન્ય) સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે:

Ca + H 2 = CaH 2, Ca + 6B = CaB 6,

3Ca + N 2 = Ca 3 N 2, Ca + 2C = CaC 2,

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (કેલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડ), CaP અને CaP 5 રચનાઓના કેલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડ પણ જાણીતા છે;

2Ca + Si = Ca 2 Si (કેલ્શિયમ સિલિસાઇડ); CaSi, Ca 3 Si 4 અને CaSi 2 રચનાઓના કેલ્શિયમ સિલિસાઇડ્સ પણ જાણીતા છે.

ઉપરોક્ત પ્રતિક્રિયાઓની ઘટના, એક નિયમ તરીકે, મોટી માત્રામાં ગરમીના પ્રકાશન સાથે છે (એટલે ​​​​કે, આ પ્રતિક્રિયાઓ એક્ઝોથર્મિક છે). બિન-ધાતુઓ સાથેના તમામ સંયોજનોમાં, કેલ્શિયમની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ +2 છે. બિન-ધાતુઓ સાથેના મોટાભાગના કેલ્શિયમ સંયોજનો પાણી દ્વારા સરળતાથી વિઘટિત થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે:

CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,

Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3.

Ca 2+ આયન રંગહીન છે. જ્યારે જ્યોતમાં દ્રાવ્ય કેલ્શિયમ ક્ષાર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે જ્યોત ઈંટ-લાલ થઈ જાય છે.

કેલ્શિયમ ક્ષાર જેમ કે CaCl 2 ક્લોરાઇડ, CaBr 2 બ્રોમાઇડ, CaI 2 આયોડાઇડ અને Ca(NO 3) 2 નાઈટ્રેટ પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય છે. પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે CaF 2 ફ્લોરાઈડ, CaCO 3 કાર્બોનેટ, CaSO 4 સલ્ફેટ, Ca 3 (PO 4) 2 ઓર્થોફોસ્ફેટ, CaC 2 O 4 ઓક્સાલેટ અને કેટલાક અન્ય.

તે મહત્વનું છે કે, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO 3 થી વિપરીત, એસિડ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (બાયકાર્બોનેટ) Ca(HCO 3) 2 પાણીમાં દ્રાવ્ય છે. પ્રકૃતિમાં, આ નીચેની પ્રક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે. જ્યારે તે ઠંડી, વરસાદી અથવા નદીનું પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડથી સંતૃપ્ત, ભૂગર્ભમાં પ્રવેશ કરે છે અને ચૂનાના પત્થરો પર પડે છે, પછી તેમનું વિસર્જન જોવા મળે છે:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

તે જ સ્થળોએ જ્યાં કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ સાથે સંતૃપ્ત પાણી પૃથ્વીની સપાટી પર આવે છે અને સૂર્યના કિરણો દ્વારા ગરમ થાય છે, વિપરીત પ્રતિક્રિયા થાય છે:

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.

આ રીતે પ્રકૃતિમાં મોટા પ્રમાણમાં પદાર્થોનું પરિવહન થાય છે. પરિણામે, ભૂગર્ભમાં વિશાળ ગાબડાઓ રચાય છે, અને સુંદર પથ્થર "આઇસીકલ્સ" - સ્ટેલેક્ટાઇટ્સ અને સ્ટેલાગ્માઇટ - ગુફાઓમાં રચાય છે.

પાણીમાં ઓગળેલા કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટની હાજરી મોટાભાગે પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા નક્કી કરે છે. તેને અસ્થાયી કહેવામાં આવે છે કારણ કે જ્યારે પાણી ઉકળે છે, ત્યારે બાયકાર્બોનેટ વિઘટિત થાય છે અને CaCO 3 અવક્ષેપિત થાય છે. આ ઘટના, ઉદાહરણ તરીકે, એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે સમય જતાં કેટલમાં સ્કેલ રચાય છે.

તાજેતરમાં સુધી, કેલ્શિયમ ધાતુનો લગભગ કોઈ ઉપયોગ થતો નથી. ઉદાહરણ તરીકે, યુ.એસ.એ., બીજા વિશ્વયુદ્ધ પહેલા દર વર્ષે માત્ર 10...25 ટન કેલ્શિયમનો વપરાશ કરતું હતું, જર્મની - 5...10 ટન પરંતુ ટેકનોલોજીના નવા ક્ષેત્રોના વિકાસ માટે, ઘણી દુર્લભ અને પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓની જરૂર છે . તે બહાર આવ્યું છે કે તેમાંના ઘણા માટે કેલ્શિયમ એ ખૂબ જ અનુકૂળ અને સક્રિય ઘટાડનાર એજન્ટ છે, અને તત્વનો ઉપયોગ થોરિયમ, વેનેડિયમ, ઝિર્કોનિયમ, બેરિલિયમ, નિઓબિયમ, યુરેનિયમ, ટેન્ટેલમ અને અન્ય પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓના ઉત્પાદનમાં થવાનું શરૂ થયું. દુર્લભ ધાતુઓના ઉત્પાદન માટે મેટાલોથર્મીમાં શુદ્ધ ધાતુના કેલ્શિયમનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

શુદ્ધ કેલ્શિયમનો ઉપયોગ એલોય લીડ માટે થાય છે જેનો ઉપયોગ બેટરી પ્લેટના ઉત્પાદન માટે થાય છે અને ઓછા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ સાથે જાળવણી-મુક્ત સ્ટાર્ટર લીડ-એસિડ બેટરી. ઉપરાંત, મેટાલિક કેલ્શિયમનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ગુણવત્તાની કેલ્શિયમ બેબીટ્સ BKA ના ઉત્પાદન માટે થાય છે.

કેલ્શિયમ ધાતુનો મુખ્ય ઉપયોગ ધાતુઓ, ખાસ કરીને નિકલ, તાંબુ અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં ઘટાડાના એજન્ટ તરીકે છે. કેલ્શિયમ અને તેના હાઇડ્રાઈડનો ઉપયોગ ક્રોમિયમ, થોરિયમ અને યુરેનિયમ જેવી મુશ્કેલ-થી-ઘટાડી શકાય તેવી ધાતુઓ બનાવવા માટે પણ થાય છે. કેલ્શિયમ-લીડ એલોયનો ઉપયોગ બેટરી અને બેરિંગ એલોયમાં થાય છે. કેલ્શિયમ ગ્રાન્યુલ્સનો ઉપયોગ શૂન્યાવકાશ ઉપકરણોમાંથી હવાના નિશાનને દૂર કરવા માટે પણ થાય છે.

પાવડર સ્વરૂપમાં કુદરતી ચાક ધાતુઓને પોલિશ કરવા માટેની રચનાઓમાં સમાવવામાં આવેલ છે. પરંતુ તમે કુદરતી ચાક પાવડરથી તમારા દાંતને બ્રશ કરી શકતા નથી, કારણ કે તેમાં નાના પ્રાણીઓના શેલ અને શેલના અવશેષો હોય છે, જે અત્યંત સખત હોય છે અને દાંતના દંતવલ્કનો નાશ કરે છે.

ઉપયોગકેલ્શિયમન્યુક્લિયર ફ્યુઝનમાં

આઇસોટોપ 48 Ca એ સુપરહેવી તત્વોના ઉત્પાદન અને સામયિક કોષ્ટકના નવા તત્વોની શોધ માટે સૌથી અસરકારક અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી છે. ઉદાહરણ તરીકે, 48 Ca આયનોનો ઉપયોગ કરીને પ્રવેગકમાં અતિ ભારે તત્વો ઉત્પન્ન કરવા માટે, આ તત્વોના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર અન્ય "પ્રોજેક્ટાઇલ્સ" (આયનો) નો ઉપયોગ કરતાં સેંકડો અને હજારો ગણા વધુ કાર્યક્ષમ રીતે રચાય છે. જીવંત જીવતંત્રમાં ખનિજ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં આઇસોટોપ સૂચક તરીકે કિરણોત્સર્ગી કેલ્શિયમનો વ્યાપકપણે બાયોલોજી અને દવામાં ઉપયોગ થાય છે. તેની મદદથી, તે સ્થાપિત થયું હતું કે શરીરમાં પ્લાઝ્મા, નરમ પેશીઓ અને તે પણ વચ્ચે કેલ્શિયમ આયનોનું સતત વિનિમય થાય છે. અસ્થિ પેશી. 45Ca એ જમીનમાં થતી મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં અને છોડ દ્વારા કેલ્શિયમ શોષણની પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં પણ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી હતી. સમાન આઇસોટોપનો ઉપયોગ કરીને, સ્મેલ્ટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન કેલ્શિયમ સંયોજનો સાથે સ્ટીલ અને અતિ-શુદ્ધ આયર્નના દૂષણના સ્ત્રોતો શોધવાનું શક્ય હતું.

ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજનને બાંધવા માટે કેલ્શિયમની ક્ષમતાએ તેને નિષ્ક્રિય વાયુઓના શુદ્ધિકરણ માટે અને ગેટર તરીકે ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે (ગેટર એ એક પદાર્થ છે જે વાયુઓને શોષી લે છે અને ઊંડો શૂન્યાવકાશ બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો.) વેક્યૂમ રેડિયો સાધનોમાં.

કેટલાક કૃત્રિમ રીતે ઉત્પાદિત કેલ્શિયમ સંયોજનો ચૂનાના પત્થર અથવા જીપ્સમ કરતાં પણ વધુ જાણીતા અને સામાન્ય બની ગયા છે. આમ, સ્લેક્ડ Ca(OH)2 અને ક્વિકલાઈમ CaOનો ઉપયોગ પ્રાચીન બિલ્ડરો દ્વારા કરવામાં આવતો હતો.

સિમેન્ટ પણ કૃત્રિમ રીતે મેળવેલ કેલ્શિયમ સંયોજન છે. પ્રથમ, ક્લિંકર બનાવવા માટે માટી અથવા રેતી અને ચૂનાના પત્થરનું મિશ્રણ છોડવામાં આવે છે, જે પછી એક ઝીણા ગ્રે પાવડરમાં ગ્રાઈન્ડ કરવામાં આવે છે. તમે સિમેન્ટ વિશે (અથવા તેના બદલે, સિમેન્ટ વિશે) ઘણી વાત કરી શકો છો, આ એક સ્વતંત્ર લેખનો વિષય છે.

આ જ કાચ પર લાગુ પડે છે, જેમાં સામાન્ય રીતે તત્વ પણ હોય છે.

કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ

હાઇડ્રોજન વાતાવરણમાં કેલ્શિયમને ગરમ કરવાથી, CaH 2 (કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ) મેળવવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ધાતુશાસ્ત્ર (મેટલોથર્મી) અને ક્ષેત્રમાં હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદનમાં થાય છે.

ઓપ્ટિકલ અને લેસર સામગ્રી

કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ (ફ્લોરાઈટ) નો ઉપયોગ ઓપ્ટિક્સ (ખગોળશાસ્ત્રીય ઉદ્દેશ્યો, લેન્સ, પ્રિઝમ) માં સિંગલ ક્રિસ્ટલના સ્વરૂપમાં અને લેસર સામગ્રી તરીકે થાય છે. સિંગલ ક્રિસ્ટલના રૂપમાં કેલ્શિયમ ટંગસ્ટેટ (સ્કેલાઇટ)નો ઉપયોગ લેસર ટેક્નોલોજીમાં અને સિંટિલેટર તરીકે પણ થાય છે.

કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ

કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ એ નવી ભઠ્ઠી ડિઝાઇનનું પરીક્ષણ કરતી વખતે તક દ્વારા શોધાયેલ પદાર્થ છે. તાજેતરમાં સુધી, કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ CaCl 2 નો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઓટોજેનસ વેલ્ડીંગ અને ધાતુઓ કાપવા માટે થતો હતો. જ્યારે કાર્બાઇડ પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે એસીટીલીન રચાય છે, અને ઓક્સિજનના પ્રવાહમાં એસીટીલીનનું દહન વ્યક્તિને લગભગ 3000 °C તાપમાન મેળવવા માટે પરવાનગી આપે છે. IN તાજેતરમાંએસીટીલીન અને તેની સાથે કાર્બાઈડનો ઉપયોગ વેલ્ડીંગ માટે ઓછો અને ઓછો અને રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં વધુ થાય છે.

કેલ્શિયમ તરીકેરાસાયણિક વર્તમાન સ્ત્રોત

કેલ્શિયમ, તેમજ એલ્યુમિનિયમ અને મેગ્નેશિયમ સાથેના તેના એલોયનો ઉપયોગ બેકઅપ થર્મલ ઇલેક્ટ્રિક બેટરીમાં એનોડ તરીકે થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, કેલ્શિયમ-ક્રોમેટ તત્વ). કેલ્શિયમ ક્રોમેટનો ઉપયોગ કેથોડ જેવી બેટરીમાં થાય છે. આવી બેટરીઓની ખાસિયત એ છે કે યોગ્ય સ્થિતિમાં અત્યંત લાંબી શેલ્ફ લાઇફ (દશકાઓ), કોઈપણ સ્થિતિમાં કામ કરવાની ક્ષમતા (જગ્યા, ઉચ્ચ દબાણ), ઉચ્ચ ચોક્કસ ઊર્જાવજન અને વોલ્યુમ દ્વારા. ગેરલાભ: ટૂંકા જીવનકાળ. આવી બેટરીનો ઉપયોગ જ્યાં ટૂંકા ગાળા માટે પ્રચંડ વિદ્યુત શક્તિ બનાવવા માટે જરૂરી હોય ત્યાં કરવામાં આવે છે (બેલિસ્ટિક મિસાઇલો, કેટલાક અવકાશયાન વગેરે).

થી અગ્નિરોધક સામગ્રીકેલ્શિયમ

કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ, બંને મુક્ત સ્વરૂપમાં અને સિરામિક મિશ્રણના ભાગ રૂપે, પ્રત્યાવર્તન સામગ્રીના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.

દવાઓ

કેલ્શિયમ સંયોજનો વ્યાપકપણે એન્ટિહિસ્ટેમાઈન તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

• કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ
• કેલ્શિયમ ગ્લુકોનેટ
• કેલ્શિયમ ગ્લાયસેરોફોસ્ફેટ

આ ઉપરાંત, કેલ્શિયમ સંયોજનો ઓસ્ટીયોપોરોસિસની રોકથામ માટેની દવાઓમાં અને સગર્ભા સ્ત્રીઓ અને વૃદ્ધો માટે વિટામિન સંકુલમાં શામેલ છે.

કેલ્શિયમ એ છોડ, પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોના શરીરમાં સામાન્ય મેક્રોન્યુટ્રિઅન્ટ છે. મનુષ્યો અને અન્ય કરોડઅસ્થિધારી પ્રાણીઓમાં, તેમાંથી મોટાભાગના હાડપિંજર અને દાંતમાં ફોસ્ફેટ્સના રૂપમાં સમાયેલ છે. અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓના મોટાભાગના જૂથોના હાડપિંજર (સ્પંજ, કોરલ પોલિપ્સ, મોલસ્ક, વગેરે) કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (ચૂનો) ના વિવિધ સ્વરૂપો ધરાવે છે. કેલ્શિયમની જરૂરિયાત વય પર આધાર રાખે છે. પુખ્ત વયના લોકો માટે, જરૂરી દૈનિક સેવન 800 થી 1000 મિલિગ્રામ (એમજી) અને બાળકો માટે 600 થી 900 મિલિગ્રામ છે, જે હાડપિંજરના સઘન વિકાસને કારણે બાળકો માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. મોટાભાગના કેલ્શિયમ જે ખોરાક સાથે માનવ શરીરમાં પ્રવેશ કરે છે તે ડેરી ઉત્પાદનોમાં જોવા મળે છે;

એસ્પિરિન, ઓક્સાલિક એસિડ અને એસ્ટ્રોજન ડેરિવેટિવ્ઝ કેલ્શિયમના શોષણમાં દખલ કરે છે. જ્યારે ઓક્સાલિક એસિડ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે કેલ્શિયમ પાણીમાં અદ્રાવ્ય સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે જે કિડનીના પથરીના ઘટકો છે.

કેલ્શિયમ અને વિટામિન ડીની વધુ પડતી માત્રા હાઈપરક્લેસીમિયાનું કારણ બની શકે છે, ત્યારબાદ હાડકાં અને પેશીઓનું તીવ્ર કેલ્સિફિકેશન થાય છે (મુખ્યત્વે પેશાબની સિસ્ટમને અસર કરે છે). પુખ્ત વયના લોકો માટે મહત્તમ દૈનિક સલામત માત્રા 1500 થી 1800 મિલિગ્રામ છે.

સખત પાણીમાં કેલ્શિયમ

ગુણધર્મોનો સમૂહ, એક શબ્દ "કઠિનતા" દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, તે પાણીમાં ઓગળેલા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષાર દ્વારા આપવામાં આવે છે. સખત પાણી જીવનની ઘણી પરિસ્થિતિઓ માટે અયોગ્ય છે. તે સ્ટીમ બોઈલર અને બોઈલર ઈન્સ્ટોલેશનમાં સ્કેલનું સ્તર બનાવે છે, કાપડને રંગવાનું અને ધોવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે, પરંતુ પરફ્યુમના ઉત્પાદનમાં સાબુ બનાવવા અને ઇમલ્સન તૈયાર કરવા માટે તે યોગ્ય છે. તેથી, અગાઉ, જ્યારે પાણીને નરમ કરવાની પદ્ધતિઓ અપૂર્ણ હતી, ત્યારે કાપડ અને પરફ્યુમ ફેક્ટરીઓ સામાન્ય રીતે "નરમ" પાણીના સ્ત્રોતોની નજીક સ્થિત હતી.

અસ્થાયી અને કાયમી કઠોરતા વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે. કામચલાઉ (અથવા કાર્બોનેટ) કઠિનતા દ્રાવ્ય હાઇડ્રોકાર્બોનેટ Ca(HCO 3) 2 અને Mg(HCO 3) 2 દ્વારા પાણીને આપવામાં આવે છે. તેને સરળ ઉકાળીને દૂર કરી શકાય છે, જે દરમિયાન બાયકાર્બોનેટ પાણીમાં અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

સમાન ધાતુઓના સલ્ફેટ અને ક્લોરાઇડ દ્વારા સતત કઠિનતા બનાવવામાં આવે છે. અને તેને દૂર કરી શકાય છે, પરંતુ તે કરવું વધુ મુશ્કેલ છે.

બંને કઠિનતાનો સરવાળો કુલ પાણીની કઠિનતા બનાવે છે. જુદા જુદા દેશોમાં તેનું મૂલ્ય અલગ-અલગ છે. એક લિટર પાણીમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના મિલિગ્રામ સમકક્ષની સંખ્યા દ્વારા પાણીની કઠિનતા વ્યક્ત કરવાનો રિવાજ છે. જો એક લિટર પાણીમાં 4 mEq કરતાં ઓછું હોય, તો પાણી નરમ માનવામાં આવે છે; જેમ જેમ તેમની સાંદ્રતા વધે છે, તેમ તેમ તે વધુને વધુ કઠોર બને છે અને, જો સામગ્રી 12 એકમો કરતાં વધી જાય, તો તે ખૂબ જ કઠોર બને છે.

પાણીની કઠિનતા સામાન્ય રીતે સાબુ સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે. આ સોલ્યુશન (ચોક્કસ સાંદ્રતાનું) પાણીના માપેલા જથ્થામાં ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવે છે. જ્યાં સુધી પાણીમાં Ca 2+ અથવા Mg 2+ આયનો હશે ત્યાં સુધી તેઓ ફીણની રચનામાં દખલ કરશે. ફીણ દેખાય તે પહેલાં સાબુના દ્રાવણના વપરાશના આધારે, Ca 2+ અને Mg 2+ આયનોની સામગ્રીની ગણતરી કરવામાં આવે છે.

રસપ્રદ રીતે, પ્રાચીન રોમમાં પાણીની કઠિનતા સમાન રીતે નક્કી કરવામાં આવી હતી. માત્ર રેડ વાઇન રીએજન્ટ તરીકે સેવા આપે છે - તેના રંગીન પદાર્થો પણ કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનો સાથે અવક્ષેપ બનાવે છે.

કેલ્શિયમ સંગ્રહ

કેલ્શિયમ ધાતુ 0.5 થી 60 કિગ્રા વજનના ટુકડાઓમાં લાંબા સમય સુધી સંગ્રહિત કરી શકાય છે. આવા ટુકડાઓ સોલ્ડર અને પેઇન્ટેડ સીમ સાથે ગેલ્વેનાઈઝ્ડ આયર્ન ડ્રમમાં મૂકવામાં આવેલી કાગળની થેલીઓમાં સંગ્રહિત થાય છે. ચુસ્તપણે બંધ ડ્રમ લાકડાના બોક્સમાં મૂકવામાં આવે છે. 0.5 કિગ્રા કરતા ઓછા વજનવાળા ટુકડાઓ લાંબા સમય સુધી સંગ્રહિત કરી શકાતા નથી - તે ઝડપથી ઓક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્સાઇડ અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટમાં ફેરવાય છે.