Kalsiyumun fiziksel bir özelliği değildir. Kimyasal element olarak kalsiyum, rolü

Kalsiyum, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun dördüncü periyodu olan ikinci grubun ana alt grubunun atom numarası 20 olan bir elementidir. Ca (lat. Kalsiyum) sembolü ile gösterilir. Basit bir madde olan kalsiyum (CAS numarası: 7440-70-2) yumuşak, kimyasal olarak aktif bir alkalin toprak metalidir, gümüş- beyaz.

İsmin tarihi ve kökeni

Elementin adı Lat'tan gelmektedir. calx (içinde genel durum calcis) - “kireç”, “yumuşak taş”. 1808'de elektrolitik yöntemle kalsiyum metalini izole eden İngiliz kimyager Humphry Davy tarafından önerildi. Davy, anot görevi gören bir platin plaka üzerinde ıslak sönmüş kireç ve cıva oksit HgO karışımını elektrolize etti. Katot, sıvı cıvaya batırılmış bir platin teldi. Elektroliz sonucunda kalsiyum amalgamı elde edildi. Davy, cıvayı damıtarak kalsiyum adı verilen bir metal elde etti.
Kalsiyum bileşikleri - kireçtaşı, mermer, alçı (ayrıca kireç - kireçtaşı ateşleme ürünü) birkaç bin yıl önce inşaatlarda kullanılmıştır. kadar XVIII'in sonu Yüzyıllar boyunca kimyagerler kirece inanıyordu basit vücut. 1789'da A. Lavoisier kireç, magnezya, barit, alümina ve silikanın karmaşık maddeler olduğunu öne sürdü.

Fiş

Serbest metalik kalsiyum, CaCl2 (%75-80) ve KCl veya CaCl2 ve CaF2'den oluşan bir eriyiğin elektrolizi ve ayrıca CaO'nun 1170-1200 °C'de alüminotermik indirgenmesiyle elde edilir:
4CaO + 2Al → CaAl204 + 3Ca.

Fiziksel özellikler

Metal kalsiyum iki şekilde bulunur allotropik modifikasyonlar. 443 °C'ye kadar, kübik yüz merkezli kafesli α-Ca (parametre a = 0,558 nm) stabildir; α-Fe tipi kübik vücut merkezli kafesli β-Ca (parametre a = 0,448 nm) daha istikrarlı. α → β geçişinin standart entalpisi ΔH 0 0,93 kJ/mol'dür.
Basıncın kademeli olarak artmasıyla yarı iletken özellikleri sergilemeye başlar, ancak yarı iletken haline gelmez. her anlamda bu kelime (artık metal de değil). Basıncın daha da artmasıyla metalik duruma geri döner ve süperiletken özellikler sergilemeye başlar (süperiletkenliğin sıcaklığı cıvanınkinden altı kat daha yüksektir ve iletkenlikteki diğer tüm elementleri çok aşar). Kalsiyumun benzersiz davranışı pek çok açıdan stronsiyuma benzer (örn. periyodik tablo kaydedilir).

Kimyasal özellikler

Kalsiyum tipik bir alkali toprak metalidir. Kalsiyumun kimyasal aktivitesi yüksektir, ancak diğer tüm alkalin toprak metallerinden daha düşüktür. Oksijenle kolayca etkileşime girer, karbondioksit ve havadaki nem, bu nedenle kalsiyum metalinin yüzeyi genellikle donuk gridir, bu nedenle laboratuvarda kalsiyum genellikle diğer alkali toprak metalleri gibi, bir gazyağı veya sıvı parafin tabakası altında sıkıca kapatılmış bir kavanozda depolanır.

Periyodik tablonun tüm unsurları arasında, sadece canlı organizmalarda çeşitli hastalıkların gelişmesini sağlayan değil, aynı zamanda normal şekilde yaşamak ve büyümek genellikle mümkün olmayan birkaç tanesi tanımlanabilir. Bunlardan biri kalsiyumdur.

İlginçtir ki bu metalin basit bir madde olduğunu söylediğimizde bunun insana hiçbir faydası, hatta zararı yoktur. Ancak Ca 2+ iyonlarından bahsettiğiniz anda, bunların önemini karakterize eden birçok nokta hemen ortaya çıkıyor.

Kalsiyumun periyodik tablodaki konumu

Diğer elementler gibi kalsiyumun karakterizasyonu da periyodik tablodaki yerinin belirtilmesiyle başlar. Sonuçta belirli bir atom hakkında çok şey öğrenmeyi mümkün kılıyor:

• nükleer yük;
• elektron ve proton sayısı, nötronlar;
• oksidasyon durumu, en yüksek ve en düşük;
• elektronik konfigürasyon ve diğer önemli şeyler.

Düşündüğümüz element ikinci grubun dördüncü ana periyodunda yer almaktadır. ana alt grup ve var seri numarası 20. Ayrıca kimyasal periyodik tablo, belirli bir atomun mevcut izotoplarının ortalama değeri olan kalsiyumun atom ağırlığını - 40.08 gösterir.

Oksidasyon durumu birdir, her zaman sabittir ve +2'ye eşittir. Formül CaO. Latince adı kalsiyum elementi, dolayısıyla Ca atomunun sembolü.

Basit bir madde olarak kalsiyumun özellikleri

Normal koşullar altında bu eleman gümüşi beyaz renkli bir metaldir. Basit bir madde olarak kalsiyumun formülü Ca'dır. Yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle farklı sınıflara ait birçok bileşik oluşturma yeteneğine sahiptir.

Katı bir toplanma halinde insan vücudunun bir parçası değildir, bu nedenle endüstriyel ve teknik ihtiyaçlar (temel olarak kimyasal sentezler) için önemlidir.

Yaklaşık %1,5 oranıyla yerkabuğunda en yaygın bulunan metallerden biridir. Suda çözündüğünde alkaliler ürettiğinden alkali toprak grubuna aittir, ancak doğada çok sayıda mineral ve tuz formunda bulunur. Deniz suyunda çok miktarda kalsiyum (400 mg/l) bulunur.

Kristal kafes

Kalsiyumun özellikleri, iki tip olabilen kristal kafesin yapısı ile açıklanır (çünkü bir alfa ve beta formu vardır):

• kübik yüz merkezli;
• hacim merkezli.

Moleküldeki bağın türü metaliktir; tüm metaller gibi kafes bölgelerinde atom iyonları vardır.

Doğada olmak

Doğada bu elementi içeren birçok ana madde vardır.

1. Deniz suyu.
2. Kayalar ve mineraller.
3. Canlı organizmalar (kabuklar ve kabuklar, kemik dokusu vb.).
4. Yer kabuğundaki yeraltı suyu.

Aşağıdaki türler tanımlanabilir kayalar ve mineraller bunlar doğal kaynaklar kalsiyum.

1. Dolomit kalsiyum ve magnezyum karbonatın bir karışımıdır.
2. Florit kalsiyum florürdür.
3. Alçı - CaSO 4 2H 2 O.
4. Kalsit - tebeşir, kireçtaşı, mermer - kalsiyum karbonat.
5. Kaymaktaşı - CaSO 4 ·0,5H 2 O.
6. İlgisizlik.

Toplamda kalsiyum içeren yaklaşık 350 farklı mineral ve kaya vardır.

Elde etme yöntemleri

Metali serbest formda izole edin uzun zamandır Kimyasal aktivitesi yüksek olduğundan ve saf haliyle doğada bulunamadığından bu mümkün olmadı. Dolayısıyla 19. yüzyıla (1808) kadar söz konusu element periyodik tablonun ortaya çıkardığı bir başka gizemdi.

İngiliz kimyager Humphry Davy, kalsiyumu metal olarak sentezlemeyi başardı. Katı minerallerin ve tuzların eriyiklerinin etkileşiminin özelliklerini ilk keşfeden oydu. elektrik çarpması. Günümüzde bu metali elde etmenin en uygun yolu tuzlarının elektrolizidir:

• kalsiyum ve potasyum klorürlerin bir karışımı;
• florür ve kalsiyum klorür karışımı.

Metalurjide yaygın bir yöntem olan alüminotermi kullanılarak oksitinden kalsiyumun çıkarılması da mümkündür.

Fiziksel özellikler

Kalsiyumun fiziksel parametrelere göre özellikleri birkaç noktada açıklanabilir.

1. Agregasyon durumu normal koşullar altında katıdır.
2. Erime noktası - 842 0 C.
3. Metal yumuşaktır ve bıçakla kesilebilir.
4. Renk - gümüş-beyaz, parlak.
5. İyi iletken ve ısı iletken özelliklere sahiptir.
6. Uzun süre ısıtıldığında metalik özelliklerini kaybederek sıvıya, ardından buhar durumuna dönüşür. Kaynama noktası 1484 0 C.

Kalsiyumun fiziksel özelliklerinin bir özelliği vardır. Bir metale basınç uygulandığında, bir noktada metal özelliklerini ve elektriksel iletkenlik yeteneğini kaybeder. Bununla birlikte, maruziyetin daha da artmasıyla birlikte tekrar eski haline döner ve bu göstergelerde diğer elementlerden birkaç kat daha yüksek bir süper iletken olarak kendini gösterir.

Kimyasal özellikler

Bu metalin aktivitesi çok yüksektir. Bu nedenle kalsiyumun girdiği birçok etkileşim vardır. Tüm metal olmayan maddelerle reaksiyonlar onun için yaygındır çünkü indirgeyici bir madde olarak çok güçlüdür.

1. Şu tarihte: normal koşullar karşılık gelen ikili bileşikleri oluşturmak için kolaylıkla reaksiyona girer: halojenler, oksijen.
2. Isıtıldığında: hidrojen, nitrojen, karbon, silikon, fosfor, bor, kükürt ve diğerleri.
3. Açık açık havada hemen karbondioksit ve oksijenle etkileşime girerek gri bir kaplamayla kaplanır.
4. Asitlerle şiddetli reaksiyona girer, bazen iltihaba neden olur.

Konu tuzlara gelince kalsiyumun ilginç özellikleri ortaya çıkıyor. Yani tavanda ve duvarlarda büyüyen güzel mağaralar, yer altı sularındaki süreçlerin etkisiyle su, karbondioksit ve bikarbonatın zamanla oluşmasından başka bir şey değildir.

Metalin normal halinde ne kadar aktif olduğu göz önüne alındığında tıpkı alkali metaller gibi laboratuvarlarda depolanır. Koyu renkli bir cam kapta, kapağı sıkıca kapatılmış ve bir gazyağı veya parafin tabakası altında.

Kalsiyum iyonuna verilen kalitatif bir reaksiyon, alevin güzel, zengin tuğla kırmızısı renkte renklenmesidir. Bileşiklerin bileşimindeki metali, bazı tuzlarının (kalsiyum karbonat, florür, sülfat, fosfat, silikat, sülfit) çözünmeyen çökeltileriyle de tanımlayabilirsiniz.

Metal bağlantılar

Metal bileşiklerinin türleri aşağıdaki gibidir:

• oksit;
• hidroksit;
• kalsiyum tuzları (orta, asidik, bazik, çift, karmaşık).

CaO olarak bilinen kalsiyum oksit, bir yapı malzemesi (kireç) oluşturmak için kullanılır. Oksidi suyla söndürürseniz, alkali özellikleri sergileyen karşılık gelen hidroksiti elde edersiniz.

Büyük pratik önemi tam olarak kullanılan çeşitli kalsiyum tuzlarına sahiptir farklı endüstrilerçiftlikler. Yukarıda ne tür tuzların mevcut olduğundan bahsetmiştik. Bu bağlantı türlerine örnekler verelim.

1. Orta tuzlar - karbonat CaC03, fosfat Ca3 (PO4) 2 ve diğerleri.
2. Asidik - hidrojen sülfat CaHSO 4.
3. Başlıcaları bikarbonat (CaOH) 3 PO 4'tür.
4. Kompleks - Cl 2.
5. Çift - 5Ca(NO 3) 2 *NH 4 NO 3 *10H 2 O.

Bileşikler halindedir bu sınıfın Tuzlar vücut için iyon kaynağı olduğundan kalsiyum biyolojik sistemler için önemlidir.

Biyolojik rol

Kalsiyum insan vücudu için neden önemlidir? Bunun birkaç nedeni var.

1. Hücreler arası madde ve doku sıvısının bir parçası olan, uyarma mekanizmalarının düzenlenmesine, hormonların ve nörotransmiterlerin üretimine katılan bu elementin iyonlarıdır.
2. Kalsiyum kemiklerde ve diş minesinde yaklaşık %2,5 oranında birikir. toplam kütle bedenler. Bu oldukça fazladır ve bu yapıların güçlendirilmesinde, sağlamlıklarının ve istikrarlarının korunmasında önemli bir rol oynar. Bu olmadan vücudun büyümesi imkansızdır.
3. Kanın pıhtılaşması aynı zamanda söz konusu iyonlara da bağlıdır.
4. Kalp kasının bir parçasıdır ve uyarılmasına ve kasılmasına katılır.
5. Ekzositoz ve diğer hücre içi değişiklik süreçlerine katılır.

Tüketilen kalsiyum miktarı yeterli değilse aşağıdaki gibi hastalıklar ortaya çıkar:

• raşitizm;
• osteoporoz;
• kan hastalıkları.

Bir yetişkin için günlük alım miktarı 1000 mg, 9 yaş üstü çocuklar için ise 1300 mg'dır. Bu elementin vücutta fazlalığını önlemek için belirtilen dozu aşmamalısınız. Aksi takdirde bağırsak hastalıkları gelişebilir.

Diğer tüm canlılar için kalsiyum daha az önemli değildir. Örneğin birçoğunun iskeleti olmasa da dış güçlenme yolları da bu metalin oluşumlarıdır. Aralarında:

• kabuklu deniz ürünleri;
• midye ve istiridye;
• süngerler;
• mercan polipleri.

Hepsi sırtlarında taşırlar veya prensip olarak yaşam sürecinde onları dış etkenlerden koruyan belirli bir dış iskelet oluştururlar. dış etkiler ve yırtıcılar. Ana bileşeni kalsiyum tuzlarıdır.

Omurgalılar da insanlar gibi normal büyüme ve gelişme için bu iyonlara ihtiyaç duyar ve bunları yiyeceklerden alırlar.

Vücuttaki eksik elemanı yenilemenin mümkün olduğu birçok seçenek vardır. En iyisi tabi ki doğal yöntemler- istenilen atomu içeren ürünler. Ancak bazı nedenlerden dolayı bu yetersiz veya imkansız ise tıbbi yol da kabul edilebilir.

Yani kalsiyum içeren gıdaların listesi şöyle:

• süt ve fermente süt ürünleri;
• balık;
• yeşil;
• tahıllar (karabuğday, pirinç, tam tahıllı unlardan yapılan unlu mamuller);
• bazı turunçgiller (portakal, mandalina);
• baklagiller;
• tüm fındıklar (özellikle badem ve ceviz).

Bazı yiyeceklere alerjiniz varsa veya başka bir nedenden dolayı bunları yiyemiyorsanız, kalsiyum içeren müstahzarlar vücuttaki gerekli elementin seviyesinin yenilenmesine yardımcı olacaktır.

Hepsi bu metalin vücut tarafından kolayca emilme, hızla kana ve bağırsaklara emilme özelliğine sahip tuzlarıdır. Bunlar arasında en popüler ve kullanılanlar şunlardır.

1. Kalsiyum klorür - yetişkinlere ve çocuklara enjeksiyon veya oral uygulama için çözelti. Bileşimdeki tuz konsantrasyonunda farklılık gösterir, enjekte edildiğinde tam olarak bu duyguya neden olduğu için "sıcak enjeksiyonlar" için kullanılır. Oral uygulamayı kolaylaştıran meyve suyu içeren formları vardır.
2. Hem tabletlerde (0.25 veya 0.5 g) hem de intravenöz enjeksiyon için solüsyonlarda mevcuttur. Çoğunlukla tablet formunda çeşitli meyve katkı maddeleri içerir.
3. Kalsiyum laktat - 0,5 g'lık tabletler halinde mevcuttur.

Kalsiyum(Kalsiyum), Ca, Mendeleev periyodik sisteminin II. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 20, atom kütlesi 40.08; gümüş-beyaz hafif metal. Doğal element altının bir karışımını temsil eder kararlı izotoplar: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ve 48 Ca olup bunların en yaygın olanı 40 Ca'dır (%96, 97).

Ca bileşikleri - kireçtaşı, mermer, alçı (ayrıca kireç - kireçtaşının kalsinasyonunun bir ürünü) eski zamanlarda inşaatta zaten kullanılıyordu. 18. yüzyılın sonuna kadar kimyagerler kireci basit bir katı madde olarak görüyorlardı. 1789'da A. Lavoisier kireç, magnezya, barit, alümina ve silikanın karmaşık maddeler olduğunu öne sürdü. 1808 yılında G. Davy, ıslak sönmüş kireç ve cıva oksit karışımını cıva katodu ile elektrolize tabi tutarak bir Ca amalgamı hazırladı ve bundan cıvayı damıtarak “Kalsiyum” adlı bir metal (Latince calx'tan, cinsiyet kalsisi - kireç).

Kalsiyumun doğadaki dağılımı. Yer kabuğundaki bolluk açısından Ca 5. sırada (O, Si, Al ve Fe'den sonra); içerik ağırlıkça %2,96'dır. Güçlü bir şekilde göç eder ve çeşitli jeokimyasal sistemlerde birikerek 385 mineral oluşturur (mineral sayısında 4. sırada). Dünyanın mantosunda çok az Ca vardır ve muhtemelen daha da azdır. dünyanın çekirdeği(demir meteorlarda %0,02). Ca, yerkabuğunun alt kısmında ana kayalarda birikerek hakimdir; en Ca, feldispat - Ca anortitte bulunur; bazik kayalarda içerik %6,72, asidik kayalarda (granitler ve diğerleri) %1,58'dir. Biyosferde, esas olarak “karbonat dengesi” ile ilişkili olarak olağanüstü derecede keskin bir Ca farklılaşması meydana gelir: karbondioksit, karbonat CaCO3 ile etkileşime girdiğinde, çözünür bikarbonat Ca(HCO3)2 oluşur: CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-. Bu reaksiyon tersine çevrilebilir ve Ca'nın yeniden dağıtımının temelini oluşturur. Sulardaki CO2 içeriği yüksek olduğunda Ca çözelti halindedir ve CO2 içeriği düşük olduğunda kalsit CaCO3 çökelerek kalın kireçtaşı, tebeşir ve mermer birikintileri oluşturur.

Biyojenik göç Ca'nın tarihinde de büyük bir rol oynamaktadır. Metal elementlerin canlı maddesinde Ca ana elementtir. Organizmaların %10'dan fazla Ca (daha fazla karbon) içerdiği ve iskeletlerini Ca2 bileşiklerinden, esas olarak CaCO3'ten (kalkerli algler, birçok yumuşakça, derisi dikenliler, mercanlar, rizomlar, vb.) oluşturduğu bilinmektedir. İskeletlerin denizde gömülmesiyle. hayvanlar ve bitkiler, alg, mercan ve diğer kireçtaşlarından oluşan devasa kütlelerin birikmesiyle ilişkilidir. dünyevi derinlikler ve mineralleşmeye dönüşüyor çeşitli türler mermer.

Nemli bir iklime sahip geniş alanlar (orman bölgeleri, tundra) Ca eksikliği ile karakterize edilir - burada topraktan kolayca süzülür. Bu, düşük toprak verimliliği, evcil hayvanların düşük verimliliği, küçük boyutları ve sıklıkla iskelet hastalıklarıyla ilişkilidir. Bu nedenle toprakların kireçlenmesi, evcil hayvanların ve kuşların beslenmesi vb. büyük önem taşır. Aksine, kuru iklimlerde CaCO 3 az çözünür, dolayısıyla bozkır ve çöl manzaraları Ca bakımından zengindir. Tuzlu bataklıklarda ve tuz göllerinde alçı taşı CaSO 4 · 2H 2 O sıklıkla birikir.

Nehirler okyanusa çok fazla Ca getirir, ancak okyanus suyunda oyalanmaz (ortalama içerik %0,04), organizmaların iskeletlerinde yoğunlaşır ve ölümlerinden sonra esas olarak CaCO şeklinde dibe çöker. 3. Kalkerli siltler, tüm okyanusların dibinde 4000 m'yi aşmayan derinliklerde yaygındır (daha büyük derinliklerde CaCO3 çözünür ve oradaki organizmalar genellikle Ca eksikliğinden muzdariptir).

Yeraltı suyu Ca göçünde önemli bir rol oynar. Kireçtaşı masiflerinde, bazı yerlerde karst gelişimi, mağara, sarkıt ve dikit oluşumu ile ilişkili olan CaCO3'ü kuvvetli bir şekilde süzerler. Kalsitin yanı sıra geçmişin denizlerinde jeolojik çağlar Ca fosfatların (örneğin, Kazakistan'daki Karatau fosforit yatakları), dolomit CaCO3 ·MgCO3'ün ve buharlaşma sırasında lagünlerde - alçıtaşının yaygın bir şekilde birikmesi vardı.

Sırasında jeolojik tarih Biyojenik karbonat oluşumu arttı ve kalsitin kimyasal çökelmesi azaldı. Prekambriyen denizlerinde (600 milyon yıl önce) kalkerli iskelete sahip hayvanlar yoktu; Kambriyen'den bu yana yaygınlaşmışlardır (mercanlar, süngerler vb.). Bu, Prekambriyen atmosferindeki yüksek CO 2 içeriğiyle ilişkilidir.

Kalsiyumun fiziksel özellikleri. Kristal kafes Ca'nın α-formu (normal sıcaklıklarda stabildir) yüzey merkezli kübiktir, a = 5,56Å. Atom yarıçapı 1,97Å, iyon yarıçapı Ca 2+, 1,04Å. Yoğunluk 1,54 g/cm3 (20 °C). 464 °C'nin üzerinde altıgen β-formu stabildir. t erime 851 °C, kaynama 1482 °C; sıcaklık katsayısı doğrusal genişleme 22.10-6 (0-300°C); 20 °C'de termal iletkenlik 125,6 W/(m·K) veya 0,3 cal/(cm sn °C); özgül ısı(0-100 °C) 623,9 J/(kg K) veya 0,149 cal/(g °C); 20 °C'de elektriksel direnç 4,6·10 -8 ohm·m veya 4,6·10 -6 ohm·cm; elektriksel direncin sıcaklık katsayısı 4,57·10 -3'tür (20 °C). Elastik modül 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); gerilme mukavemeti 60 MN/m2 (6 kgf/mm2); elastiklik sınırı 4 MN/m2 (0,4 kgf/mm2), akma dayanımı 38 MN/m2 (3,8 kgf/mm2); bağıl uzama %50; Brinell sertliği 200-300 Mn/m2 (20-30 kgf/mm2). Yeterince yüksek saflıkta kalsiyum plastiktir, kolayca preslenir, yuvarlanır ve kesilmeye uygundur.

Kalsiyumun kimyasal özellikleri. Harici konfigürasyon elektron kabuğu atom Ca 4s 2, buna göre bileşiklerdeki Ca 2-değerlidir. Kimyasal olarak Ca çok aktiftir. Normal sıcaklıklarda Ca, havadaki oksijen ve nem ile kolayca etkileşime girer, bu nedenle hava geçirmez şekilde kapatılmış kaplarda veya mineral yağ altında depolanır. Hava veya oksijenle ısıtıldığında tutuşarak ana enerjiyi verir. CaO oksit. Peroksitler Ca - CaO 2 ve CaO 4 de bilinmektedir. İLE soğuk su Ca ilk başta hızlı reaksiyona girer, daha sonra Ca(OH)2 filminin oluşması nedeniyle reaksiyon yavaşlar. Ca, sıcak su ve asitlerle güçlü bir şekilde reaksiyona girerek H2'yi (konsantre HNO3 hariç) açığa çıkarır. Soğukta flor ile, 400 °C'nin üzerinde ise klor ve brom ile reaksiyona girerek sırasıyla CaF2, CaCl2 ve CaBr2 verir. Erimiş durumda, bu halojenürler, Ca'nın resmi olarak tek değerli olduğu Ca - CaF, CaCl ile alt bileşikler olarak adlandırılan bileşikleri oluşturur. Ca kükürt ile ısıtıldığında kalsiyum sülfit CaS elde edilir, ikincisi kükürt ekleyerek polisülfitler (CaS 2, CaS 4 ve diğerleri) oluşturur. Ca, 300-400 °C'de kuru hidrojen ile etkileşime girerek hidrit CaH2'yi oluşturur. iyonik bileşik burada hidrojen bir anyondur. 500 °C'de Ca ve nitrojen Ca3N2 nitrürü verir; Ca'nın soğukta amonyakla etkileşimi karmaşık amonyak Ca 6'ya yol açar. Grafit, silikon veya fosfor ile hava erişimi olmadan ısıtıldığında Ca, sırasıyla kalsiyum karbür CaC2, silisitler Ca2Si, CaSi, CaSi2 ve fosfit Ca3P2 verir. Ca, Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn ve diğerleri ile intermetalik bileşikler oluşturur.

Kalsiyum elde etmek. Endüstride Ca iki şekilde elde edilir: 1) Briketlenmiş CaO ve Al tozu karışımının 1200 °C'de 0,01-0,02 mm Hg'lik bir vakumda ısıtılmasıyla. Sanat.; reaksiyonla açığa çıkan: 6CaO + 2 Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca Ca buharları yoğunlaşır soğuk yüzey; 2) CaCl2 ve KCl eriyiğinin sıvı bakır-kalsiyum katot ile elektrolizi yoluyla, Ca'nın 950-1000 °C sıcaklıkta vakumda damıtıldığı bir Cu - Ca alaşımı (% 65 Ca) hazırlanır 0,1-0,001 mm Hg. Sanat.

Kalsiyum Uygulaması. Saf metal formundaki Ca, U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb ve bazı metaller için indirgeyici ajan olarak kullanılır. nadir toprak metalleri bağlantılarından. Ayrıca çeliklerin, bronzların ve diğer alaşımların deoksidasyonu, petrol ürünlerinden kükürtün uzaklaştırılması, organik sıvıların dehidrasyonu, argonun nitrojen safsızlıklarından arındırılması ve elektrikli vakum cihazlarında gaz emici olarak da kullanılır. Pb-Na-Ca sisteminin sürtünme önleyici malzemeleri ve elektrikli kabukların üretiminde kullanılan Pb-Ca alaşımları teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. kablolar Ca-Si-Ca alaşımı (silikokalsiyum), yüksek kaliteli çeliklerin üretiminde oksit giderici ve gaz giderici olarak kullanılır.

Vücuttaki kalsiyum. Ca bunlardan biri besinler normal seyir için gerekli yaşam süreçleri. Hayvan ve bitkilerin tüm doku ve sıvılarında bulunur. Ca'nın bulunmadığı bir ortamda yalnızca nadir organizmalar gelişebilir. Bazı organizmalarda Ca içeriği %38'e ulaşır; insanlarda -% 1,4-2. Bitki ve hayvan organizmalarının hücreleri, hücre dışı ortamlarda kesin olarak tanımlanmış Ca 2+, Na + ve K + iyon oranlarına ihtiyaç duyar. Bitkiler Ca'yı topraktan alırlar. Bitkiler Ca ile olan ilişkilerine göre kalsefiller ve kalsefoblar olarak ikiye ayrılır. Hayvanlar Ca'yı yiyecek ve sudan alırlar. Dış ortamın normal geçirgenliğini koruyan bir dizi hücresel yapının oluşumu için Ca gereklidir. hücre zarları balıkların ve diğer hayvanların yumurtalarını döllemek için bir takım enzimleri aktive eder. Ca 2+ iyonları kas lifine uyarılmayı ileterek kasılmasına neden olur, kalp kasılmalarının gücünü arttırır, lökositlerin fagositik fonksiyonunu arttırır ve sistemi aktive eder. koruyucu proteinler kan, pıhtılaşmasına katılır. Hücrelerde Ca'nın neredeyse tamamı proteinler, nükleik asitler, fosfolipidler içeren bileşikler halinde ve inorganik fosfatlar ve organik asitlerle kompleksler halinde bulunur. İnsanların ve yüksek hayvanların kan plazmasında Ca'nın yalnızca %20-40'ı proteinlere bağlanabilir. İskeletli hayvanlarda, tüm Ca'nın% 97-99'a kadarı bir yapı malzemesi olarak kullanılır: omurgasızlarda esas olarak CaC03 (yumuşakça kabukları, mercanlar) formunda, omurgalılarda - fosfat formunda. Pek çok omurgasız hayvan, yeni bir iskelet oluşturmak veya olumsuz koşullarda hayati fonksiyonlarını sağlamak için tüy dökmeden önce Ca depolar.

İnsanların ve yüksek hayvanların kanındaki Ca içeriği, paratiroid ve tiroid bezlerinin hormonları tarafından düzenlenir. En önemli rol D vitamini bu süreçlerde rol oynar, Ca emilimi ön kısımda gerçekleşir. ince bağırsak. Ca emilimi bağırsak asitliğinin azalmasıyla bozulur ve besinlerdeki Ca, P ve yağ oranına bağlıdır. İnek sütündeki optimal Ca/P oranı yaklaşık 1,3'tür (patateste 0,15, fasulyede 0,13, ette 0,016). Gıdada fazla miktarda P veya oksalik asit varsa Ca emilimi kötüleşir. Safra asitleri emilimini hızlandırır. İnsan gıdasındaki optimal Ca/yağ oranı, 1 g yağ başına 0,04-0,08 g Ca'dır. Ca atılımı esas olarak bağırsaklar yoluyla gerçekleşir. Memeliler emzirme döneminde sütte çok fazla Ca kaybederler. Fosfor-kalsiyum metabolizmasındaki bozukluklarla birlikte genç hayvanlarda ve çocuklarda raşitizm gelişir ve yetişkin hayvanlarda iskeletin bileşimi ve yapısında değişiklikler (osteomalazi) gelişir.

İsmin tarihi ve kökeni

Elementin adı Lat'tan gelmektedir. calx (genitif durumda kireç) - “kireç”, “yumuşak taş”. 1808'de elektrolitik yöntemle kalsiyum metalini izole eden İngiliz kimyager Humphry Davy tarafından önerildi. Davy, anot görevi gören bir platin plaka üzerinde ıslak sönmüş kireç karışımını elektrolize tabi tuttu. Katot, sıvıya batırılmış bir platin teldi. Elektroliz sonucunda kalsiyum amalgamı elde edildi. Davy, cıvayı damıtarak kalsiyum adı verilen bir metal elde etti.

İzotoplar

Kalsiyum doğada altı izotopun bir karışımı olarak oluşur: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ve 48 Ca; bunların arasında en yaygın olanı - 40 Ca - %96,97'dir. Kalsiyum çekirdekleri sihirli sayıda proton içerir: Z= 20. İzotoplar 40
20Ca20
Ve 48
20Ca28
doğada var olan beş çift sihirli çekirdekten ikisidir.

Altıdan doğal izotoplar kalsiyum beş stabildir. Altı izotopun en ağırı olan ve çok nadir olan (izotopik bolluğu yalnızca %0,187'dir) altıncı izotop 48 Ca, (4,39 ± 0,58)⋅10 19 yıllık yarı ömürle çift beta bozunmasına uğrar.

Kayalarda ve minerallerde

Yer kabuğunda hızla göç eden ve çeşitli jeokimyasal sistemlerde biriken kalsiyum, 385 minerali (en büyük dördüncü mineral sayısı) oluşturur.

Kalsiyumun çoğu, çeşitli kayaların (granitler, gnayslar vb.) silikatlarında ve alüminosilikatlarında, özellikle feldispat - anortit Ca'da bulunur.

Kalsit CaCO3, anhidrit CaSO4, kaymaktaşı CaSO4 ·0,5H2O ve alçı taşı CaSO4 ·2H2O, florit CaF2, apatit Ca5 (PO 4)3 (F,Cl, OH), dolomit gibi kalsiyum mineralleri MgCO3 ·CaCO3 . Doğal sudaki kalsiyum ve magnezyum tuzlarının varlığı onun sertliğini belirler.

Esas olarak kriptokristalin kalsitten oluşan tortul kaya kireçtaşıdır (çeşitlerinden biri tebeşirdir). Bölgesel metamorfizma kireçtaşını mermere dönüştürür.

Yer kabuğundaki göç

Kalsiyumun doğal göçünde, kalsiyum karbonatın su ve karbon dioksit ile etkileşiminin çözünür bikarbonat oluşumu ile tersinir reaksiyonuyla ilişkili "karbonat dengesi" önemli bir rol oynar:

(denge, karbondioksit konsantrasyonuna bağlı olarak sola veya sağa kayar).

Biyojenik göç çok büyük bir rol oynuyor.

Biyosferde

Kalsiyum bileşikleri hemen hemen tüm hayvan ve bitki dokularında bulunur (aşağıya bakınız). Canlı organizmalarda önemli miktarda kalsiyum bulunur. Dolayısıyla, hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH veya başka bir girişte 3Ca3(PO4)2 ·Ca(OH)2, insanlar dahil omurgalıların kemik dokusunun temelidir; Pek çok omurgasız hayvanın, yumurta kabuğunun vb. kabukları ve kabukları kalsiyum karbonat CaCO 3'ten yapılmıştır. İnsanların ve hayvanların canlı dokularında %1,4-2 Ca bulunur (göre kütle kesri); 70 kg ağırlığındaki bir kişinin vücudunda kalsiyum içeriği yaklaşık 1,7 kg'dır (esas olarak hücreler arası maddenin bileşiminde) kemik dokusu).

Fiş

Serbest metalik kalsiyum, CaCl2 (%75-80) ve KCl'den veya CaCl2 ve CaF2'den oluşan bir eriyiğin elektrolizi ve ayrıca CaO'nun 1170-1200 °C'de alüminotermik indirgenmesiyle elde edilir. 4 C a Ö + 2 A l → C a A l 2 Ö 4 + 3 C a (\displaystyle (\mathsf (4CaO+2Al\rightarrow CaAl_(2)O_(4)+3Ca)))

Fiziksel özellikler

Kalsiyum metali iki allotropik modifikasyonda mevcuttur. 443 °C'ye kadar stabil α-Ca kübik yüz merkezli kafes ile (parametre A= 0,558 nm), daha kararlı β-Ca kübik gövde merkezli kafes tipi ile α-Fe(parametre A= 0,448 nm). Standart entalpi Δ H 0 (\displaystyle \Delta H^(0)) geçiş α → β 0,93 kJ/mol'dür.

Basıncın kademeli olarak artmasıyla birlikte yarı iletken özelliklerini sergilemeye başlar, ancak kelimenin tam anlamıyla yarı iletken haline gelmez (artık metal de değildir). Basıncın daha da artmasıyla metalik duruma geri döner ve süperiletken özellikler sergilemeye başlar (süperiletkenliğin sıcaklığı cıvanınkinden altı kat daha yüksektir ve iletkenlikteki diğer tüm elementleri çok aşar). Kalsiyumun benzersiz davranışı birçok yönden stronsiyuma benzer (yani periyodik tablodaki paralellikler korunur).

Kimyasal özellikler

Standart potansiyeller serisinde kalsiyum, hidrojenin solunda bulunur. Standart elektrot potansiyeli Ca 2+ /Ca 0 −2,84 V çifti bulunur, böylece kalsiyum suyla aktif olarak reaksiyona girer, ancak tutuşmaz:

(\displaystyle (\mathsf (Ca+2H_(2)O\rightarrow Ca(OH)_(2)+H_(2)\uparrow .)))

Suda çözünmüş kalsiyum bikarbonatın varlığı büyük ölçüde suyun geçici sertliğini belirler. Geçici olarak adlandırılır çünkü su kaynadığında bikarbonat ayrışır ve CaCO3 çöker. Bu fenomen, örneğin zamanla su ısıtıcısında kireç oluşmasına yol açar.

Başvuru

Kalsiyum metalinin ana kullanımı metallerin, özellikle nikel, bakır ve paslanmaz çeliğin üretiminde indirgeyici madde olarak kullanılır. Kalsiyum ve hidrürü ayrıca krom, toryum ve uranyum gibi indirgenmesi zor metallerin üretiminde de kullanılır. Kalsiyum ve kurşun alaşımları bazı akü türlerinde ve rulman üretiminde kullanılmaktadır. Kalsiyum granülleri ayrıca vakum cihazlarından hava izlerini gidermek için de kullanılır. Saf kalsiyum metali, nadir toprak elementlerinin üretimi için metalotermide yaygın olarak kullanılmaktadır. Kalsiyum, metalurjide çeliğin deoksidasyonu için alüminyumla birlikte veya onunla kombinasyon halinde yaygın olarak kullanılır. Kalsiyum içeren tellerle ekstra fırın işlemi Kalsiyumun eriyiğin fiziksel ve kimyasal durumu, metalin makro ve mikro yapısı, metal ürünlerin kalitesi ve özellikleri üzerindeki çok faktörlü etkisi nedeniyle çelik üretim teknolojisinin ayrılmaz bir parçasıdır. Modern metalurjide, enjeksiyon teli, çelik bir kılıf içinde toz veya preslenmiş metal formundaki kalsiyum (bazen silikokalsiyum veya aluminokalsiyum) olan eriyiğe kalsiyum eklemek için kullanılır. Deoksidasyonun (çelik içinde çözünmüş oksijenin uzaklaştırılması) yanı sıra, kalsiyum kullanımı, doğası, bileşimi ve şekli açısından uygun olan ve ileri teknolojik işlemler sırasında yok edilmeyen metalik olmayan kalıntıların elde edilmesini mümkün kılar.

48 Ca izotopu, süper ağır elementlerin üretimi ve periyodik tablodaki yeni elementlerin keşfi için etkili ve yaygın olarak kullanılan malzemelerden biridir. Bunun nedeni, kalsiyum-48'in çift sihirli bir çekirdek olmasıdır, dolayısıyla stabilitesi, onun hafif bir çekirdek için yeterince nötron açısından zengin olmasını sağlar; süper ağır çekirdeklerin sentezi fazla miktarda nötron gerektirir.

Biyolojik rol

Çok sayıda hayati süreç için önemi nedeniyle kandaki kalsiyum konsantrasyonu hassas bir şekilde düzenlenir ve ne zaman doğru beslenme yeterli miktarda az yağlı süt ürünleri tüketimi ve D vitamini eksikliği oluşmaz. Diyette uzun süreli kalsiyum ve/veya D vitamini eksikliği osteoporoz riskini artırır ve bebeklik döneminde raşitizme neden olur.

Notlar

1. Brinell sertliği 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. Elementlerin atom ağırlıkları 2011 (IUPAC Teknik Raporu) // Saf ve Uygulamalı Kimya. - 2013. - Cilt. 85, hayır. 5. - S.1047-1078. -DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
3. Editör ekibi: Knunyants I. L. (baş editör). Kimyasal ansiklopedi: 5 cilt - Moskova: Sovyet ansiklopedisi, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 s. - 100.000 kopya.
4. Riley J.P. ve Skirrow G. Kimyasal Oşinografi V.1, 1965.
5. Pritychenko B.Çift Beta Bozunmasının Değerlendirilmiş Yarı Ömürlerinin Sistematiği // Nükleer Veri Sayfaları. - 2014. - Haziran (cilt 120). - s. 102-105. -ISSN 0090-3752. - DOI:10.1016/j.nds.2014.07.018.[düzeltmek için]
6. Pritychenko B. Kabul Edilen Çift Beta (ββ) Bozunma Değerlerinin Listesi (tanımsız) . Ulusal Nükleer Veri Merkezi, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı. Erişim tarihi: 6 Aralık 2015.
7. Chemist's Handbook / Yayın Kurulu: Nikolsky B. P. ve diğerleri - 2. baskı, revize edildi. - M.-L.: Kimya, 1966. - T. 1. - 1072 s.
8. Gazete. RU: Basınç elemanları
9. Kalsiyum // Büyük Sovyet Ansiklopedisi: [30 ciltte] / bölüm. ed. A. M. Prokhorov. - 3. baskı. - M .: Sovyet Ansiklopedisi, 1969-1978.
10. Dyudkin D.A., Kisilenko V.V.Çeşitli faktörlerin, karmaşık dolgu maddesi SK40 (Rusça) // Elektrometalurji: dergi ile özlü telden kalsiyumun emilimi üzerindeki etkisi. - 2009. - Mayıs (No. 5). - S.2-6.
11. Mikhailov G.G., Chernova L.A.Çeliğin kalsiyum ve alüminyum ile deoksidasyon işlemlerinin termodinamik analizi (Rusça) // Elektrometalurji: dergi. - 2008. - Mart (No. 3). - S.6-8.
12. Çekirdeğin Kabuk Modeli
13. Tıp Enstitüsü (ABD) D Vitamini ve Kalsiyum için Diyet Referans Alımlarını İnceleme Komitesi; Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, editörler (2011).

Kalsiyum bileşikleri- eski zamanlarda inşaatlarda kireçtaşı, mermer, alçı (ayrıca kireç - kireçtaşı ürünü) zaten kullanılıyordu. 18. yüzyılın sonuna kadar kimyagerler kireci basit bir katı madde olarak görüyorlardı. 1789'da A. Lavoisier kireç, magnezya, barit, alümina ve silikanın karmaşık maddeler olduğunu öne sürdü. 1808 yılında Davy, ıslak sönmüş kireç ve cıva oksit karışımını cıva katodu ile elektrolize tabi tutarak kalsiyum amalgamı hazırladı ve bundan cıvayı damıtarak “kalsiyum” (Latince kökenli) adı verilen bir metal elde etti. Calx, cins. dava kalsis - kireç).

Elektronların yörüngelere yerleştirilmesi.

+20Sa… |3s 3p 3d | 4'ler

Kalsiyum denir alkali toprak metali, S - elemanı olarak sınıflandırılır. Dış elektronik seviyede kalsiyumun iki elektronu vardır, dolayısıyla bileşikler verir: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3, vb. Kalsiyum tipik bir metaldir; oksijene karşı yüksek afiniteye sahiptir, neredeyse tüm metalleri oksitlerinden ayırır ve oldukça güçlü temel Ca(OH)2.

Metallerin kristal kafesleri olabilir çeşitli türler bununla birlikte kalsiyum, yüz merkezli bir kübik kafes ile karakterize edilir.

Metallerdeki kristallerin boyutları, şekilleri ve göreceli konumları metalografik yöntemler kullanılarak yayılır. Bu bağlamda metalin yapısının en eksiksiz değerlendirmesi, ince kesitinin mikroskobik analizi ile sağlanır. Test edilen metalden bir numune kesilir ve yüzeyi taşlanır, cilalanır ve özel bir çözelti (asitleme) ile dağlanır. Aşındırma sonucunda metalografik mikroskop kullanılarak incelenen veya fotoğrafı çekilen numunenin yapısı vurgulanır.

Kalsiyum hafif bir metaldir (d=1.55), gümüşi beyaz renktedir. Daha serttir ve daha yüksek sıcaklıkta erir yüksek sıcaklık(851 °C) periyodik tabloda yanında yer alan sodyum ile karşılaştırıldığında. Bu, metaldeki kalsiyum iyonu başına iki elektronun bulunmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle iyonlar arasındaki kimyasal bağ elektron gazı sodyumdan daha dayanıklıdır. Şu tarihte: kimyasal reaksiyonlar değerlik elektronları kalsiyum diğer elementlerin atomlarına aktarılır. Bu durumda çift yüklü iyonlar oluşur.

Kalsiyumun metallere, özellikle de oksijene karşı büyük kimyasal aktivitesi vardır. Havada daha yavaş oksitlenir alkali metallerÇünkü üzerindeki oksit film oksijene karşı daha az geçirgendir. Kalsiyum ısıtıldığında yanar ve muazzam miktarda ısı açığa çıkar:

Kalsiyum suyla reaksiyona girerek hidrojenin yerini alır ve bir baz oluşturur:

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

Oksijene karşı yüksek kimyasal reaktivitesi nedeniyle kalsiyum, oksitlerinden nadir metallerin elde edilmesinde bir miktar kullanım alanı bulur. Metal oksitler kalsiyum talaşlarıyla birlikte ısıtılır; Reaksiyonlar kalsiyum oksit ve metalle sonuçlanır. Kalsiyum ve bazı alaşımlarının metallerin deoksidasyonu adı verilen işlemde kullanılması da aynı özelliğe dayanmaktadır. Erimiş metale kalsiyum eklenir ve çözünmüş oksijen izlerini giderir; ortaya çıkan kalsiyum oksit metalin yüzeyine doğru yüzer. Kalsiyum bazı alaşımlara dahildir.

Kalsiyum, erimiş kalsiyum klorürün elektrolizi veya alüminotermik yöntemle elde edilir. Kalsiyum oksit veya sönmüş kireç, 2570 °C'de eriyen beyaz bir tozdur. Kireç taşının kalsine edilmesiyle elde edilir:

CaCO3 = CaO + CO2^

Kalsiyum oksit bazik bir oksit olduğundan asitler ve asit anhidritlerle reaksiyona girer. Su ile baz olan kalsiyum hidroksiti verir:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Kirecin sönmesi adı verilen kalsiyum okside su katılması, büyük miktarda ısının açığa çıkmasıyla meydana gelir. Suyun bir kısmı buhara dönüşür. Kalsiyum hidroksit veya sönmüş kireç, suda az çözünen beyaz bir maddedir. Sulu bir kalsiyum hidroksit çözeltisine kireç suyu denir. Bu çözelti oldukça güçlü alkalin özelliklere sahiptir, çünkü kalsiyum hidroksit iyi ayrışır:

Ca(OH)2 = Ca + 2OH

Alkali metal oksitlerin hidratlarıyla karşılaştırıldığında kalsiyum hidroksit daha fazladır. zayıf temel. Bu, kalsiyum iyonunun iki kat yüklü olması ve hidroksil gruplarını daha güçlü çekmesiyle açıklanmaktadır.

Kireç suyu adı verilen sönmüş kireç ve çözeltisi, karbondioksit dahil asitler ve asit anhidritlerle reaksiyona girer. Kireç suyu laboratuvarlarda karbondioksitin keşfi için kullanılır, çünkü ortaya çıkan çözünmeyen kalsiyum karbonat suda bulanıklığa neden olur:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Ancak uzun süre karbondioksit verilirse çözelti tekrar berraklaşır. Bu, kalsiyum karbonatın çözünür bir tuz - kalsiyum bikarbonata dönüştürülmesiyle açıklanmaktadır:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Endüstride kalsiyum iki şekilde elde edilir:

Briketlenmiş CaO ve Al tozu karışımının 1200 °C'de 0,01 - 0,02 mm'lik bir vakumda ısıtılmasıyla. Hg Sanat.; reaksiyonla ayırt edilir:

6CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Kalsiyum buharı soğuk bir yüzeyde yoğunlaşır.

CaCl2 ve KCl eriyiğinin sıvı bakır-kalsiyum katot ile elektrolizi ile, kalsiyumun 950 - 1000 ° C sıcaklıkta 0,1 vakumda damıtıldığı bir Cu - Ca alaşımı (% 65 Ca) hazırlanır. - 0,001 mmHg.

Kalsiyum karbür CaC2'nin termal ayrışmasıyla kalsiyum üretmeye yönelik bir yöntem de geliştirilmiştir.

Kalsiyum doğada en yaygın bulunan elementlerden biridir. Yerkabuğu yaklaşık %3 (ağırlıkça) içerir. Kalsiyum tuzları doğada karbonatlar (tebeşir, mermer), sülfatlar (alçıtaşı) ve fosfatlar (fosforitler) şeklinde büyük birikimler oluşturur. Karbonatlar, su ve karbondioksitin etkisiyle bikarbonatlar halinde çözeltiye geçerek yeraltına taşınır ve nehir suları Açık uzun mesafeler. Kalsiyum tuzları yıkandığında mağaralar oluşabilir. Suyun buharlaşması veya sıcaklığın artması nedeniyle yeni bir yerde kalsiyum karbonat birikintileri oluşabilir. Örneğin sarkıt ve dikitler mağaralarda oluşur.

Çözünür kalsiyum ve magnezyum tuzları genel su sertliğine neden olur. Eğer suda mevcutlarsa küçük miktarlar, o zaman suya yumuşak denir. Şu tarihte: harika içerik Bu tuzlardan (iyon bakımından 1 litrede 100 - 200 mg kalsiyum tuzu) su sert kabul edilir. Bu tür suda sabun iyi köpürmez çünkü kalsiyum ve magnezyum tuzları onunla çözünmeyen bileşikler oluşturur. Sert suda iyi kaynamaz gıda ürünleri Kaynatıldığında buhar kazanlarının duvarlarında kireç oluşturur. Kireç ısıyı zayıf iletir, yakıt tüketiminin artmasına neden olur ve kazan duvarlarının aşınmasını hızlandırır. Ölçek oluşumu - karmaşık süreç. Isıtıldığında asit tuzları kalsiyum ve magnezyumun karbonik asidi ayrışır ve çözünmeyen karbonatlara dönüşür:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

Kalsiyum sülfat CaSO4'ün çözünürlüğü de ısıtıldığında azalır, dolayısıyla ölçeğin bir parçasıdır.

Suda kalsiyum ve magnezyum bikarbonatların bulunmasından kaynaklanan sertliğe, kaynatılarak ortadan kaldırıldığı için karbonat veya geçici sertlik adı verilir. Karbonat sertliğine ek olarak, sudaki kalsiyum ve magnezyum sülfat ve klorür içeriğine bağlı olan karbonat dışı sertlik de vardır. Bu tuzlar kaynatılarak uzaklaştırılmaz ve bu nedenle karbonat olmayan sertliğe kalıcı sertlik de denir. Karbonatlı ve karbonatsız sertlik toplam sertliği oluşturur.

Sertliği tamamen ortadan kaldırmak için su bazen damıtılır. Karbonat sertliğini gidermek için su kaynatılır. Genel sertlik, ya kimyasal maddeler eklenerek ya da katyon değiştiriciler kullanılarak ortadan kaldırılır. Kullanırken kimyasal yöntemçözünür kalsiyum ve magnezyum tuzları çözünmeyen karbonatlara dönüştürülür, örneğin eklenirler limon sütü ve soda:

Ca + 2HCO3 + Ca + 2OH = 2H2O + 2CaCO3v

Ca + SO4 + 2Na + CO3 = 2Na + SO4 + CaCO3v

Katyon değiştirme reçineleri kullanılarak sertliğin giderilmesi daha gelişmiş bir işlemdir. Katyon değiştiriciler - karmaşık maddeler(silikon ve alüminyumun doğal bileşikleri, yüksek moleküllü organik bileşikler), bileşimi Na2R formülü ile ifade edilebilir; burada R, karmaşık bir asidik kalıntıdır. Suyu bir katyon değişim reçinesi tabakasından filtrelerken, Na iyonları (katyonlar), Ca ve Mg iyonları ile değiştirilir:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

Sonuç olarak Ca iyonları çözeltiden katyon değiştiriciye, Na iyonları ise katyon değiştiriciden çözeltiye geçer. Kullanılmış katyon değiştiriciyi eski haline getirmek için sofra tuzu çözeltisiyle yıkanır. Bu durumda ters işlem gerçekleşir: Katyon değiştiricideki Ca iyonlarının yerini Na iyonları alır:

2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl

Yenilenen katyon değiştirici, su arıtma için tekrar kullanılabilir.

Saf metal formundaki Ca, U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb ve bazı nadir toprak metalleri ve bunların bileşikleri için indirgeyici madde olarak kullanılır. Ayrıca çeliklerin, bronzların ve diğer alaşımların deoksidasyonu, petrol ürünlerinden kükürtün uzaklaştırılması, organik sıvıların dehidrasyonu, argonun nitrojen safsızlıklarından arındırılması ve elektrikli vakum cihazlarında gaz emici olarak da kullanılır. Pb - Na - Ca sisteminin kurgu önleyici malzemeleri ve elektrik kablosu kılıflarının üretiminde kullanılan Pb - Ca alaşımları teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Ca - Si - Ca (silikokalsiyum) alaşımı, yüksek kaliteli çeliklerin üretiminde oksit giderici ve gaz giderici olarak kullanılır.

Kalsiyum, yaşam süreçlerinin normal işleyişi için gerekli olan biyojenik elementlerden biridir. Hayvan ve bitkilerin tüm doku ve sıvılarında bulunur. Ca'nın bulunmadığı bir ortamda yalnızca nadir organizmalar gelişebilir. Bazı organizmalarda Ca içeriği %38'e ulaşır: insanlarda - %1,4 - 2. Bitki ve hayvan organizmalarının hücreleri, hücre dışı ortamlarda kesin olarak tanımlanmış Ca, Na ve K iyon oranlarına ihtiyaç duyar. Bitkiler Ca'yı topraktan alırlar. Bitkiler Ca ile olan ilişkilerine göre kalsefiller ve kalsefoblar olarak ikiye ayrılır. Hayvanlar Ca'yı yiyecek ve sudan alırlar. Ca, bir dizi hücresel yapının oluşumu, dış hücre zarlarının normal geçirgenliğinin korunması, balık ve diğer hayvanların yumurtalarının döllenmesi ve bir dizi enzimin aktivasyonu için gereklidir. Ca iyonları kas lifine uyarımı ileterek kasılmasına neden olur, kalp kasılmalarının gücünü arttırır, lökositlerin fagositik fonksiyonunu arttırır, koruyucu kan proteinleri sistemini aktive eder ve pıhtılaşmasına katılır. Hücrelerde hemen hemen tüm Ca, proteinler, nükleik asitler, fosfolipidler içeren bileşikler, inorganik fosfatlar içeren kompleksler halinde bulunur ve organik asitler. İnsanların ve yüksek hayvanların kan plazmasında Ca'nın yalnızca %20-40'ı proteinlere bağlanabilir. İskeletli hayvanlarda, tüm Ca'nın% 97-99'a kadarı bir yapı malzemesi olarak kullanılır: omurgasızlarda esas olarak CaCO3 (yumuşakça kabukları, mercanlar) formunda, omurgalılarda - fosfat formunda. Pek çok omurgasız hayvan, yeni bir iskelet oluşturmak veya olumsuz koşullarda hayati fonksiyonlarını sağlamak için tüy dökmeden önce Ca depolar. İnsanların ve yüksek hayvanların kanındaki Ca içeriği, paratiroid ve tiroid bezlerinin hormonları tarafından düzenlenir. D vitamini bu süreçlerde önemli bir rol oynar, Ca emilimi ince bağırsağın ön kısmında meydana gelir. Ca'nın emilimi bağırsakta asitliğin azalmasıyla bozulur ve besinlerdeki Ca, fosfor ve yağ oranına bağlıdır. İnek sütündeki optimal Ca/P oranı yaklaşık 1,3'tür (patateste 0,15, fasulyede 0,13, ette 0,016). Yiyeceklerde fazla miktarda P ve oksalik asit olması durumunda Ca emilimi kötüleşir. Safra asitleri emilimini hızlandırır. İnsan gıdasındaki optimal Ca/yağ oranı 1 g başına 0,04 - 0,08 g Ca'dır. yağ Ca atılımı esas olarak bağırsaklar yoluyla gerçekleşir. Memeliler emzirme döneminde sütte çok fazla Ca kaybederler. Fosfor-kalsiyum metabolizmasındaki bozukluklarla birlikte genç hayvanlarda ve çocuklarda raşitizm gelişir ve yetişkin hayvanlarda iskeletin bileşimi ve yapısında değişiklikler (osteomalazi) gelişir.

Tıpta Ca ilaçları vücutta Ca iyonlarının eksikliği ile ilişkili bozuklukları (tetani, spazmofili, raşitizm) ortadan kaldırır. Ca ilaçları azaltır artan hassasiyet alerjenlere karşı etkilidir ve alerjik hastalıkların (serum hastalığı, uykulu ateş vb.) tedavisinde kullanılır. Ca preparatları artan damar geçirgenliğini azaltır ve antiinflamatuar etkiye sahiptir. Hemorajik vaskülit, radyasyon hastalığı, inflamatuar süreçler (zatürre, plörezi vb.) ve bazı cilt hastalıklarında kullanılırlar. Kalp kası aktivitesini iyileştirmek ve magnezyum tuzları ile zehirlenmeye karşı bir panzehir olarak digitalis preparatlarının etkisini arttırmak için hemostatik bir ajan olarak reçete edilir. Doğumu teşvik etmek için diğer ilaçlarla birlikte Ca preparatları kullanılır. Ca klorür oral ve intravenöz olarak uygulanır. Ossokalsinol (şeftali yağında özel olarak hazırlanmış kemik tozunun %15'lik steril süspansiyonu) doku tedavisi için önerilmiştir.

Ca preparatları ayrıca ameliyatlarda alçı bandajları için kullanılan alçıtaşını (CaSO4) ve mide suyunun asitliğini arttırmak ve diş tozunun hazırlanması için dahili olarak reçete edilen tebeşiri (CaCO3) içerir.