Kalsiyum neden bir metaldir? Kalsiyum elde etmek için vakum-termal yöntem

Kalsiyum BEN Kalsiyum (Ca)

kimyasal elementlerin periyodik sisteminin II. grubunun kimyasal elementi D.I. Mendeleev; toprak alkali metallere aittir ve yüksek biyolojik aktiviteye sahiptir.

Kalsiyumun atom numarası 20, atom kütlesi 40,08'dir. Doğada kütle numaraları 40, 42, 43, 44, 46 ve 48 olan altı kararlı karbon izotopu keşfedilmiştir.

Kalsiyum kimyasal olarak aktiftir, doğada silikatlar (örneğin asbest), karbonatlar (kireçtaşı, mermer, tebeşir, kalsit, aragonit), sülfatlar (alçıtaşı ve anhidrit), fosforit, dolomit vb. kemik dokusunun ana yapısal elemanı (bkz. kemik) , kan pıhtılaşma sisteminin önemli bir bileşeni (kan pıhtılaşması) , Vücudun iç ortamındaki elektrolitlerin homeostatik oranını koruyan, insan gıdasının gerekli bir unsuru.

Canlı bir organizmadaki en önemli işlevler arasında, sinir uyarılarının iletilmesinde, kasların sinir sistemine reaksiyonunda ve hormonların aktivitesinin değiştirilmesinde birçok enzim sisteminin (kasları destekleyenler dahil) çalışmasına katılımı yer alır. adenilat siklazın katılımıyla gerçekleştirilir.

İnsan vücudu 1-2 içerir kilogram kalsiyum (yaklaşık 20 G 1'e kadar kilogram yenidoğanlarda vücut ağırlığı yaklaşık 9 g/kg). Toplam kalsiyum miktarının% 98-99'u kemik ve kıkırdak dokusunda karbonat, fosfat, klorlu bileşikler, organik asitler ve diğer maddeler şeklinde bulunur. Geri kalan miktar yumuşak dokulara dağılır (yaklaşık 20). mg 100'e kadar G doku) ve hücre dışı sıvı. Kan plazması yaklaşık 2.5 içerir mmol/l mg/100 kalsiyum (9-11 ml Kan plazması yaklaşık 2.5 içerir) iki fraksiyon formunda: yayılmayan (proteinlerle kompleksler) ve yayılan (iyonize kalsiyum ve asitlerle kompleksler). Proteinli kompleksler kalsiyum biriktirme biçimlerinden biridir. Toplam K. plazma miktarının 1/3'ünü oluştururlar. kandaki iyonize K 1.33'tür Kan plazması yaklaşık 2.5 içerir. Kan plazmasındaki iyonize K. ve K. fosfat arasında ters bir ilişki vardır, ancak raşitizmde her iki iyonun konsantrasyonunda bir azalma ve hiperparatiroidizmde bir artış gözlenir. Hücrelerde fosforun ana kısmı, hücre zarlarının proteinleri ve fosfolipitleri ve hücre organellerinin zarları ile ilişkilidir. Spesifik Ca 2+'ya bağlı olan Ca 2+'nın transmembran transferinin düzenlenmesi, tiroid bezinin (Tiroid bezi) ve paratiroid bezlerinin (Paratiroid bezleri) hormonları tarafından gerçekleştirilir. - paratiroid hormonu ve onun antagonisti kalsitonin. Plazmadaki iyonize K. içeriği, bileşenleri (K. deposu), karaciğer (safra ile) ve kalsitonin ve ayrıca D (1,25-dioksi-kolekalsiferol) olan karmaşık bir mekanizma tarafından düzenlenir. K. içeriğini arttırır ve kandaki K. fosfat içeriğini azaltır, D vitamini ile sinerjistik etki gösterir. Osteoklastların aktivitesini artırarak ve emilimi artırarak hiperkalsemiye neden olur ve böbrek tübüllerinde K.'nin yeniden emilimini arttırır. Hipokalsemi ile paratiroid hormonu önemli ölçüde artar. Paratiroid hormonunun antagonisti olup hiperkalsemi durumunda kandaki potasyum içeriğini ve osteoklast sayısını azaltır, böbreklerden potasyum fosfat atılımını artırır. Hipofiz bezi ayrıca kalsiyum metabolizmasının düzenlenmesinde de rol alır (bkz. Hipofiz hormonları) , adrenal korteks (Böbreküstü bezleri) . Vücuttaki homeostatik K. konsantrasyonunun korunması, merkezi sinir sistemi tarafından koordine edilir. (esas olarak hipotalamik-hipofiz sistemi (Hipotalamik-hipofiz sistemi)) ve otonom sinir sistemi.

K. kas çalışması mekanizmasında önemli bir rol oynar (Kas çalışması) . Kas kasılmasına izin veren bir faktördür: miyoplazmadaki K iyonlarının konsantrasyonunun artmasıyla K, düzenleyici proteine ​​​​katılır ve bunun sonucunda miyozin ile etkileşime girebilir hale gelir; bağlanarak bu iki protein oluşur ve kaslar kasılır. Aktomiyosin oluşumu sırasında, kimyasal enerjisi mekanik iş sağlayan ve kısmen ısı olarak dağıtılan ATP oluşur. En büyük iskelet kontraktilitesi 10 -6 -10 -7 kalsiyum konsantrasyonunda gözlenir mol; K iyonlarının konsantrasyonu azaldığında (10 -7'den az) mol) kas kısalma ve gerilme yeteneğini kaybeder. K.'nin doku üzerindeki etkisi, trofizmlerindeki değişikliklerde, redoks süreçlerinin yoğunluğunda ve enerji oluşumuyla ilişkili diğer reaksiyonlarda kendini gösterir. Sinir hücresini yıkayan sıvıdaki potasyum konsantrasyonundaki değişiklik, hücre zarlarını potasyum iyonları ve özellikle sodyum iyonları açısından önemli ölçüde etkiler (bkz. Biyolojik zarlar). , Ayrıca K seviyesindeki bir azalma, zarın sodyum iyonları için geçirgenliğinde bir artışa ve nöronun uyarılabilirliğinde bir artışa neden olur. K konsantrasyonundaki bir artışın sinir hücresi zarı üzerinde dengeleyici bir etkisi vardır. K.'nin, aracıların sinir uçları (Aracılar) tarafından sentezi ve salınımı ile ilişkili süreçlerdeki rolü belirlenmiştir. , sinir uyarılarının sinaptik iletimini sağlar.

Vücut için K.'nin kaynağı. Bir yetişkinin yiyeceklerden günde 800-1100 alması gerekir mg kalsiyum, 7 yaşın altındaki çocuklar - yaklaşık 1000 mg, 14-18 yaş - 1400 mg, hamile kadınlar - 1500 mg, hemşirelik - 1800-2000 mg. Gıda ürünlerinde bulunan kalsiyum, esas olarak fosfat, diğer bileşikler (karbonat, tartrat, K. oksalat ve fitik asidin kalsiyum-magnezyum tuzu) ile çok daha küçük miktarlarda temsil edilir. Midede ağırlıklı olarak çözünmeyen potasyum tuzları, mide suyu tarafından kısmen çözülür, daha sonra onu sindirilebilir bir forma dönüştüren safra asitlerinin etkisine maruz kalır. K. esas olarak ince bağırsağın proksimal kısımlarında meydana gelir. yetişkin bir kişi, gıdayla sağlanan toplam K miktarının yarısından azını emer. K.'nin emilimi, hamilelik ve emzirme döneminde büyüme sırasında artar. K.'nin emilimi, yiyeceklerdeki yağlar, magnezyum ve fosfor, D vitamini ve diğer faktörlerle olan ilişkisinden etkilenir. Yetersiz yağ alımı, safra asitleriyle çözünebilir komplekslerin oluşumu için gerekli olan yağ asitlerinin kalsiyum tuzlarının eksikliğine neden olur. Tersine, aşırı yağlı yiyecekler yediğinizde, onları çözünür bir duruma dönüştürecek yeterli safra asitleri yoktur, bu nedenle önemli miktarda emilmemiş kalsiyum vücuttan atılır. Gıdadaki optimum potasyum ve fosfor oranı, büyüyen bir organizmanın kemiklerinin mineralizasyonunu sağlar. Bu oranın düzenleyicisi, çocuklarda artan ihtiyacı açıklayan D vitaminidir.

K.'nin atılım yöntemi diyetin doğasına bağlıdır: diyette asidik reaksiyonlu ürünler (et, ekmek, tahıl yemekleri) baskınsa, alkali reaksiyonlu idrar ürünlerinde K.'nin atılımı artar; süt ürünleri, meyveler, sebzeler) - dışkıda. Kandaki içeriğindeki hafif bir artış bile idrarla potasyum atılımının artmasına neden olur.

Vücuttaki fazlalık () K. veya eksikliği () bir dizi patolojik durumun nedeni veya sonucu olabilir. Bu nedenle hiperkalsemi, potasyum tuzlarının aşırı alımı, bağırsakta potasyum emiliminin artması, böbreklerden atılımın azalması, D vitamini tüketiminin artmasıyla ortaya çıkar ve büyüme geriliği, anoreksi, kabızlık, susama, poliüri, kas hipotonisi ve hiperkalsemi ile kendini gösterir. hiperrefleksi. Uzun süreli hiperkalsemi ile kalsinozis gelişir , arteriyel, nefropati. mineral metabolizmasının bozulmasının eşlik ettiği bir dizi hastalıkta gözlenmiştir (bkz. Raşitizm , Osteomalazi) , sistemik kemik sarkoidozu ve multipl miyelom, itsenko-Cushing hastalığı, akromegali, hipotiroidizm, malign tümörler, özellikle kemik metastazı varlığında, hiperparatiroidizm. Hiperkalsemi genellikle eşlik eder. Klinik olarak tetani (Tetani) ile kendini gösteren hipokalsemi , hipoparatiroidizm, idiyopatik tetani (spazmofili), gastrointestinal sistem hastalıkları, kronik böbrek yetmezliği, diyabet, Fanconi-Albertini sendromu, hipovitaminoz D ile ortaya çıkabilir. Vücutta K eksikliği durumunda, K ilaçları (kalsiyum klorür, kalsiyum glukonat, kalsiyum laktat, kalsiyum, kalsiyum karbonat).

Kan serumu, idrar ve dışkıda K. içeriğinin belirlenmesi, bazı hastalıklar için yardımcı tanı testi görevi görür. Biyolojik sıvıları incelemek için doğrudan ve dolaylı yöntemler kullanılır. Dolaylı yöntemler, K.'nin amonyum oksalat, kloranilat veya pikrolenat ile ön çökeltilmesi ve ardından gravimetrik, titrimetrik veya kolorimetrik belirlemeye dayanır. Doğrudan yöntemler etilendiamintetraasetat veya etilen glikoltetraasetat ve müreksit (Greenblatt-Hartman yöntemi), fluorekson, asit krom koyu mavi, kalsiyum vb. gibi metal göstergeler varlığında kompleksometrik titrasyonu, alizarin, metiltimol mavisi, o-kresolftalein kullanan kolorimetrik yöntemleri içerir. komplekson, glikokeal-bis-2-hidroksianil; florometrik yöntemler; alev fotometri yöntemi; atomik absorpsiyon spektrometrisi (%0,0001'e kadar kalsiyumun belirlenmesine olanak tanıyan en doğru ve hassas yöntem); iyon seçici elektrotların kullanıldığı yöntem (kalsiyum iyonlarının aktivitesini belirlemenizi sağlar). Kan serumundaki iyonize kalsiyum içeriği, ampirik formül kullanılarak toplam kalsiyum ve toplam protein konsantrasyonu verileri kullanılarak belirlenebilir: proteine ​​bağlı kalsiyum yüzdesi = 8() + 2() + 3 G/100 kalsiyum (9-11.

Kaynakça: Kostyuk P.G. Calcium and Cellular, M., 1986, bibliogr.; Klinikte laboratuvar araştırma yöntemleri, ed. V.V. Menşikova, s. 59, 265, M., 1987; Kalsiyum iyonlarının düzenlenmesi, ed. MD Kursky ve diğerleri, Kiev, 1977; Romanenko V.D. kalsiyum metabolizması, Kiev, 1975, bibliogr.

1. Küçük tıp ansiklopedisi. - M .: Tıp ansiklopedisi. 1991-96 2. İlk yardım. - M .: Büyük Rus Ansiklopedisi. 1994 3. Ansiklopedik Tıbbi Terimler Sözlüğü. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. - 1982-1984.

- (Kalsiyum), Ca, periyodik tablonun II. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 20, atom kütlesi 40.08; alkalin toprak metallerini ifade eder; erime noktası 842shC. Omurgalıların, yumuşakçaların ve yumurta kabuklarının kemik dokusunda bulunur. Kalsiyum... ... Modern ansiklopedi

Metal gümüşi beyazdır, viskozdur, dövülebilir ve havada hızla oksitlenir. Erime hızı pa 800-810°. Doğada tebeşir, kireçtaşı, mermer, fosforit, apatit, alçıtaşı vb. birikintilerini oluşturan çeşitli tuzlar şeklinde bulunur. Dor... ... Teknik demiryolu sözlüğü

- (Latin Kalsiyum) Periyodik tablonun II. Grubunda yer alan, atom numarası 20, atom ağırlığı 40.078 olan kimyasal bir element olan Ca, toprak alkali metallere aittir. Adı Latince calx, genetik kalsis kireçinden gelir. Gümüş beyazı metal,... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

- (sembol Ca), ALKALİ TOPRAK grubundan yaygın bir gümüşi beyaz metal, ilk kez 1808'de izole edildi. Pek çok kaya ve mineralde, özellikle kireçtaşı ve alçıda ve ayrıca kemiklerde bulunur. Vücutta teşvik eder... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Ca (Latince Calx'ten, cins calcis lime *a. kalsiyum; n. Kalzium; f. kalsiyum; i. calcio), kimyasal. grup II periyodik elementi. Mendeleev sistemi, at.sci. 20, saat. m.40.08. Altı kararlı izotoptan oluşur: 40Ca (%96,97), 42Ca (%0,64),… … Jeolojik ansiklopedi

KALSİYUM, kalsiyum ve diğerleri. hayır kocam (Latince kireç kirecinden) (kimyasal). Kimyasal element kireçte bulunan gümüşi beyaz bir metaldir. Ushakov'un açıklayıcı sözlüğü. D.N. Ushakov. 1935 1940... Ushakov'un Açıklayıcı Sözlüğü Fiziksel Ansiklopedi

Kalsiyum (Latince Kalsiyum, Ca olarak sembolize edilir), atom numarası 20 ve atom kütlesi 40.078 olan bir elementtir. Dmitry Ivanovich Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik tablosunun dördüncü periyodu olan ikinci grubun ana alt grubunun bir unsurudur. Normal koşullar altında, basit bir madde olan kalsiyum, gümüş-beyaz renkte, hafif (1,54 g/cm3) dövülebilir, yumuşak, kimyasal olarak aktif bir alkalin toprak metalidir.

Doğada kalsiyum altı izotopun bir karışımı olarak sunulur: 40Ca (%96,97), 42Ca (%0,64), 43Ca (%0,145), 44Ca (%2,06), 46Ca (%0,0033) ve 48Ca (%0,185). Yirminci elementin ana izotopu - en yaygın olanı - 40Ca'dır, izotop bolluğu yaklaşık% 97'dir. Kalsiyumun altı doğal izotopundan beşi kararlıdır; altı izotopun en ağırı olan ve oldukça nadir olan (izotopik bolluğu yalnızca %0,185'tir) altıncı izotop 48Ca'nın yakın zamanda yarılanma ömrüyle çift β bozunmasına uğradığı bulunmuştur. 5,3∙1019 yıl. Kütle numaraları 39, 41, 45, 47 ve 49 olan yapay olarak elde edilen izotoplar radyoaktiftir. Çoğu zaman canlı bir organizmadaki mineral metabolizma süreçlerinin incelenmesinde izotopik bir gösterge olarak kullanılırlar. Metalik kalsiyumun veya bileşiklerinin bir uranyum reaktöründe nötronlarla ışınlanmasıyla elde edilen 45Ca, topraklarda meydana gelen metabolik süreçlerin incelenmesinde ve bitkiler tarafından kalsiyum emilimi süreçlerinin araştırılmasında önemli bir rol oynar. Aynı izotop sayesinde, eritme işlemi sırasında çeşitli çelik türlerinin ve ultra saf demirin kalsiyum bileşikleriyle kirlenme kaynaklarını tespit etmek mümkün oldu.

Kalsiyum bileşikleri - mermer, alçıtaşı, kireçtaşı ve kireç (kireçtaşı pişirme ürünü) eski çağlardan beri bilinmektedir ve inşaat ve tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Eski Mısırlılar piramitlerinin yapımında kalsiyum bileşiklerini kullandılar ve büyük Roma'nın sakinleri kırma taş, kireç ve kum karışımı kullanarak betonu icat ettiler. 18. yüzyılın sonuna kadar kimyagerler kirecin basit bir katı olduğuna inanıyorlardı. Lavoisier ancak 1789'da kireç, alümina ve diğer bazı bileşiklerin karmaşık maddeler olduğunu öne sürdü. 1808 yılında G. Davy tarafından elektroliz yoluyla kalsiyum metali elde edildi.

Kalsiyum metalinin kullanımı yüksek kimyasal aktivitesi ile ilişkilidir. Toryum, uranyum, krom, zirkonyum, sezyum, rubidyum gibi belirli metallerin bileşiklerinin geri kazanılmasında kullanılır; çelikten ve diğer bazı alaşımlardan oksijen ve kükürtün uzaklaştırılması için; organik sıvıların dehidrasyonu için; Vakum cihazlarında kalan gazların emilmesi için. Ayrıca kalsiyum metali bazı alaşımların alaşım bileşeni olarak da görev yapar. Kalsiyum bileşikleri çok daha yaygın olarak kullanılmaktadır - inşaat, piroteknik, cam üretimi, tıp ve diğer birçok alanda kullanılmaktadırlar.

Kalsiyum en önemli biyojenik elementlerden biridir; çoğu canlı organizmanın normal yaşam süreçleri için gereklidir. Yetişkin vücudu bir buçuk kilograma kadar kalsiyum içerir. Canlı organizmaların tüm doku ve sıvılarında bulunur. Yirminci element, kemik dokusunun oluşumu, kalp atış hızının sürdürülmesi, kanın pıhtılaşması, dış hücre zarlarının normal geçirgenliğinin sürdürülmesi ve bir dizi enzimin oluşumu için gereklidir. Kalsiyumun bitki ve hayvanların vücudunda gerçekleştirdiği işlevlerin listesi çok uzundur. Kalsiyumun bulunmadığı bir ortamda yalnızca nadir organizmaların gelişebildiğini ve diğer organizmaların bu elementin %38'ini (insan vücudunda yalnızca %2 civarında kalsiyum içerir) oluşturduğunu söylemek yeterli olacaktır.

Biyolojik özellikler

Kalsiyum biyojenik elementlerden biridir; bileşikleri hemen hemen tüm canlı organizmalarda bulunur (kalsiyumdan yoksun bir ortamda çok az organizma gelişebilir), yaşam süreçlerinin normal seyrini sağlar. Yirminci element, hayvanların ve bitkilerin tüm dokularında ve sıvılarında bulunur; çoğu (insanlar dahil omurgalı organizmalarda) iskelette ve dişlerde fosfatlar (örneğin, hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH veya 3Ca3) halinde bulunur. (P04)2Ca(OH)2). Yirminci elementin kemikler ve dişler için yapı malzemesi olarak kullanılması, hücrede kalsiyum iyonlarının kullanılmamasından kaynaklanmaktadır. Kalsiyum konsantrasyonu özel hormonlar tarafından kontrol edilir; bunların birleşik etkisi kemik yapısını korur ve korur. Çoğu omurgasız grubunun (yumuşakçalar, mercanlar, süngerler ve diğerleri) iskeletleri, çeşitli kalsiyum karbonat CaCO3 (kireç) formlarından yapılmıştır. Pek çok omurgasız hayvan, yeni bir iskelet oluşturmak veya olumsuz koşullarda hayati fonksiyonlarını sürdürmek için tüy dökmeden önce kalsiyum depolar. Hayvanlar kalsiyumu yiyeceklerden ve sudan, bitkiler ise topraktan alırlar ve bu elemente göre kalsifiller ve kalsefoblara ayrılırlar.

Bu önemli mikro elementin iyonları kanın pıhtılaşma süreçlerinde ve ayrıca kanın sabit ozmotik basıncının sağlanmasında rol oynar. Ek olarak, bir dizi hücresel yapının oluşumu, dış hücre zarlarının normal geçirgenliğinin korunması, balık ve diğer hayvanların yumurtalarının döllenmesi ve bir dizi enzimin aktivasyonu için kalsiyum gereklidir (belki de bu durum, Kalsiyumun magnezyum iyonlarının yerini alması gerçeği). Kalsiyum iyonları kas lifine uyarımı ileterek kasılmasına neden olur, kalp kasılmalarının gücünü arttırır, lökositlerin fagositik fonksiyonunu arttırır, koruyucu kan proteinleri sistemini aktive eder, hormonların ve nörotransmitterlerin salgılanması dahil ekzositozu düzenler. Kalsiyum kan damarlarının geçirgenliğini etkiler; bu element olmadan yağlar, lipitler ve kolesterol kan damarlarının duvarlarına yerleşir. Kalsiyum, ağır metal tuzlarının ve radyonüklidlerin vücuttan salınmasını teşvik eder ve antioksidan işlevleri yerine getirir. Kalsiyum üreme sistemini etkiler, anti-stres etkisine sahiptir ve anti-alerjik etkiye sahiptir.

Bir yetişkinin vücudundaki (70 kg ağırlığında) kalsiyum içeriği 1,7 kg'dır (esas olarak kemik dokusunun hücreler arası maddesinde). Bu elemente duyulan ihtiyaç yaşa bağlıdır: yetişkinler için gerekli günlük alım miktarı 800 ila 1.000 miligram, çocuklar için ise 600 ila 900 miligramdır. Çocuklarda yoğun kemik büyümesi ve gelişimi için gerekli dozu tüketmek özellikle önemlidir. Vücuttaki kalsiyumun ana kaynağı süt ve süt ürünleridir; kalsiyumun geri kalanı et, balık ve bazı bitkisel ürünlerden (özellikle baklagillerden) gelir. Kalsiyum katyonlarının emilimi kalın ve ince bağırsaklarda meydana gelir; emilim, asidik bir ortam, C ve D vitaminleri, laktoz (laktik asit) ve doymamış yağ asitleri tarafından kolaylaştırılır. Buna karşılık aspirin, oksalik asit ve östrojen türevleri yirminci elementin sindirilebilirliğini önemli ölçüde azaltır. Böylece kalsiyum oksalik asitle birleştirildiğinde böbrek taşlarının bileşenleri olan suda çözünmeyen bileşikler üretir. Magnezyumun kalsiyum metabolizmasındaki rolü büyüktür - eksikliği ile kalsiyum kemiklerden "yıkanır" ve böbreklerde (böbrek taşları) ve kaslarda birikir. Genel olarak vücutta yirminci elementin depolanması ve salınması konusunda karmaşık bir sistem vardır; bu nedenle kandaki kalsiyum içeriği hassas bir şekilde düzenlenir ve doğru beslenmeyle eksiklik veya fazlalık oluşmaz. Uzun süreli kalsiyum diyeti kramplara, eklem ağrısına, kabızlığa, yorgunluğa, uyuşukluğa ve büyüme geriliğine neden olabilir. Diyette uzun süreli kalsiyum eksikliği osteoporozun gelişmesine yol açar. Nikotin, kafein ve alkol, idrarla yoğun atılımına katkıda bulundukları için vücuttaki kalsiyum eksikliğinin nedenlerinden bazılarıdır. Bununla birlikte, yirminci elementin (veya D vitamininin) fazlalığı olumsuz sonuçlara yol açar - hiperkalsemi gelişir, bunun sonucu kemiklerin ve dokuların yoğun kireçlenmesidir (esas olarak idrar sistemini etkiler). Uzun süreli kalsiyum fazlalığı kas ve sinir dokularının işleyişini bozar, kanın pıhtılaşmasını artırır ve çinkonun kemik hücreleri tarafından emilimini azaltır. Osteoartrit, katarakt ve tansiyon sorunları ortaya çıkabilir. Yukarıdakilerden, bitki ve hayvan organizmalarının hücrelerinin kesin olarak tanımlanmış kalsiyum iyonu oranlarına ihtiyaç duyduğu sonucuna varabiliriz.

Farmakoloji ve tıpta kalsiyum bileşikleri vitaminlerin, tabletlerin, hapların, enjeksiyonların, antibiyotiklerin yanı sıra ampul ve tıbbi gereçlerin üretiminde kullanılır.

Erkek kısırlığının oldukça yaygın bir nedeninin vücutta kalsiyum eksikliği olduğu ortaya çıktı! Gerçek şu ki, spermin başı tamamen kalsiyumdan oluşan ok şeklinde bir yapıya sahiptir; bu elementin yeterli miktarda olması durumunda sperm, zarın üstesinden gelebilir ve yumurtayı dölleyebilir; meydana gelmek.

Amerikalı bilim adamları, kandaki kalsiyum iyonu eksikliğinin hafızanın zayıflamasına ve zekanın azalmasına yol açtığını bulmuşlardır. Örneğin, ünlü ABD dergisi Science News'den, kedilerin ancak beyin hücrelerinde kandan daha fazla kalsiyum bulunması durumunda şartlı bir refleks geliştirdiğini doğrulayan deneyler biliniyordu.

Tarımda oldukça değerli olan kalsiyum siyanamid bileşiği, yalnızca nitrojen gübresi ve üre kaynağı olarak değil, sentetik reçinelerin üretimi için değerli bir gübre ve hammadde olarak da kullanılır, aynı zamanda reçinelerin mekanize edilmesinin mümkün olduğu bir madde olarak da kullanılır. pamuk tarlalarının hasadı. Gerçek şu ki, bu bileşikle muamele edildikten sonra pamuk bitkisi anında yapraklarını döküyor ve bu da insanların pamuk toplama işini makinelere bırakmasına olanak tanıyor.

Kalsiyum açısından zengin besinlerden bahsederken her zaman süt ürünlerinden bahsedilir, ancak sütün kendisi 100 g'da 120 mg (inek) ila 170 mg (koyun) kalsiyum içerir; Süzme peynir daha da fakirdir - 100 gramda yalnızca 80 mg. Süt ürünlerinden sadece peynir, 100 g ürün başına 730 mg (Gouda) ila 970 mg (Emmenthal) kalsiyum içerir. Bununla birlikte, yirminci elementin içeriği açısından rekor sahibi haşhaştır - 100 gram haşhaş tohumu neredeyse 1.500 mg kalsiyum içerir!

Örneğin soğutma ünitelerinde kullanılan kalsiyum klorür CaCl2, birçok kimyasal prosesin, özellikle de büyük ölçekli soda üretiminin atık ürünüdür. Ancak kalsiyum klorürün çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmasına rağmen tüketimi, üretimine göre oldukça düşüktür. Bu nedenle, örneğin soda fabrikalarının yakınında, bütün kalsiyum klorür tuzlu su gölleri oluşur. Bu tür depolama havuzları nadir değildir.

Kalsiyum bileşiklerinin ne kadar tüketildiğini anlamak için birkaç örnek vermekte fayda var. Çelik üretiminde kireç, fosfor, silikon, manganez ve kükürtün uzaklaştırılmasında kullanılır; oksijen dönüştürücü proseste ise bir ton çelik başına 75 kilogram kireç tüketilir! Başka bir örnek ise tamamen farklı bir alandan, gıda endüstrisinden geliyor. Şeker üretiminde ham şeker şurubu kireçle reaksiyona sokularak kalsiyum sakkaroz çökeltilir. Bu nedenle, şeker kamışı genellikle ton başına yaklaşık 3-5 kg ​​​​kireç ve pancar şekeri gerektirir - yüz kat daha fazla, yani bir ton şeker başına yaklaşık yarım ton kireç!

Suyun "sertliği", içinde çözünmüş kalsiyum ve magnezyum tuzlarının suya verdiği bir takım özelliklerdir. Sertlik geçici ve kalıcı olarak ikiye ayrılır. Geçici veya karbonat sertliği, suda çözünebilir hidrokarbonatlar Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3)2'nin varlığından kaynaklanır. Karbonat sertliğinden kurtulmak çok kolaydır - su kaynatıldığında bikarbonatlar suda çözünmeyen kalsiyum ve magnezyum karbonatlara dönüşerek çöker. Kalıcı sertlik aynı metallerin sülfatları ve klorürleri tarafından oluşturulur, ancak bundan kurtulmak çok daha zordur. Sert su çok tehlikeli değildir, çünkü sabun köpüğü oluşumunu engeller ve dolayısıyla çamaşırları daha kötü yıkar; daha da tehlikelisi, buhar kazanlarında ve kazan sistemlerinde kireç tabakası oluşturarak bunların verimliliğini azaltarak acil durumlara yol açmasıdır. . İlginç olan, Antik Roma'da suyun sertliğinin nasıl belirleneceğini biliyor olmalarıydı. Reaktif olarak kırmızı şarap kullanıldı - renklendirici maddeleri kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla bir çökelti oluşturur.

Kalsiyumun depolamaya hazırlanma süreci çok ilginçtir. Kalsiyum metali, ağırlığı 0,5 ila 60 kg arasında değişen parçalar halinde uzun süre depolanır. Bu "külçeler" kağıt torbalara paketlenir, daha sonra lehimli ve boyalı dikişli galvanizli demir kaplara yerleştirilir. Sıkıca kapatılmış kaplar ahşap kutulara yerleştirilir. Yarım kilogramdan daha hafif olan parçalar uzun süre saklanamaz - oksitlendiğinde hızla oksit, hidroksit ve kalsiyum karbonata dönüşürler.

Hikaye

Kalsiyum metali nispeten yakın zamanda elde edildi - 1808'de, ancak insanlık bu metalin bileşiklerine çok uzun zamandır aşinadır. Antik çağlardan beri insanlar inşaat ve tıpta kireçtaşı, tebeşir, mermer, kaymaktaşı, alçıtaşı ve diğer kalsiyum içeren bileşikleri kullanmışlardır. Kireçtaşı CaCO3 büyük olasılıkla insanlar tarafından kullanılan ilk yapı malzemesiydi. Mısır piramitlerinin ve Çin Seddi'nin yapımında kullanılmıştır. Rusya'daki birçok tapınak ve kilisenin yanı sıra eski Moskova'daki binaların çoğu, beyaz bir taş olan kireçtaşı kullanılarak inşa edilmiştir. Antik çağda bile, bir kişi kireç taşını yakarak sönmemiş kireç (CaO) aldı; bu, Yaşlı Pliny'nin (MS 1. yüzyıl) ve Roma ordusunda doktor olan ve kendisine kalsiyum oksit kattığı Dioscorides'in çalışmalarının kanıtladığı gibi. "İlaçlar Üzerine" makalesi günümüze kadar ulaşan "sönmemiş kireç" adıdır. Ve tüm bunlar, saf kalsiyum oksidin ilk olarak Alman kimyager I tarafından tanımlanmasına rağmen. Daha sonra yalnızca 1746'da ve 1755'te pişirme sürecini inceleyen kimyager J. Black, pişirme sırasında kireçtaşı kütlesi kaybının, nedeniyle meydana geldiğini ortaya çıkardı. karbondioksit gazının salınmasına:

CaCO3 ↔ CO2 + CaO

Giza piramitlerinde kullanılan Mısır havanları, kısmen kurutulmuş alçı taşı CaSO4∙H2O'ya veya başka bir deyişle kaymaktaşı 2CaSO4∙H2O'ya dayanıyordu. Aynı zamanda Tutankhamun'un mezarındaki tüm sıvaların da temelidir. Mısırlılar sulama yapılarının yapımında bağlayıcı olarak yanmış alçıtaşı (kaymaktaşı) kullandılar. Mısırlı inşaatçılar, doğal alçıtaşını yüksek sıcaklıklarda yakarak kısmi dehidrasyonu başardılar ve molekülden sadece su değil, aynı zamanda sülfürik anhidrit de ayrıldı. Daha sonra su ile seyreltildiğinde sudan ve sıcaklık dalgalanmalarından korkmayan çok güçlü bir kütle elde edildi.

Romalılar haklı olarak betonun mucitleri olarak adlandırılabilir, çünkü binalarında bu yapı malzemesinin çeşitlerinden birini - kırma taş, kum ve kireç karışımı - kullandılar. Yaşlı Plinius'un bu tür betondan sarnıç yapımına ilişkin bir açıklaması var: “Sarnıçlar inşa etmek için beş parça saf çakıl kumu, iki parça en iyi sönmüş kireç ve ağırlığı en fazla bir kilogram olan silex (sert lav) parçaları alın. her birini dövün, karıştırdıktan sonra alt ve yan yüzeyleri demir tokmak darbeleriyle sıkıştırın " İtalya'nın nemli ikliminde beton en dayanıklı malzemeydi.

İnsanlığın yaygın olarak tükettiği kalsiyum bileşiklerinin uzun zamandır farkında olduğu ortaya çıktı. Bununla birlikte, 18. yüzyılın sonuna kadar kimyagerler kirecin basit bir katı olduğunu düşünüyorlardı; kireç ve diğer kalsiyum bileşiklerinin doğası üzerine araştırmalar ancak yeni yüzyılın eşiğinde başladı. Böylece Stahl, kirecin toprak ve sulu prensiplerden oluşan karmaşık bir cisim olduğunu öne sürdü ve Black, kostik kireç ile "sabit hava" içeren karbonik kireç arasındaki farkı ortaya koydu. Antoine Laurent Lavoisier, 1789'da kireç, magnezya, barit, alümina ve silikanın karmaşık maddeler olduğunu öne sürmesine rağmen kireçli toprağı (CaO) bir element yani basit bir madde olarak sınıflandırdı, ancak bunu ancak kanıtlayarak mümkün olacaktır. “inatçı toprağı” (kalsiyum oksit) parçalıyor. Ve bunu başaran ilk kişi Humphry Davy'ydi. Potasyum ve sodyum oksitlerin elektroliz yoluyla başarılı bir şekilde ayrıştırılmasının ardından kimyager, aynı şekilde alkali toprak metalleri elde etmeye karar verdi. Bununla birlikte, ilk girişimler başarısız oldu - İngiliz, kireci havada ve bir yağ tabakası altında elektroliz yoluyla ayrıştırmaya çalıştı, ardından kireci bir tüpte metalik potasyum ile kalsine etti ve başka birçok deney gerçekleştirdi, ancak işe yaramadı. Son olarak, cıva katotlu bir cihazda, kirecin ve ondan metalik kalsiyumun elektrolizi yoluyla bir amalgam elde etti. Çok geçmeden metal elde etmenin bu yöntemi I. Berzelius ve M. Pontin tarafından geliştirildi.

Yeni element adını Latince “calx” kelimesinden (genitif durumda calcis) - kireç, yumuşak taştan almıştır. Calx, tebeşir, kireçtaşı, genellikle çakıl taşı, ancak çoğunlukla kireç bazlı harca verilen isimdi. Bu kavram aynı zamanda eski yazarlar (Vitruvius, Yaşlı Pliny, Dioscorides) tarafından da kireçtaşının yakılması, kirecin söndürülmesi ve harç hazırlanması gibi konularda kullanılmıştı. Daha sonra simyacılar çemberinde "calx" genel olarak ateşleme ürününü, özellikle de metalleri ifade etti. Örneğin, metal oksitlere metalik kireç adı verildi ve pişirme işleminin kendisine kalsinasyon adı verildi. Eski Rus reçete literatüründe kal (kir, kil) kelimesi bulunur, bu nedenle Trinity-Sergius Lavra'nın (XV. Yüzyıl) koleksiyonunda şöyle denir: "dışkı bulun, ondan potanın altını yaratırlar." Şüphesiz "calx" kelimesiyle ilişkili olan dışkı kelimesi ancak daha sonra gübre kelimesiyle eşanlamlı hale geldi. 19. yüzyılın başlarındaki Rus edebiyatında, kalsiyuma bazen kireçli toprağın temeli, kireçleme (Shcheglov, 1830), kireçlenme (Iovsky), kalsiyum, kalsiyum (Hess) deniyordu.

Doğada olmak

Kalsiyum gezegenimizdeki en yaygın elementlerden biridir - doğadaki niceliksel içerik bakımından beşinci (metal olmayanlardan yalnızca oksijen daha yaygındır -% 49,5 ve silikon -% 25,3) ve metaller arasında üçüncü (yalnızca alüminyum daha yaygındır - %7,5 ve demir - %5,08. Clarke (yerkabuğunun ortalama içeriği) kalsiyumun çeşitli tahminlere göre kütlece %2,96 ila %3,38 arasında değiştiğini, bu rakamın %3 civarında olduğunu kesinlikle söyleyebiliriz. Kalsiyum atomunun dış kabuğu, çekirdekle bağlantısı oldukça zayıf olan iki değerlik elektronuna sahiptir. Bu nedenle kalsiyum kimyasal olarak oldukça reaktiftir ve doğada serbest formda oluşmaz. Bununla birlikte, çeşitli jeokimyasal sistemlerde aktif olarak göç eder ve birikerek yaklaşık 400 mineral oluşturur: silikatlar, alüminosilikatlar, karbonatlar, fosfatlar, sülfatlar, borosilikatlar, molibdatlar, klorürler ve diğerleri, bu göstergede dördüncü sırada yer alır. Bazaltik magmalar eridiğinde, kalsiyum eriyikte birikir ve magmanın bazik kayalardan asidik kayalara farklılaşması sırasında içeriği azalan fraksiyonlama sırasında ana kaya oluşturucu minerallerin bileşimine dahil edilir. Kalsiyum çoğunlukla yer kabuğunun alt kısmında bulunur ve temel kayalarda birikir (%6,72); Dünyanın mantosunda çok az kalsiyum vardır (%0,7) ve muhtemelen dünyanın çekirdeğinde daha da azdır (çekirdeğe benzer demir meteorlarda yirminci element yalnızca %0,02 içerir).

Doğru, taşlı göktaşlarındaki kalsiyum clarke'si% 1,4'tür (nadir kalsiyum sülfür bulunur), orta büyüklükteki kayalarda% 4,65 ve asidik kayalar ağırlıkça% 1,58 kalsiyum içerir. Kalsiyumun ana kısmı, çeşitli kayaların (granitler, gnayslar vb.) silikatlarında ve alüminosilikatlarında, özellikle feldispat - anortit Ca'da ve ayrıca diyopsit CaMg, wollastonit Ca3'te bulunur. Sedimanter kayaçlar formundaki kalsiyum bileşikleri, esas olarak kalsit mineralinden (CaCO3) oluşan tebeşir ve kireçtaşlarıyla temsil edilir.

Kalsiyum karbonat CaCO3 Dünya üzerinde en bol bulunan bileşiklerden biridir; kalsiyum karbonat mineralleri dünya yüzeyinin yaklaşık 40 milyon kilometre karesini kaplar. Dünya yüzeyinin birçok yerinde, eski deniz organizmalarının (tebeşir, mermer, kireçtaşı, kabuk kayaları) kalıntılarından oluşan önemli tortul kalsiyum karbonat birikintileri vardır; bunların hepsi küçük safsızlıklara sahip CaCO3'tür ve kalsit saf CaCO3'tür. Bu minerallerin en önemlisi kireçtaşı veya daha doğrusu kireçtaşlarıdır; çünkü her birikinti yoğunluğu, bileşimi ve yabancı maddelerin miktarı bakımından farklılık gösterir. Örneğin, kabuk kayası organik kökenli kireçtaşıdır ve daha az safsızlık içeren kalsiyum karbonat, şeffaf kireçtaşı veya İzlanda spar kristalleri oluşturur. Tebeşir, kalsiyum karbonatın başka bir yaygın türüdür, ancak kalsitin kristalli bir formu olan mermer, doğada çok daha az yaygındır. Antik jeolojik çağlarda mermerin kireçtaşından oluştuğu genel olarak kabul edilmektedir. Yer kabuğu hareket ettikçe, tek tek kireçtaşı birikintileri diğer kaya katmanlarının altına gömüldü. Yüksek basınç ve sıcaklığın etkisi altında yeniden kristalleşme süreci meydana geldi ve kireçtaşı daha yoğun kristalli bir kaya mermerine dönüştü. Tuhaf sarkıt ve dikitler, başka bir kalsiyum karbonat türü olan aragonit mineralidir. Ortorombik aragonit ılık denizlerde oluşur - Bahamalar, Florida Keys ve Kızıldeniz havzasında aragonit formunda büyük kalsiyum karbonat katmanları oluşur. Ayrıca florit CaF2, dolomit MgCO3 CaCO3, anhidrit CaSO4, fosforit Ca5(PO4)3(OH,CO3) (çeşitli safsızlıklarla birlikte) gibi kalsiyum mineralleri ve apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) formları da oldukça yaygındır. kalsiyum fosfat, kaymaktaşı CaSO4 · 0.5H2O ve alçıtaşı CaSO4 · 2H2O (kalsiyum sülfat formları) ve diğerleri. Kalsiyum içeren mineraller, safsızlık elementlerinin (örneğin, sodyum, stronsiyum, nadir toprak, radyoaktif ve diğer elementler) izomorfik olarak değiştirilmesini içerir.

Yirminci elementin büyük bir kısmı, suda ve havada bulunan az çözünen CaCO3, yüksek oranda çözünür Ca(HCO3)2 ve CO2 arasında küresel bir “karbonat dengesinin” varlığı nedeniyle doğal sularda bulunur:

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

Bu reaksiyon tersine çevrilebilir ve yirminci elementin yeniden dağıtımının temelini oluşturur - sularda yüksek karbondioksit içeriğiyle kalsiyum çözelti halindedir ve düşük CO2 içeriğiyle mineral kalsit CaCO3 çökelerek kalın kireçtaşı, tebeşir birikintileri oluşturur. ve mermer.

Önemli miktarda kalsiyum canlı organizmaların bir parçasıdır, örneğin hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH veya başka bir girdide 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2 - insanlar dahil omurgalıların kemik dokusunun temeli. Kalsiyum karbonat CaCO3 birçok omurgasız hayvanın, yumurta kabuğunun, mercanların ve hatta incilerin kabuklarının ve kabuklarının ana bileşenidir.

Başvuru

Kalsiyum metali oldukça nadir kullanılır. Temel olarak, bu metal (ve hidrürü), indirgenmesi zor metallerin - uranyum, titanyum, toryum, zirkonyum, sezyum, rubidyum ve bunların bileşiklerinden (oksitler veya halojenürler) bir dizi nadir toprak metalinin metalotermik üretiminde kullanılır. ). Kalsiyum nikel, bakır ve paslanmaz çelik üretiminde indirgeyici madde olarak kullanılır. Yirminci element ayrıca çeliklerin, bronzların ve diğer alaşımların deoksidasyonu için, petrol ürünlerinden kükürtün uzaklaştırılması için, organik çözücülerin dehidrasyonu için, argonun nitrojen safsızlıklarından arındırılması için ve elektrikli vakum cihazlarında gaz emici olarak kullanılır. Kalsiyum metali, Pb-Na-Ca sisteminin (rulmanlarda kullanılan) sürtünme önleyici alaşımlarının üretiminde ve ayrıca elektrik kablosu kılıflarının üretiminde kullanılan Pb-Ca alaşımının üretiminde kullanılır. Silikokalsiyum alaşımı (Ca-Si-Ca), kaliteli çeliklerin üretiminde oksit giderici madde ve gaz giderici madde olarak kullanılır. Kalsiyum hem alüminyum alaşımları için alaşım elementi hem de magnezyum alaşımları için değiştirici katkı maddesi olarak kullanılır. Örneğin kalsiyumun eklenmesi alüminyum yatakların gücünü arttırır. Saf kalsiyum aynı zamanda akü plakalarının ve bakım gerektirmeyen, kendi kendine deşarjı düşük marş kurşun-asit akülerinin üretiminde kullanılan kurşun alaşımında da kullanılır. Ayrıca, yüksek kaliteli kalsiyum bebekleri BKA'nın üretiminde metalik kalsiyum kullanılır. Kalsiyum yardımıyla dökme demirdeki karbon içeriği düzenlenir ve bizmut kurşundan arındırılır, çelik oksijen, kükürt ve fosfordan arındırılır. Kalsiyumun yanı sıra alüminyum ve magnezyum alaşımları termal elektrik yedek pillerinde anot olarak kullanılır (örneğin kalsiyum kromat elemanı).

Ancak yirminci elementin bileşikleri çok daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Ve her şeyden önce doğal kalsiyum bileşiklerinden bahsediyoruz. Dünyadaki en yaygın kalsiyum bileşiklerinden biri CaCO3 karbonattır. Saf kalsiyum karbonat kalsit mineralidir ve kireçtaşı, tebeşir, mermer ve kabuk kayası küçük safsızlıklara sahip CaCO3'tür. Kalsiyum ve magnezyum karbonatın karışımına dolomit denir. Kireçtaşı ve dolomit esas olarak inşaat malzemesi, yol yüzeyi veya toprağın asitliğini giderici olarak kullanılır. Kalsiyum karbonat CaCO3, kalsiyum oksit (sönmemiş kireç) CaO ve kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç) Ca(OH)2 üretimi için gereklidir. Buna karşılık, CaO ve Ca(OH)2 kimya, metalurji ve makine mühendisliği endüstrilerinin birçok alanındaki ana maddelerdir - hem serbest formda hem de seramik karışımların bir parçası olarak kalsiyum oksit, refrakter malzemelerin üretiminde kullanılır; Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi devasa miktarlarda kalsiyum hidroksite ihtiyaç duyuyor. Ayrıca Ca(OH)2, ağartıcı (iyi bir ağartma ve dezenfektan), Berthollet tuzu, soda ve bitki zararlılarını kontrol etmek için bazı pestisitlerin üretiminde kullanılır. Çelik üretiminde kükürt, fosfor, silikon ve manganezin uzaklaştırılması için büyük miktarda kireç tüketilir. Kirecin metalurjideki bir diğer rolü de magnezyum üretimidir. Kireç aynı zamanda çelik telin çekilmesinde ve sülfürik asit içeren atık dekapaj sıvılarının nötrleştirilmesinde yağlayıcı olarak da kullanılır. Ayrıca kireç, içme ve sanayi suyunun arıtımında en yaygın kimyasal reaktiftir (şap veya demir tuzlarıyla birlikte süspansiyonları pıhtılaştırır ve tortuları giderir ve ayrıca geçici - bikarbonat - sertliği gidererek suyu yumuşatır). Günlük yaşamda ve tıpta çökeltilmiş kalsiyum karbonat, asit nötrleştirici, diş macunlarında hafif bir aşındırıcı, diyetlerde ek kalsiyum kaynağı, sakız bileşeni ve kozmetikte dolgu maddesi olarak kullanılır. CaCO3 ayrıca kauçuklarda, latekslerde, boyalarda ve emayelerde ve ayrıca plastiklerde (ağırlıkça yaklaşık %10) ısı direncini, sertliğini, sertliğini ve işlenebilirliğini geliştirmek için dolgu maddesi olarak kullanılır.

Kalsiyum florür CaF2 özellikle önemlidir, çünkü bir mineral (florit) formunda endüstriyel açıdan önemli tek flor kaynağıdır! Kalsiyum florür (florit), optikte (astronomik objektifler, mercekler, prizmalar) ve lazer malzemesi olarak tek kristal formunda kullanılır. Gerçek şu ki, yalnızca kalsiyum florürden yapılmış camlar spektrumun tüm aralığını geçirgendir. Tek kristal formundaki kalsiyum tungstat (şeelit), lazer teknolojisinde ve ayrıca sintilatör olarak kullanılır. Soğutma üniteleri ve traktör ve diğer araçların lastiklerini doldurmak için kullanılan tuzlu suların bir bileşeni olan kalsiyum klorür CaCl2 de daha az önemli değildir. Kalsiyum klorür yardımıyla yollar ve kaldırımlar kar ve buzdan arındırılır; bu bileşik, taşıma ve depolama sırasında kömür ve cevherin donmasını önlemek için kullanılır; ahşap, yangına dayanıklı hale getirilmesi için solüsyonu ile emprenye edilir. CaCl2, beton karışımlarında prizin başlangıcını hızlandırmak ve betonun başlangıç ​​ve son mukavemetini arttırmak için kullanılır.

Yapay olarak üretilen kalsiyum karbür CaC2 (kalsiyum oksidin elektrikli fırınlarda kok ile kalsinasyonuyla), asetilen üretmek ve metalleri azaltmak ve ayrıca su buharı etkisi altında amonyak açığa çıkaran kalsiyum siyanamid üretmek için kullanılır. Ayrıca, sentetik reçinelerin üretimi için değerli bir gübre ve hammadde olan üre üretmek için kalsiyum siyanamid kullanılır. Kalsiyumun hidrojen atmosferinde ısıtılmasıyla metalurjide (metalotermi) ve sahada hidrojen üretiminde kullanılan CaH2 (kalsiyum hidrit) elde edilir (1 kilogram kalsiyum hidritten bir metreküpten fazla hidrojen elde edilebilir) ), örneğin balonları doldurmak için kullanılır. Laboratuvar uygulamalarında kalsiyum hidrit enerjik bir indirgeyici madde olarak kullanılır. Arsenik asidin kireçle nötrleştirilmesiyle elde edilen böcek ilacı kalsiyum arsenat, pamuk kurdu, morina güvesi, tütün kurdu ve Colorado patates böceğiyle mücadelede yaygın olarak kullanılıyor. Önemli fungisitler, bakır sülfat ve kalsiyum hidroksitten yapılan kireç sülfat spreyleri ve Bordeaux karışımlarıdır.

Üretme

Kalsiyum metalini ilk elde eden kişi İngiliz kimyager Humphry Davy'dir. 1808'de, anot görevi gören bir platin plaka üzerinde ıslak sönmüş kireç Ca(OH)2 ile cıva oksit HgO karışımını elektrolize etti (cıvaya batırılmış bir platin tel katot görevi görüyordu), bunun sonucunda Davy kalsiyum elde etti. Kimyager amalgamdan cıvayı çıkararak kalsiyum adını verdiği yeni bir metal elde etti.

Modern endüstride, serbest metalik kalsiyum, payı% 75-85 olan bir kalsiyum klorür CaCl2 eriyiğinin ve potasyum klorür KCl'nin (CaCl2 ve CaF2 karışımını kullanmak mümkündür) veya alüminotermik indirgeme ile elektrolizi ile elde edilir. 1.170-1.200 °C sıcaklıkta kalsiyum oksit CaO. Elektroliz için gereken saf susuz kalsiyum klorür, kalsiyum oksidin kömür varlığında ısıtıldığında klorlanmasıyla veya hidroklorik asidin kireçtaşı üzerindeki etkisiyle elde edilen CaCl2∙6H2O'nun dehidrasyonuyla elde edilir. Elektrolitik işlem, içine yabancı madde içermeyen kuru kalsiyum klorür tuzunun ve karışımın erime noktasını düşürmek için gerekli olan potasyum klorürün yerleştirildiği bir elektroliz banyosunda gerçekleşir. Grafit bloklar banyonun üzerine yerleştirilir - bakır-kalsiyum alaşımıyla doldurulmuş bir dökme demir veya çelik banyo olan anot, katot görevi görür. Elektroliz işlemi sırasında, kalsiyum bakır-kalsiyum alaşımına geçerek onu önemli ölçüde zenginleştirir; zenginleştirilmiş alaşımın bir kısmı sürekli olarak çıkarılır, bunun yerine kalsiyum bakımından fakir bir alaşım (% 30-35 Ca) eklenir, aynı zamanda klor oluşur; daha sonra kireç sütünün klorlanmasına giden bir klor-hava karışımı (anodik gazlar). Zenginleştirilmiş bakır-kalsiyum alaşımı doğrudan bir alaşım olarak kullanılabilir veya saflaştırma (damıtma) için gönderilebilir; burada nükleer saflıkta metalik kalsiyum, vakumda (1.000-1.080 ° C sıcaklıkta ve artık basınçta) damıtma yoluyla elde edilir. 13-20kPa). Yüksek saflıkta kalsiyum elde etmek için iki kez damıtılır. Elektroliz işlemi 680-720 °C sıcaklıkta gerçekleştirilir. Gerçek şu ki, bu, elektrolitik işlem için en uygun sıcaklıktır - daha düşük bir sıcaklıkta, kalsiyumla zenginleştirilmiş alaşım, elektrolitin yüzeyine doğru yüzer ve daha yüksek bir sıcaklıkta, kalsiyum, CaCl2 oluşumuyla elektrolit içinde çözünür. Kalsiyum ve kurşun veya kalsiyum ve çinko alaşımlarından, kurşunlu kalsiyum alaşımlarından (rulmanlar için) ve çinkodan (köpük beton üretmek için - alaşım nemle reaksiyona girdiğinde hidrojen açığa çıkar ve gözenekli bir yapı oluşturulur) sıvı katotlarla elektroliz sırasında ) doğrudan elde edilir. Bazen işlem, yalnızca erimiş elektrolitin yüzeyiyle temas eden soğutulmuş bir demir katotla gerçekleştirilir. Kalsiyum salındıkça, katot yavaş yavaş yükseltilir ve katılaşmış bir elektrolit tabakası tarafından atmosferik oksijenden korunan bir çubuk (50-60 cm) kalsiyum eriyikten dışarı çekilir. "Dokunma yöntemi", kalsiyum klorür, demir, alüminyum ve sodyum ile yoğun şekilde kirlenmiş kalsiyum üretir; saflaştırma, argon atmosferinde eritilerek gerçekleştirilir.

Kalsiyum üretmenin başka bir yöntemi - metalotermik - 1865 yılında ünlü Rus kimyager N. N. Beketov tarafından teorik olarak doğrulandı. Alüminotermik yöntem reaksiyona dayanmaktadır:

6CaO + 2Al → 3CaO Al2O3 + 3Ca

Briketler kalsiyum oksit ve toz alüminyum karışımından preslenir, krom-nikel çelikten bir imbiğe yerleştirilir ve elde edilen kalsiyum 1,170-1,200 °C'de ve 0,7-2,6 Pa'lık bir artık basınçta damıtılır. Kalsiyum buhar formunda elde edilir ve daha sonra soğuk bir yüzeyde yoğunlaştırılır. Kalsiyum üretimine yönelik alüminotermik yöntem Çin, Fransa ve diğer bazı ülkelerde kullanılmaktadır. ABD, İkinci Dünya Savaşı sırasında endüstriyel ölçekte kalsiyum üretimi için metalotermik yöntemi kullanan ilk ülke oldu. Aynı şekilde CaO'nun ferrosilikon veya silikoalüminyum ile indirgenmesiyle kalsiyum elde edilebilir. Kalsiyum %98-99 saflıkta külçe veya tabaka halinde üretilir.

Her iki yöntemin de artıları ve eksileri mevcuttur. Elektrolitik yöntem çok işlemlidir, enerji yoğundur (1 kg kalsiyum başına 40-50 kWh enerji tüketilir) ve aynı zamanda çevre dostu değildir, büyük miktarda reaktif ve malzeme gerektirir. Ancak bu yöntemle kalsiyum verimi %70-80 iken alüminotermik yöntemle verim yalnızca %50-60'tır. Ek olarak, metalotermik kalsiyum elde etme yönteminin dezavantajı, tekrar tekrar damıtma yapılmasının gerekli olmasıdır ve avantajı, düşük enerji tüketimi ve zararlı gaz ve sıvı emisyonlarının olmamasıdır.

Kısa bir süre önce, kalsiyum metali üretmek için yeni bir yöntem geliştirildi; bu yöntem, kalsiyum karbürün termal ayrışmasına dayanıyor: vakumda 1.750 °C'ye ısıtılan karbür, kalsiyum buharı ve katı grafit oluşturmak üzere ayrışıyor.

20. yüzyılın ortalarına kadar kalsiyum metali neredeyse hiç uygulama alanı bulamadığı için çok küçük miktarlarda üretiliyordu. Örneğin, İkinci Dünya Savaşı sırasında Amerika Birleşik Devletleri'nde 25 tondan fazla kalsiyum tüketilmiyordu, Almanya'da ise sadece 5-10 ton tüketiliyordu. Ancak 20. yüzyılın ikinci yarısında, kalsiyumun pek çok nadir ve refrakter metal için aktif bir indirgeyici ajan olduğu anlaşıldığında, tüketimde hızlı bir artış (yılda yaklaşık 100 ton) ve bunun sonucunda da bu maddenin üretimi arttı. metal başlıyor. Kalsiyumun, uranyum tetraflorürden uranyumun metalotermik indirgenmesinin bir bileşeni olarak kullanıldığı nükleer endüstrinin gelişmesiyle birlikte (kalsiyum yerine magnezyumun kullanıldığı Amerika Birleşik Devletleri hariç), talep (yılda yaklaşık 2.000 ton) yirmi numaralı element ve üretimi çok arttı. Şu anda Çin, Rusya, Kanada ve Fransa ana kalsiyum metal üreticileri olarak kabul edilebilir. Bu ülkelerden kalsiyum ABD, Meksika, Avustralya, İsviçre, Japonya, Almanya ve İngiltere'ye gönderiliyor. Kalsiyum metali fiyatları, Çin'in dünya pazarında yirminci elementin fazlasını oluşturacak miktarlarda metal üretmeye başlamasına kadar istikrarlı bir şekilde yükseldi ve bu da fiyatın düşmesine neden oldu.

Fiziksel özellikler

Kalsiyum metali nedir? 1808 yılında İngiliz kimyager Humphry Davy tarafından elde edilen bu element, bir yetişkinin vücudundaki kütlesi 2 kilograma kadar çıkabilen bir metalin özellikleri nelerdir?

Basit madde kalsiyum gümüşi beyaz bir hafif metaldir. Kalsiyumun yoğunluğu yalnızca 1,54 g/cm3'tür (20 °C sıcaklıkta), bu da demirin (7,87 g/cm3), kurşunun (11,34 g/cm3), altının (19,3 g/cm3) yoğunluğundan önemli ölçüde daha düşüktür. ) veya platin (21,5 g/cm3). Kalsiyum, alüminyum (2,70 g/cm3) veya magnezyum (1,74 g/cm3) gibi "ağırlıksız" metallerden bile daha hafiftir. Çok az metal yirminci elementin yoğunluğundan daha düşük bir yoğunluğa sahip olabilir: sodyum (0,97 g/cm3), potasyum (0,86 g/cm3), lityum (0,53 g/cm3). Kalsiyumun yoğunluğu rubidyuma çok benzer (1,53 g/cm3). Kalsiyumun erime noktası 851 °C, kaynama noktası 1.480 °C'dir. Diğer alkali toprak metalleri de benzer erime noktalarına (biraz daha düşük olsa da) ve kaynama noktalarına sahiptir; stronsiyum (770 °C ve 1.380 °C) ve baryum (710 °C ve 1.640 °C).

Metalik kalsiyum iki allotropik modifikasyonda bulunur: 443 ° C'ye kadar normal sıcaklıklarda, α-kalsiyum, bakır gibi kübik yüz merkezli bir kafes ile stabildir ve parametrelerle: a = 0,558 nm, z = 4, uzay grubu Fm3m, atom yarıçapı 1,97 A, iyonik Ca2+ yarıçapı 1,04 A; 443-842 °C sıcaklık aralığında, a-demir tipinin vücut merkezli kübik kafesine sahip β-kalsiyum stabildir, a = 0,448 nm, z = 2, uzay grubu Im3m parametreleriyle. α-modifikasyonundan β-modifikasyonuna geçişin standart entalpisi 0,93 kJ/mol'dür. 0-300 °C sıcaklık aralığında kalsiyumun doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı 22 10-6'dır. Yirminci elementin 20 °C'deki ısıl iletkenliği 125,6 W/(m·K) veya 0,3 cal/(cm sn °C)'dir. Kalsiyumun 0 ila 100 °C aralığındaki özgül ısı kapasitesi 623,9 J/(kg K) veya 0,149 cal/(g °C)'dir. Kalsiyumun 20° C sıcaklıkta elektriksel direnci 4,6 x 10-8 ohm m veya 4,6 x 10-6 ohm cm'dir; Yirmi numaralı elemanın elektriksel direncinin sıcaklık katsayısı 4,57 ± 10-3'tür (20 °C'de). Kalsiyum elastik modülü 26 H/m2 veya 2600 kgf/mm2; çekme mukavemeti 60 MN/m2 (6 kgf/mm2); kalsiyum için elastik limit 4 MN/m2 veya 0,4 kgf/mm2'dir, akma mukavemeti 38 MN/m2'dir (3,8 kgf/mm2); yirminci elemanın bağıl uzaması %50; Brinell'e göre kalsiyum sertliği 200-300 MN/m2 veya 20-30 kgf/mm2'dir. Basınçta kademeli bir artışla kalsiyum, yarı iletken özelliklerini sergilemeye başlar, ancak kelimenin tam anlamıyla bir hale gelmez (aynı zamanda artık bir metal değildir). Basıncın daha da artmasıyla kalsiyum metalik duruma geri döner ve süperiletken özellikler sergilemeye başlar (süperiletkenliğin sıcaklığı cıvanınkinden altı kat daha yüksektir ve iletkenlik açısından diğer tüm elementlerin çok üzerindedir). Kalsiyumun benzersiz davranışı birçok yönden stronsiyuma benzer (yani periyodik tablodaki paralellikler kalır).

Elementel kalsiyumun mekanik özellikleri, mükemmel yapısal malzemeler olan metal ailesinin diğer üyelerinin özelliklerinden farklı değildir: yüksek saflıkta kalsiyum metali sünektir, kolayca preslenir ve haddelenir, tel haline getirilir, dövülür ve kesilmeye uygundur - bir torna tezgahında çalıştırılabilir. Ancak bir inşaat malzemesinin tüm bu mükemmel niteliklerine rağmen kalsiyum öyle değildir - bunun nedeni yüksek kimyasal aktivitesidir. Doğru, kalsiyumun kemik dokusunun yeri doldurulamaz bir yapısal malzemesi olduğunu ve minerallerinin binlerce yıldır bir yapı malzemesi olduğunu unutmamalıyız.

Kimyasal özellikler

Kalsiyum atomunun dış elektron kabuğunun konfigürasyonu 4s2'dir ve bu, bileşiklerdeki yirminci elementin 2 değerlik değerini belirler. Dış katmanın iki elektronu atomlardan nispeten kolay bir şekilde ayrılır ve bunlar pozitif çift yüklü iyonlara dönüşür. Bu nedenle kimyasal aktivite açısından kalsiyum, alkali metallerden (potasyum, sodyum, lityum) yalnızca biraz daha düşüktür. İkincisi gibi, kalsiyum da normal oda sıcaklığında bile oksijen, karbon dioksit ve nemli hava ile kolayca etkileşime girer ve CaO oksit ve Ca(OH)2 hidroksit karışımından oluşan donuk gri bir filmle kaplanır. Bu nedenle kalsiyum, bir mineral yağ, sıvı parafin veya kerosen tabakası altında hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kapta depolanır. Kalsiyum, oksijen ve havada ısıtıldığında parlak kırmızı bir alevle yanarak tutuşur ve erime noktası yaklaşık 2.600 °C olan beyaz, ateşe oldukça dayanıklı bir madde olan bazik oksit CaO'yu oluşturur. Kalsiyum oksit mühendislikte sönmemiş kireç veya yanmış kireç olarak da bilinir. Kalsiyum peroksitler - CaO2 ve CaO4 - de elde edildi. Kalsiyum suyla reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır (bir dizi standart potansiyelde, kalsiyum hidrojenin solunda bulunur ve onu sudan uzaklaştırma kapasitesine sahiptir) ve kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 oluşumu ve soğuk suda reaksiyon oran yavaş yavaş azalır (metal yüzey kalsiyum hidroksit üzerinde az çözünen bir tabakanın oluşması nedeniyle):

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 + Q

Kalsiyum sıcak suyla daha enerjik bir şekilde reaksiyona girerek hidrojenin yerini hızla alır ve Ca(OH)2 oluşturur. Kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 güçlü bir bazdır ve suda az çözünür. Doymuş bir kalsiyum hidroksit çözeltisine kireç suyu denir ve alkalidir. Havada, karbondioksitin emilmesi ve çözünmeyen kalsiyum karbonatın oluşması nedeniyle kireç suyu hızla bulanıklaşır. Yirminci elementin suyla etkileşimi sırasında meydana gelen bu tür şiddetli süreçlere rağmen, alkali metallerin aksine, kalsiyum ve su arasındaki reaksiyon, patlama veya yangın olmadan daha az enerjiyle ilerler. Genel olarak kalsiyumun kimyasal aktivitesi diğer alkali toprak metallerininkinden daha düşüktür.

Kalsiyum aktif olarak halojenlerle birleşerek CaX2 tipi bileşikler oluşturur - soğukta flor ile ve 400 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda klor ve brom ile reaksiyona girerek sırasıyla CaF2, CaCl2 ve CaBr2 verir. Erimiş haldeki bu halojenürler, kalsiyumun resmi olarak tek değerlikli olduğu CaX - CaF, CaCl tipi kalsiyum monohalojenürlerle oluşur. Bu bileşikler yalnızca dihalojenürlerin erime sıcaklığının üzerinde stabildir (soğutulduğunda Ca ve CaX2 oluşturacak şekilde orantısız hale gelirler). Ek olarak, kalsiyum, özellikle ısıtıldığında çeşitli metal olmayanlarla aktif olarak etkileşime girer: kükürt ile ısıtıldığında kalsiyum sülfür CaS elde edilir, ikincisi kükürt ekleyerek polisülfitler (CaS2, CaS4 ve diğerleri) oluşturur; 300-400 °C sıcaklıkta kuru hidrojen ile etkileşime giren kalsiyum, hidrojenin bir anyon olduğu iyonik bir bileşik olan hidrit CaH2'yi oluşturur. Kalsiyum hidrit CaH2, suyla şiddetli reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkaran beyaz tuz benzeri bir maddedir:

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Nitrojen atmosferinde ısıtıldığında (yaklaşık 500° C), kalsiyum tutuşur ve iki kristal formda (yüksek sıcaklık α ve düşük sıcaklık β) bilinen nitrür Ca3N2'yi oluşturur. Nitrür Ca3N4 ayrıca kalsiyum amid Ca(NH2)2'nin vakumda ısıtılmasıyla da elde edildi. Grafit (karbon), silikon veya fosfor ile hava erişimi olmadan ısıtıldığında kalsiyum, sırasıyla kalsiyum karbür CaC2, silisitler Ca2Si, Ca3Si4, CaSi, CaSi2 ve fosfitler Ca3P2, CaP ve CaP3 verir. Metal olmayan kalsiyum bileşiklerinin çoğu su ile kolaylıkla ayrışır:

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3

Bor ile kalsiyum, kalkojenler - kalkojenitler CaS, CaSe, CaTe ile kalsiyum borür CaB6'yı oluşturur. Polikalkojenitler CaS4, CaS5, Ca2Te3 de bilinmektedir. Kalsiyum, çeşitli metallerle (alüminyum, altın, gümüş, bakır, kurşun ve diğerleri) intermetalik bileşikler oluşturur. Enerjik bir indirgeyici madde olan kalsiyum, ısıtıldığında hemen hemen tüm metalleri oksitlerinden, sülfitlerinden ve halojenürlerinden uzaklaştırır. Kalsiyum, sıvı amonyak NH3 içinde iyice çözünür ve mavi bir çözelti oluşturur; bunun buharlaşması üzerine, metalik iletkenliğe sahip altın renkli bir katı bileşik olan amonyak [Ca(NH3)6] açığa çıkar. Kalsiyum tuzları genellikle asit oksitlerin kalsiyum oksitle etkileşimi, asitlerin Ca(OH)2 veya CaCO3 üzerindeki etkisi ve elektrolitlerin sulu çözeltilerindeki değişim reaksiyonları yoluyla elde edilir. Birçok kalsiyum tuzu suda yüksek oranda çözünür (CaCl2 klorür, CaBr2 bromür, CaI2 iyodür ve Ca(NO3)2 nitrat), neredeyse her zaman kristal hidratlar oluştururlar. Suda çözünmeyenler florür CaF2, karbonat CaCO3, sülfat CaSO4, ortofosfat Ca3(PO4)2, oksalat CaC2O4 ve diğerleridir.

Doğal kalsiyum bileşikleri (tebeşir, mermer, kireçtaşı, alçı) ve bunların en basit işlenmesinin ürünleri (kireç) eski çağlardan beri insanlar tarafından bilinmektedir. 1808'de İngiliz kimyager Humphry Davy, ıslak sönmüş kireci (kalsiyum hidroksit) bir cıva katotuyla elektrolize etti ve kalsiyum amalgamı (kalsiyum ve cıva alaşımı) elde etti. Davy, cıvayı damıtarak bu alaşımdan saf kalsiyum elde etti.
Ayrıca kireçtaşı, tebeşir ve diğer yumuşak taşların adını ifade eden Latince "calx" kelimesinden türetilen yeni bir kimyasal elementin adını da önerdi.

Doğada bulma ve elde etme:

Kalsiyum, yerkabuğunda en çok bulunan beşinci elementtir (%3'ten fazla), çoğu kalsiyum karbonat bazlı birçok kaya oluşturur. Bu kayalardan bazılarının organik kökenli olması (kabuk kayası), kalsiyumun canlı doğadaki önemli rolünü göstermektedir. Doğal kalsiyum, kütle numaraları 40 ila 48 arasında olan 6 izotopun bir karışımıdır ve 40 Ca, toplamın %97'sini oluşturur. Nükleer reaksiyonlar aynı zamanda radyoaktif 45 Ca gibi diğer kalsiyum izotoplarını da üretmiştir.
Basit bir kalsiyum maddesi elde etmek için erimiş kalsiyum tuzlarının elektrolizi veya alüminotermi kullanılır:
4CaO + 2Al = Ca(AlO2)2 + 3Ca

Fiziksel özellikler:

Alkali metallerden çok daha sert, kübik yüz merkezli kafese sahip gümüş grisi bir metal. Erime noktası 842°C, kaynama noktası 1484°C, yoğunluk 1,55 g/cm3. Yüksek basınç ve yaklaşık 20 K sıcaklıkta süperiletken duruma girer.

Kimyasal özellikler:

Kalsiyum alkali metaller kadar aktif değildir ancak bir mineral yağ tabakası altında veya sıkıca kapatılmış metal varillerde saklanmalıdır. Zaten normal sıcaklıklarda havadaki oksijen ve nitrojenin yanı sıra su buharıyla da reaksiyona girer. Isıtıldığında havada kırmızı-turuncu bir alevle yanar ve nitrür karışımıyla bir oksit oluşturur. Magnezyum gibi kalsiyum da karbondioksit atmosferinde yanmaya devam ediyor. Isıtıldığında diğer metal olmayan maddelerle reaksiyona girerek bileşimi her zaman belli olmayan bileşikler oluşturur, örneğin:
Ca + 6B = CaB 6 veya Ca + P => Ca 3 P 2 (ayrıca CaP veya CaP 5)
Tüm bileşiklerinde kalsiyumun oksidasyon durumu +2'dir.

En önemli bağlantılar:

Kalsiyum oksit CaO- ("sönmemiş kireç") suyla kuvvetli bir şekilde reaksiyona girerek ("sönmüş") bir hidroksite dönüşen alkalin oksit olan beyaz bir madde. Kalsiyum karbonatın termal ayrışmasıyla elde edilir.

Kalsiyum hidroksit Ca(OH) 2- (“sönmüş kireç”) beyaz toz, suda az çözünür (0.16g/100g), güçlü alkali. Karbondioksiti tespit etmek için bir çözelti (“kireç suyu”) kullanılır.

Kalsiyum karbonat CaCO3- çoğu doğal kalsiyum mineralinin temeli (tebeşir, mermer, kireçtaşı, kabuklu kaya, kalsit, İzlanda spar). Saf haliyle madde beyaz veya renksizdir. kristaller Isıtıldığında (900-1000 C) ayrışır ve kalsiyum oksit oluşturur. P-rim değildir, asitlerle reaksiyona girer, karbondioksit ile doymuş suda çözünerek bikarbonata dönüşebilir: CaCO3 + C02 + H20 = Ca(HCO3)2. Ters işlem, kalsiyum karbonat birikintilerinin, özellikle sarkıt ve dikit gibi oluşumların ortaya çıkmasına neden olur.
Ayrıca doğada dolomit CaCO 3 *MgCO 3'ün bir parçası olarak da bulunur.

Kalsiyum sülfat CaS04- doğada CaS04 * 2H20 ("alçıtaşı", "selenit") beyaz bir madde. İkincisi, dikkatlice ısıtıldığında (180 C), CaS04 *0,5H20'ya (“yanmış alçı”, “kaymaktaşı”) dönüşür - suyla karıştırıldığında tekrar CaS04 *2H20 oluşturan beyaz bir toz sağlam, oldukça dayanıklı bir malzeme şeklinde. Suda az çözünür, fazla sülfürik asitte çözünerek hidrojen sülfat oluşturabilir.

Kalsiyum fosfat Ca 3 (PO 4) 2- (“fosforit”), çözünmez, güçlü asitlerin etkisi altında daha çözünür kalsiyum hidro ve dihidrojen fosfatlara dönüşür. Fosfor, fosforik asit, fosfatlı gübrelerin üretimi için hammadde. Kalsiyum fosfatlar ayrıca Y = F, Cl veya OH, sırasıyla flor, klor veya hidroksiapatit olmak üzere yaklaşık Ca53Y formülüne sahip doğal bileşikler olan apatitlere de dahildir. Apatit, fosforit ile birlikte birçok canlı organizmanın kemik iskeletinin bir parçasıdır. ve adam.

Kalsiyum florür CaF 2 - (doğal:"florit", "fluorspat"), beyaz renkte çözünmeyen bir maddedir. Doğal mineraller yabancı maddelerden dolayı çeşitli renklere sahiptir. Isıtıldığında ve UV ışınımı altında karanlıkta parlar. Metal üretirken cürufların akışkanlığını ("eriyebilirliğini") arttırır, bu da onun bir eritken olarak kullanımını açıklar.

Kalsiyum klorür CaCl2- renksiz İsa. Suda iyi çözünür. Kristal hidrat CaCl2 *6H2O oluşturur. Susuz ("kaynaşmış") kalsiyum klorür iyi bir kurutucudur.

Kalsiyum nitrat Ca(NO 3) 2- ("kalsiyum nitrat") renksizdir. İsa. Suda iyi çözünür. Aleve kırmızı-turuncu bir renk veren piroteknik bileşimlerin ayrılmaz bir parçası.

Kalsiyum karbür CaС 2- suyla reaksiyona girerek asetilen oluşturur, örneğin: CaС2 + H2O = C2H2 + Ca(OH)2

Başvuru:

Metalik kalsiyum, bazı indirgenmesi zor metallerin ("kalsetermi") üretiminde güçlü bir indirgeyici madde olarak kullanılır: krom, nadir toprak elementleri, toryum, uranyum vb. Bakır, nikel, özel çelikler ve bronzların metalurjisinde , kalsiyum ve alaşımları kükürt, fosfor ve fazla karbonun zararlı safsızlıklarını gidermek için kullanılır.
Kalsiyum aynı zamanda yüksek vakum elde edilirken ve inert gazları saflaştırırken küçük miktarlarda oksijen ve nitrojeni bağlamak için de kullanılır.
Nötron fazlalığı 48 Ca iyonları, yeni kimyasal elementlerin, örneğin element No. 114'ün sentezi için kullanılır. Kalsiyumun başka bir izotopu olan 45Ca, kalsiyumun biyolojik rolü ve çevredeki göçüyle ilgili çalışmalarda radyoaktif izleyici olarak kullanılır.

Çok sayıda kalsiyum bileşiğinin ana uygulama alanı yapı malzemelerinin (çimento, yapı karışımları, alçıpan vb.) üretimidir.

Kalsiyum, canlı organizmalardaki makro elementlerden biridir ve hem omurgalıların iç iskeletinin hem de birçok omurgasızın dış iskeleti olan yumurta kabuğunun yapımı için gerekli bileşikleri oluşturur.
Kalsiyum iyonları ayrıca hücre içi süreçlerin düzenlenmesine katılır ve kanın pıhtılaşmasını belirler. Çocuklukta kalsiyum eksikliği raşitizme, yaşlılıkta ise osteoporoza yol açar. Kalsiyumun kaynağı süt ürünleri, karabuğday, fındıktır ve emilimi D vitamini ile kolaylaştırılır. Kalsiyum eksikliği varsa çeşitli ilaçlar kullanılır: kalseks, kalsiyum klorür çözeltisi, kalsiyum glukonat vb.
Kalsiyumun insan vücudundaki kütle oranı% 1,4-1,7'dir, günlük gereksinim 1-1,3 g'dır (yaşa bağlı olarak). Aşırı kalsiyum alımı hiperkalsemiye, bileşiklerinin iç organlarda birikmesine ve kan damarlarında kan pıhtılarının oluşmasına yol açabilir. Kaynaklar:
Kalsiyum (element) // Vikipedi. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Calcium (erişim tarihi: 01/3/2014).

Kalsiyum Popüler kimyasal element kütüphanesi: Kalsiyum. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (01/3/2014).

(Kalsiyum), Ca, Mendeleev periyodik sisteminin II. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 20, atom kütlesi 40.08; gümüş-beyaz hafif metal. Doğal element altı kararlı izotopun bir karışımıdır: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ve 48 Ca; bunların en bol 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). 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 Dünya'nın çekirdeğinde daha da azdır (demir meteorlarda %0,02). Ca, yerkabuğunun alt kısmında ana kayalarda birikerek hakimdir; Ca'nın çoğu 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, dünyanın derinliklerine dalan ve mineralleşerek çeşitli mermer türlerine dönüşen devasa alg, mercan ve diğer kireçtaşı kütlelerinin birikmesiyle ilişkilidir.

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. Kalsite ek olarak, geçmiş jeolojik çağların denizlerinde Ca fosfatların (örneğin, Kazakistan'daki Karatau fosforit yatakları), dolomit CaCO3 ·MgCO3'ün ve buharlaşma sırasında lagünlerde - alçıtaşının yaygın bir şekilde birikmesi vardı.

Jeolojik tarih boyunca biyojenik karbonat oluşumu artmış ve kalsitin kimyasal çökelmesi azalmıştır. 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.α-formu Ca'nın (normal sıcaklıklarda stabil) kristal kafesi yüz merkezli kübiktir, a = 5,56 Å. 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; doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı 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 kapasitesi (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. Bileşiklerdeki Ca'nın 2 değerlikli olduğu Ca4s2 atomunun dış elektron kabuğunun konfigürasyonu. 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 bazik oksit CaO'yu vermek üzere tutuşur. Peroksitler Ca - CaO 2 ve CaO 4 de bilinmektedir. Ca, soğuk suyla 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. 300-400 °C'de kuru hidrojen ile etkileşime giren Ca, hidrojenin bir anyon olduğu iyonik bir bileşik olan hidrit CaH2'yi oluşturur. 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·Al203 + 3Ca Ca buharları soğuk bir yüzey üzerinde yoğunlaşır; 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 bunların bileşiklerinden bazı nadir toprak metalleri için indirgeyici ajan 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 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, 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 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. 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. Ca2+ 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 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. D vitamini bu süreçlerde önemli bir rol oynar. Ca emilimi ince bağırsağın ön kısmında meydana gelir. 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.

Kalsiyum, periyodik tabloda atom numarası 20 olan ve Ca (lat. Kalsiyum) sembolü ile gösterilen grup II'nin kimyasal bir elementidir. Kalsiyum, gümüşi gri renkte, yumuşak bir alkali toprak metalidir.

Periyodik tablonun 20. elementi Elementin adı enlemden gelir. calx (genetik durumda calcis) - “kireç”, “yumuşak taş”. 1808'de kalsiyum metalini izole eden İngiliz kimyager Humphry Davy tarafından önerildi.
Kalsiyum bileşikleri - kireçtaşı, mermer, alçı (ayrıca kireç - kireçtaşının kalsinasyonunun bir ürünü) birkaç bin yıl önce inşaatlarda kullanılmıştır.
Kalsiyum dünyadaki en yaygın elementlerden biridir. Kalsiyum bileşikleri hemen hemen tüm hayvan ve bitki dokularında bulunur. Yer kabuğunun kütlesinin %3,38'ini oluşturur (bolluk açısından oksijen, silikon, alüminyum ve demirden sonra 5. sırada).

Doğada kalsiyum bulmak

Yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle kalsiyum doğada serbest formda oluşmaz.
Kalsiyum yer kabuğunun kütlesinin %3,38'ini oluşturur (oksijen, silikon, alüminyum ve demirden sonra en çok bulunan 5. madde). Deniz suyundaki elementin içeriği 400 mg/l'dir.

İzotoplar

Kalsiyum doğada altı izotopun bir karışımı olarak oluşur: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca ve 48Ca; bunların en yaygın olanı olan 40Ca, %96,97'yi oluşturur. Kalsiyum çekirdekleri sihirli sayıda proton içerir: Z = 20. İzotoplar
40
20
Ca20 ve
48
20
Ca28, doğada bulunan ve sihirli sayının iki katı olan beş çekirdekten ikisidir.
Kalsiyumun altı doğal izotopundan beşi stabildir. Altı izotopun en ağırı olan ve çok nadir olan (izotopik bolluğu yalnızca %0,187'dir) altıncı izotop 48Ca, 1,6 1017 yıllık yarılanma ömrüyle çift beta bozunmasına uğrar.

Kayalarda ve minerallerde

Kalsiyumun çoğu, çeşitli kayaların (granitler, gnayslar vb.) silikatlarında ve alüminosilikatlarında, özellikle feldispat - Ca anortitinde bulunur.
Sedimanter kayaçlar formundaki kalsiyum bileşikleri, esas olarak kalsit mineralinden (CaCO3) oluşan tebeşir ve kireçtaşlarıyla temsil edilir. Kalsitin kristal formu - mermer - doğada çok daha az yaygındır.
Kalsit CaCO3, anhidrit CaSO4, kaymaktaşı CaSO4 0.5H2O ve alçıtaşı CaSO4 2H2O, florit CaF2, apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 gibi kalsiyum mineralleri oldukça yaygındır. Doğal sudaki kalsiyum ve magnezyum tuzlarının varlığı onun sertliğini belirler.
Yer kabuğunda hızla göç eden ve çeşitli jeokimyasal sistemlerde biriken kalsiyum, 385 minerali (en büyük dördüncü mineral sayısı) oluşturur.

Kalsiyumun biyolojik rolü

Kalsiyum bitki, hayvan ve insan vücudunda yaygın olarak bulunan bir makro besindir. İnsanlarda ve diğer omurgalılarda büyük bir kısmı iskelet ve dişlerde bulunur. Kalsiyum kemiklerde hidroksiapatit formunda bulunur. Çoğu omurgasız grubunun (süngerler, mercan polipleri, yumuşakçalar vb.) "iskeletleri", çeşitli kalsiyum karbonat (kireç) formlarından yapılır. Kalsiyum iyonları kanın pıhtılaşma süreçlerinde rol oynar ve ayrıca hücrelerin içindeki evrensel ikinci habercilerden biri olarak görev yapar ve çeşitli hücre içi süreçleri düzenler - kas kasılması, ekzositoz, hormonların ve nörotransmitterlerin salgılanması dahil. İnsan hücrelerinin sitoplazmasındaki kalsiyum konsantrasyonu yaklaşık 10−4 mmol/l'dir, hücreler arası sıvılarda ise yaklaşık 2,5 mmol/l'dir.

Kalsiyum gereksinimleri yaşa bağlıdır. 19-50 yaş arası yetişkinler ve 4-8 yaş arası çocuklar için günlük gereksinim (RDA) 1000 mg'dır (%1 yağ içeriğine sahip yaklaşık 790 ml sütte bulunur) ve 9 ila 18 yaş arası çocuklar için - Günde 1300 mg (%1 yağ içeriğine sahip yaklaşık 1030 ml sütte bulunur). Ergenlik döneminde iskeletin hızlı büyümesi nedeniyle yeterli kalsiyum tüketmek oldukça önemlidir. Ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde yapılan araştırmalara göre 12-19 yaş grubundaki kızların yalnızca %11'i, erkek çocukların ise %31'i ihtiyaçlarını karşılayabiliyor. Dengeli bir beslenmede kalsiyumun çoğu (yaklaşık %80) süt ürünleriyle çocuğun vücuduna girer. Geriye kalan kalsiyum tahıllardan (tam tahıllı ekmek ve karabuğday dahil), baklagillerden, portakallardan, yeşilliklerden ve sert kabuklu yemişlerden gelir. Süt yağına dayalı “süt” ürünleri (tereyağı, krema, ekşi krema, krema bazlı dondurma) neredeyse hiç kalsiyum içermez. Bir süt ürünü ne kadar çok süt yağı içeriyorsa, o kadar az kalsiyum içerir. Bağırsakta kalsiyum emilimi iki şekilde gerçekleşir: hücre içi (hücreler arası) ve hücreler arası (hücrelerarası). İlk mekanizmaya D vitamininin aktif formunun (kalsitriol) ve bağırsak reseptörlerinin etkisi aracılık eder. Düşük ila orta derecede kalsiyum alımında büyük rol oynar. Diyetteki kalsiyum içeriğinin artmasıyla birlikte, hücreler arası emilim önemli bir rol oynamaya başlar ve bu da kalsiyum konsantrasyonundaki büyük bir değişimle ilişkilidir. Transselüler mekanizma nedeniyle, kalsiyum duodenumda daha büyük ölçüde emilir (burada en yüksek kalsitriol reseptör konsantrasyonu nedeniyle). Hücreler arası pasif transfer nedeniyle, kalsiyum emilimi ince bağırsağın her üç bölümünde de en aktiftir. Kalsiyumun hücre içi emilimi laktoz (süt şekeri) tarafından desteklenir.

Kalsiyum emilimi bazı hayvansal yağlar (inek sütü yağı ve sığır yağı dahil, ancak domuz yağı hariç) ve palmiye yağı tarafından engellenir. Bu tür yağların içerdiği palmitik ve stearik yağ asitleri bağırsaklarda sindirim sırasında parçalanır ve serbest formlarında kalsiyuma sıkı bir şekilde bağlanarak kalsiyum palmitat ve kalsiyum stearat (çözünmeyen sabunlar) oluşturur. Bu sabun formunda dışkıyla hem kalsiyum hem de yağ kaybedilir. Bu mekanizma, palm yağı (palm oleini) bazlı bebek mamaları kullanan bebeklerde kalsiyum emiliminin azalmasından, kemik mineralizasyonunun azalmasından ve dolaylı kemik gücü ölçümlerinin azalmasından sorumludur. Bu tür çocuklarda bağırsaklarda kalsiyum sabunlarının oluşumu dışkının sertleşmesi, sıklığında azalma, ayrıca daha sık yetersizlik ve kolik ile ilişkilidir.

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

Aşırı dozda kalsiyum ve D vitamini hiperkalsemiye neden olabilir. 19 ila 50 yaş arası yetişkinler için maksimum güvenli doz günde 2500 mg'dır (yaklaşık 340 g Edam peyniri).