Pavlov'un adını taşıyan Modern Fizyoloji Enstitüsü. "Fizyoloji Enstitüsü'nün adının ne olduğunu görün"

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.

Çoğu kalsiyum çeşitli silikatlar ve alüminosilikatlarda bulunur kayalar(granitler, gnayslar vb.), özellikle feldspat - anortit Ca'da.

Kalsit CaCO 3 , anhidrit CaSO 4 , kaymaktaşı CaSO 4 ·0,5H 2 O ve alçıtaşı CaSO 4 ·2H 2 O, florit CaF 2, apatit Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomit gibi kalsiyum mineralleri MgCO3 ·CaCO3 . Kalsiyum ve magnezyum tuzlarının varlığı doğal su sertliği belirlenir.

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

Yer kabuğundaki göç

Kalsiyumun doğal göçünde, “karbonat dengesi” önemli bir rol oynar. geri dönüşümlü reaksiyon Kalsiyum karbonatın su ile etkileşimi ve karbon dioksitçözünür bikarbonat oluşumu ile:

(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 insan vücudunda kalsiyum içeriği yaklaşık 1,7 kg'dır (esas olarak kemik dokusunun hücreler arası maddesinde).

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)))

Fiziki ozellikleri

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 pek çok açıdan stronsiyuma benzer (örn. periyodik tablo kaydedilir).

Kimyasal özellikler

Standart potansiyeller serisinde kalsiyum, hidrojenin solunda bulunur. Ca 2+ /Ca 0 çiftinin standart elektrot potansiyeli -2,84 V'tur, böylece kalsiyum suyla aktif olarak reaksiyona girer, ancak tutuşma olmadan:

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

Ana uygulama kalsiyum metali- Bu, metallerin, özellikle nikel, bakır ve paslanmaz çeliğin üretiminde indirgeyici madde olarak kullanılmasıdır. Kalsiyum ve hidrürü ayrıca krom, toryum ve uranyum gibi indirgenmesi zor metallerin üretiminde de kullanılır. Bazı türlerde kalsiyum ve kurşun alaşımları kullanılır. piller ve rulman üretiminde. Kalsiyum granülleri ayrıca vakum cihazlarından hava izlerini gidermek için de kullanılır. Saf metalik kalsiyum, 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 fırın dışı işleme, kalsiyumun eriyiğin fiziko-kimyasal durumu, metalin makro ve mikro yapısı, metal ürünlerin kalitesi ve özellikleri üzerindeki çok faktörlü etkisi nedeniyle lider konumdadır ve bir bütündür. çelik üretim teknolojisinin 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; sentez sırasında süper ağır çekirdekler fazla nötron gereklidir.

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 ciltte - 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]
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. - 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).

Sao– kireçtaşının ayrışmasıyla elde edilen kalsiyum oksit veya sönmemiş kireç: CaCO3 = CaO + CO2, alkalin toprak metalinin bir oksitidir, dolayısıyla su ile aktif olarak etkileşime girer: CaO + H2O = Ca(OH)2

Ca(OH) 2 – kalsiyum hidroksit veya sönmüş kireç, bu nedenle CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 reaksiyonuna kirecin sönmesi denir. Çözelti filtrelenirse sonuç kireç suyu olur - bu bir alkali çözeltidir, dolayısıyla fenolftaleinin rengini kırmızıya çevirir.

Sönmüş kireç inşaatlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kum ve su ile karışımı iyi bir bağlayıcı malzemedir. Karbondioksitin etkisi altında karışım Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O'yu sertleştirir.

Aynı zamanda kumun ve karışımın bir kısmı silikat Ca(OH)2 + SiO2 = CaSiO3 + H2O'ya dönüşür.

Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O ve CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 denklemleri doğada ve gezegenimizin görünümünü şekillendirmede büyük bir rol oynar. Heykeltıraş ve mimar formundaki karbondioksit, karbonat kayalarının katmanlarında yer altı sarayları yaratıyor. Yüzlerce ve binlerce ton kireçtaşını yeraltına taşıma kapasitesine sahiptir. İçinde çözünmüş karbondioksit içeren su, kayalardaki çatlaklardan kireçtaşı tabakasına girerek oyuklar - döküm mağaraları oluşturur. Kalsiyum bikarbonat yalnızca çözelti halinde bulunur. Yeraltı suyu yer kabuğunda hareket ederek suyu uygun koşullar altında buharlaştırır: Ca(HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO2 , Ünlü jeokimyacı A.E. tarafından oluşum şeması önerilen sarkıt ve dikitler bu şekilde oluşur. Fersman. Kırım'da çok sayıda castrum mağarası var. Bilim onları inceliyor mağara bilimi.

İnşaatta kullanılan kalsiyum karbonat CaCO3- tebeşir, kireçtaşı, mermer. Hepiniz bizimkileri gördünüz mü? Tren istasyonu: Yurt dışından getirilen beyaz mermerlerle süslenmiştir.

deneyim: bir tüpten kireçli su çözeltisine üfleyin, bulanıklaşır .

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + N 2 HAKKINDA

Oluşan çökeltiye asetik asit eklenir, kaynama gözlenir çünkü karbondioksit açığa çıkar.

CaCO 3 +2CH 3 COOH = Ca(CH 3 çok) 2 +H 2 O + CO 2

KARBONAT KARDEŞLERİN HİKAYESİ.

Üç kardeş yeryüzünde yaşıyor
Karbonat ailesinden.
Ağabeyi yakışıklı bir MERMER,
Karara adına şanlı,
Mükemmel bir mimar. O
Roma'yı ve Parthenon'u inşa etti.
Herkes KİREÇ TAŞINI bilir,
Bu yüzden böyle adlandırılmıştır.
Çalışmalarıyla ünlü
Evin arkasına bir ev inşa etmek.
Hem yetenekli hem yetenekli
Küçük yumuşak kardeş MEL.
Bakın nasıl çiziyor,
Bu CaCO3!
Kardeşler eğlenmeyi sever
Sıcak fırında ısıtın,
Daha sonra CaO ve CO2 oluşur.
Bu karbondioksit
Her biriniz ona aşinasınız,
Nefes veriyoruz.
Peki, bu SaO -
Sıcak yanmış sönmemiş kireç.
Üzerine su ekleyin,
İyice karıştırıyoruz,
Bir sıkıntı olmasın diye
Ellerimizi koruyoruz
İyi yoğrulmuş KİREÇ, ama KESİLMİŞ!
Kireç sütü
Duvarlar kolayca badanalanır.
Aydınlık ev neşelendi,
Kirecin tebeşir haline getirilmesi.
İnsanlar için Hokus Pokus:
Sadece suyun içinden üflemelisin,
O ne kadar kolay
Süte dönüştü!
Ve şimdi oldukça akıllıca
Soda alıyorum:
Süt artı sirke. Evet!
Kenardan köpük dökülüyor!
Her şey endişe içinde, her şey iş başında
Şafaktan şafağa -
Bu kardeşler Karbonatlar,
Bunlar CaCO3!

Tekrarlama: CaO– kalsiyum oksit, sönmemiş kireç;
Ca(OH) 2 – kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç, kireç suyu, limon sütüçözeltinin konsantrasyonuna bağlı olarak).
Genel - aynı kimyasal formül Ca(OH)2. Fark: Kireç suyu şeffaftır doymuş Çözelti Ca(OH)2 ve kireç sütü, Ca(OH)2'nin sudaki beyaz süspansiyonudur.
CaCl2 2 - kalsiyum klorür, kalsiyum klorür;
CaCO 3 – kalsiyum karbonat, tebeşir, deniz kabuğu mermeri, kireçtaşı.
Sol/Sağ: koleksiyonlar. Daha sonra okul laboratuvarında mevcut olan minerallerin bir koleksiyonunu gösteriyoruz: kireçtaşı, tebeşir, mermer, kabuklu kaya.
CaS0 4 ∙ 2 saat 2 0 - kalsiyum sülfat kristal hidrat, alçıtaşı;
CaCO 3 - kalsit, kalsiyum karbonat, yeryüzünde 30 milyon km2'yi kaplayan birçok mineralin bir parçasıdır.

Bu minerallerden en önemlisi kireçtaşı. Kabuk kayaları, organik kökenli kireçtaşları. Çimento, kalsiyum karbür, soda, her türlü kireç üretiminde ve metalurjide kullanılır. Kireçtaşı inşaat sektörünün temelidir; birçok yapı malzemesi ondan yapılır.

Tebeşir bu sadece diş tozu değil ve okul tebeşiri. Bu aynı zamanda kağıt (kaplamalı) üretiminde de değerli bir katkı maddesidir. en yüksek kalite) ve kauçuk; binaların inşaatı ve yenilenmesinde - badana olarak.

Mermer yoğun kristalli bir kayadır. Renkli bir tane var - beyaz, ancak çoğu zaman çeşitli safsızlıklar onu farklı renklerde renklendiriyor. Saf beyaz mermer nadirdir ve esas olarak heykeltıraşların çalışmaları için kullanılır (Michelangelo, Rodin'in heykelleri. İnşaatta kaplama malzemesi olarak renkli mermer kullanılır ( Moskova Metrosu) ve hatta sarayların (Taç Mahal) ana yapı malzemesi olarak bile kullanılır.

İlginç şeyler dünyasında “Taç Mahal TÜRBESİ”

Büyük Babür hanedanının Şah Cihan'ı neredeyse tüm Asya'yı korku ve itaat içinde tuttu. 1629'da Şah Cihan'ın sevgili eşi Mumzat Mahal, bir sefer sırasında doğum sırasında 39 yaşında öldü (bu onların 14. çocuklarıydı, hepsi erkekti). Alışılmadık derecede güzel, zeki ve akıllıydı, imparator ona her konuda itaat ediyordu. Ölümünden önce kocasından bir mezar inşa etmesini, çocuklara bakmasını ve evlenmemesini istedi. Üzülen kral herkese elçilerini gönderdi. büyük şehirler, başkentler komşu devletler- Buhara, Semerkant, Bağdat ve Şam'a gidip davet etmek en iyi ustalar- Kral, karısının anısına dünyanın en iyi binasını dikmeye karar verdi. Aynı zamanda haberciler, Asya'daki en iyi binaların ve en iyi inşaat malzemelerinin planlarını Agra'ya (Hindistan) gönderdiler. Rusya'dan ve Urallardan malakit bile getirdiler. Baş duvar ustaları Delhi ve Kandahar'dan geliyordu; mimarlar - İstanbul, Semerkant'tan; dekoratörler - Buhara'dan; bahçıvanlar - Bengal'den; sanatçılar Şam ve Bağdat'tandı ve ünlü usta Üstad-Isa sorumluydu.

25 yılı aşkın bir süre boyunca, yeşil bahçeler, mavi çeşmeler ve kırmızı kumtaşından bir cami ile çevrili tebeşir mermerinden bir yapı inşa edildi. 75 metrelik (25 katlı bina) bu mucizeyi 20.000 köle inşa etti. Yakınlarda kendime siyah mermerden ikinci bir türbe inşa etmek istedim ama zamanım olmadı. Kendi oğlu (2. oğlu) tarafından tahttan indirildi ve tüm kardeşlerini de öldürdü.

Agra'nın hükümdarı ve efendisi, hayatının son yıllarını hapishanesinin dar penceresinden dışarı bakarak geçirdi. Babam 7 yıl boyunca yaratımına hayran kaldı. Babası kör olunca oğlu, babasının mozoleyi hayranlıkla görebilmesi için ona bir ayna sistemi yaptı. Tac Mahal'de Mümtaz'ının yanına defnedildi.

Türbeye girenler kenotaph'ları, yani sahte mezarları görüyor. Büyük Han ve eşinin ebedi istirahat yerleri bodrum katında yer almaktadır. Her şey canlı gibi parlayan değerli taşlarla kaplanmış, çiçeklerle iç içe masal ağaçlarının dalları girift desenlerle mezarın duvarlarını süslüyor. En iyi oymacılar tarafından üretilen turkuaz mavisi lapis lazuli, yeşil-siyah yeşim taşları ve kırmızı ametistler, Şah Cehal ve Mümzat Mahal'in aşkını kutluyor.

Her gün turistler gerçeği görmek için Agra'ya koşuyor dünyanın harikası - Tac Mahal türbesi, sanki yerin üstünde yüzüyormuş gibi.

CaCO 3 yumuşakçaların, mercanların, kabukların vb. dış iskeleti ve yumurta kabukları için bir yapı malzemesidir. (resimler veya Mercan biyosinozunun hayvanları” ve deniz mercanları, süngerler, kabuklu kayalardan oluşan bir koleksiyonun sergilenmesi).

Kalsiyum- Periyodik Tablonun 4. periyodundaki element ve PA grubu, seri numarası 20. Elektronik formül atom [ 18 Ar]4s 2 , oksidasyon durumları +2 ve 0. Toprak alkali metalleri ifade eder. Düşük elektronegatifliğe (1.04) sahiptir ve metalik (temel) özellikler sergiler. Çok sayıda tuz ve ikili bileşik (katyon olarak) oluşturur. Birçok kalsiyum tuzu suda az çözünür. Doğada - altıncı Kimyasal bolluk açısından element (metaller arasında üçüncü) bağlı formda bulunur. Hayati önemli unsur tüm organizmalar için Topraktaki kalsiyum eksikliği, kireç gübreleri (CaC0 3, CaO, kalsiyum siyanamid CaCN 2, vb.) uygulanarak telafi edilir. Kalsiyum, kalsiyum katyonu ve bileşikleri, bir gaz yakıcının alevini koyu turuncu renkte renklendirir ( niteliksel tespit).

Kalsiyum Ca

Gümüş-beyaz metal, yumuşak, esnek. Nemli havada solar ve bir CaO ve Ca(OH)2 filmiyle kaplanır. Çok reaktif; havada ısıtıldığında tutuşur, hidrojen, klor, kükürt ve grafit ile reaksiyona girer:

Diğer metalleri oksitlerinden azaltır (endüstriyel olarak önemli yöntem — kalsiyumtermi):

Fiş içindeki kalsiyum endüstri:

Kalsiyum, hafif ve sürtünme önleyici alaşımların bir bileşeni olarak metal alaşımlarından metal olmayan yabancı maddeleri çıkarmak ve nadir metalleri oksitlerinden ayırmak için kullanılır.

Kalsiyum oksit CaO

Temel oksit. Teknik ad sönmemiş kireç. Beyaz, çok higroskopik. Ca 2+ O 2- iyonik bir yapıya sahiptir. Refrakter, termal olarak kararlı, tutuşturulduğunda uçucudur. Havadaki nemi ve karbondioksiti emer. Suyla kuvvetli reaksiyona girer (yüksek ekzo etkisi), kireç söndürme adı verilen bir işlemle kuvvetli alkalin bir çözelti oluşturur (bir hidroksit çökeltisi mümkündür). Asitlerle, metal ve metal olmayan oksitlerle reaksiyona girer. Diğer kalsiyum bileşiklerinin sentezinde, Ca(OH)2, CaC2 ve mineral gübrelerin üretiminde, metalurjide akış maddesi, organik sentezde katalizör ve inşaatta bağlayıcı malzemelerin bir bileşeni olarak kullanılır.

En önemli reaksiyonların denklemleri:

Fiş Sao endüstride— kireçtaşı pişirimi (900-1200 °C):

CaCO3 = CaO + CO2

Kalsiyum hidroksit Ca(OH) 2

Temel hidroksit. Teknik adı sönmüş kireçtir. Beyaz, higroskopik. İyonik bir yapıya sahiptir: Ca 2+ (OH -) 2. Orta derecede ısıtıldığında ayrışır. Havadaki nemi ve karbondioksiti emer. Biraz çözünür soğuk su(alkali bir çözelti oluşur), kaynar suda daha da azdır. Berrak bir çözelti (kireç suyu), hidroksitin çökelmesi nedeniyle hızla bulanıklaşır (süspansiyona kireç sütü denir). Kalitatif reaksiyon Ca2+ iyonu için - karbon dioksitin bir CaC03 çökeltisi görünümüyle kireç suyundan geçirilmesi ve çözeltiye geçişi. Asitlerle reaksiyona girer ve asit oksitler, iyon değişim reaksiyonlarına girer. Cam, ağartma kireci, kireç mineral gübrelerinin üretiminde, sodanın kostikleştirilmesinde ve yumuşatılmasında kullanılır. temiz su yanı sıra kireç harçlarının hazırlanmasında - hamur benzeri karışımlar (kum + sönmüş kireç + su), taş ve için bağlayıcı malzeme görevi görür tuğla işi, duvarların bitirilmesi (sıvaması) ve diğer inşaat amaçları. Bu tür çözeltilerin sertleşmesi (“ayarlanması”) karbondioksitin havadan emilmesinden kaynaklanmaktadır.

Kalsiyum bileşikleri- eski zamanlarda inşaatta kireçtaşı, mermer, alçı (ayrıca kireç - kireçtaşı ürünü) zaten kullanılıyordu. 18. yüzyılın sonuna kadar kimyagerler kirecin basit vücut. 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'lü

Kalsiyum alkalin toprak metali olarak adlandırılır ve S elementi 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 indirger ve oldukça güçlü bir Ca(OH)2 bazı oluşturur.

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), gümüş- beyaz. 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 yüzden Kimyasal bağ iyonlar arasındaki 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, üzerindeki oksit filmi oksijene daha az geçirgen olduğundan alkali metallere göre daha yavaş oksitlenir. 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. Suyla birlikte baz olan kalsiyum hidroksiti verir:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Kirecin söndürülmesi adı verilen kalsiyum okside su eklenmesi, salınımıyla devam eder. büyük miktar sıcaklık. 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 (% 65 Ca) alaşımı 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 etkisi altında bikarbonatlar halinde çözeltiye geçerek yeraltı suları ve nehir suları ile taşınmaktadır. 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. Bu tuzların yüksek içeriğiyle (iyon açısından 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 kötü iletir, yakıt tüketiminin artmasına neden olur ve kazan duvarlarının aşınmasını hızlandırır. Ölçek oluşumu karmaşık bir süreçtir. 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 ortadan kaldırılabilir veya eklenebilir kimyasal maddeler veya sözde katyon değiştiricileri kullanarak. Kullanma kimyasal yöntemçözünür kalsiyum ve magnezyum tuzları çözünmeyen karbonatlara dönüştürülür, örneğin kireç sütü ve soda eklenir:

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 maddelerdir (silikon ve alüminyumun doğal bileşikleri, yüksek moleküler organik bileşikler), bileşimi Na2R formülüyle ifade edilebilir; burada R, karmaşık bir asit kalıntısıdır. 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 metaller için indirgeyici ajan olarak kullanılır. nadir toprak metalleri ve bağlantıları. 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 aşağıdakilerden biridir besinler normal seyir için gerekli hayat 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, 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 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 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 ön kısımda meydana gelen Ca emiliminde önemli bir rol oynar. ince bağırsak. 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 azalır 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.

Kalsiyum - element ana alt grup ikinci grup, periyodik tablonun dördüncü periyodu kimyasal elementler D. I. Mendeleev, s atomik numara 20. Ca sembolüyle gösterilir (lat. Kalsiyum). Basit madde kalsiyum, gümüşi beyaz renkli, yumuşak, kimyasal olarak aktif bir alkalin toprak metalidir.

Doğada birçoğu var: dağ sıraları ve kil kayaları kalsiyum tuzlarından oluşur, deniz ve nehir suyunda bulunur, bitki ve hayvan organizmalarının bir parçasıdır. Kalsiyum yer kabuğunun kütlesinin %3,38'ini oluşturur (oksijen, silikon, alüminyum ve demirden sonra en çok bulunan 5. madde).

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.

Kalsiyumun altı doğal izotopundan beşi stabildir. Altı izotopun en ağırı ve çok nadir olan (izotopik bolluğu yalnızca %0,187'dir) altıncı izotop 48 Ca'nın, 5,3 x 1019 yıllık yarılanma ömrüyle çift beta bozunumuna uğradığı yakın zamanda keşfedildi.

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 CaCO 3 , anhidrit CaSO 4 , kaymaktaşı CaSO 4 ·0,5H 2 O ve alçıtaşı CaSO 4 ·2H 2 O, florit CaF 2, apatit Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomit gibi kalsiyum mineralleri MgCO3 ·CaCO3 . 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 doğal göçünde, kalsiyum karbonatın su ve karbon dioksit ile etkileşiminin çözünür bikarbonat oluşumu ile tersinir reaksiyonuyla ilişkili "karbonat dengesi" önemli bir rol oynar:

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

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

Biyojenik göç çok büyük bir rol oynuyor.

Kalsiyum bileşikleri hemen hemen tüm hayvan ve bitki dokularında bulunur (ayrıca 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 CaCO3'ten yapılır. İnsanların ve hayvanların canlı dokularında %1,4-2 Ca (kütle fraksiyonuna göre) bulunur; 70 kg ağırlığındaki bir insan vücudunda kalsiyum içeriği yaklaşık 1,7 kg'dır (esas olarak kemik dokusunun hücreler arası maddesinde).

Kalsiyum ilk kez 1808'de Davy tarafından elektroliz kullanılarak elde edildi. Ancak diğer alkali ve toprak alkali metaller gibi 20 numaralı element de sulu çözeltilerden elektroliz yoluyla elde edilemez. Kalsiyum, erimiş tuzlarının elektrolizi ile elde edilir.

Bu karmaşık ve enerji yoğun bir süreçtir. Kalsiyum klorür, diğer tuzların eklenmesiyle bir elektrolizörde eritilir (CaCl2'nin erime noktasını düşürmek için bunlara ihtiyaç vardır).

Çelik katot yalnızca elektrolitin yüzeyine temas eder; açığa çıkan kalsiyum üzerine yapışır ve sertleşir. Kalsiyum salındıkça katot yavaş yavaş yükseltilir ve sonuçta 50...60 cm uzunluğunda bir kalsiyum “çubuğu” elde edilir. Daha sonra çıkarılır, çelik katottan dövülür ve işlem yeniden başlar. “Dokunma yöntemi”, kalsiyum klorür, demir, alüminyum ve sodyum ile yoğun şekilde kirlenmiş kalsiyum üretir. Argon atmosferinde eritilerek saflaştırılır.

Çelik katodun yerine kalsiyum ile alaşım yapılabilen bir metalden yapılmış bir katot konulursa, elektroliz sırasında karşılık gelen alaşım elde edilecektir. Amaca göre alaşım olarak kullanılabileceği gibi vakumda damıtılarak saf kalsiyum da elde edilebilir. Çinko, kurşun ve bakır içeren kalsiyum alaşımları bu şekilde elde edilir.

Kalsiyum üretmenin başka bir yöntemi - metalotermik - 1865 yılında ünlü Rus kimyager N.N. tarafından teorik olarak doğrulandı. Beketov. Kalsiyum alüminyumla yalnızca 0,01 mmHg basınçta indirgenir. Proses sıcaklığı 1100...1200°C. Kalsiyum buhar formunda elde edilir ve daha sonra yoğunlaştırılır.

Son yıllarda elementi elde etmenin başka bir yöntemi geliştirildi. Kalsiyum karbürün termal ayrışmasına dayanır: vakumda 1750°C'ye ısıtılan karbür, kalsiyum buharı ve katı grafit oluşturmak üzere ayrışır.

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 kararlı. Standart entalpi Δ H 0 geçişi 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.

Elementin her yerde bulunmasına rağmen kimyagerler bile elementel kalsiyumu görememişlerdir. Ancak bu metal hem görünüş hem de davranış açısından tamamen farklıdır. alkali metaller, yangın ve yanık tehlikesiyle dolu iletişim. Havada güvenle saklanabilir; sudan tutuşmaz. Mekanik özellikler elementel kalsiyum, onu metal ailesinde bir "kara koyun" yapmaz: kalsiyum, dayanıklılık ve sertlik açısından çoğunu aşar; keskinleştirilebilir torna, tel haline getirin, dövün, bastırın.

Yine de elementel kalsiyum neredeyse hiçbir zaman yapısal bir malzeme olarak kullanılmaz. Bunun için fazla aktif. Kalsiyum oksijen, kükürt ve halojenlerle kolayca reaksiyona girer. Azot ve hidrojenle bile belirli koşullar altında reaksiyona girer. Çoğu metal için atıl olan karbon oksitlerin ortamı kalsiyum için agresiftir. CO ve CO2 atmosferinde yanar.

Doğal olarak bu tür kimyasal özelliklere sahip olan kalsiyumun doğada serbest halde bulunması mümkün değildir. Ancak hem doğal hem de yapay kalsiyum bileşikleri büyük önem kazanmıştır.

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

Standart potansiyeller serisinde kalsiyum, hidrojenin solunda bulunur. Ca 2+ /Ca 0 çiftinin standart elektrot potansiyeli -2,84 V'tur, böylece kalsiyum suyla aktif olarak reaksiyona girer, ancak tutuşma olmadan:

Ca + 2H20 = Ca(OH)2 + H2 + Q.

Kalsiyum normal koşullar altında aktif metal olmayanlarla (oksijen, klor, brom) reaksiyona girer:

2Ca + O2 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.

Havada veya oksijende ısıtıldığında kalsiyum tutuşur. Kalsiyum ısıtıldığında daha az aktif metal olmayan maddelerle (hidrojen, bor, karbon, silikon, nitrojen, fosfor ve diğerleri) reaksiyona girer, örneğin:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (kalsiyum fosfit), CaP ve CaP5 bileşimlerinin kalsiyum fosfitleri de bilinmektedir;

2Ca + Si = Ca2Si (kalsiyum silisit); CaSi, Ca3Si4 ve CaSi2 bileşimlerinin kalsiyum silisitleri de bilinmektedir.

Yukarıdaki reaksiyonların oluşumuna, kural olarak, büyük miktarda ısının salınması eşlik eder (yani, bu reaksiyonlar ekzotermiktir). Metal olmayan tüm bileşiklerde kalsiyumun oksidasyon durumu +2'dir. Metal olmayan kalsiyum bileşiklerinin çoğu su ile kolayca ayrışır, örneğin:

CaH2 + 2H20 = Ca(OH)2 + 2H2,

Ca3N2 + 3H20 = 3Ca(OH)2 + 2NH3.

Ca2+ iyonu renksizdir. Aleve çözünür kalsiyum tuzları eklendiğinde alev kiremit kırmızısına döner.

CaCl2 klorür, CaBr2 bromür, CaI2 iyodür ve Ca(NO3)2 nitrat gibi kalsiyum tuzları suda oldukça çözünür. Suda çözünmeyenler CaF2 florür, CaC03 karbonat, CaS04 sülfat, Ca3(PO4)2 ortofosfat, CaC204 oksalat ve diğerleridir.

Kalsiyum karbonat CaC03'ün aksine, asit kalsiyum karbonat (bikarbonat) Ca(HCO3)2'nin suda çözünür olması önemlidir. Doğada bu şuna yol açar: süreçleri takip etmek. Soğuk, yağmurlu veya nehir suyu karbondioksit ile doyurulmuş, yeraltına nüfuz eder ve kireçtaşlarının üzerine düşer, ardından bunların çözünmesi gözlenir:

CaC03 + C02 + H20 = Ca(HCO3)2.

Kalsiyum bikarbonatla doyurulmuş suyun yeryüzüne çıkıp ısındığı yerlerde Güneş ışınları, ters reaksiyon meydana gelir:

Ca(HCO3)2 = CaC03 + C02 + H20.

Doğada büyük miktarda madde bu şekilde aktarılır. Sonuç olarak, yeraltında büyük boşluklar oluşabilir ve mağaralarda güzel taş “buz sarkıtları” (sarkıt ve dikitler) oluşabilir.

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.

Yakın zamana kadar kalsiyum metali neredeyse hiç kullanılmadı. Örneğin ABD, İkinci Dünya Savaşı'ndan önce yılda yalnızca 10...25 ton, Almanya ise 5...10 ton kalsiyum tüketiyordu. Ancak yeni teknoloji alanlarının geliştirilmesi için birçok nadir ve dayanıklı metale ihtiyaç duyulmaktadır. . Kalsiyumun birçoğu için çok uygun ve aktif bir indirgeyici madde olduğu ortaya çıktı ve element toryum, vanadyum, zirkonyum, berilyum, niyobyum, uranyum, tantal ve diğer refrakter metallerin üretiminde kullanılmaya başlandı. Saf metalik kalsiyum, nadir metallerin üretimi için metalotermide yaygın olarak kullanılmaktadır.

Saf kalsiyum, akü plakalarının ve bakım gerektirmeyen, kendi kendine deşarjı düşük marş kurşun-asit akülerinin üretiminde kullanılan kurşunun alaşımlanması için kullanılır. Ayrıca yüksek kaliteli kalsiyum bebekleri BKA'nın üretiminde metalik kalsiyum kullanılır.

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-kurşun alaşımları pillerde ve yatak alaşımlarında kullanılır. Kalsiyum granülleri ayrıca vakum cihazlarından hava izlerini gidermek için de kullanılır.

Toz halindeki doğal tebeşir, metallerin parlatılmasına yönelik bileşimlere dahil edilir. Ancak dişlerinizi doğal tebeşir tozuyla fırçalayamazsınız çünkü içinde son derece sert olan ve diş minesini tahrip eden küçük hayvanların kabukları ve kabukları kalıntıları bulunur.

Kullanımkalsiyumnükleer füzyonda

İzotop 48 Ca, süper ağır elementlerin üretimi ve periyodik tablonun yeni elementlerinin keşfi için en etkili ve yaygın olarak kullanılan malzemedir. Örneğin, hızlandırıcılarda süper ağır elementler üretmek için 48 Ca iyonunun kullanılması durumunda, bu elementlerin çekirdekleri, diğer "mermiler" (iyonlar) kullanımına kıyasla yüzlerce ve binlerce kat daha verimli bir şekilde oluşturulur. Radyoaktif kalsiyum, biyoloji ve tıpta, canlı bir organizmadaki mineral metabolizma süreçlerinin incelenmesinde bir izotop göstergesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Onun yardımıyla vücutta plazma, yumuşak dokular ve hatta arasında sürekli bir kalsiyum iyonu değişimi olduğu tespit edildi. kemik dokusu. 45Ca ayrıca topraklarda meydana gelen metabolik süreçlerin araştırılmasında ve bitkiler tarafından kalsiyum emilimi süreçlerinin araştırılmasında da önemli bir rol oynamıştır. Aynı izotopu kullanarak, eritme işlemi sırasında çeliğin ve ultra saf demirin kalsiyum bileşikleriyle kirlenme kaynaklarını tespit etmek mümkün oldu.

Kalsiyumun oksijen ve nitrojeni bağlama yeteneği, onun inert gazların saflaştırılmasında ve vakumlu radyo ekipmanlarında alıcı olarak (Getter, elektronik cihazlarda gazları absorbe etmek ve derin bir vakum oluşturmak için kullanılan bir maddedir) kullanılmasını mümkün kılmıştır.

Yapay olarak üretilen bazı kalsiyum bileşikleri, kireçtaşı veya alçı taşından daha iyi bilinir ve yaygın hale gelir. Bu nedenle, eski inşaatçılar tarafından söndürülmüş Ca(OH)2 ve sönmemiş kireç CaO kullanıldı.

Çimento aynı zamanda yapay olarak elde edilen bir kalsiyum bileşiğidir. İlk olarak, klinker üretmek için kil veya kum ve kireçtaşı karışımı ateşlenir ve daha sonra ince gri bir toz halinde öğütülür. Çimento hakkında (veya daha doğrusu çimentolar hakkında) çok konuşabilirsiniz, bu bağımsız bir makalenin konusudur.

Aynı durum genellikle elementi de içeren cam için de geçerlidir.

Kalsiyum hidrit

Kalsiyumun hidrojen atmosferinde ısıtılmasıyla, metalurjide (metalothermi) ve sahada hidrojen üretiminde kullanılan CaH2 (kalsiyum hidrit) elde edilir.

Optik ve lazer malzemeleri

Kalsiyum florür (florit), optikte (astronomik objektifler, mercekler, prizmalar) ve lazer malzemesi olarak tek kristal formunda kullanılır. Tek kristal formundaki kalsiyum tungstat (şeelit), lazer teknolojisinde ve ayrıca sintilatör olarak kullanılır.

Kalsiyum karbür

Kalsiyum karbür, yeni bir fırın tasarımı test edilirken tesadüfen keşfedilen bir maddedir. Yakın zamana kadar kalsiyum karbür CaCl2 esas olarak metallerin otojen kaynaklanması ve kesilmesi için kullanılıyordu. Karbür su ile etkileşime girdiğinde asetilen oluşur ve asetilenin oksijen akışında yanması neredeyse 3000°C'lik bir sıcaklık elde edilmesini sağlar. Son zamanlarda asetilen ve onunla birlikte karbür, kaynak için giderek daha az ve kimya endüstrisinde giderek daha fazla kullanılıyor.

Kalsiyum olarakkimyasal akım kaynağı

Kalsiyumun yanı sıra alüminyum ve magnezyum alaşımları yedek termal elektrik pillerinde anot olarak kullanılır (örneğin kalsiyum kromat elementi). Katot gibi pillerde kalsiyum kromat kullanılır. Bu tür pillerin özelliği, uygun durumda son derece uzun bir raf ömrü (on yıllar), her koşulda (boşluk, yüksek basınç) çalışabilme yeteneği, yüksek spesifik enerji ağırlık ve hacim olarak. Dezavantajı: Kısa ömür. Bu tür piller, kısa bir süre için devasa elektrik gücü yaratmanın gerekli olduğu yerlerde (balistik füzeler, bazı uzay araçları vb.) Kullanılır.

Yanmaz malzemelerkalsiyum

Refrakter malzemelerin üretiminde hem serbest formda hem de seramik karışımların bir parçası olarak kalsiyum oksit kullanılır.

İlaçlar

Kalsiyum bileşikleri antihistaminik olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

• Kalsiyum klorür
• Kalsiyum glukonat
• Kalsiyum gliserofosfat

Ayrıca osteoporozun önlenmesine yönelik ilaçlarda ve hamile kadınlar ve yaşlılar için vitamin komplekslerinde kalsiyum bileşikleri bulunur.

Kalsiyum bitki, hayvan ve insan vücudunda yaygın olarak bulunan bir makro besindir. İnsanlarda ve diğer omurgalılarda büyük bir kısmı iskelet ve dişlerde fosfat formunda bulunur. Çoğu omurgasız grubunun (süngerler, mercan polipleri, yumuşakçalar vb.) iskeleti, çeşitli kalsiyum karbonat (kireç) formlarından oluşur. Kalsiyum gereksinimleri yaşa bağlıdır. Yetişkinler için gerekli günlük norm 800 ila 1000 miligram (mg) arasında değişir ve çocuklar için 600 ila 900 mg arasında değişir; bu, iskeletin yoğun büyümesi nedeniyle çocuklar için çok önemlidir. İnsan vücuduna gıdayla giren kalsiyumun çoğu süt ürünlerinde bulunur; geri kalan kalsiyum ise et, balık ve bazı bitkisel ürünlerden (özellikle baklagillerden) gelir.

Aspirin, oksalik asit ve östrojen türevleri kalsiyumun emilimini engeller. Oksalik asit ile birleştirildiğinde kalsiyum, böbrek taşlarının bileşenleri olan suda çözünmeyen bileşikler üretir.

Aşırı dozda kalsiyum ve D vitamini hiperkalsemiye, ardından da kemik ve dokularda (esas olarak idrar sistemini etkileyen) yoğun kireçlenmeye neden olabilir. Bir yetişkin için maksimum günlük güvenli doz 1500 ila 1800 miligramdır.

Sert sudaki kalsiyum

Tek kelimeyle "sertlik" olarak tanımlanan bir dizi özellik, suya, içinde çözünmüş kalsiyum ve magnezyum tuzları tarafından kazandırılır. Sert su birçok yaşam durumu için uygun değildir. Buhar kazanları ve kazan tesisatlarında tufal tabakası oluşturur, kumaşların boyanmasını ve yıkanmasını zorlaştırır ancak parfüm üretiminde sabun yapımı ve emülsiyon hazırlamak için uygundur. Bu nedenle, daha önce, suyu yumuşatma yöntemlerinin kusurlu olduğu zamanlarda, tekstil ve parfüm fabrikaları genellikle "yumuşak" su kaynaklarının yakınında bulunuyordu.

Geçici ve kalıcı sertlik arasında bir ayrım yapılır. Suya geçici (veya karbonat) sertlik, çözünür hidrokarbonatlar Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3)2 tarafından verilir. Bikarbonatların suda çözünmeyen kalsiyum ve magnezyum karbonatlara dönüştürüldüğü basit kaynatma ile elimine edilebilir.

Sabit sertlik aynı metallerin sülfatları ve klorürleri tarafından oluşturulur. Ve ortadan kaldırılabilir, ancak yapılması çok daha zordur.

Her iki sertliğin toplamı toplam su sertliğini oluşturur. Farklı ülkelerde farklı şekilde değerlendirilmektedir. Su sertliğini, bir litre sudaki kalsiyum ve magnezyumun miligram eşdeğerlerinin sayısına göre ifade etmek gelenekseldir. Bir litre suda 4 mEq'den az varsa su yumuşak kabul edilir; konsantrasyonları arttıkça giderek sertleşir ve içerik 12 birimi aşarsa çok sertleşir.

Su sertliği genellikle bir sabun çözeltisi kullanılarak belirlenir. Bu çözelti (belirli bir konsantrasyona sahip) ölçülen miktarda suya damla damla eklenir. Suda Ca 2+ veya Mg 2+ iyonları bulunduğu sürece köpük oluşumuna engel olurlar. Köpük oluşmadan önce sabun çözeltisinin tüketimine bağlı olarak Ca 2+ ve Mg 2+ iyonlarının içeriği hesaplanır.

İlginçtir ki, su sertliği geçmişte de benzer şekilde belirleniyordu. Antik Roma. Reaktif olarak yalnızca kırmızı şarap kullanıldı - renklendirici maddeleri ayrıca kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla bir çökelti oluşturur.

Kalsiyum depolama

Kalsiyum metali 0,5 ila 60 kg ağırlığındaki parçalar halinde uzun süre saklanabilir. Bu tür parçalar, lehimli ve boyalı dikişli galvanizli demir varillere yerleştirilen kağıt torbalarda depolanır. Sıkıca kapatılmış variller ahşap kutulara yerleştirilir. 0,5 kg'dan hafif parçalar uzun süre saklanamaz - hızla oksit, hidroksit ve kalsiyum karbonata dönüşürler.