Калцият се намира в четвъртия основен период, втората група, основната подгрупа, поредният номер на елемента е 20. Според периодичната таблица на Менделеев, атомното тегло на калция е 40,08. Формулата на най-високия оксид е CaO. Калцият има латинско име калций, така че символът на атома на елемента е Ca.
Характеристики на калция като просто вещество
При нормални условия калцият е сребристо-бял метал. Имайки висока химическа активност, елементът е способен да образува много съединения от различни класове. Елементът е ценен за технически и промишлени химически синтези. Металът е широко разпространен в земната кора: делът му е около 1,5%. Калцият принадлежи към групата на алкалоземните метали: когато се разтвори във вода, той произвежда алкали, но в природата се среща под формата на множество минерали и. Морската вода съдържа калций във високи концентрации (400 mg/l).
Чист натрийХарактеристиките на калция зависят от структурата на неговата кристална решетка. Този елемент има два вида: кубичен лицево-центричен и обемно-центричен. Видът на връзката в молекулата е метална.
Естествени източници на калций:
- апатити;
- алабастър;
- гипс;
- калцит;
- флуорит;
- доломит.
Физични свойства на калция и методи за получаване на метала
При нормални условия калцият е в твърдо агрегатно състояние. Металът се топи при 842 °C. Калцият е добър електрически и топлинен проводник. При нагряване той първо преминава в течно, а след това в парообразно състояние и губи металните си свойства. Металът е много мек и може да се реже с нож. Кипи при 1484 °C.
Под налягане калцият губи своите метални свойства и електропроводимост. Но след това металните свойства се възстановяват и се появяват свойствата на свръхпроводник, няколко пъти по-високи от останалите.
Дълго време не беше възможно да се получи калций без примеси: поради високата си химична активност този елемент не се среща в природата в чист вид. Елементът е открит в началото на 19 век. Калцият като метал е синтезиран за първи път от британския химик Хъмфри Дейви. Ученият открива особеностите на взаимодействието на стопилки от твърди минерали и соли с електрически ток. Днес електролизата на калциеви соли (смес от калциев и калиев хлорид, смес от флуорид и калциев хлорид) остава най-подходящият метод за производство на метал. Калцият също се извлича от неговия оксид с помощта на алуминотермия, често срещан метод в металургията.
Химични свойства на калция
Калцият е активен метал, който влиза в много взаимодействия. При нормални условия той лесно реагира, образувайки съответните бинарни съединения: с кислород, халогени. Кликнете, за да научите повече за калциевите съединения. При нагряване калцият реагира с азот, водород, въглерод, силиций, бор, фосфор, сяра и други вещества. На открито той моментално взаимодейства с кислород и въглероден диоксид и поради това се покрива със сиво покритие.
Реагира бурно с киселини и понякога се запалва. В солите калцият проявява интересни свойства. Например, пещерните сталактити и сталагмити са калциев карбонат, постепенно образуван от вода, въглероден диоксид и бикарбонат в резултат на процеси в подземните води.
Поради високата си активност в нормално състояние, калцият се съхранява в лаборатории в тъмни, запечатани стъклени контейнери под слой парафин или керосин. Качествена реакция на калциевия йон е оцветяването на пламъка в наситен тухленочервен цвят.
Калцият става пламъчно червен
Металът в състава на съединенията може да бъде идентифициран чрез неразтворими утайки на някои соли на елемента (флуорид, карбонат, сулфат, силикат, фосфат, сулфит).
Реакция на вода с калций
Калцият се съхранява в буркани под слой защитна течност. За да проведете демонстрация как протича реакцията на вода и калций, не можете просто да извадите метала и да отрежете желаното парче от него. По-лесно е да използвате калциев метал в лабораторията под формата на стърготини.
Ако няма метални стърготини и в буркана има само големи парчета калций, ще ви трябват клещи или чук. Готовото парче калций с необходимия размер се поставя в колба или чаша вода. Калциевите стърготини се поставят в купа в марлена торбичка.
Калцият потъва на дъното и започва отделянето на водород (първо на мястото, където се намира прясното счупване на метала). Постепенно от повърхността на калция се отделя газ. Процесът наподобява бурно кипене, като в същото време се образува утайка от калциев хидроксид (гасена вар).
Гасене на вар
Парче калций изплува, уловено от водородни мехурчета. След около 30 секунди калцият се разтваря и водата става мътна бяла поради образуването на хидроксидна суспензия. Ако реакцията се извършва не в чаша, а в епруветка, можете да наблюдавате отделянето на топлина: епруветката бързо се нагрява. Реакцията на калций с вода не завършва със зрелищна експлозия, но взаимодействието на двете вещества протича енергично и изглежда грандиозно. Изживяването е безопасно.
Ако торбата с останалия калций се извади от водата и се държи във въздуха, след известно време в резултат на протичащата реакция ще настъпи силно нагряване и останалият калций в марлята ще заври. Ако част от мътния разтвор се филтрира през фуния в чаша, тогава, когато въглеродният окис CO₂ премине през разтвора, ще се образува утайка. Това не изисква въглероден диоксид - можете да издухате издишания въздух в разтвора през стъклена тръба.
Начало / Лекции 1-ва година / Обща и органична химия / Въпрос 23. Калций / 2. Физични и химични свойства
Физични свойства. Калцият е сребристо-бял ковък метал, който се топи при температура от 850 градуса. C и кипи при 1482 градуса. C. Той е значително по-твърд от алкалните метали.
Химични свойства. Калцият е активен метал. Така че при нормални условия той лесно взаимодейства с атмосферния кислород и халогени:
2 Ca + O2 = 2 CaO (калциев оксид);
Ca + Br2 = CaBr2 (калциев бромид).
Калцият реагира с водород, азот, сяра, фосфор, въглерод и други неметали при нагряване:
Ca + H2 = CaH2 (калциев хидрид);
3 Ca + N2 = Ca3N2 (калциев нитрид);
Ca + S = CaS (калциев сулфид);
3 Ca + 2 P = Ca3P2 (калциев фосфид);
Ca + 2 C = CaC2 (калциев карбид).
Калцият реагира бавно със студена вода, но много енергично с гореща вода:
Ca + 2 H2O = Ca(OH)2 + H2.
Калцият може да отстранява кислород или халогени от оксиди и халогениди на по-малко активни метали, т.е. има редуциращи свойства:
5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;
- 1. Да бъдеш сред природата
- 3. Разписка
- 4. Приложение
www.medkurs.ru
Калций | директория Pesticides.ru
За много хора знанието за калция се ограничава само до факта, че този елемент е необходим за здрави кости и зъби. Къде другаде се съдържа, защо е необходимо и колко е необходимо, не всеки има представа. Калцият обаче се намира в много познати съединения, както естествени, така и създадени от човека. Креда и вар, сталактити и сталагмити от пещери, древни вкаменелости и цимент, гипс и алабастър, млечни продукти и лекарства против остеопороза - всичко това и много повече е с високо съдържание на калций.
Този елемент е получен за първи път от Г. Дейви през 1808 г. и първоначално не е бил използван особено активно. Сега обаче този метал е петият най-произведен в света и нуждата от него нараства от година на година. Основната област на използване на калций е производството на строителни материали и смеси. Необходимо е обаче да се изградят не само къщи, но и живи клетки. В човешкото тяло калцият е част от скелета, прави възможни мускулните контракции, осигурява съсирването на кръвта, регулира дейността на редица храносмилателни ензими и изпълнява много други функции. Не по-малко важно е и за други живи обекти: животни, растения, гъби и дори бактерии. В същото време нуждата от калций е доста висока, което го прави възможно да се класифицира като макронутриент.
Калций, Ca е химичен елемент от главната подгрупа на II група на периодичната система на Менделеев. Атомен номер – 20. Атомна маса – 40.08.
Калцият е алкалоземен метал. Когато е свободен, ковък, доста твърд, бял. По плътност принадлежи към леките метали.
- Плътност – 1,54 g/cm3,
- Точка на топене – +842 °C,
- Точка на кипене – +1495 °C.
Калцият има изразени метални свойства. Във всички съединения степента на окисление е +2.
Във въздуха се покрива със слой оксид, а при нагряване гори с червеникав ярък пламък. Той реагира бавно със студена вода, но бързо измества водорода от гореща вода и образува хидроксид. При взаимодействие с водорода образува хидриди. При стайна температура реагира с азот, образувайки нитриди. Освен това лесно се свързва с халогени и сяра и редуцира металните оксиди при нагряване.
Калцият е един от най-разпространените елементи в природата. В земната кора съдържанието му е 3% от масата. Среща се под формата на отлагания от креда, варовик и мрамор (естествен вид калциев карбонат CaCO3). Има големи количества отлагания на гипс (CaSO4 x 2h3O), фосфорит (Ca3(PO4)2 и различни силикати, съдържащи калций.
вода
. Калциевите соли почти винаги присъстват в естествената вода. От тях само гипсът е слабо разтворим в него. Когато водата съдържа въглероден диоксид, калциевият карбонат преминава в разтвор под формата на бикарбонат Ca(HCO3)2.Твърда вода
. Природната вода с голямо количество калциеви или магнезиеви соли се нарича твърда вода.Мека вода
. Когато съдържанието на тези соли е ниско или липсва, водата се нарича мека.почви
. По правило почвите са достатъчно осигурени с калций. И тъй като калцият се съдържа в по-голяма маса във вегетативната част на растенията, отстраняването му с реколтата е незначително.Загубата на калций от почвата възниква в резултат на измиването му от валежите. Този процес зависи от гранулометричния състав на почвата, количеството на валежите, вида на растенията, формите и дозите на внесените варовици и минерални торове. В зависимост от тези фактори загубите на калций от орния слой варират от няколко десетки до 200 – 400 kg/ha и повече.
Съдържание на калций в различни видове почви
Подзолистите почви съдържат 0,73% (от сухото вещество на почвата) калций.
Сива гора – 0,90% калций.
Черноземи – 1,44% калций.
Сероземи – 6,04% калций.
В растението калцият се намира под формата на фосфати, сулфати, карбонати и под формата на соли на пектинова и оксалова киселина. Почти до 65% от калция в растенията може да се извлече с вода. Останалата част се третира със слаба оцетна и солна киселина. Повечето калций се намират в стареещите клетки.
Симптомите на калциев дефицит според: |
|
култура | Симптоми на дефицит |
Общи симптоми | Побеляване на апикалната пъпка; Избелване на млади листа; Върховете на листата са извити надолу; Ръбовете на листата се извиват нагоре; |
картофи | Горните листа цъфтят слабо; Точката на растеж на стъблото умира; По краищата на листата има светла ивица, която по-късно потъмнява; Ръбовете на листата са извити нагоре; |
Бяло и карфиолно зеле | Листата на младите растения имат хлоротични петна (мраморни) или бели ивици по краищата; При старите растения листата се извиват и върху тях се появяват изгаряния; Точката на растеж умира |
Крайните дялове на листата умират Цветята падат; Върху плода във връхната част се появява тъмно петно, което се увеличава с нарастването на плода (гниене на доматен цвят край) |
|
Апикалните пъпки умират; Краищата на младите листа са извити, имат накъсан вид и впоследствие умират; Горните части на издънките умират; Увреждане на върховете на корените; В пулпата на плода има кафяви петна (горчива костилка); Вкусът на плодовете се влошава; Продаваемостта на плодовете намалява |
Функции на калция
Ефектът на този елемент върху растенията е многостранен и като правило положителен. калций:
- Засилва метаболизма;
- Играе важна роля в движението на въглехидратите;
- Повлиява метаморфозата на азотните вещества;
- Ускорява изразходването на резервните протеини на семената по време на покълването;
- Играе роля в процеса на фотосинтеза;
- силен антагонист на други катиони, предотвратявайки излишното им навлизане в растителните тъкани;
- Влияе върху физикохимичните свойства на протоплазмата (вискозитет, пропускливост и др.), а следователно и върху нормалното протичане на биохимичните процеси в растението;
- Калциевите съединения с пектинови вещества слепват стените на отделните клетки;
- Повлиява ензимната активност.
Трябва да се отбележи, че влиянието на калциевите съединения (вар) върху ензимната активност се изразява не само в пряко действие, но и поради подобряване на физико-химичните свойства на почвата и нейния хранителен режим. В допълнение, варуването на почвата значително влияе върху процесите на биосинтеза на витамини.
Липса (дефицит) на калций в растенията
Липсата на калций засяга предимно развитието на кореновата система. Спира се образуването на коренови власинки по корените. Външните коренови клетки се унищожават.
Този симптом се проявява както при липса на калций, така и при дисбаланс в хранителния разтвор, т.е. преобладаване на едновалентни катиони на натрий, калий и водород в него.
В допълнение, наличието на нитратен азот в почвения разтвор увеличава доставката на калций в растителните тъкани и намалява доставката на амоняк.
Признаци на калциев глад се очакват, когато съдържанието на калций е по-малко от 20% от катионния обменен капацитет на почвата.
Симптоми Визуално калциевият дефицит се определя от следните признаци:
- Корените на растенията имат повредени върхове с кафяв цвят;
- Точката на растеж се деформира и умира;
- Цветя, яйчници и пъпки падат;
- Плодовете са повредени от некроза;
- Листата са хлоротични;
- Апикалната пъпка умира и растежът на стъблото спира.
Зелето, люцерната и детелината са силно чувствителни към наличието на калций. Установено е, че същите тези растения се характеризират и с повишена чувствителност към киселинността на почвата.
Отравянето с минерален калций води до междужилкова хлороза с белезникави некротични петна. Те могат да бъдат оцветени или да имат концентрични пръстени, пълни с вода. Някои растения реагират на излишния калций чрез отглеждане на листни розетки, умиращи издънки и падане на листата. Симптомите са подобни на вид на дефицит на желязо и магнезий.
Източникът на попълване на калций в почвата са варовите торове. Те са разделени на три групи:
- Твърди варовити скали;
- Меки варовити скали;
- Промишлени отпадъци с високо съдържание на варовик.
Въз основа на съдържанието на CaO и MgO твърдите варовити скали се разделят на:
- варовици (55–56% CaO и до 0,9% MgO);
- доломитизирани варовици (42–55% CaO и до 9% MgO);
- доломити (32–30% CaO и 18–20% MgO).
Варовици
– основни варови торове. Съдържа 75–100% Ca и Mg оксиди, изчислени като CaCO3.Доломитизиран варовик
. Съдържа 79–100% активно вещество (a.i.), изчислено като CaCO3. Препоръчва се в сеитбообръщения с картофи, бобови култури, лен, кореноплодни култури, както и на силно оподзолени почви.Мергел
. Съдържа до 25–15% CaCO3 и примеси под формата на глина и пясък до 20–40%. Действа бавно. Препоръчва се за използване на леки почви.Тебешир
. Съдържа 90–100% CaCO3. Действието е по-бързо от това на варовика. Той е ценен варов тор в фино смлян вид.Изгорена вар
(CaO). Съдържанието на CaCO3 е над 70%. Характеризира се като здрав и бързо действащ варовик.Гасена вар
(Ca(OH)2). Съдържание на CaCO3 - 35% или повече. Освен това е силен и бързодействащ варовиков тор.Доломитово брашно
. Съдържанието на CaCO3 и MgCO3 е около 100%. Действието му е по-бавно от това на варовитите туфи. Обикновено се използва, когато е необходим магнезий.Варовити туфи
. Съдържание на CaCO3 – 15–96%, примеси – до 25% глина и пясък, 0,1% P2O5. Действието е по-бързо от това на варовика.Мръсотия при дефекация (дефекация)
. Състои се от CaCO3 и Ca(OH)2. Съдържанието на вар в CaO е до 40%. Присъства и азот - 0,5% и P2O5 - 1-2%. Това са отпадъци от заводите за захарно цвекло. Препоръчва се да се използва не само за намаляване на киселинността на почвата, но и в райони за отглеждане на цвекло върху черноземни почви.Циклони за шистова пепел
. Сух прашен материал. Съдържанието на активното вещество е 60-70%. Отнася се за промишлени отпадъци.Прах от пещи и циментови фабрики
. Съдържанието на CaCO3 трябва да надвишава 60%. На практика се използва във ферми, разположени в непосредствена близост до циментови заводи.Металургични шлаки
. Използва се в районите на Урал и Сибир. Нехигроскопичен, лесен за пръскане. Трябва да съдържа най-малко 80% CaCO3 и да има съдържание на влага не повече от 2%. Важен е гранулометричният състав: 70% - по-малко от 0,25 mm, 90% - по-малко от 0,5 mm.Органични торове. Съдържанието на Ca по отношение на CaCO3 е 0,32–0,40%.
Фосфоритно брашно. Съдържание на калций – 22% CaCO3.
Варовите торове се използват не само за осигуряване на почвата и растенията с калций. Основната цел на тяхното използване е варуване на почвата. Това е метод на химическа регенерация. Той е насочен към неутрализиране на излишната киселинност на почвата, подобряване на нейните агрофизични, агрохимични и биологични свойства, снабдяване на растенията с магнезий и калций, мобилизиране и обездвижване на макроелементи и микроелементи, създаване на оптимални водно-физични, физични и въздушни условия за живота на култивираните растения.
Ефективност на варуване на почвата
Едновременно със задоволяването на нуждите на растенията от калций като елемент на минералното хранене, варуването води до множество положителни промени в почвите.
Влиянието на варуването върху свойствата на някои почви
Калцият насърчава коагулацията на почвените колоиди и предотвратява тяхното измиване. Това води до по-лесна обработка на почвата и подобрена аерация.
В резултат на варуване:
- песъчливите хумусни почви повишават водопоглъщащата си способност;
- При тежки глинести почви се образуват почвени агрегати и бучки, които подобряват водопропускливостта.
По-специално, органичните киселини се неутрализират и Н-йоните се изместват от абсорбиращия комплекс. Това води до елиминиране на метаболитната киселинност и намаляване на хидролитичната киселинност на почвата. В същото време се наблюдава подобряване на катионния състав на почвения абсорбционен комплекс, което се дължи на заместването на водородните и алуминиевите йони с калциеви и магнезиеви катиони. Това повишава степента на насищане на почвата с основи и повишава абсорбционната способност.
Ефектът от варуването върху снабдяването на растенията с азот
След варуване положителните агрохимични свойства на почвата и нейната структура могат да се запазят няколко години. Това спомага за създаването на благоприятни условия за подобряване на полезните микробиологични процеси за мобилизиране на хранителни вещества. Увеличава се активността на амонизаторите, нитрификаторите и азотфиксиращите бактерии, които живеят свободно в почвата.
Варуването помага да се увеличи пролиферацията на нодулните бактерии и да се подобри снабдяването на растението гостоприемник с азот. Установено е, че бактериалните торове губят ефективността си на кисели почви.
Ефектът от варуването върху доставката на пепелни елементи към растенията
Варуването спомага за снабдяването на растението с пепелни елементи, тъй като повишава активността на бактериите, които разграждат органичните фосфорни съединения в почвата и насърчават прехода на железни и алуминиеви фосфати в калциеви фосфатни соли, достъпни за растенията. Варуването на кисели почви засилва микробиологичните и биохимичните процеси, което от своя страна увеличава количеството на нитратите, както и усвоимите форми на фосфора и калия.
Влияние на варуването върху формите и наличието на макроелементи и микроелементи
Варуването увеличава количеството на калций, а при използване на доломитово брашно - магнезий. В същото време токсичните форми на манган и алуминий стават неразтворими и преминават в утаена форма. Наличието на елементи като желязо, мед, цинк, манган намалява. Азотът, сярата, калият, калцият, магнезият, фосфорът и молибденът стават по-достъпни.
Влиянието на варуването върху действието на физиологично киселинните торове
Варуването повишава ефективността на физиологично киселинните минерални торове, особено амоняка и поташа.
Положителният ефект на физиологично киселинните торове без добавяне на вар избледнява и с течение на времето може да стане отрицателен. Така че в наторените площи добивите са дори по-малко, отколкото в неторените площи. Комбинацията от варуване с използването на торове повишава тяхната ефективност с 25–50%.
При варуване се активират ензимни процеси в почвата, по които косвено се съди за нейното плодородие.
Съставител: Григоровская П.И.
Страницата е добавена: 05.12.13 00:40
Последна актуализация: 22.05.14 16:25
Литературни източници:
Глинка Н.Л. Обща химия. Учебник за ВУЗ. Издател: Ленинград: Химия, 1985, с. 731
Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник - 2-ро издание, преработено и допълнено - М.: Издателство на Московския държавен университет, Издателство "Колос", 2004 г. - 720 с., л. бол.: бол. – (Класически университетски учебник).
Петров Б.А., Селиверстов Н.Ф. Минерално подхранване на растенията. Справочник за студенти и градинари. Екатеринбург, 1998. 79 с.
Енциклопедия за деца. Том 17. Химия. / Глава. изд. В.А. Володин. – М.: Аванта +, 2000. – 640 с., ил.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Под редакцията на B.A. Ягодина – М.: Колос, 2002. – 584 с.: ил. (Учебници и учебни помагала за студенти от висшите учебни заведения).
Изображения (преработени):
20 Ca Calcium, лицензиран под CC BY
Дефицит на калций в пшеница, от CIMMYT, лицензиран под CC BY-NC-SA
www.pesticidy.ru
Калцият и неговата роля за човечеството - Химия
Калцият и неговата роля за човечеството
Въведение
Да бъдеш сред природата
Касова бележка
Физични свойства
Химични свойства
Приложение на калциеви съединения
Биологична роля
Заключение
Библиография
Въведение
Калцият е елемент от главната подгрупа на втората група, четвъртия период на периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 20. Означава се със символа Ca (лат. Calcium). Простото вещество калций (CAS номер: 7440-70-2) е мек, химически активен алкалоземен метал със сребристо-бял цвят.
Въпреки повсеместното разпространение на елемент № 20, дори химиците не всички са виждали елементарен калций. Но този метал, както на външен вид, така и по поведение, е напълно различен от алкалните метали, контактът с които е изпълнен с опасност от пожари и изгаряния. Може безопасно да се съхранява на въздух; не се запалва от вода. Механичните свойства на елементарния калций не го правят "черна овца" в семейството на металите: калцият превъзхожда много от тях по сила и твърдост; може да се стругова на струг, да се изтегля на тел, да се кове, пресова.
И все пак елементарният калций почти никога не се използва като структурен материал. Той е твърде активен за това. Калцият лесно реагира с кислород, сяра и халогени. Дори с азот и водород, при определени условия, той реагира. Средата от въглеродни оксиди, инертна за повечето метали, е агресивна за калция. Гори в атмосфера на CO и CO2.
История и произход на името
Името на елемента идва от лат. calx (в родителен падеж calcis) -- “вар”, “мек камък”. Той е предложен от английския химик Хъмфри Дейви, който изолира металния калций чрез електролитен метод през 1808 г. Дейви електролизира смес от мокра гасена вар и живачен оксид HgO върху платинена плоча, която служи като анод. Катодът беше платинена тел, потопена в течен живак. В резултат на електролиза се получава калциева амалгама. След като дестилира живак от него, Дейви получава метал, наречен калций.
Калциевите съединения - варовик, мрамор, гипс (както и вар - продукт от калциниране на варовик) са били използвани в строителството от преди няколко хиляди години. До края на 18-ти век химиците смятат вар за просто твърдо вещество. През 1789 г. А. Лавоазие предполага, че вар, магнезий, барит, алуминиев оксид и силициев диоксид са сложни вещества.
Да бъдеш сред природата
Поради високата си химична активност, калцият не се среща в свободна форма в природата.
Калцият представлява 3,38% от масата на земната кора (5-то място по разпространение след кислород, силиций, алуминий и желязо).
Изотопи. Калцият се среща в природата като смес от шест изотопа: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, сред които най-често срещаният - 40Ca - е 96,97%.
От шестте естествени изотопа на калций, пет са стабилни. Шестият изотоп, 48Ca, най-тежкият от шестте и много рядък (неговото изотопно изобилие е само 0,187%), наскоро беше открито, че претърпява двоен бета-разпад с полуживот от 5,3 x 1019 години.
В скали и минерали. По-голямата част от калция се съдържа в силикати и алумосиликати от различни скали (гранити, гнайси и др.), Особено във фелдшпат - Ca анортит.
Под формата на седиментни скали калциевите съединения са представени от креда и варовици, състоящи се главно от минерала калцит (CaCO3). Кристалната форма на калцита - мрамор - е много по-рядко срещана в природата.
Калциевите минерали като калцит CaCO3, анхидрит CaSO4, алабастър CaSO4 0.5h3O и гипс CaSO4 2h3O, флуорит CaF2, апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3 CaCO3 са доста разпространени. Наличието на калциеви и магнезиеви соли в естествената вода определя нейната твърдост.
Калцият, енергично мигриращ в земната кора и натрупвайки се в различни геохимични системи, образува 385 минерала (четвъртият по брой минерали).
Миграция в земната кора. В естествената миграция на калций важна роля играе "карбонатното равновесие", свързано с обратимата реакция на взаимодействието на калциев карбонат с вода и въглероден диоксид с образуването на разтворим бикарбонат:
CaCO3 + h3O + CO2 - Ca (HCO3)2 - Ca2+ + 2HCO3-
(равновесието се измества наляво или надясно в зависимост от концентрацията на въглероден диоксид).
Биогенна миграция. В биосферата калциевите съединения се намират в почти всички животински и растителни тъкани (виж също по-долу). Значително количество калций се съдържа в живите организми. По този начин хидроксиапатитът Ca5(PO4)3OH или, в друг запис, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2, е основата на костната тъкан на гръбначните животни, включително хората; Черупките и черупките на много безгръбначни, яйчени черупки и др. са изградени от калциев карбонат CaCO3. В живите тъкани на човека и животните има 1,4-2% Ca (масова част); в човешко тяло с тегло 70 kg съдържанието на калций е около 1,7 kg (главно в междуклетъчното вещество на костната тъкан).
Касова бележка
Свободният метален калций се получава чрез електролиза на стопилка, състояща се от CaCl2 (75-80%) и KCl или от CaCl2 и CaF2, както и алуминотермична редукция на CaO при 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.
Физични свойства
Калциевият метал съществува в две алотропни модификации. До 443 °C, ?-Ca с кубична лицево-центрирана решетка (параметър a = 0,558 nm) е стабилен, по-високо стабилен е ?-Ca с кубична обемно-центрирана решетка от типа ?-Fe (параметър a = 0,448); nm). Стандартна енталпия? H0 преход? > ? е 0,93 kJ/mol.
Химични свойства
Калцият е типичен алкалоземен метал. Химическата активност на калция е висока, но по-ниска от тази на всички други алкалоземни метали. Той лесно реагира с кислорода, въглеродния диоксид и влагата във въздуха, поради което повърхността на металния калций обикновено е тъмно сива, така че в лабораторията калцият обикновено се съхранява, подобно на други алкалоземни метали, в плътно затворен буркан под слой керосин или течен парафин.
В серията от стандартни потенциали калцият е разположен вляво от водорода. Стандартният електроден потенциал на двойката Ca2+/Ca0 е 2,84 V, така че калцият реагира активно с вода, но без запалване:
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2^ + Q.
Калцият реагира с активни неметали (кислород, хлор, бром) при нормални условия:
2Ca + O2 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.
При нагряване във въздух или кислород калцият се запалва. Калцият реагира с по-малко активни неметали (водород, бор, въглерод, силиций, азот, фосфор и други) при нагряване, например:
Ca + H2 = CaH2, Ca + 6B = CaB6,
3Ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,
3Ca + 2P = Ca3P2 (
калциев фосфид), също са известни калциеви фосфиди със съставите CaP и CaP5;
2Ca + Si = Ca2Si
(калциев силицид), известни са и калциевите силициди от състава CaSi, Ca3Si4 и CaSi2.
Появата на горните реакции, като правило, е придружена от отделяне на голямо количество топлина (т.е. тези реакции са екзотермични). Във всички съединения с неметали степента на окисление на калция е +2. Повечето от калциевите съединения с неметали лесно се разграждат от вода, например:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2^,
Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2Nh4^.
Ca2+ йонът е безцветен. Когато към пламъка се добавят разтворими калциеви соли, пламъкът става керемиденочервен.
Калциевите соли като CaCl2 хлорид, CaBr2 бромид, CaI2 йодид и Ca(NO3)2 нитрат са силно разтворими във вода. Неразтворими във вода са флуорид CaF2, карбонат CaCO3, сулфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат CaC2O4 и някои други.
Важно е, че за разлика от калциевия карбонат CaCO3, киселият калциев карбонат (бикарбонат) Ca(HCO3)2 е разтворим във вода. В природата това води до следните процеси. Когато студена дъждовна или речна вода, наситена с въглероден диоксид, прониква под земята и пада върху варовик, се наблюдава тяхното разтваряне:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
На същите места, където водата, наситена с калциев бикарбонат, излиза на повърхността на земята и се нагрява от слънчевите лъчи, възниква обратна реакция:
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2^ + H2O.
Така се пренасят големи маси от вещества в природата. В резултат на това под земята могат да се образуват огромни празнини, а в пещерите се образуват красиви каменни „ледени висулки“ - сталактити и сталагмити.
Наличието на разтворен калциев бикарбонат във водата до голяма степен определя временната твърдост на водата. Нарича се временен, защото при кипене на водата бикарбонатът се разлага и CaCO3 се утаява. Това явление води например до факта, че с времето в чайника се образува котлен камък.
Приложения на металния калций
Основната употреба на металния калций е като редуциращ агент при производството на метали, особено никел, мед и неръждаема стомана. Калцият и неговият хидрид също се използват за производството на трудни за редуциране метали като хром, торий и уран. Калциево-оловните сплави се използват в батерии и лагерни сплави. Калциевите гранули се използват и за отстраняване на следи от въздух от вакуумни устройства.
Металотермия
Чистият метален калций се използва широко в металотермията за производството на редки метали.
Легиране на сплави
Чистият калций се използва за легиране на олово, използвано за производството на акумулаторни пластини и необслужваеми стартерни оловно-киселинни батерии с нисък саморазряд. Също така металният калций се използва за производството на висококачествени калциеви бабити BKA.
Ядрен синтез
Изотопът 48Ca е най-ефективният и често използван материал за производството на свръхтежки елементи и откриването на нови елементи в периодичната таблица. Например, в случай на използване на йони 48Ca за производство на свръхтежки елементи в ускорители, ядрата на тези елементи се образуват стотици и хиляди пъти по-ефективно, отколкото при използване на други „снаряди“ (йони).
Приложение на калциеви съединения
Калциев хидрид. Чрез нагряване на калций във водородна атмосфера се получава Cah3 (калциев хидрид), който се използва в металургията (металотермия) и при производството на водород в областта.
Оптични и лазерни материали Калциевият флуорид (флуорит) се използва под формата на монокристали в оптиката (астрономически обективи, лещи, призми) и като лазерен материал. Калциевият волфрамат (шеелит) под формата на монокристали се използва в лазерната технология, а също и като сцинтилатор.
Калциев карбид. Калциевият карбид CaC2 се използва широко за производството на ацетилен и за редукция на метали, както и при производството на калциев цианамид (чрез нагряване на калциев карбид в азот при 1200 °C, реакцията е екзотермична, провежда се в пещи за цианамид) .
Химически източници на ток. Калцият, както и неговите сплави с алуминий и магнезий, се използват в резервни топлинни електрически батерии като анод (например калциево-хроматен елемент). Калциевият хромат се използва в такива батерии като катод. Особеността на такива батерии е изключително дълъг срок на годност (десетилетия) при подходящи условия, възможност за работа при всякакви условия (пространство, високо налягане), висока специфична енергия по отношение на тегло и обем. Недостатък: кратък живот. Такива батерии се използват там, където е необходимо да се създаде колосална електрическа енергия за кратък период от време (балистични ракети, някои космически кораби и др.).
Огнеупорни материали. Калциевият оксид, както в свободна форма, така и като част от керамични смеси, се използва при производството на огнеупорни материали.
Лекарства. Калциевите съединения се използват широко като антихистамин.
Калциев хлорид
Калциев глюконат
Калциев глицерофосфат
В допълнение, калциевите съединения са включени в лекарства за профилактика на остеопороза, във витаминни комплекси за бременни жени и възрастни хора.
Биологична роля
Калцият е често срещан макроелемент в тялото на растенията, животните и хората. При хората и другите гръбначни животни по-голямата част от него се съдържа в скелета и зъбите под формата на фосфати. Скелетите на повечето групи безгръбначни (гъби, коралови полипи, мекотели и др.) се състоят от различни форми на калциев карбонат (вар). Калциевите йони участват в процесите на кръвосъсирване, както и в осигуряването на постоянно осмотично налягане на кръвта. Калциевите йони също служат като един от универсалните вторични посредници и регулират различни вътреклетъчни процеси - мускулна контракция, екзоцитоза, включително секрецията на хормони и невротрансмитери и др. Концентрацията на калций в цитоплазмата на човешките клетки е около 10?7 mol, в междуклетъчните течности около 10 ?3 mol.
Нуждите от калций зависят от възрастта. За възрастни необходимият дневен прием е от 800 до 1000 милиграма (mg), а за деца от 600 до 900 mg, което е много важно за децата поради интензивния растеж на скелета. По-голямата част от калция, който влиза в човешкото тяло с храната, се намира в млечните продукти; останалият калций идва от месото, рибата и някои растителни продукти (особено бобови). Абсорбцията се осъществява както в дебелите, така и в тънките черва и се улеснява от кисела среда, витамин D и витамин C, лактоза и ненаситени мастни киселини. Ролята на магнезия в метаболизма на калция е важна; при неговия дефицит калцият се "отмива" от костите и се отлага в бъбреците (бъбречни камъни) и мускулите.
Аспиринът, оксаловата киселина и естрогенните производни пречат на усвояването на калций. Когато се комбинира с оксалова киселина, калцият произвежда неразтворими във вода съединения, които са компоненти на камъните в бъбреците.
Поради големия брой процеси, свързани с него, съдържанието на калций в кръвта се регулира прецизно и при правилно хранене не се получава дефицит. Продължителното отсъствие от диетата може да причини спазми, болки в ставите, сънливост, дефекти в растежа и запек. По-дълбокият дефицит води до постоянни мускулни крампи и остеопороза. Злоупотребата с кафе и алкохол може да причини недостиг на калций, тъй като част от него се екскретира в урината.
Прекомерните дози калций и витамин D могат да причинят хиперкалциемия, последвана от интензивна калцификация на костите и тъканите (засягаща главно пикочната система). Дългосрочният излишък нарушава функционирането на мускулните и нервните тъкани, повишава съсирването на кръвта и намалява усвояването на цинк от костните клетки. Максималната дневна безопасна доза за възрастен е 1500 до 1800 милиграма.
Продукти Калций, mg/100 g
Сусам 783
Коприва 713
Горски слез 505
Голям живовляк 412
Галинсога 372
Сардини в масло 330
Бръшлян Budra 289
Шипка 257
Бадеми 252
Живовляк ланцетолист. 248
Лешник 226
Семена от амарант 214
Кресон 214
Суха соя 201
Деца под 3 години - 600 mg.
Деца от 4 до 10 години - 800 mg.
Деца от 10 до 13 години - 1000 mg.
Юноши от 13 до 16 години - 1200 mg.
Младежи 16 и повече години - 1000 mg.
Възрастни от 25 до 50 години - от 800 до 1200 mg.
Бременни и кърмачки - от 1500 до 2000 mg.
Заключение
Калцият е един от най-разпространените елементи на Земята. В природата има много от него: планинските вериги и глинестите скали се образуват от калциеви соли, намира се в морската и речната вода и е част от растителни и животински организми.
Калцият постоянно заобикаля градските жители: почти всички основни строителни материали - бетон, стъкло, тухли, цимент, вар - съдържат този елемент в значителни количества.
Естествено, имайки такива химични свойства, калцият не може да съществува в природата в свободно състояние. Но калциевите съединения - естествени и изкуствени - придобиха първостепенно значение.
Библиография
1. Редакционна колегия: Кнунянц И. Л. (главен редактор) Химическа енциклопедия: в 5 тома - Москва: Съветска енциклопедия, 1990. - Т. 2. - С. 293. - 671 с.
2. Доронин. N.A. Калций, Goskhimizdat, 1962. 191 стр. с илюстрации.
3. Доценко VA. - Лечебно и профилактично хранене. - Въпрос. хранене, 2001 - N1-с.21-25
4. Bilezikian J. P. Калций и костен метаболизъм // В: K. L. Becker, ed.
www.e-ng.ru
Светът на науката
Калцият е метален елемент от главната подгрупа II на група 4 на периодичната таблица на химичните елементи. Той принадлежи към семейството на алкалоземните метали. Външното енергийно ниво на калциевия атом съдържа 2 сдвоени s-електрона
Което той е в състояние енергийно да отдаде по време на химически взаимодействия. Така калцият е редуциращ агент и в неговите съединения има степен на окисление +2 В природата калцият се среща само под формата на соли. Масовата част на калций в земната кора е 3,6%. Основният естествен калциев минерал е калцит CaCO3 и неговите разновидности - варовик, креда, мрамор. Има и живи организми (например корали), чийто гръбнак се състои главно от калциев карбонат. Също така важни калциеви минерали са доломит CaCO3 MgCO3, флуорит CaF2, гипс CaSO4 2h3O, апатит, фелдшпат и др. Калцият играе важна роля в живота на живите организми. Масовата част на калция в човешкото тяло е 1,4-2%. Влиза в състава на зъбите, костите, други тъкани и органи, участва в процеса на съсирване на кръвта, стимулира сърдечната дейност. За да осигурите на организма достатъчно количество калций, задължително трябва да консумирате мляко и млечни продукти, зелени зеленчуци, а рибата е типичен сребристо-бял метал. Той е доста твърд, пластичен, има плътност 1,54 g/cm3 и точка на топене 842? В. Химически калцият е много активен. При нормални условия той лесно взаимодейства с кислорода и влагата във въздуха, така че се съхранява в херметически затворени контейнери. При нагряване на въздух калцият се запалва и образува оксид: 2Ca + O2 = 2CaO Калцият реагира с хлор и бром при нагряване и с флуор дори на студено. Продуктите на тези реакции са съответните халогениди, например: Ca + Cl2 = CaCl2. При нагряване на калций със сяра се образува калциев сулфид: Ca + S = CaS. Калцият може да реагира и с други неметали води до образуването на слабо разтворим калциев хидроксид и отделянето на водороден газ: Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Калциевият метал се използва широко. Използва се като розетка при производството на стомани и сплави и като редуциращ агент за производството на някои огнеупорни метали.
Калцият се получава чрез електролиза на разтопен калциев хлорид. Така калцият е получен за първи път през 1808 г. от Хъмфри Дейви.
worldofscience.ru
Въпреки че калцият е много разпространен по земното кълбо, в природата той не се среща в свободно състояние.
Преди да научим как можете да си набавите чист калций, нека се запознаем с естествените калциеви съединения.
Калцият е метал. В периодичната таблица на Менделеев калций (Calcium), Ca има атомен номер 20 иразположени във II група. Това е химически активен елемент, той лесно взаимодейства с кислорода. Има сребристо-бял цвят.
Естествени калциеви съединения
Намираме калциеви съединения почти навсякъде.
Калциев карбонат,или калциев карбонат – това е най-често срещаното калциево съединение. Химическата му формула е CaCO 3. Мрамор, креда, варовик, ракушена скала - всички тези вещества съдържат калциев карбонат с малко количество примеси. В калцита, чиято формула също е CaCO 3, изобщо няма примеси.
Калциев сулфатнаричан още калциев сулфат. Химическата формула на калциевия сулфат е CaSO4. Известният ни минерален гипс е кристалният хидрат CaSO 4 2H 2 O.
калциев фосфат,калциева сол на ортофосфорна киселина. Това е материалът, от който са изградени костите на хората и животните. Този минерал се нарича трикалциев фосфат Ca 3 (PO 4) 2.
Калциев хлоридCaCl 2, или калциев хлорид, се среща в природата под формата на кристален хидрат CaCl 2 6H 2 O. При нагряване това съединение губи водни молекули.
Калциев флуорид CaF 2 или калциевият флуорид може да се намери естествено в минерала флуорит. А чистият кристален калциев дифлуорид се нарича флуорид.
Но естествените калциеви съединения не винаги имат свойствата, от които хората се нуждаят. Следователно човекът се е научил изкуствено да трансформира такива съединения в други вещества. Някои от тези изкуствени съединения са дори по-познати за нас от естествените. Пример за това са гасената Ca(OH) 2 и негасената вар CaO, които се използват от хората от много дълго време. Много строителни материали като цимент, калциев карбид, белина също съдържат изкуствени калциеви съединения.
Какво е електролиза
Вероятно почти всеки от нас е чувал за явлението, наречено електролиза. Ще се опитаме да дадем най-простото описание на този процес.
Ако прекарате електрически ток през водни разтвори на соли, в резултат на химични трансформации се образуват нови химични вещества. Процесите, протичащи в разтвора при преминаване на електрически ток през него, се наричат електролиза. Всички тези процеси се изучават от наука, наречена електрохимия. Разбира се, процесът на електролиза може да се осъществи само в среда, която провежда ток. Такава среда са водните разтвори на киселини, основи и соли. Те се наричат електролити.
Електродите са потопени в електролита. Отрицателно зареденият електрод се нарича катод. Положително зареден електрод се нарича анод. Когато електрически ток преминава през електролит, възниква електролиза. В резултат на електролизата съставките на разтворените вещества се отлагат върху електродите. На катода те са положително заредени, на анода са отрицателни. Но могат да възникнат вторични реакции върху самите електроди, което води до образуването на вторично вещество.
Виждаме, че с помощта на електролиза се образуват химически продукти без използването на химически реагенти.
Как си набавяте калций?
В промишлеността калцият може да се получи чрез електролиза на разтопен калциев хлорид CaCl2.
CaCl 2 = Ca + Cl 2
В този процес баня, изработена от графит, служи като анод. Банята се поставя в електрическа пещ. Железен прът, който се движи по ширината на ваната и също има способността да се издига и пада, е катодът. Електролитът е разтопен калциев хлорид, който се излива във ваната. Катодът се спуска в електролита. Така започва процесът на електролиза. Под катода се образува разтопен калций. Когато катодът се издигне, калцият се втвърдява там, където докосва катода. Така постепенно, в процеса на повдигане на катода, калцият се натрупва под формата на пръчка. След това калциевият прът се избива от катода.
Чистият калций е получен за първи път чрез електролиза през 1808 г.
Калцият се получава и от оксиди чрез алуминотермична редукция .
4CaO + 2Al -> CaAl 2 O 4 + Ca
В този случай калцият се получава под формата на пара. След това тази пара кондензира.
Калцият има висока химическа активност. Ето защо се използва широко в промишлеността за възстановяване на огнеупорни метали от оксиди, както и в производството на стомана и чугун.
калций(Калций), Ca, химичен елемент от група II на периодичната система на Менделеев, атомен номер 20, атомна маса 40,08; сребристо-бял лек метал. Природният елемент е смес от шест стабилни изотопа: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca и 48 Ca, от които 40 Ca е най-разпространен (96, 97%).
Ca съединения - варовик, мрамор, гипс (както и вар - продукт от калциниране на варовик) са били използвани в строителството още в древността. До края на 18-ти век химиците смятат вар за просто твърдо вещество. През 1789 г. А. Лавоазие предполага, че вар, магнезий, барит, алуминиев оксид и силициев диоксид са сложни вещества. През 1808 г. Г. Дейви, подлагайки смес от мокра гасена вар с живачен оксид на електролиза с живачен катод, приготвя Ca амалгама и чрез дестилиране на живак от нея получава метал, наречен "калций" (от латински calx, пол calcis - вар) .
Разпространение на калция в природата.По съдържание в земната кора Ca се нарежда на 5-то място (след O, Si, Al и Fe); съдържание 2,96% тегл. Той мигрира енергично и се натрупва в различни геохимични системи, образувайки 385 минерала (4-то място по брой минерали). В мантията на Земята има малко Ca и вероятно още по-малко в ядрото на Земята (0,02% в железните метеорити). Ca преобладава в долната част на земната кора, натрупвайки се в основните скали; по-голямата част от Са се съдържа във фелдшпат - Ca анортит; съдържанието в основни скали е 6,72%, в кисели скали (гранити и други) 1,58%. В биосферата възниква изключително рязка диференциация на Ca, свързана главно с „карбонатното равновесие“: когато въглеродният диоксид взаимодейства с карбонат CaCO 3, се образува разтворим бикарбонат Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-. Тази реакция е обратима и е в основата на преразпределението на Ca. Когато съдържанието на CO 2 във водите е високо, Ca е в разтвор, а когато съдържанието на CO 2 е ниско, минералът калцит CaCO 3 се утаява, образувайки дебели отлагания от варовик, креда и мрамор.
Биогенната миграция също играе огромна роля в историята на Ca. В живата материя на металните елементи Ca е основният. Известни са организми, които съдържат повече от 10% Ca (повече въглерод), изграждайки своя скелет от Ca съединения, главно от CaCO 3 (варовити водорасли, много мекотели, бодлокожи, корали, коренища и др.). С погребението на скелети. животни и растения са свързани с натрупването на колосални маси от водорасли, корали и други варовици, които, потапяйки се в дълбините на земята и минерализирайки се превръщат в различни видове мрамор.
Обширните райони с влажен климат (горски зони, тундра) се характеризират с дефицит на Ca - тук той лесно се измива от почвата. Това е свързано с ниско плодородие на почвата, ниска продуктивност на домашните животни, малкия им размер и често заболявания на скелета. Поради това варуването на почвите, храненето на домашни животни и птици и т.н. са от голямо значение. Напротив, в сухия климат CaCO 3 е слабо разтворим, следователно ландшафтите на степите и пустините са богати на Ca. В солените блата и солените езера често се натрупва гипс CaSO 4 · 2H 2 O.
Реките носят много Ca в океана, но той не се задържа в океанската вода (средно съдържание 0,04%), а се концентрира в скелетите на организмите и след смъртта им се отлага на дъното главно под формата на CaCO 3. Варовитите тини са широко разпространени на дъното на всички океани на дълбочини не повече от 4000 m (на по-големи дълбочини CaCO 3 се разтваря и организмите там често страдат от дефицит на Ca).
Подземните води играят важна роля в миграцията на Ca. Във варовиковите масиви на места те интензивно измиват CaCO 3, което е свързано с развитието на карста, образуването на пещери, сталактити и сталагмити. В допълнение към калцита, в моретата от минали геоложки епохи е имало широко разпространено отлагане на Ca фосфати (например фосфоритните находища Каратау в Казахстан), доломит CaCO 3 ·MgCO 3 и в лагуни по време на изпаряване - гипс.
В хода на геоложката история образуването на биогенни карбонати се увеличава и химичното утаяване на калцит намалява. В докамбрийските морета (преди повече от 600 милиона години) не е имало животни с варовити скелети; те са широко разпространени от камбрия (корали, гъби и др.). Това е свързано с високото съдържание на CO 2 в докамбрийската атмосфера.
Физични свойства на калция.Кристалната решетка на α-формата Ca (стабилна при обикновени температури) е лицево-центрирана кубична, a = 5,56 Å. Атомен радиус 1,97Å, йонен радиус Ca 2+ 1,04Å. Плътност 1,54 g/cm 3 (20 °C). Над 464 °C хексагоналната β-форма е стабилна. t топи се 851 °C, t кипи 1482 °C; температурен коефициент на линейно разширение 22·10 -6 (0-300 °C); топлопроводимост при 20 °C 125,6 W/(m K) или 0,3 cal/(cm sec °C); специфичен топлинен капацитет (0-100 °C) 623,9 J/(kg K) или 0,149 cal/(g °C); електрическо съпротивление при 20 °C 4,6·10 -8 ohm·m или 4,6·10 -6 ohm·cm; температурният коефициент на електрическо съпротивление е 4,57·10 -3 (20 °C). Еластичен модул 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); якост на опън 60 MN/m 2 (6 kgf/mm 2); граница на еластичност 4 MN/m 2 (0,4 kgf/mm 2), граница на провлачване 38 MN/m 2 (3,8 kgf/mm 2); относително удължение 50%; Твърдост по Бринел 200-300 Mn/m2 (20-30 kgf/mm2). Калцият с достатъчно висока чистота е пластичен, лесно се пресова, навива и се поддава на рязане.
Химични свойства на калция.Конфигурацията на външната електронна обвивка на атома Ca 4s 2, според която Ca в съединенията е 2-валентен. Химически Ca е много активен. При нормални температури Ca лесно взаимодейства с кислорода и влагата във въздуха, така че се съхранява в херметически затворени контейнери или под минерално масло. При нагряване във въздух или кислород той се запалва, за да даде основния оксид CaO. Известни са и пероксидите Ca - CaO 2 и CaO 4. Ca реагира бързо със студена вода в началото, след това реакцията се забавя поради образуването на Ca (OH) 2 филм. Ca реагира енергично с гореща вода и киселини, освобождавайки H2 (с изключение на концентрираната HNO3). Реагира с флуор на студено, а с хлор и бром - над 400 °C, давайки съответно CaF 2, CaCl 2 и CaBr 2. В разтопено състояние тези халогениди образуват така наречените подсъединения с Ca - CaF, CaCl, в които Ca формално е едновалентен. Когато Ca се нагрява със сяра, се получава калциев сулфид CaS, последният добавя сяра, образувайки полисулфиди (CaS 2, CaS 4 и други). Взаимодействайки със сух водород при 300-400 °C, Ca образува хидрид CaH 2 - йонно съединение, в което водородът е анион. При 500 °C Ca и азотът дават Ca3N2 нитрид; взаимодействието на Ca с амоняка на студено води до сложен амоняк Ca 6. При нагряване без достъп на въздух с графит, силиций или фосфор Ca дава съответно калциев карбид CaC 2, силициди Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 и фосфид Ca 3 P 2. Ca образува интерметални съединения с Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn и др.
Получаване на калций.В промишлеността Ca се получава по два начина: 1) чрез нагряване на брикетирана смес от CaO и Al прах при 1200 °C във вакуум от 0,01-0,02 mm Hg. Изкуство.; освободен при реакцията: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al 2 O 3 + 3Ca Парите на Ca кондензират върху студена повърхност; 2) чрез електролиза на стопилката CaCl 2 и KCl с течен медно-калциев катод се получава Cu - Ca сплав (65% Ca), от която Ca се дестилира при температура 950-1000 ° C във вакуум от 0,1-0,001 mm Hg. Изкуство.
Приложение на калций.Под формата на чист метал Ca се използва като редуциращ агент за U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и някои редкоземни метали от техните съединения. Използва се също за дезоксидиране на стомани, бронз и други сплави, за отстраняване на сяра от петролни продукти, за дехидратиране на органични течности, за пречистване на аргон от азотни примеси и като газов абсорбер в електрически вакуумни устройства. Антифрикционните материали от системата Pb-Na-Ca, както и сплавите Pb-Ca, използвани за производството на електрически черупки, са широко използвани в технологията. кабели Ca-Si-Ca сплавта (силикокалций) се използва като деоксидант и дегазатор при производството на висококачествени стомани.
Калций в тялото. Ca е един от биогенните елементи, необходими за нормалното протичане на жизнените процеси. Той присъства във всички тъкани и течности на животни и растения. Само редки организми могат да се развиват в среда, лишена от Ca. В някои организми съдържанието на Ca достига 38%; при хора - 1,4-2%. Клетките на растителните и животинските организми изискват строго определени съотношения на Ca 2+, Na + и K + йони в извънклетъчната среда. Растенията получават Ca от почвата. Въз основа на връзката им с Ca растенията се делят на калцефили и калцефоби. Животните получават Ca от храна и вода. Ca е необходим за образуването на редица клетъчни структури, поддържане на нормалната пропускливост на външните клетъчни мембрани, за оплождането на яйцата на риби и други животни и за активирането на редица ензими. Ca 2+ йони предават възбуждане на мускулните влакна, което ги кара да се свиват, увеличават силата на сърдечните контракции, повишават фагоцитната функция на левкоцитите, активират системата на защитните кръвни протеини и участват в нейната коагулация. В клетките почти целият Ca се намира под формата на съединения с протеини, нуклеинови киселини, фосфолипиди и в комплекси с неорганични фосфати и органични киселини. В кръвната плазма на хората и висшите животни само 20-40% от Са може да се свърже с протеини. При животни със скелет до 97-99% от целия Ca се използва като строителен материал: при безгръбначните главно под формата на CaCO 3 (черупки на мекотели, корали), при гръбначните - под формата на фосфати. Много безгръбначни съхраняват Ca преди линеене, за да изградят нов скелет или да осигурят жизнени функции при неблагоприятни условия.
Съдържанието на Ca в кръвта на хората и висшите животни се регулира от хормони на паращитовидната и щитовидната жлеза. Витамин D играе ключова роля в тези процеси. Абсорбцията на Ca се извършва в предната част на тънките черва. Усвояването на Ca се влошава с намаляване на чревната киселинност и зависи от съотношението на Ca, P и мазнини в храната. Оптималното съотношение Ca/P в кравето мляко е около 1,3 (в картофите 0,15, в боба 0,13, в месото 0,016). Ако в храната има излишък на P или оксалова киселина, абсорбцията на Ca се влошава. Жлъчните киселини ускоряват усвояването му. Оптималното съотношение Ca/мазнини в човешката храна е 0,04-0,08 g Ca на 1 g мазнина. Екскрецията на Ca се извършва главно през червата. Бозайниците губят много Ca в млякото по време на лактация. При нарушения на фосфорно-калциевия метаболизъм се развива рахит при млади животни и деца, а при възрастни се развиват промени в състава и структурата на скелета (остеомалация).
калций аз
Калций (Ca)
химичен елемент от група II на периодичната система на химичните елементи D.I. Менделеев; принадлежи към алкалоземните метали и има висока биологична активност. Атомният номер на калция е 20, атомната маса е 40,08. В природата са открити шест стабилни изотопа на въглерода с масови числа 40, 42, 43, 44, 46 и 48. Калцият е химически активен, среща се в природата под формата на съединения - силикати (например азбест), карбонати (варовик, мрамор, креда, калцит, арагонит), сулфати (гипс и анхидрит), фосфорит, доломит и др. основният структурен елемент на костната тъкан (виж кост) ,
важен компонент на системата за кръвосъсирване (съсирване на кръвта) ,
необходим елемент от човешката храна, който поддържа хомеостатичното съотношение на електролитите във вътрешната среда на тялото. Сред най-важните функции в живия организъм е участието му в работата на много ензимни системи (включително тези, поддържащи мускулите) в предаването на нервните импулси, в реакцията на мускулите към нервната и в промяната на активността на хормоните, които се осъществява с участието на аденилат циклаза. Човешкото тяло съдържа 1-2 килограмакалций (около 20 Жот 1 килограмателесно тегло, при новородени около 9 g/kg). От общото количество калций 98-99% се намира в костната и хрущялната тъкан под формата на карбонат, фосфат, съединения с хлор, органични киселини и други вещества. Останалото количество се разпределя в меките тъкани (около 20 мгот 100 Жтъкан) и извънклетъчна течност. Кръвната плазма съдържа около 2,5 mmol/lкалций (9-11 мг/100 мл) под формата на две фракции: недифундираща (комплекси с протеини) и дифундираща (йонизиран калций и комплекси с киселини). Комплексите с протеини са една от формите на отлагане на калций. Те представляват 1/3 от общото количество К. плазма. йонизиран K в кръвта е 1,33 mmol/l, комплекси с фосфати, карбонати, цитрати и аниони на други органични киселини - 0,3 mmol/l. Съществува обратна връзка между йонизирания калий и калиевия фосфат в кръвната плазма, но при рахит се наблюдава намаляване на концентрацията на двата йона, а при хиперпаратироидизъм - повишаване. В клетките основната част от фосфора се свързва с протеини и фосфолипиди на клетъчните мембрани и мембраните на клетъчните органели. Регулирането на трансмембранния трансфер на Ca 2+, в което участва специфичен Ca 2+-зависим, се осъществява от хормони на щитовидната жлеза (Щитовидна жлеза) и паращитовидните жлези (Паращитовидни жлези) -
паратироиден хормон и неговия антагонист калцитонин. Съдържанието на йонизиран К. в плазмата се регулира от сложен механизъм, чиито компоненти са (К. депо), черен дроб (с жлъчка) и калцитонин, както и D (1,25-диокси-холекалциферол). повишава съдържанието на К. и намалява съдържанието на К. фосфат в кръвта, действайки синергично с витамин D. Той причинява хиперкалциемия чрез повишаване на активността на остеокластите и засилване на резорбцията и повишава реабсорбцията на К. в бъбречните тубули. При хипокалциемия паратироидният хормон се повишава значително. , като антагонист на паратироидния хормон, в случай на хиперкалциемия, намалява съдържанието на калий в кръвта и броя на остеокластите и увеличава отделянето на калиев фосфат от бъбреците. Хипофизната жлеза също участва в регулирането на калциевия метаболизъм (виж Хормони на хипофизата) ,
надбъбречна кора (надбъбречни жлези) .
Поддържането на хомеостатичната концентрация на К. в тялото се координира от централната нервна система. (основно хипоталамо-хипофизната система (Хипоталамо-хипофизна система)) и автономната нервна система. К. играе важна роля в механизма на мускулната работа (Мускулна работа) .
Това е фактор, който позволява мускулна контракция: с увеличаване на концентрацията на K йони в миоплазмата, K се присъединява към регулаторния протеин, в резултат на което става способен да взаимодейства с миозина; свързвайки се, тези два протеина се образуват и мускулът се свива. По време на образуването на актомиозин възниква АТФ, чиято химическа енергия осигурява механична работа и частично се разсейва като топлина. Най-голямата контрактилност на скелета се наблюдава при концентрация на калций 10 -6 -10 -7 къртица; когато концентрацията на K йони намалява (по-малко от 10 -7 къртица) мускулът губи способността си да се съкращава и напряга. Ефектът на К. върху тъканите се проявява в промени в техния трофизъм, интензивността на редокс процесите и други реакции, свързани с образуването на енергия. Промяната в концентрацията на калий в течността, измиваща нервната клетка, значително засяга нейните мембрани за калиеви йони и особено за натриеви йони (вижте Биологични мембрани) ,
Освен това, намаляването на нивото на K причинява повишаване на пропускливостта на мембраната за натриеви йони и повишаване на възбудимостта на неврона. Увеличаването на концентрацията на K има стабилизиращ ефект върху мембраната на нервните клетки. Установена е ролята на К. в процесите, свързани със синтеза и освобождаването на медиатори от нервните окончания (медиатори). ,
осигуряване на синаптично предаване на нервни импулси. Източникът на К. за тялото е. Един възрастен трябва да получава 800-1100 на ден от храната мгкалций, деца под 7 години - около 1000 мг, 14-18 години - 1400 мг, бременни - 1500 бр мг,кърмене - 1800-2000 мг. Калцият, съдържащ се в хранителните продукти, е представен главно от фосфат, други съединения (карбонат, тартарат, К. оксалат и калциево-магнезиева сол на фитиновата киселина) - в много по-малки количества. Преобладаващо неразтворимите соли на калия в стомаха се разтварят частично от стомашния сок, след което се подлагат на действието на жлъчните киселини, които го превръщат в смилаема форма. К. се среща главно в проксималните части на тънките черва. възрастен човек абсорбира по-малко от половината от общото количество калий, доставено с храната. Усвояването на К. се увеличава по време на растеж по време на бременност и кърмене. Усвояването на K. се влияе от връзката му с мазнините, магнезия и фосфора в храната, витамин D и други фактори. При недостатъчен прием на мазнини се създава дефицит на калциеви соли на мастни киселини, необходими за образуването на разтворими комплекси с жлъчни киселини. Обратно, при консумация на прекалено мазни храни няма достатъчно жлъчни киселини, за да ги превърнат в разтворимо състояние, така че значително количество неусвоен калций се отделя от тялото. Оптималното съотношение на калий и фосфор в храната осигурява минерализацията на костите на растящия организъм. Регулаторът на това съотношение е витамин D, което обяснява повишената нужда от него при децата. Методът на екскреция на К. зависи от естеството на диетата: ако в диетата преобладават продукти с кисела реакция (месо, хляб, зърнени храни), екскрецията на К. се увеличава в урината; продукти с алкална реакция ( млечни продукти, плодове, зеленчуци) - в изпражненията. Дори леко повишаване на съдържанието му в кръвта води до повишена екскреция на калий с урината. Излишъкът () К. или дефицитът () от него в организма може да бъде причина или следствие от редица патологични състояния. По този начин хиперкалцемията възниква при прекомерен прием на калиеви соли, повишена абсорбция на калий в червата, намалена екскреция от бъбреците, повишена консумация на витамин D и се проявява чрез забавяне на растежа, анорексия, запек, жажда, полиурия, мускулна хипотония и хиперрефлексия. При продължителна хиперкалцемия се развива калциноза ,
артериална, нефропатия. наблюдавани при редица заболявания, придружени от нарушен минерален метаболизъм (виж Рахит ,
остеомалация) ,
системна костна саркоидоза и мултиплен миелом, болест на Иценко-Кушинг, акромегалия, хипотиреоидизъм, злокачествени тумори, особено при наличие на костни метастази, хиперпаратироидизъм. Обикновено се придружава хиперкалцемия. Хипокалцемия, клинично изявена с тетания (тетания) ,
може да възникне при хипопаратиреоидизъм, идиопатична тетания (спазмофилия), заболявания на стомашно-чревния тракт, хронична бъбречна недостатъчност, захарен диабет, синдром на Fanconi-Albertini, хиповитаминоза D. В случай на дефицит на K в организма, K лекарства (калциев хлорид, калциев глюконат, калциев лактат, калций, калциев карбонат). Определянето на съдържанието на K. в кръвния серум, урината и изпражненията служи като допълнителен диагностичен тест за някои заболявания. За изследване на биологични течности се използват директни и косвени методи. Косвените методи се основават на предварително утаяване на K. с амониев оксалат, хлоранилат или пикроленат и последващо гравиметрично, титриметрично или колориметрично определяне. Директните методи включват комплексометрично титруване в присъствието на етилендиаминтетраацетат или етилен гликолтетраацетат и метални индикатори, например мурексид (метод на Грийнблат-Хартман), флуорексон, тъмно син кисел хром, калций и др., колориметрични методи, използващи ализарин, метилтимолово синьо, о-крезолфталеин комплексон, глиокеал-бис-2-хидроксианил; флуориметрични методи; метод на пламъчна фотометрия; атомно-абсорбционна спектрометрия (най-точният и чувствителен метод, позволяващ да се определи до 0,0001% калций); метод, използващ йон-селективни електроди (позволява ви да определите активността на калциевите йони). Съдържанието на йонизиран калций в кръвния серум може да се определи с помощта на данните) за концентрацията на общ калций и общ протеин, като се използва емпиричната формула: процент калций, свързан с протеин = 8() + 2() + 3 Ж/100 мл. Библиография:Костюк П.Г. Калций и клетка, М., 1986, библиогр.; Лабораторни методи на изследване в клиниката, изд. В.В. Меншикова, с. 59, 265, М., 1987; Регулиране на калциевите йони, изд. М.Д. Kursky et al., Киев, 1977; Романенко В.Д. калциев метаболизъм, Киев, 1975, библиогр. химичен елемент от група II на периодичната таблица D.I. Менделеев; атомен номер 20, атомна маса 40,08; има висока биологична активност; е важен компонент на системата за кръвосъсирване; част от костната тъкан; Като лекарства се използват различни калциеви съединения.
1. Малка медицинска енциклопедия. - М.: Медицинска енциклопедия. 1991-96 2. Първа помощ. - М.: Велика руска енциклопедия. 1994 3. Енциклопедичен речник на медицинските термини. - М.: Съветска енциклопедия. - 1982-1984 г.
Синоними:- (Калций), Ca, химичен елемент от II група на периодичната система, атомен номер 20, атомна маса 40.08; се отнася до алкалоземни метали; температура на топене 842shC. Съдържа се в костната тъкан на гръбначни животни, черупки на мекотели и черупки от яйца. калций...... Съвременна енциклопедия
Металът е сребристо-бял, вискозен, ковък и бързо се окислява във въздуха. Скорост на топене pa 800-810°. Среща се в природата под формата на различни соли, които образуват отлагания на креда, варовик, мрамор, фосфорити, апатити, гипс и др. дор...... Технически железопътен речник
- (лат. Calcium) Ca, химичен елемент от група II на периодичната таблица, атомен номер 20, атомна маса 40.078, принадлежи към алкалоземните метали. Име от латински calx, род. calcis вар. Сребристо бял метал,..... Голям енциклопедичен речник
- (символ Ca), широко разпространен сребристо-бял метал от групата на АЛКАЛНОЗЕМНИТЕ ЗЕМИ, изолиран за първи път през 1808 г. Намерен в много скали и минерали, особено варовик и гипс, както и кости. В тялото насърчава... Научно-технически енциклопедичен речник
Ca (от лат. Calx, род calcis вар *a. калций; n. Kalzium; f. calcium; i. calcio), хим. елемент от група II периодичен. Система на Менделеев, at.sci. 20, при. м. 40.08. Състои се от шест стабилни изотопа: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%),… … Геоложка енциклопедия
КАЛЦИЙ, калций, много други. не, съпруг (от латински calx вар) (химикал). Химическият елемент е сребристо-бял метал, открит във вар. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Физическа енциклопедия на тълковния речник на Ушаков
