Kalcis nuo senų senovės žmonėms buvo žinomas šarminių junginių, tokių kaip kreida ar kalkakmenis, pavidalu. Šis elementas gryna forma buvo gautas XIX amžiaus pradžioje. Tada buvo nustatyta, kad pagal savo pagrindines savybes kalcis priklauso šarminiams metalams.
Kalcis atlieka svarbų biologinį vaidmenį – jis yra pagrindinis skeleto (įskaitant išorinį) makroelementas daugumoje planetos rūšių, yra hormonų dalis ir yra nervų ir raumenų sąveikos reguliatorius. Chemiškai grynas kalcis naudojamas įvairiose reakcijose, metalurgijoje ir daugelyje kitų pramonės šakų.
bendrosios charakteristikos
Kalcis yra vienas iš tipiškų aktyvių šarminių metalų šeimos atstovų. Savo gryna forma tekstūra ir išvaizda primena geležį, o blizgesys yra ne toks ryškus. Trapus, lūžta susidarant nevienalytėms kristalinėms granulėms. Kalcis geriausiai žinomas kaip jo junginiai (kreida, kalkakmenis, silicio dioksidas ir kiti), kur jis atrodo kaip balkšva trupanti medžiaga.
Dėl didelio reaktyvumo jis nerandamas gryna forma. Tai yra daugumos mineralų dalis, tarp kurių svarbiausi yra marmuras, granitas, alebastras ir kai kurios kitos vertingos uolienos.
Pagrindinės fizinės ir cheminės savybės
Priklauso antrajai periodinės elementų lentelės grupei, turinčiai panašias fizines savybes kaip ir kiti šarminės grupės atstovai:
- Santykinai mažas tankis (1,6 g/cm3);
- Lydymosi temperatūros riba normaliomis sąlygomis yra 840 0 C;
- Vidutinis šilumos laidumas paprastai yra pastebimai mažesnis nei daugelio metalų;
Apskritai kalcio fizika nieko nestebina. Šis elementas, turintis tipišką kristalinę gardelę, yra gana mažo stiprumo ir beveik nulinio lankstumo, lengvai trupa ir lūžta, susidarant būdingam kristaliniam raštui ties lūžio riba.
Tačiau naujausi tyrimai parodė labai įdomių rezultatų. Nustatyta, kad esant aukštam atmosferos slėgiui, ima keistis elemento fizikinės savybės. Puslaidininkių savybės yra visiškai nebūdingos jokiems metalams. Didelis slėgis sukelia kalcio superlaidžių savybių atsiradimą. Šie tyrimai turi platų poveikį, tačiau kol kas kalcio panaudojimas apsiriboja jo įprastomis savybėmis.
Savo cheminėmis savybėmis kalcis niekuo neišsiskiria ir yra tipiškas šarminių žemių metalas:
- Didelis reaktyvumas;
- Norima sąveika su atmosfera ir būdingos nuobodžios plėvelės susidarymas elemento paviršiuje;
- Aktyviai sąveikauja su vandeniu, tačiau, skirtingai nuo tokių elementų kaip natris, sprogi egzoterminė reakcija nevyksta;
- Reaguoja su visais aktyviais nemetalais, įskaitant jodą ir bromą;
Skirtingai nuo aktyvesnių šarminių metalų, kalciui reikalingas katalizatorius arba stipri šiluma, kad jis reaguotų su metalais ir santykinai inertiniais elementais (pavyzdžiui, anglimi). Kalcis laikomas sandariai uždarytuose stikliniuose induose, kad būtų išvengta spontaniškų reakcijų.
Kalcis yra viena iš penkių gausiausių medžiagų planetoje, antra po deguonies, silicio ir aliuminio su geležimi. Be to, gamtoje šis elementas daugiausia randamas kietų arba granuliuotų mineralų pavidalu. Geriausiai žinomas kalcio junginys yra kalkakmenis. Kalcis taip pat sudaro platų įvairių mineralų spektrą – nuo minėtų granito ir marmuro iki rečiau paplitusių baritų ir sparnų. Remiantis apytiksliais mokslininkų skaičiavimais, gryno kalcio kiekis yra apie 3,4% masės.
Pramonės taikymo sritis
Pramonėje kalcis yra viena iš plačiai metalurgijos reikmėms reikalingų medžiagų grupės. Su jo pagalba gaunami išgryninti metalai, įskaitant uraną ir torą, taip pat kai kuriuos retųjų žemių elementus. Kalcio pridėjimas prie plieno lydalo padeda surišti ir pašalinti laisvą deguonį, o tai pagerina metalų lydinio struktūrines savybes. Kalcis taip pat naudojamas kaip elektrolitinis elementas baterijose ir baterijose.
Kalcis(kalcis), Ca, Mendelejevo periodinės sistemos II grupės cheminis elementas, atominis skaičius 20, atominė masė 40,08; sidabro-balto lengvo metalo. Natūralus elementas yra šešių stabilių izotopų mišinys: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ir 48 Ca, iš kurių 40 Ca yra gausiausia (96, 97%).
Ca junginiai – kalkakmenis, marmuras, gipsas (taip pat kalkės – kalkakmenio deginimo produktas) jau senovėje buvo naudojami statybose. Iki XVIII amžiaus pabaigos chemikai kalkes laikė paprasta kieta medžiaga. 1789 m. A. Lavoisier pasiūlė, kad kalkės, magnezija, baritas, aliuminio oksidas ir silicio dioksidas yra sudėtingos medžiagos. 1808 m. G. Davy, gyvsidabrio katodu elektrolizuodamas šlapių gesintų kalkių ir gyvsidabrio oksido mišinį, paruošė Ca amalgamą ir iš jos distiliuodamas gyvsidabrį gavo metalą, vadinamą „kalciu“ (iš lot. calx, lytis kalcis – kalkės) .
Kalcio pasiskirstymas gamtoje. Pagal gausumą žemės plutoje Ca užima 5 vietą (po O, Si, Al ir Fe); kiekis 2,96 % masės. Jis energingai migruoja ir kaupiasi įvairiose geocheminėse sistemose, sudarydamas 385 naudingąsias iškasenas (4 vieta pagal naudingųjų iškasenų skaičių). Žemės mantijoje Ca yra mažai, o Žemės šerdyje tikriausiai dar mažiau (geležies meteorituose – 0,02 %). Žemutinėje žemės plutos dalyje vyrauja Ca, kaupiasi pagrindinėse uolienose; didžioji dalis Ca yra lauko špate – Ca anortite; bazinėse uolienose yra 6,72%, rūgščiose uolienose (granituose ir kitose) 1,58%. Biosferoje vyksta ypač ryški Ca diferenciacija, daugiausia susijusi su „karbonato pusiausvyra“: kai anglies dioksidas sąveikauja su karbonatu CaCO 3, susidaro tirpus bikarbonatas Ca(HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2 = Ca 2+ + 2HCO 3-. Ši reakcija yra grįžtama ir yra Ca persiskirstymo pagrindas. Kai vandenyse yra daug CO 2, Ca yra tirpus, o kai CO 2 kiekis mažas, mineralinis kalcitas CaCO 3 nusėda, sudarydamas storas kalkakmenio, kreidos ir marmuro nuosėdas.
Biogeninė migracija taip pat vaidina didžiulį vaidmenį Ca istorijoje. Gyvoje metalinių elementų medžiagoje Ca yra pagrindinis. Yra žinomi organizmai, kuriuose yra daugiau nei 10% Ca (daugiau anglies), kurie sudaro savo skeletą iš Ca junginių, daugiausia iš CaCO 3 (kalkingi dumbliai, daug moliuskų, dygiaodžių, koralų, šakniastiebių ir kt.). Su skeletų laidojimu jūroje. gyvūnai ir augalai siejami su kolosaliomis dumblių, koralų ir kitų kalkakmenių masėmis, kurios, pasinerdamos į žemės gelmes ir mineralizdamos, virsta įvairių rūšių marmuru.
Didžiuliai drėgno klimato plotai (miško zonos, tundra) pasižymi Ca trūkumu – čia jis lengvai išplaunamas iš dirvožemio. Tai siejama su žemu dirvožemio derlingumu, mažu naminių gyvulių produktyvumu, mažu jų dydžiu, dažnai ir skeleto ligomis. Todėl didelę reikšmę turi dirvų kalkinimas, naminių gyvulių ir paukščių maitinimas ir kt. Priešingai, sausame klimate CaCO 3 tirpsta blogai, todėl stepių ir dykumų kraštovaizdyje gausu Ca. Druskinėse pelkėse ir druskinguose ežeruose dažnai kaupiasi gipsas CaSO 4 · 2H 2 O.
Upės į vandenyną atneša daug Ca, tačiau jis neužsibūna vandenyno vandenyje (vidutinis kiekis 0,04%), o koncentruojasi organizmų griaučiuose ir po jų mirties nusėda į dugną daugiausia CaCO pavidalu. 3. Kalkingi dumblai paplitę visų vandenynų dugne ne didesniame kaip 4000 m gylyje (didesniame gylyje CaCO 3 tirpsta, o organizmai ten dažnai kenčia nuo Ca trūkumo).
Požeminis vanduo vaidina svarbų vaidmenį Ca migracijoje. Klinčių masyvuose vietomis jie intensyviai išplauna CaCO 3, kuris siejamas su karsto vystymusi, urvų, stalaktitų ir stalagmitų formavimusi. Be kalcito, praėjusių geologinių epochų jūrose plačiai nusėdo Ca fosfatai (pavyzdžiui, Karatau fosforito telkiniai Kazachstane), dolomitas CaCO 3 ·MgCO 3, o lagūnose garuojant – gipsas.
Geologinės istorijos eigoje padaugėjo biogeninių karbonatų susidarymo ir sumažėjo cheminių kalcito nusodinimų. Prekambrijos jūrose (daugiau nei prieš 600 mln. metų) nebuvo gyvūnų su kalkingais skeletais; jie plačiai paplito nuo Kambro laikų (koralai, kempinės ir kt.). Tai siejama su dideliu CO 2 kiekiu Prekambro atmosferoje.
Kalcio fizinės savybės.α formos Ca kristalinė gardelė (stabili esant įprastoms temperatūroms) yra į veidą orientuota kubinė, a = 5,56 Å. Atominis spindulys 1,97Å, joninis spindulys Ca 2+ 1,04Å. Tankis 1,54 g/cm 3 (20 °C). Aukštesnėje nei 464 °C temperatūroje šešiakampė β forma yra stabili. t lydymosi temperatūra 851 °C, t virimo temperatūra 1482 °C; temperatūrinis tiesinio plėtimosi koeficientas 22·10 -6 (0-300 °C); šilumos laidumas esant 20 °C 125,6 W/(m K) arba 0,3 cal/(cm sek °C); savitoji šiluminė talpa (0-100 °C) 623,9 J/(kg K) arba 0,149 cal/(g °C); elektrinė varža 20 °C temperatūroje 4,6·10 -8 om·m arba 4,6·10 -6 om·cm; elektrinės varžos temperatūros koeficientas yra 4,57·10 -3 (20 °C). Tamprumo modulis 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); tempiamasis stipris 60 MN/m 2 (6 kgf/mm 2); tamprumo riba 4 MN/m 2 (0,4 kgf/mm 2), takumo riba 38 MN/m 2 (3,8 kgf/mm 2); santykinis pailgėjimas 50%; Brinelio kietumas 200-300 Mn/m2 (20-30 kgf/mm2). Pakankamai gryno kalcis yra plastikinis, lengvai presuojamas, valcuojamas ir tinkamas pjaustyti.
Cheminės kalcio savybės. Ca 4s 2 atomo išorinio elektroninio apvalkalo konfigūracija, pagal kurią Ca junginiuose yra 2-valentė. Chemiškai Ca yra labai aktyvus. Esant normaliai temperatūrai, Ca lengvai sąveikauja su oro deguonimi ir drėgme, todėl laikomas hermetiškai uždarytuose induose arba po mineraline alyva. Kaitinamas ore arba deguonyje, jis užsidega ir susidaro bazinis oksidas CaO. Taip pat žinomi peroksidai Ca - CaO 2 ir CaO 4. Ca iš pradžių greitai reaguoja su šaltu vandeniu, vėliau reakcija sulėtėja, nes susidaro Ca(OH) 2 plėvelė. Ca intensyviai reaguoja su karštu vandeniu ir rūgštimis, išskirdamas H2 (išskyrus koncentruotą HNO3). Jis reaguoja su fluoru šaltyje, o su chloru ir bromu - aukštesnėje nei 400 °C temperatūroje, todėl susidaro atitinkamai CaF 2, CaCl 2 ir CaBr 2. Išlydytoje būsenoje šie halogenidai sudaro vadinamuosius subjunginius su Ca - CaF, CaCl, kuriuose Ca formaliai yra monovalentinis. Kaitinant Ca su siera, gaunamas kalcio sulfidas CaS, pastarasis prideda sieros, sudarydamas polisulfidus (CaS 2, CaS 4 ir kt.). Sąveikaujant su sausu vandeniliu 300-400 °C temperatūroje, Ca sudaro hidridą CaH 2 – joninį junginį, kuriame vandenilis yra anijonas. 500 °C temperatūroje Ca ir azotas duoda Ca 3 N 2 nitridą; Ca sąveika su amoniaku šaltyje sukelia sudėtingą amoniaką Ca 6. Kaitinamas be oro prieigos grafitu, siliciu ar fosforu, Ca suteikia atitinkamai kalcio karbido CaC 2, silicidus Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 ir fosfidą Ca 3 P 2. Ca sudaro intermetalinius junginius su Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn ir kt.
Kalcio gavimas. Pramonėje Ca gaunamas dviem būdais: 1) kaitinant briketuotą CaO ir Al miltelių mišinį 1200 °C temperatūroje 0,01-0,02 mm Hg vakuume. Art.; reakcijos metu išsiskiria: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al 2 O 3 + 3Ca Ca garai kondensuojasi ant šalto paviršiaus; 2) CaCl 2 ir KCl lydalo elektrolizės būdu skystu vario-kalcio katodu gaunamas Cu - Ca lydinys (65 % Ca), iš kurio 950-1000 °C temperatūroje vakuume distiliuojamas Ca. 0,1-0,001 mm Hg. Art.
Kalcio taikymas. Gryno metalo pavidalu Ca naudojamas kaip U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb ir kai kurių retųjų žemių metalų reduktorius iš jų junginių. Jis taip pat naudojamas plieno, bronzos ir kitų lydinių deoksidavimui, sieros pašalinimui iš naftos produktų, organinių skysčių dehidratavimui, argono valymui iš azoto priemaišų ir kaip dujų absorberis elektriniuose vakuuminiuose įrenginiuose. Technologijoje plačiai naudojamos Pb-Na-Ca sistemos antifrikcinės medžiagos, taip pat Pb-Ca lydiniai, naudojami elektros korpusų gamybai. kabeliai Ca-Si-Ca lydinys (silikokalcis) naudojamas kaip deoksidatorius ir degazatorius gaminant aukštos kokybės plieną.
Kalcis organizme. Ca yra vienas iš biogeninių elementų, būtinų normaliam gyvybės procesų funkcionavimui. Jo yra visuose gyvūnų ir augalų audiniuose ir skysčiuose. Tik reti organizmai gali vystytis aplinkoje, kurioje nėra Ca. Kai kuriuose organizmuose Ca kiekis siekia 38 %; žmonėms – 1,4-2 proc. Augalų ir gyvūnų organizmų ląstelėms ekstraląstelinėje aplinkoje reikia griežtai apibrėžto Ca 2+, Na + ir K + jonų santykio. Augalai Ca gauna iš dirvožemio. Pagal ryšį su Ca augalai skirstomi į kalcefilus ir kalcefobus. Gyvūnai Ca gauna iš maisto ir vandens. Ca yra būtinas daugelio ląstelių struktūrų susidarymui, normaliam išorinių ląstelių membranų pralaidumui palaikyti, žuvų ir kitų gyvūnų ikrams apvaisinti, daugelio fermentų aktyvavimui. Ca 2+ jonai perduoda sužadinimą raumenų skaiduloms, todėl ji susitraukia, didina širdies susitraukimų stiprumą, padidina leukocitų fagocitinę funkciją, aktyvina apsauginių kraujo baltymų sistemą, dalyvauja jos krešėjimui. Ląstelėse beveik visas Ca randamas junginių su baltymais, nukleino rūgštimis, fosfolipidais ir kompleksų su neorganiniais fosfatais ir organinėmis rūgštimis pavidalu. Žmonių ir aukštesniųjų gyvūnų kraujo plazmoje tik 20-40% Ca gali būti prijungta prie baltymų. Gyvūnams, turintiems skeletą, iki 97–99% viso Ca yra naudojama kaip statybinė medžiaga: bestuburiams daugiausia CaCO 3 (moliuskų kriauklės, koralai), stuburiniams - fosfatų pavidalu. Daugelis bestuburių prieš lyjant kaupia Ca, kad sukurtų naują skeletą arba užtikrintų gyvybines funkcijas nepalankiomis sąlygomis.
Ca kiekį žmonių ir aukštesniųjų gyvūnų kraujyje reguliuoja prieskydinės liaukos ir skydliaukės hormonai. Vitaminas D vaidina pagrindinį vaidmenį šiuose procesuose Ca absorbcija vyksta priekinėje plonosios žarnos dalyje. Ca pasisavinimas prastėja mažėjant žarnyno rūgštingumui ir priklauso nuo Ca, P ir riebalų santykio maiste. Optimalus Ca/P santykis karvės piene – apie 1,3 (bulvėse 0,15, pupelėse – 0,13, mėsoje – 0,016). Jei maiste yra P ar oksalo rūgšties perteklius, pablogėja Ca pasisavinimas. Tulžies rūgštys pagreitina jo pasisavinimą. Optimalus Ca/riebalų santykis žmogaus maiste yra 0,04-0,08 g Ca 1 g riebalų. Ca išsiskiria daugiausia per žarnyną. Žinduoliai laktacijos metu netenka daug piene esančio Ca. Sutrikus fosforo ir kalcio apykaitai, jauniems gyvūnams ir vaikams išsivysto rachitas, suaugusiems gyvūnams – skeleto sudėties ir struktūros pokyčiai (osteomalacija).
Kalcis yra pagrindinės antrosios grupės, ketvirtojo periodinės D. I. Mendelejevo cheminių elementų sistemos pogrupio elementas, kurio atominis skaičius yra 20. Jis žymimas simboliu Ca (lat. Kalcis). Paprasta medžiaga kalcis yra minkštas, chemiškai aktyvus sidabriškai baltos spalvos šarminis žemės metalas.
Kalcis aplinkojeGamtoje jo yra labai daug: iš kalcio druskų susidaro kalnų grandinės ir molio uolienos, randama jūros ir upių vandenyje, yra augalų ir gyvūnų organizmų dalis. Kalcis sudaro 3,38 % žemės plutos masės (5 vieta pagal gausumą po deguonies, silicio, aliuminio ir geležies).
Kalcio izotopaiKalcis gamtoje randamas kaip šešių izotopų mišinys: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ir 48 Ca, tarp kurių labiausiai paplitęs – 40 Ca – yra 96,97%.
Iš šešių natūralių kalcio izotopų penki yra stabilūs. Šeštasis izotopas 48 Ca, sunkiausias iš šešių ir labai retas (jo izotopų gausa yra tik 0,187 %), neseniai buvo atrastas dvigubai beta skilimas, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 5,3 x 10 19 metų.
Kalcio kiekis uolienose ir mineraluoseDaugiausia kalcio yra įvairių uolienų silikatuose ir aliumosilikatuose (granituose, gneisuose ir kt.), ypač lauko špate – Ca anortite.
Nuosėdinių uolienų pavidalu kalcio junginius sudaro kreida ir kalkakmeniai, daugiausia susidedantys iš mineralinio kalcito (CaCO 3). Kristalinė kalcito forma – marmuras – gamtoje sutinkama daug rečiau.
Kalcio mineralai, tokie kaip kalcitas CaCO 3 , anhidritas CaSO 4 , alebastras CaSO 4 · 0,5H 2 O ir gipsas CaSO 4 · 2H 2 O, fluoritas CaF 2 , apatitai Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomitas MgCO 3 ·CaCO 3. Kalcio ir magnio druskų buvimas natūraliame vandenyje lemia jo kietumą.
Kalcis, energingai migruodamas žemės plutoje ir besikaupiantis įvairiose geocheminėse sistemose, sudaro 385 mineralus (ketvirtas pagal naudingųjų iškasenų skaičių).
Kalcio migracija žemės plutojeNatūralioje kalcio migracijoje svarbų vaidmenį vaidina „karbonato pusiausvyra“, susijusi su grįžtama kalcio karbonato sąveikos su vandeniu ir anglies dioksidu reakcija, susidarant tirpiam bikarbonatui:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -
(pusiausvyra pasislenka į kairę arba dešinę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos).
Didžiulį vaidmenį atlieka biogeninė migracija.
Kalcio kiekis biosferojeKalcio junginių yra beveik visuose gyvūnų ir augalų audiniuose (taip pat žr. toliau). Nemažai kalcio randama gyvuose organizmuose. Taigi hidroksiapatitas Ca 5 (PO 4) 3 OH arba, kitame įraše, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, yra stuburinių gyvūnų, įskaitant žmones, kaulinio audinio pagrindas; Daugelio bestuburių lukštai ir lukštai, kiaušinių lukštai ir kt. yra pagaminti iš kalcio karbonato CaCO 3. Gyvuose žmonių ir gyvūnų audiniuose yra 1,4-2% Ca (pagal masės dalį); 70 kg sveriančio žmogaus organizme kalcio yra apie 1,7 kg (daugiausia kaulinio audinio tarpląstelinėje medžiagoje).
Gauti kalcioPirmą kartą kalcį Davy gavo 1808 m., naudodamas elektrolizę. Tačiau, kaip ir kitų šarminių ir šarminių žemių metalų, elemento Nr. 20 negalima gauti elektrolizės būdu iš vandeninių tirpalų. Kalcis gaunamas elektrolizės būdu iš jo išlydytų druskų.
Tai sudėtingas ir daug energijos reikalaujantis procesas. Kalcio chloridas lydomas elektrolizatoriuje, pridedant kitų druskų (jos reikalingos CaCl 2 lydymosi temperatūrai sumažinti).
Plieninis katodas liečia tik elektrolito paviršių; išsiskyręs kalcis ant jo prilimpa ir sukietėja. Išsilaisvinus kalciui, katodas pamažu pakeliamas ir galiausiai gaunamas 50...60 cm ilgio kalcio „lazdelis“, tada jis išimamas, numušamas nuo plieninio katodo ir procesas prasideda iš naujo. "Prilietimo metodas" gamina kalcį, labai užterštą kalcio chloridu, geležimi, aliuminiu ir natriu. Jis išvalomas lydant jį argono atmosferoje.
Jei plieno katodas pakeičiamas katodu, pagamintu iš metalo, kuris gali būti legiruotas su kalciu, tada elektrolizės metu bus gautas atitinkamas lydinys. Priklausomai nuo paskirties, jis gali būti naudojamas kaip lydinys arba grynas kalcis gali būti gaunamas distiliuojant vakuume. Taip gaunami kalcio lydiniai su cinku, švinu ir variu.
Kitą kalcio gamybos būdą – metaloterminį – teoriškai dar 1865 metais pateisino garsus rusų chemikas N.N. Beketovas. Kalcis redukuojamas aliuminiu, esant tik 0,01 mmHg slėgiui. Proceso temperatūra 1100...1200°C. Kalcis gaunamas garų pavidalu, kuris vėliau kondensuojamas.
Pastaraisiais metais buvo sukurtas kitas elemento gavimo būdas. Jis pagrįstas kalcio karbido termine disociacija: karbidas, pakaitintas vakuume iki 1750°C, skyla ir susidaro kalcio garai ir kietas grafitas.
Kalcio fizinės savybėsKalcio metalas yra dviejų alotropinių modifikacijų. Iki 443 °C, α-Ca su kubine į veidą nukreipta gardele (parametras a = 0,558 nm) yra stabilus β-Ca su kubine kūno centre esančia α-Fe tipo gardele (parametras a = 0,448 nm); stabilesnis. Standartinė entalpija Δ H 0 perėjimas α → β yra 0,93 kJ/mol.
Palaipsniui didėjant slėgiui, jis pradeda rodyti puslaidininkio savybes, bet netampa puslaidininkiu visa to žodžio prasme (taip pat nebėra metalas). Toliau didėjant slėgiui, jis grįžta į metalinę būseną ir pradeda demonstruoti superlaidumo savybes (superlaidumo temperatūra šešis kartus aukštesnė nei gyvsidabrio, o laidumu gerokai viršija visus kitus elementus). Unikalus kalcio elgesys daugeliu atžvilgių panašus į stroncio.
Nepaisant to, kad elementas yra visur, net chemikai ne visi matė elementinį kalcį. Tačiau šis metalas tiek išvaizda, tiek elgesiu visiškai skiriasi nuo šarminių metalų, kurių kontaktas kelia gaisrų ir nudegimų pavojų. Jis gali būti saugiai laikomas ore, jis neužsidega nuo vandens. Dėl mechaninių elementinio kalcio savybių jis netampa „juodąja avimi“ metalų šeimoje: kalcis daugelį jų lenkia stiprumu ir kietumu; jį galima sukti tekinimo staklėmis, traukti į vielą, kalti, presuoti.
Ir vis dėlto elementinis kalcis beveik niekada nenaudojamas kaip struktūrinė medžiaga. Jis tam per aktyvus. Kalcis lengvai reaguoja su deguonimi, siera ir halogenais. Tam tikromis sąlygomis jis reaguoja net su azotu ir vandeniliu. Anglies oksidų aplinka, inertiška daugumai metalų, yra agresyvi kalciui. Jis dega CO ir CO 2 atmosferoje.
Natūralu, kad turėdamas tokias chemines savybes, kalcis negali egzistuoti gamtoje laisvoje būsenoje. Tačiau kalcio junginiai – tiek natūralūs, tiek dirbtiniai – įgijo itin didelę reikšmę.
Cheminės kalcio savybėsKalcis yra tipiškas šarminių žemių metalas. Cheminis kalcio aktyvumas yra didelis, bet mažesnis nei visų kitų šarminių žemių metalų. Jis lengvai reaguoja su ore esančiu deguonimi, anglies dioksidu ir drėgme, todėl kalcio metalo paviršius dažniausiai būna blyškiai pilkas, todėl laboratorijoje kalcis dažniausiai laikomas, kaip ir kiti šarminių žemių metalai, sandariai uždarytame indelyje po sluoksniu. žibalo arba skysto parafino.
Standartinių potencialų serijoje kalcis yra vandenilio kairėje. Standartinis Ca 2+ /Ca 0 poros elektrodo potencialas yra –2,84 V, todėl kalcis aktyviai reaguoja su vandeniu, bet neužsidega:
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q.
Įprastomis sąlygomis kalcis reaguoja su aktyviais nemetalais (deguonimi, chloru, bromu):
2Ca + O 2 = 2CaO, Ca + Br 2 = CaBr 2.
Kaitinamas ore arba deguonimi, kalcis užsidega. Kaitinamas kalcis reaguoja su mažiau aktyviais nemetalais (vandeniliu, boru, anglimi, siliciu, azotu, fosforu ir kt.), pvz.:
Ca + H 2 = CaH 2, Ca + 6B = CaB 6,
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2, Ca + 2C = CaC 2,
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcio fosfidas), taip pat žinomi kalcio fosfidai, kurių kompozicijos yra CaP ir CaP 5;
2Ca + Si = Ca 2 Si (kalcio silicidas taip pat žinomi kalcio silicidai, kurių sudėtis yra CaSi, Ca 3 Si 4 ir CaSi 2).
Pirmiau minėtų reakcijų atsiradimą, kaip taisyklė, lydi didelis šilumos kiekis (tai yra, šios reakcijos yra egzoterminės). Visuose junginiuose su nemetalais kalcio oksidacijos laipsnis yra +2. Dauguma kalcio junginių su nemetalais lengvai suskaidomi vandens, pavyzdžiui:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH3.
Ca 2+ jonas yra bespalvis. Kai į liepsną įpilama tirpių kalcio druskų, liepsna pasidaro raudona.
Kalcio druskos, tokios kaip CaCl 2 chloridas, CaBr 2 bromidas, CaI 2 jodidas ir Ca(NO 3) 2 nitratas, gerai tirpsta vandenyje. Vandenyje netirpūs yra CaF 2 fluoridas, CaCO 3 karbonatas, CaSO 4 sulfatas, Ca 3 (PO 4) 2 ortofosfatas, CaC 2 O 4 oksalatas ir kai kurie kiti.
Svarbu, kad, skirtingai nei kalcio karbonatas CaCO 3, rūgštus kalcio karbonatas (bikarbonatas) Ca(HCO 3) 2 tirptų vandenyje. Gamtoje tai sukelia šiuos procesus. Kai šaltas lietus ar upės vanduo, prisotintas anglies dioksido, prasiskverbia po žeme ir patenka ant kalkakmenio, stebimas jų tirpimas:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.
Tose pačiose vietose, kur vanduo, prisotintas kalcio bikarbonatu, patenka į žemės paviršių ir yra šildomas saulės spindulių, vyksta atvirkštinė reakcija:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Taip gamtoje perduodamos didelės medžiagų masės. Dėl to po žeme gali susidaryti didžiuliai tarpai, o urvuose – gražūs akmeniniai „varvekliai“ – stalaktitai ir stalagmitai.
Ištirpusio kalcio bikarbonato buvimas vandenyje daugiausia lemia laikiną vandens kietumą. Jis vadinamas laikinu, nes verdant vandeniui suyra bikarbonatas ir nusėda CaCO 3. Šis reiškinys, pavyzdžiui, lemia tai, kad laikui bėgant virdulyje susidaro nuosėdos.
Taikymas kalcioIki šiol kalcio metalas beveik nerado jokios naudos. Pavyzdžiui, JAV prieš Antrąjį pasaulinį karą per metus suvartojo tik 10...25 tonas kalcio, Vokietija - 5...10 tonų Tačiau naujų technologijų krypčių plėtrai reikia daug retų ir ugniai atsparių metalų . Paaiškėjo, kad daugeliui jų kalcis yra labai patogus ir aktyvus reduktorius, o elementas pradėtas naudoti torio, vanadžio, cirkonio, berilio, niobio, urano, tantalo ir kitų ugniai atsparių metalų gamyboje. Grynas metalinis kalcis plačiai naudojamas metalotermijoje retų metalų gamybai.
Grynas kalcis naudojamas švinui legiruoti, naudojamam akumuliatorių plokščių ir priežiūros nereikalaujančių starterių švino rūgšties akumuliatorių, kurių savaiminio išsikrovimo lygis yra mažas, gamybai. Taip pat metalinis kalcis naudojamas aukštos kokybės kalcio babbitų BKA gamybai.
Kalcio metalo pritaikymasKalcio metalas daugiausia naudojamas kaip reduktorius metalų, ypač nikelio, vario ir nerūdijančio plieno, gamyboje. Kalcis ir jo hidridas taip pat naudojami sunkiai redukuojamiems metalams, tokiems kaip chromas, toris ir uranas, gaminti. Kalcio ir švino lydiniai naudojami akumuliatoriuose ir guolių lydiniuose. Kalcio granulės taip pat naudojamos oro pėdsakams pašalinti iš vakuuminių prietaisų.
Natūrali kreida miltelių pavidalu yra įtraukta į metalų poliravimo kompozicijas. Tačiau negalima valytis dantų natūraliais kreidos milteliais, nes juose yra labai kietų ir danties emalį ardančių mažų gyvūnų kriauklių likučių.
Naudojimaskalciobranduolių sintezėje
Izotopas 48 Ca yra efektyviausia ir dažniausiai naudojama medžiaga supersunkiesiems elementams gaminti ir naujiems periodinės lentelės elementams atrasti. Pavyzdžiui, naudojant 48 Ca jonus supersunkiesiems elementams greitintuvuose gaminti, šių elementų branduoliai susidaro šimtus ir tūkstančius kartų efektyviau nei naudojant kitus „sviedinius“ (jonus). Radioaktyvusis kalcis plačiai naudojamas biologijoje ir medicinoje kaip izotopų indikatorius tiriant mineralų apykaitos procesus gyvame organizme. Su jo pagalba buvo nustatyta, kad organizme nuolat vyksta kalcio jonų mainai tarp plazmos, minkštųjų audinių ir net kaulinio audinio. 45Ca taip pat vaidino svarbų vaidmenį tiriant dirvožemyje vykstančius medžiagų apykaitos procesus ir tiriant kalcio pasisavinimo procesus augaluose. Naudojant tą patį izotopą, lydymosi metu buvo galima aptikti plieno ir itin grynos geležies užteršimo kalcio junginiais šaltinius.
Kalcio gebėjimas surišti deguonį ir azotą leido jį panaudoti inertinių dujų valymui ir kaip geteris (Geteris – medžiaga, naudojama dujoms sugerti ir sukurti gilų vakuumą elektroniniuose prietaisuose.) vakuuminėje radijo įrangoje.
Kalcio junginių taikymasKai kurie dirbtinai pagaminti kalcio junginiai tapo dar labiau žinomi ir paplitę nei kalkakmenis ar gipsas. Taigi senovės statybininkai naudojo gesintą Ca(OH)2 ir negesintas kalkes CaO.
Cementas taip pat yra dirbtinai gautas kalcio junginys. Pirmiausia išdegamas molio arba smėlio ir kalkakmenio mišinys, kad susidarytų klinkeris, kuris vėliau sumalamas į smulkius pilkus miltelius. Galite daug kalbėti apie cementą (tiksliau, apie cementą), tai yra nepriklausomo straipsnio tema.
Tas pats pasakytina apie stiklą, kuriame taip pat paprastai yra elementas.
Kalcio hidridas
Kaitinant kalcį vandenilio atmosferoje, gaunamas CaH 2 (kalcio hidridas), kuris naudojamas metalurgijoje (metalotermijoje) ir vandenilio gamyboje lauke.
Optinės ir lazerinės medžiagos
Kalcio fluoridas (fluoritas) naudojamas pavienių kristalų pavidalu optikoje (astronominiuose objektyvuose, lęšiuose, prizmėse) ir kaip lazerinė medžiaga. Kalcio volframatas (scheelitas) pavienių kristalų pavidalu naudojamas lazerinėje technologijoje, taip pat kaip scintiliatorius.
Kalcio karbidas
Kalcio karbidas yra medžiaga, atrasta atsitiktinai bandant naują krosnies dizainą. Dar visai neseniai kalcio karbidas CaCl2 daugiausia buvo naudojamas autogeniniam suvirinimui ir metalų pjovimui. Karbidui sąveikaujant su vandeniu susidaro acetilenas, o acetileno degimas deguonies sraute leidžia pasiekti beveik 3000°C temperatūrą. Pastaruoju metu acetilenas ir kartu su juo karbidas vis rečiau naudojamas suvirinimui ir vis daugiau chemijos pramonėje.
Kalcis kaipcheminis srovės šaltinis
Kalcis, taip pat jo lydiniai su aliuminiu ir magniu, naudojami atsarginėse šiluminėse elektros baterijose kaip anodas (pavyzdžiui, kalcio-chromato elementas). Kalcio chromatas tokiose baterijose naudojamas kaip katodas. Tokių baterijų ypatumas – itin ilgas galiojimo laikas (dešimtmečiai) tinkamos būklės, galimybė veikti bet kokiomis sąlygomis (erdvė, didelis slėgis), didelė savitoji energija pagal svorį ir tūrį. Trūkumas: trumpas tarnavimo laikas. Tokios baterijos naudojamos ten, kur reikia sukurti kolosalią elektros energiją trumpam laikui (balistinės raketos, kai kurie erdvėlaiviai ir kt.).
Ugniai atsparios medžiagos iškalcio
Ugniai atsparių medžiagų gamyboje naudojamas kalcio oksidas tiek laisvos formos, tiek kaip keramikos mišinių dalis.
Vaistai
Kalcio junginiai plačiai naudojami kaip antihistamininiai vaistai.
- Kalcio chloridas
- Kalcio gliukonatas
- Kalcio glicerofosfatas
Be to, kalcio junginiai yra įtraukti į vaistus, skirtus osteoporozės profilaktikai, į vitaminų kompleksus nėščioms moterims ir pagyvenusiems žmonėms.
Kalcis žmogaus organizmeKalcis yra įprastas makroelementas augalų, gyvūnų ir žmonių organizme. Žmonėms ir kitiems stuburiniams gyvūnams didžioji jo dalis yra skelete ir dantyse fosfatų pavidalu. Daugumos bestuburių grupių (kempinių, koralų polipų, moliuskų ir kt.) griaučiai pagaminti iš įvairių formų kalcio karbonato (kalkių). Kalcio poreikis priklauso nuo amžiaus. Suaugusiesiems reikalinga paros norma yra nuo 800 iki 1000 miligramų (mg), o vaikams nuo 600 iki 900 mg, o tai labai svarbu vaikams dėl intensyvaus skeleto augimo. Didžioji dalis kalcio, patenkančio į žmogaus organizmą su maistu, yra pieno produktuose, likusio kalcio gaunama iš mėsos, žuvies ir kai kurių augalinių produktų (ypač ankštinių).
Aspirinas, oksalo rūgštis ir estrogenų dariniai trukdo kalcio pasisavinimui. Kartu su oksalo rūgštimi kalcis gamina vandenyje netirpius junginius, kurie yra inkstų akmenų sudedamosios dalys.
Per didelės kalcio ir vitamino D dozės gali sukelti hiperkalcemiją, o vėliau intensyvų kaulų ir audinių kalcifikaciją (daugiausia paveikiančią šlapimo sistemą). Didžiausia saugi paros dozė suaugusiam žmogui yra 1500–1800 miligramų.
Kalcis kietame vandenyje
Savybių rinkinys, apibrėžiamas vienu žodžiu „kietumas“, vandeniui suteikiamas jame ištirpusių kalcio ir magnio druskų. Kietas vanduo netinka daugeliui gyvenimo situacijų. Sudaro apnašų sluoksnį garo katiluose ir katilinėse, apsunkina audinių dažymą ir skalbimą, tačiau tinka muilui gaminti ir emulsijoms ruošti kvepalų gamyboje. Todėl anksčiau, kai vandens minkštinimo būdai buvo netobuli, tekstilės ir kvepalų gamyklos dažniausiai būdavo šalia „minkšto“ vandens šaltinių.
Skiriamas laikinas ir nuolatinis standumas. Laikiną (arba karbonatinį) kietumą vandeniui suteikia tirpūs angliavandeniliai Ca(HCO 3) 2 ir Mg(HCO 3) 2. Jį galima pašalinti paprastu virimu, kurio metu bikarbonatai paverčiami vandenyje netirpiais kalcio ir magnio karbonatais.
Pastovų kietumą sukuria tų pačių metalų sulfatai ir chloridai. Ir tai galima pašalinti, bet tai padaryti yra daug sunkiau.
Abiejų kietybių suma sudaro bendrą vandens kietumą. Įvairiose šalyse jis vertinamas skirtingai. Įprasta vandens kietumą išreikšti miligramų kalcio ir magnio ekvivalentų skaičiumi viename litre vandens. Jei litre vandens yra mažiau nei 4 mEq, tada vanduo laikomas minkštu; didėjant jų koncentracijai, ji tampa vis atšiauresnė, o jei kiekis viršija 12 vienetų – labai atšiaurus.
Vandens kietumas paprastai nustatomas naudojant muilo tirpalą. Šis tirpalas (tam tikros koncentracijos) lašinamas į išmatuotą vandens kiekį. Kol vandenyje yra Ca 2+ arba Mg 2+ jonų, jie trukdys susidaryti putoms. Remiantis muilo tirpalo suvartojimu prieš atsirandant putoms, apskaičiuojamas Ca 2+ ir Mg 2+ jonų kiekis.
Įdomu tai, kad vandens kietumas buvo nustatytas panašiu būdu senovės Romoje. Tik raudonasis vynas tarnavo kaip reagentas – jo dažančiosios medžiagos taip pat sudaro nuosėdas su kalcio ir magnio jonais.
Kalcio saugojimas
Kalcio metalas ilgą laiką gali būti laikomas gabalais, sveriančiais nuo 0,5 iki 60 kg. Tokie gabalai laikomi popieriniuose maišeliuose, dedami į cinkuotos geležies būgnus su lituotomis ir dažytomis siūlėmis. Sandariai uždaryti būgnai dedami į medines dėžes. Mažiau nei 0,5 kg sveriančių gabalų negalima laikyti ilgai – jie greitai virsta oksidu, hidroksidu ir kalcio karbonatu.
Kalcis aš
Kalcis (Ca)
periodinės cheminių elementų sistemos II grupės cheminis elementas D.I. Mendelejevas; priklauso šarminių žemių metalams ir pasižymi dideliu biologiniu aktyvumu. Kalcio atominis skaičius yra 20, atominė masė yra 40,08. Gamtoje buvo aptikti šeši stabilūs anglies izotopai, kurių masės skaičiai yra 40, 42, 43, 44, 46 ir 48. Kalcis yra chemiškai aktyvus, gamtoje randamas junginių pavidalu – silikatų (pavyzdžiui, asbesto), karbonatų (kalkakmenio, marmuro, kreidos, kalcito, aragonito), sulfatų (gipso ir anhidrito), fosforito, dolomito ir kt. pagrindinis kaulinio audinio struktūrinis elementas (žr. kaulą) ,
svarbus kraujo krešėjimo sistemos komponentas (kraujo krešėjimas) ,
būtinas žmogaus maisto elementas, palaikantis homeostatinį elektrolitų santykį vidinėje organizmo aplinkoje. Viena iš svarbiausių gyvo organizmo funkcijų yra jo dalyvavimas daugelio fermentų sistemų (taip pat ir pagalbinių raumenų) darbe perduodant nervinius impulsus, raumenų reakcijoje į nervinę ir keičiant hormonų veiklą, kuri. yra realizuojamas dalyvaujant adenilato ciklazei. Žmogaus organizme yra 1-2 kilogramas kalcio (apie 20 G iki 1 kilogramas kūno svorio, naujagimiams apie 9 g/kg). 98-99% viso kalcio kiekio randama kaulų ir kremzlių audinyje karbonato, fosfato, junginių su chloru, organinių rūgščių ir kitų medžiagų pavidalu. Likęs kiekis pasiskirsto minkštuose audiniuose (apie 20 mg iki 100 G audinys) ir tarpląstelinis skystis. Kraujo plazmoje yra apie 2,5 mmol/l kalcio (9-11 mg/100 ml) dviejų frakcijų pavidalu: nedifuzinis (kompleksai su baltymais) ir difuzinis (jonizuotas kalcis ir kompleksai su rūgštimis). Kompleksai su baltymais yra viena iš kalcio nusėdimo formų. Jie sudaro 1/3 viso K. plazmos kiekio. jonizuoto K kraujyje yra 1,33 mmol/l, kompleksai su fosfatais, karbonatais, citratais ir kitų organinių rūgščių anijonais - 0,3 mmol/l. Yra atvirkštinis ryšys tarp jonizuoto kalio ir kalio fosfato kraujo plazmoje, tačiau sergant rachitu pastebimas abiejų jonų koncentracijos sumažėjimas, o sergant hiperparatiroidizmu – padidėjimas. Ląstelėse pagrindinė fosforo dalis yra susijusi su ląstelių membranų ir ląstelių organelių membranų baltymais ir fosfolipidais. Transmembraninį Ca 2+ pernešimą, kuriame dalyvauja specifinis nuo Ca 2+ priklausomas veiksnys, reguliuoja skydliaukės (skydliaukės) ir prieskydinių liaukų (prieskydinių liaukų) hormonai. -
parathormonas ir jo antagonistas kalcitoninas. Jonizuoto K. kiekis plazmoje reguliuojamas sudėtingu mechanizmu, kurio komponentai yra (K. depas), kepenys (su tulžimi) ir kalcitoninas, taip pat D (1,25-dioksicholekalciferolis). padidina K. kiekį ir sumažina K. fosfato kiekį kraujyje, veikdamas sinergiškai su vitaminu D. Sukelia hiperkalcemiją, padidindamas osteoklastų aktyvumą ir sustiprindamas rezorbciją bei padidindamas K. reabsorbciją inkstų kanalėliuose. Su hipokalcemija žymiai padidėja parathormono kiekis. , būdamas parathormono antagonistas, hiperkalcemijos atveju sumažina kalio kiekį kraujyje ir osteoklastų skaičių bei padidina kalio fosfato išsiskyrimą per inkstus. Hipofizė taip pat dalyvauja reguliuojant kalcio metabolizmą (žr. Hipofizės hormonus) ,
antinksčių žievė (antinksčių liaukos) .
Homeostatinės K. koncentracijos palaikymą organizme koordinuoja centrinė nervų sistema. (daugiausia pagumburio-hipofizės sistema (pagumburio-hipofizės sistema)) ir autonominę nervų sistemą. K. vaidina svarbų vaidmenį raumenų darbo mechanizme (Raumenų darbas) .
Tai veiksnys, leidžiantis susitraukti raumenis: padidėjus K jonų koncentracijai mioplazmoje, K prisijungia prie reguliuojančio baltymo, ko pasekoje tampa pajėgus sąveikauti su miozinu; jungiantis, susidaro šie du baltymai ir raumuo susitraukia. Formuojantis aktomiozinui atsiranda ATP, kurio cheminė energija suteikia mechaninį darbą ir iš dalies išsisklaido kaip šiluma. Didžiausias skeleto susitraukimas stebimas esant 10 -6 -10 -7 kalcio koncentracijai apgamas; Kai sumažėja K jonų koncentracija (mažiau nei 10 -7 apgamas) raumuo praranda gebėjimą sutrumpėti ir įsitempti. K. poveikis audiniams pasireiškia jų trofizmo, redokso procesų intensyvumo pokyčiais ir kitomis su energijos susidarymu susijusiomis reakcijomis. Kalio koncentracijos pokytis skystyje, plaunančioje nervinę ląstelę, labai paveikia jos membranas kalio jonų, ypač natrio jonų, atžvilgiu (žr. „Biologinės membranos“). ,
Be to, K lygio sumažėjimas padidina membranos pralaidumą natrio jonams ir padidina neurono jaudrumą. K koncentracijos padidėjimas stabilizuoja nervų ląstelių membraną. Nustatytas K. vaidmuo procesuose, susijusiuose su mediatorių sinteze ir išskyrimu nervų galūnėmis (Mediatoriai). ,
užtikrina sinapsinį nervinių impulsų perdavimą. K. šaltinis kūnui yra. Suaugęs žmogus per dieną su maistu turėtų gauti 800-1100 mg kalcio, vaikams iki 7 metų – apie 1000 mg, 14-18 metų - 1400 mg, nėščiosioms - 1500 mg, slauga - 1800-2000 mg. Maisto produktuose esantis kalcis daugiausia yra fosfatas, kiti junginiai (karbonatas, tartratas, K. oksalatas ir fitino rūgšties kalcio-magnio druska) – daug mažesniais kiekiais. Skrandyje vyraujančios netirpios kalio druskos iš dalies ištirpsta skrandžio sultyse, tada veikiamos tulžies rūgštimis, kurios paverčia ją virškinama forma. K. atsiranda daugiausia proksimalinėse plonosios žarnos dalyse. suaugęs žmogus pasisavina mažiau nei pusę viso su maistu tiekiamo K kiekio K. pasisavinimas didėja nėštumo ir žindymo laikotarpiu. K. pasisavinimui įtakos turi jo santykis su riebalais, maisto magniu ir fosforu, vitaminu D ir kitais veiksniais. Nepakankamai suvartojant riebalų, susidaro riebalų rūgščių kalcio druskų, reikalingų tirpiems kompleksams su tulžies rūgštimis susidaryti, trūkumas. Ir atvirkščiai, valgant per daug riebų maistą, tulžies rūgščių nepakanka, kad jos virstų tirpia būsena, todėl iš organizmo pasišalina nemažas kiekis neįsisavinto kalcio. Optimalus kalio ir fosforo santykis maiste užtikrina augančio organizmo kaulų mineralizaciją. Šio santykio reguliatorius yra vitaminas D, tai paaiškina padidėjusį jo poreikį vaikams. K. išskyrimo būdas priklauso nuo mitybos pobūdžio: jei racione vyrauja rūgštinės reakcijos produktai (mėsa, duona, grūdų patiekalai), su šlapimu padidėja K. išskyrimas šarminės reakcijos (; pieno produktai, vaisiai, daržovės) – išmatose. Net nedidelis jo kiekio padidėjimas kraujyje padidina kalio išsiskyrimą su šlapimu. Perteklius () K. arba jo trūkumas () organizme gali būti daugelio patologinių būklių priežastis arba pasekmė. Taigi hiperkalcemija atsiranda vartojant per daug kalcio druskų, padidėjus kalcio pasisavinimui žarnyne, sumažėjus jo išsiskyrimui per inkstus, vartojant daugiau vitamino D, ir pasireiškia augimo sulėtėjimu, anoreksija, vidurių užkietėjimu, troškuliu, poliurija, raumenų hipotonija ir. hiperrefleksija. Esant ilgalaikei hiperkalcemijai, išsivysto kalcinozė ,
arterinė, nefropatija. pastebėta sergant daugeliu ligų, kurias lydi sutrikusi mineralų apykaita (žr ,
Osteomalacija) ,
sisteminė kaulų sarkoidozė ir daugybinė mieloma, Itsenko-Kušingo liga, akromegalija, hipotirozė, piktybiniai navikai, ypač esant metastazėms kauluose, hiperparatiroidizmas. Paprastai lydi hiperkalcemija. Hipokalcemija, kliniškai pasireiškianti tetanija (Tetany) ,
gali pasireikšti sergant hipoparatiroidizmu, idiopatine tetanija (spazmofilija), virškinamojo trakto ligomis, lėtiniu inkstų nepakankamumu, cukriniu diabetu, Fanconi-Albertini sindromu, hipovitaminoze D. Esant K trūkumui organizme, K vaistai (kalcio chloridas, kalcio gliukonatas, kalcio laktatas, kalcis, kalcio karbonatas). K. kiekio nustatymas kraujo serume, šlapime ir išmatose naudojamas kaip pagalbinis kai kurių ligų diagnostinis tyrimas. Biologiniams skysčiams tirti naudojami tiesioginiai ir netiesioginiai metodai. Netiesioginiai metodai yra pagrįsti išankstiniu K. nusodinimu amonio oksalatu, chloranilatu arba pikrolenatu ir vėlesniu gravimetriniu, titrimetriniu arba kolorimetriniu nustatymu. Tiesioginiai metodai apima kompleksometrinį titravimą esant etilendiamintetraacetatui arba etilenglikoltetraacetatui ir metalo indikatoriams, pvz., mureksidui (Greenblatt-Hartman metodas), fluoreksonui, rūgštiniam chromo tamsiai mėlynai, kalciui ir kt., kolorimetrinius metodus naudojant alizariną, metiltimolio mėlynąjį, o-krezolftą. kompleksonas, gliokelio-bis-2-hidroksianilas; fluorimetriniai metodai; atominės sugerties spektrometrija (tiksliausias ir jautriausias metodas, leidžiantis nustatyti iki 0,0001% kalcio); metodas, naudojant selektyvius joninius elektrodus (leidžia nustatyti kalcio jonų aktyvumą). Jonizuoto kalcio kiekį kraujo serume galima nustatyti naudojant bendro kalcio ir viso baltymo koncentracijos duomenis) pagal empirinę formulę: kalcio, prisijungusio prie baltymų, procentas = 8() + 2() + 3 G/100 ml. Bibliografija: Kostyuk P.G. Calcium and Cellular, M., 1986, bibliogr.; Laboratoriniai tyrimo metodai klinikoje, red. V.V. Menšikova, s. 59, 265, M., 1987; Kalcio jonų reguliavimas, red. M.D. Kursky ir kt., Kijevas, 1977; Romanenko V.D. kalcio metabolizmas, Kijevas, 1975, bibliogr. periodinės sistemos II grupės cheminis elementas D.I. Mendelejevas; atominis skaičius 20, atominė masė 40,08; turi didelį biologinį aktyvumą; yra svarbus kraujo krešėjimo sistemos komponentas; kaulinio audinio dalis; Įvairūs kalcio junginiai naudojami kaip vaistai.
1. Mažoji medicinos enciklopedija. - M.: Medicinos enciklopedija. 1991-96 2. Pirmoji pagalba. - M.: Didžioji rusų enciklopedija. 1994 3. Enciklopedinis medicinos terminų žodynas. - M.: Tarybinė enciklopedija. – 1982–1984 m.
Sinonimai:- (kalcis), Ca, periodinės sistemos II grupės cheminis elementas, atominis skaičius 20, atominė masė 40,08; reiškia šarminius žemės metalus; lydymosi temperatūra 842shC. Esama stuburinių gyvūnų kauliniame audinyje, moliuskų lukštuose ir kiaušinių lukštuose. Kalcio...... Šiuolaikinė enciklopedija
Metalas yra sidabriškai baltas, klampus, kalus, greitai oksiduojasi ore. Lydymosi greitis pa 800-810°. Gamtoje randama įvairių druskų pavidalu, kurios sudaro kreidos, kalkakmenio, marmuro, fosforitų, apatitų, gipso ir kt. o...... Techninis geležinkelių žodynas
- (lot. Kalcis) Ca, periodinės lentelės II grupės cheminis elementas, atominis skaičius 20, atominė masė 40,078, priklauso šarminių žemių metalams. Pavadinimas iš lotynų kalbos calx, genitive calcis lime. Sidabriškai baltas metalas,...... Didysis enciklopedinis žodynas
- (simbolis Ca), plačiai paplitęs sidabriškai baltas metalas iš šarminės žemės grupės, pirmą kartą išskirtas 1808 m. Aptinkamas daugelyje uolienų ir mineralų, ypač klinčių ir gipso, taip pat kauluose. Kūne jis skatina... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas
Ca (iš lot. Calx, lytis calcis lime *a. kalcis; n. Kalzium; f. kalcis; i. calcio), cheminė. II grupės periodinio elemento. Mendelejevo sistema, at.sci. 20, val. m 40,08. Susideda iš šešių stabilių izotopų: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%),… … Geologijos enciklopedija
KALCIS, kalcis ir daugelis kitų. ne, vyras (iš lot. calx lime) (cheminė). Cheminis elementas yra sidabriškai baltas metalas, randamas kalkėse. Ušakovo aiškinamąjį žodyną. D.N. Ušakovas. 1935 1940… Ušakovo aiškinamasis žodynas Fizinė enciklopedija
Kalcis- periodinės lentelės 4 periodo ir PA grupės elementas, eilės numeris 20. Elektroninė atomo formulė [ 18 Ar]4s 2, oksidacijos laipsniai +2 ir 0. Taikoma šarminiams žemės metalams. Jis turi mažą elektronegatyvumą (1,04) ir pasižymi metalinėmis (pagrindinėmis) savybėmis. Sudaro (kaip katijoną) daugybę druskų ir dvejetainių junginių. Daugelis kalcio druskų mažai tirpsta vandenyje. Gamtoje - šeštas Pagal cheminę gausą elementas (trečias tarp metalų) randamas surištoje formoje. Visiems organizmams gyvybiškai svarbus elementas Kalcio trūkumas dirvožemyje kompensuojamas tręšiant kalkinėmis trąšomis (CaC0 3, CaO, kalcio cianamidu CaCN 2 ir kt.). Kalcis, kalcio katijonas ir jo junginiai nuspalvina dujų degiklio liepsną tamsiai oranžine spalva ( kokybinis aptikimas).
Kalcis Ca
Sidabriškai baltas metalas, minkštas, plastiškas. Drėgname ore jis išblunka ir pasidengia CaO ir Ca(OH) plėvele 2. Labai reaktyvus; kaitinant ore užsidega, reaguoja su vandeniliu, chloru, siera ir grafitu:
Redukuoja kitus metalus iš jų oksidų (pramoniniu požiūriu svarbus metodas - kalciotermija):
Kvitas kalcio viduje industrija:
Kalcis naudojamas nemetalinėms priemaišoms pašalinti iš metalų lydinių, kaip lengvųjų ir antifrikcinių lydinių sudedamoji dalis ir retiesiems metalams atskirti nuo jų oksidų.
Kalcio oksidas CaO
Bazinis oksidas. Techninis pavadinimas: negesintos kalkės. Baltas, labai higroskopiškas. Jis turi joninę struktūrą Ca 2+ O 2-. Ugniai atsparus, termiškai stabilus, užsidegus lakus. Sugeria drėgmę ir anglies dioksidą iš oro. Energingai reaguoja su vandeniu (su dideliu egzo- poveikis), sudaro stipriai šarminį tirpalą (galimos hidroksido nuosėdos), procesas vadinamas kalkių gesinimu. Reaguoja su rūgštimis, metalais ir nemetalų oksidais. Jis naudojamas kitų kalcio junginių sintezei, Ca(OH) 2, CaC 2 ir mineralinių trąšų gamyboje, kaip srautas metalurgijoje, katalizatorius organinėje sintezėje, rišamųjų medžiagų komponentas statyboje.
Svarbiausių reakcijų lygtys:
Kvitas SaO pramonėje— kalkakmenio deginimas (900–1200 °C):
CaCO3 = CaO + CO2
Kalcio hidroksidas Ca(OH) 2
Bazinis hidroksidas. Techninis pavadinimas yra gesintos kalkės. Baltas, higroskopiškas. Jis turi joninę struktūrą: Ca 2+ (OH -) 2. Suyra vidutiniškai kaitinant. Sugeria drėgmę ir anglies dioksidą iš oro. Šiek tiek tirpsta šaltame vandenyje (susidaro šarminis tirpalas), o dar mažiau tirpsta verdančiame vandenyje. Skaidrus tirpalas (kalkių vanduo) greitai tampa drumstas dėl hidroksido nusodinimo (suspensija vadinama kalkių pienu). Kokybinė reakcija į Ca 2+ joną yra anglies dioksido prasiskverbimas per kalkių vandenį, kai susidaro CaCO 3 nuosėdos ir jos virsta tirpalu. Reaguoja su rūgštimis ir rūgščių oksidais, dalyvauja jonų mainų reakcijose. Naudojamas stiklo, balinamųjų kalkių, kalkių mineralinių trąšų gamyboje, sodai kaustizuoti ir gėlo vandens minkštinimui, taip pat kalkių skiediniams - tešlos mišiniams (smėlis + gesintos kalkės + vanduo) ruošti, tarnauja kaip rišamoji medžiaga. akmens ir plytų mūrijimui, sienų apdailai (tinkavimui) ir kitoms statybinėms reikmėms. Tokių tirpalų sukietėjimas („susitvirtinimas“) atsiranda dėl anglies dioksido absorbcijos iš oro.
