Schreiben Sie in der Chemie eine Beschreibung von ca. Kalzium und seine Eigenschaften. Physikalische und chemische Eigenschaften
CALCIUM (lateinisches Calcium), Ca, chemisches Element der Gruppe II der Kurzform (2. Gruppe der Langform) des Periodensystems; bezieht sich auf Erdalkalimetalle; Ordnungszahl 20; Atommasse 40,078. In der Natur gibt es 6 stabile Isotope: 40 Ca (96,941%), 42 Ca (0,647%), 43 Ca (0,135%), 44 Ca (2,086%), 46 Ca (0,004%), 48 Ca (0,187%). künstlich gewonnene Radioisotope mit Massenzahlen 34-54.
Historische Referenz. Viele natürliche Calciumverbindungen waren in der Antike bekannt und wurden häufig im Bauwesen verwendet (z. B. Gips, Kalk, Marmor). Metallisches Calcium wurde erstmals 1808 von G. Davy bei der Elektrolyse eines Gemisches aus CaO- und HgO-Oxiden und der anschließenden Zersetzung des gebildeten Calciumamalgams isoliert. Der Name kommt vom lateinischen calx (Genitiv calcis) – Kalk, weicher Stein.
Prävalenz in der Natur... Der Calciumgehalt in der Erdkruste beträgt 3,38 Gew.-%. Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität kommt es nicht in freiem Zustand vor. Die häufigsten Mineralien sind Anorthit Ca, Anhydrit CaSO 4, Apatit Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), Gips CaSO 4 2H 2 O, Calcit und Aragonit CaCO 3, Perowskit CaTiO 3, Fluorit CaF 2, Scheelit CaWO 4 . Calciummineralien kommen in Sedimentgesteinen (zB Kalkstein), magmatischen und metamorphen Gesteinen vor. Calciumverbindungen kommen in lebenden Organismen vor: Sie sind die Hauptbestandteile von Wirbeltierknochengewebe (Hydroxyapatit, Fluorapatit), Korallenskeletten, Muschelschalen (Calciumcarbonat und Phosphate) usw. Das Vorhandensein von Ca 2+ -Ionen bestimmt die Wasserhärte .
Eigenschaften... Die Konfiguration der äußeren Elektronenhülle des Calciumatoms ist 4s 2; in Verbindungen weist es eine Oxidationsstufe von +2, selten +1 auf; Pauling-Elektronegativität 1.00, Atomradius 180 pm, Radius des Ca 2+ -Ions 114 pm (Koordinationszahl 6). Calcium ist ein silbrig-weißes Weichmetall; bis 443 ° C ist die Modifikation mit einem kubisch flächenzentrierten Kristallgitter stabil, über 443 ° C - mit einem kubisch raumzentrierten Gitter; Schmelzpunkt 842 ° C, Siedepunkt 1484 ° C, Dichte 1550 kg / m 3; Wärmeleitfähigkeit 125,6 W / (m · K).
Calcium ist ein hochreaktives Metall (in hermetisch verschlossenen Gefäßen oder unter einer Mineralölschicht gelagert). Unter normalen Bedingungen interagiert es leicht mit Sauerstoff (Calciumoxid CaO bildet sich), wenn es erhitzt wird - mit Wasserstoff (CaH 2 Hydrid), Halogenen (Calciumhalogeniden), Bor (CaB 6 Borid), Kohlenstoff (CaC 2 Calciumcarbid), Silizium ( Ca-Silizide 2 Si, CaSi, CaSi 2, Ca 3 Si 4), Stickstoff (Nitrid Ca 3 N 2), Phosphor (Phosphide Ca 3 P 2, CaP, CaP 5), Chalkogene (Chalkogenide der Zusammensetzung CaX, wobei X S . ist , Se, Die). Calcium interagiert mit anderen Metallen (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn usw.), um intermetallische Verbindungen zu bilden. Metallisches Calcium wechselwirkt mit Wasser, um Calciumhydroxid Ca (OH) 2 und H 2 zu bilden. Reagiert heftig mit den meisten Säuren zu den entsprechenden Salzen (zB Calciumnitrat, Calciumsulfat, Calciumphosphate). Es löst sich in flüssigem Ammoniak zu einer dunkelblauen Lösung mit metallischer Leitfähigkeit auf. Wenn Ammoniak verdampft, wird Ammoniak aus einer solchen Lösung freigesetzt. Calcium reagiert nach und nach mit Ammoniak zum Amid Ca (NH 2) 2. Bildet verschiedene Komplexverbindungen, die wichtigsten sind Komplexe mit sauerstoffhaltigen mehrzähnigen Liganden, beispielsweise Ca-Komplexonate.
Biologische Rolle... Calcium ist ein biogenes Element. Der tägliche Bedarf des Menschen an Calcium beträgt etwa 1 g. In lebenden Organismen sind Calciumionen an den Prozessen der Muskelkontraktion und der Übertragung von Nervenimpulsen beteiligt.
Empfang... Metallisches Calcium wird durch elektrolytische und metallothermische Verfahren gewonnen. Das elektrolytische Verfahren basiert auf der Elektrolyse von geschmolzenem Calciumchlorid mit einer Berührungskathode oder einer flüssigen Kupfer-Calcium-Kathode. Aus der gebildeten Kupfer-Calcium-Legierung wird Calcium bei einer Temperatur von 1000-1080 °C und einem Druck von 13-20 kPa abdestilliert. Das metallothermische Verfahren basiert auf der Reduktion von Calcium aus seinem Oxid mit Aluminium oder Silizium bei 1100-1200°C. Dabei entsteht Calciumaluminat oder -silikat sowie gasförmiges Calcium, das dann kondensiert wird. Weltweite Produktion von Calciumverbindungen und kalziumhaltigen Materialien, ca. 1 Milliarde Tonnen / Jahr (1998).
Anwendung... Calcium wird als Reduktionsmittel bei der Herstellung vieler Metalle (Rb, Cs, Zr, Hf, V usw.) verwendet. Calciumsilizide sowie Calciumlegierungen mit Natrium, Zink und anderen Metallen werden als Desoxidationsmittel und Entschwefelungsmittel einiger Legierungen und Öle, zur Reinigung von Argon von Sauerstoff und Stickstoff und in elektrischen Vakuumgeräten als Gasabsorber verwendet. Chlorid CaCl 2 wird als Trockenmittel in der chemischen Synthese verwendet, Gips wird in der Medizin verwendet. Calciumsilikate sind die Hauptbestandteile von Zement.
Lit.: Rodyakin V.V. Calcium, seine Verbindungen und Legierungen. M., 1967; Spitsyn V. I., Martynenko L. I. Anorganische Chemie. M., 1994. Teil 2; Anorganische Chemie / Herausgegeben von Yu. D. Tretyakov. M., 2004. Bd. 2.
L. N. Komissarova, M. A. Ryumin.
Kalzium(Calcium), Ca, chemisches Element der Gruppe II des Periodensystems von Mendelejew, Ordnungszahl 20, Atommasse 40,08; silberweißes Leichtmetall. Das natürliche Element ist eine Mischung aus sechs stabilen Isotopen: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca und 48 Ca, von denen 40 Ca am häufigsten vorkommt (96, 97%).
Ca-Verbindungen - Kalkstein, Marmor, Gips (sowie Kalk - ein Produkt des Kalksteinbrennens) wurden bereits in der Antike im Bauwesen verwendet. Bis Ende des 18. Jahrhunderts hielten Chemiker Kalk für einen einfachen Körper. 1789 schlug A. Lavoisier vor, dass Kalk, Magnesia, Schwerspat, Tonerde und Kieselsäure komplexe Substanzen sind. Im Jahr 1808 stellte G. Davy, der eine Mischung aus nassem Löschkalk mit Quecksilberoxid einer Elektrolyse mit einer Quecksilberkathode unterzog, ein Amalgam Ca her und nachdem er Quecksilber daraus entfernt hatte, erhielt er ein Metall namens "Calcium" (von lateinisch calx, Gattung Kalk - Kalk) ...
Verteilung von Calcium in der Natur. Ca ist das fünfthäufigste in der Erdkruste (nach O, Si, Al und Fe); der Gehalt beträgt 2,96 Gew.-%. Es wandert stark und reichert sich in verschiedenen geochemischen Systemen an und bildet 385 Mineralien (4. Platz in Bezug auf die Anzahl der Mineralien). Es gibt wenig Ca im Erdmantel und wahrscheinlich noch weniger im Erdkern (0,02% in Eisenmeteoriten). Ca dominiert im unteren Teil der Erdkruste und reichert sich in basischen Gesteinen an; das meiste Ca ist in Feldspat enthalten - Ca-Anorthit; der Gehalt in basischen Gesteinen beträgt 6,72%, in sauren Gesteinen (Granite und andere) 1,58%. In der Biosphäre tritt eine außergewöhnlich scharfe Differenzierung von Ca auf, die hauptsächlich mit dem "Carbonatgleichgewicht" verbunden ist: Wenn Kohlendioxid mit dem Carbonat CaCO 3 interagiert, wird lösliches Bicarbonat Ca (HCO 3) 2 gebildet: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 = Ca 2+ + 2HCO 3-. Diese Reaktion ist reversibel und bildet die Grundlage für die Ca-Umverteilung. Bei einem hohen CO 2 -Gehalt im Wasser ist Ca in Lösung, bei einem geringen CO 2 -Gehalt scheidet sich das Mineral Calcit CaCO 3 aus und bildet mächtige Kalk-, Kreide- und Marmorablagerungen.
Auch in der Geschichte von Ca spielt die biogene Migration eine große Rolle. In der lebenden Materie von Metallelementen ist Ca der Hauptbestandteil. Es sind Organismen bekannt, die mehr als 10 % Ca (mehr Kohlenstoff) enthalten und ihr Skelett aus Ca-Verbindungen aufbauen, hauptsächlich aus CaCO 3 (Kalkalgen, viele Weichtiere, Stachelhäuter, Korallen, Rhizome etc.). Mit der Bestattung von Skeletten Pest. Tiere und Pflanzen werden mit der Anhäufung kolossaler Massen von Algen, Korallen und anderen Kalksteinen in Verbindung gebracht, die in die Tiefen der Erde eintauchen und mineralisieren und sich in verschiedene Arten von Marmor verwandeln.
Riesige Reviere mit feuchtem Klima (Waldzonen, Tundra) zeichnen sich durch einen Mangel an Ca aus - hier wird es leicht aus dem Boden ausgewaschen. Dies ist mit geringer Bodenfruchtbarkeit, geringer Produktivität der Haustiere, ihrer geringen Größe und häufig Skeletterkrankungen verbunden. Daher kommt der Kalkung von Böden, der Fütterung von Haustieren und Vögeln usw. eine große Bedeutung zu, im Gegensatz dazu ist CaCO 3 in trockenem Klima kaum löslich, daher sind die Steppen- und Wüstenlandschaften reich an Ca. Gips CaSO 4 2H 2 O reichert sich häufig in Salzwiesen und Salzseen an.
Flüsse bringen viel Ca in den Ozean, aber es wird nicht im Meerwasser zurückgehalten (durchschnittlicher Gehalt 0,04 %), sondern konzentriert sich in den Skeletten von Organismen und lagert sich nach ihrem Absterben hauptsächlich in Form von CaCO . am Boden ab 3. Kalkhaltige Schluffe sind am Grund aller Ozeane bis in Tiefen von 4000 m weit verbreitet (CaCO 3 löst sich in großen Tiefen, Organismen haben dort oft einen Ca-Mangel).
Grundwasser spielt eine wichtige Rolle bei der Ca-Migration. In Kalksteinmassiven lösen sie stellenweise stark CaCO 3 aus, was mit der Karstbildung, der Bildung von Höhlen, Stalaktiten und Stalagmiten in Verbindung gebracht wird. Neben Calcit war in den Meeren vergangener Erdzeitalter die Ablagerung von Ca-Phosphaten (zB die Karatau-Phosphorit-Lagerstätten in Kasachstan), CaCO 3 · MgCO 3 -Dolomit und Gips in Lagunen während der Verdunstung weit verbreitet.
Im Laufe der Erdgeschichte hat die biogene Karbonatbildung zugenommen und die chemische Ablagerung von Calcit abgenommen. In den präkambrischen Meeren (vor über 600 Millionen Jahren) gab es keine Tiere mit einem Kalkskelett; sie sind seit dem Kambrium weit verbreitet (Korallen, Schwämme etc.). Dies wird auf den hohen CO 2 -Gehalt der präkambrischen Atmosphäre zurückgeführt.
Physikalische Eigenschaften von Calcium. Das Kristallgitter der α-Form von Ca (stabil bei normalen Temperaturen) ist kubisch flächenzentriert, a = 5,56 . Der Atomradius beträgt 1,97 , der Ionenradius von Ca 2+ beträgt 1,04 . Dichte 1,54 g / cm 3 (20 ° C). Oberhalb von 464°C ist die hexagonale β-Form stabil. t pl 851 ° C, t bp 1482 ° C; Temperaturkoeffizient der Längenausdehnung 22 · 10 -6 (0-300 ° C); Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C 125,6 W/(m·K) oder 0,3 cal/(cm·sec·°C); spezifische Wärme (0-100 ° C) 623,9 J / (kg K) oder 0,149 cal / (g ° C); spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C 4,6 · 10 -8 Ohm · m oder 4,6 · 10 -6 Ohm · cm; Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands 4,57 · 10 -3 (20 ° C). Elastizitätsmodul 26 Gn/m 2 (2600 kgf/mm 2); Zugfestigkeit 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); Streckgrenze 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), Streckgrenze 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); Dehnung 50%; Brinell-Härte 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Calcium von ausreichend hoher Reinheit ist duktil, gut gepresst, gewalzt und schneidbar.
Chemische Eigenschaften von Calcium. Die Konfiguration der äußeren Elektronenhülle des Ca-Atoms ist 4s 2, wonach Ca in den Verbindungen 2-Wertigkeit hat. Chemisch ist Ca sehr aktiv. Bei normalen Temperaturen interagiert Ca leicht mit Sauerstoff und Feuchtigkeit in der Luft, daher wird es in hermetisch verschlossenen Gefäßen oder unter Mineralöl gelagert. Beim Erhitzen in Luft oder Sauerstoff entzündet es sich zum basischen Oxid CaO. Auch bekannte Peroxide Ca - CaO 2 und CaO 4. Zunächst interagiert Ca schnell mit kaltem Wasser, dann verlangsamt sich die Reaktion aufgrund der Bildung eines Ca (OH) 2 -Films. Ca reagiert heftig mit heißem Wasser und Säuren unter Freisetzung von H 2 (außer konzentrierte HNO 3). Es reagiert in der Kälte mit Fluor und bei über 400 ° C mit Chlor und Brom und ergibt CaF 2 , CaCl 2 bzw. CaBr 2 . Diese Halogenide bilden im geschmolzenen Zustand mit Ca die sogenannten Subverbindungen - CaF, CaCl, in denen Ca formal einwertig ist. Wenn CaS mit Schwefel erhitzt wird, wird Calciumsulfid CaS erhalten, letzteres fügt Schwefel hinzu und bildet Polysulfide (CaS 2, CaS 4 und andere). Durch Reaktion mit trockenem Wasserstoff bei 300-400°C bildet Ca das Hydrid CaH 2 - eine ionische Verbindung, in der Wasserstoff ein Anion ist. Bei 500°C ergeben Ca und Stickstoff das Nitrid Ca 3 N 2; die Wechselwirkung von Ca mit Ammoniak in der Kälte führt zum komplexen Ammoniak Ca 6. Beim Erhitzen ohne Luftzutritt mit Graphit, Silizium oder Phosphor ergibt Ca Calciumcarbid CaC 2, Silizide Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 bzw. Phosphid Ca 3 P 2. Ca bildet intermetallische Verbindungen mit Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn und anderen.
Kalzium bekommen. In der Industrie wird Ca auf zwei Arten gewonnen: 1) durch Erhitzen einer brikettierten Mischung aus CaO und Al-Pulver bei 1200 °C in einem Vakuum von 0,01-0,02 mm Hg. Kunst .; bei der Reaktion freigesetzt: 6CaO + 2 Al = 3CaO · Al 2 O 3 + 3Ca Ca-Dämpfe kondensieren an einer kalten Oberfläche; 2) Durch Elektrolyse einer CaCl 2 - und KCl-Schmelze mit einer flüssigen Kupfer-Calcium-Kathode wird eine Cu - Ca-Legierung (65% Ca) hergestellt, aus der Ca bei einer Temperatur von 950-1000 °C im Vakuum abdestilliert wird von 0,1-0,001 mm Hg. Kunst.
Anwendung von Calcium. In Form von reinem Metall wird Ca als Reduktionsmittel für U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb und einige Seltenerdmetalle aus ihren Verbindungen verwendet. Es wird auch zum Desoxidieren von Stählen, Bronzen und anderen Legierungen, zum Entfernen von Schwefel aus Erdölprodukten, zum Entwässern von organischen Flüssigkeiten, zum Reinigen von Argon von Stickstoffverunreinigungen und als Gasabsorber in elektrischen Vakuumgeräten verwendet. In der Technik sind Wälzlagermaterialien des Pb-Na-Ca-Systems sowie Pb-Ca-Legierungen, die zur Herstellung von Elektrogehäusen verwendet werden, weit verbreitet. Kabel. Die Legierung Ca-Si-Ca (Silicocalcium) wird als Desoxidationsmittel und Entgaser bei der Herstellung hochwertiger Stähle verwendet.
Kalzium im Körper. Ca ist eines der biogenen Elemente, die für den normalen Lebensverlauf notwendig sind. Es ist in allen Geweben und Flüssigkeiten von Tieren und Pflanzen vorhanden. In einer Ca-freien Umgebung können sich nur seltene Organismen entwickeln. Bei einigen Organismen erreicht der Ca-Gehalt 38%; beim Menschen - 1,4-2%. Zellen pflanzlicher und tierischer Organismen benötigen streng definierte Verhältnisse von Ca 2+, Na + und K + -Ionen in extrazellulären Medien. Pflanzen gewinnen Ca aus dem Boden. Pflanzen werden nach ihrem Verhältnis zu Ca in Calzephile und Calcephobe eingeteilt. Tiere erhalten Ca aus Nahrung und Wasser. Ca ist notwendig für die Bildung einer Reihe von Zellstrukturen, die Aufrechterhaltung der normalen Durchlässigkeit der äußeren Zellmembranen, für die Befruchtung von Eiern von Fischen und anderen Tieren und die Aktivierung einer Reihe von Enzymen. Ca 2+ -Ionen übertragen die Erregung auf die Muskelfaser, wodurch sie sich zusammenziehen, die Stärke der Herzkontraktionen erhöhen, die phagozytische Funktion der Leukozyten erhöhen, das System der schützenden Blutproteine aktivieren und an seiner Gerinnung teilnehmen. In Zellen liegt fast alles Ca in Form von Verbindungen mit Proteinen, Nukleinsäuren, Phospholipiden, in Komplexen mit anorganischen Phosphaten und organischen Säuren vor. Im Blutplasma von Menschen und höheren Tieren können nur 20-40% von Ca mit Proteinen assoziiert werden. Bei Tieren mit Skelett wird bis zu 97-99% des gesamten Ca als Baustoff verwendet: bei Wirbellosen hauptsächlich in Form von CaCO 3 (Schalen von Weichtieren, Korallen), bei Wirbeltieren in Form von Phosphaten. Viele wirbellose Tiere speichern Ca vor der Häutung, um ein neues Skelett aufzubauen oder das Leben unter widrigen Bedingungen zu erhalten.
Der Ca-Gehalt im Blut von Menschen und höheren Tieren wird durch die Hormone der Nebenschilddrüse und der Schilddrüse reguliert. Vitamin D spielt bei diesen Prozessen eine wichtige Rolle.Die Ca-Aufnahme erfolgt im vorderen Teil des Dünndarms. Die Aufnahme von Ca wird mit einer Abnahme des Säuregehalts im Darm beeinträchtigt und hängt vom Verhältnis von Ca, P und Fett in der Nahrung ab. Das optimale Ca/P-Verhältnis bei Kuhmilch beträgt etwa 1,3 (0,15 bei Kartoffeln, 0,13 bei Bohnen, 0,016 bei Fleisch). Bei einem Überschuss an P oder Oxalsäure in der Nahrung wird die Aufnahme von Ca beeinträchtigt. Gallensäuren beschleunigen seine Aufnahme. Das optimale Verhältnis von Ca / Fett in der menschlichen Nahrung beträgt 0,04 bis 0,08 g Ca pro 1 g Fett. Ca wird hauptsächlich über den Darm ausgeschieden. Säugetiere verlieren während der Laktation viel Ca über die Milch. Bei Verletzungen des Phosphor-Kalzium-Stoffwechsels bei Jungtieren und Kindern entwickelt sich Rachitis, bei erwachsenen Tieren - Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur des Skeletts (Osteomalazie).
Natürliche Verbindungen des Kalziums (Kreide, Marmor, Kalkstein, Gips) und Produkte ihrer einfachsten Verarbeitung (Kalk) sind den Menschen seit der Antike bekannt. Im Jahr 1808 unterzog der englische Chemiker Humphrey Davy einer Elektrolyse von nassem Löschkalk (Calciumhydroxid) mit einer Quecksilberkathode und erhielt so Calciumamalgam (eine Legierung von Calcium mit Quecksilber). Aus dieser Legierung erhielt Davy nach destilliertem Quecksilber reines Kalzium.
Er schlug auch den Namen des neuen chemischen Elements vor, vom lateinischen "calx", was den Namen von Kalkstein, Kreide und anderen Weichgesteinen bedeutet.
In der Natur sein und empfangen:
Calcium ist das fünfthäufigste Element der Erdkruste (mehr als 3%), bildet viele Gesteine, von denen viele auf Calciumcarbonat basieren. Einige dieser Gesteine sind organischen Ursprungs (Muschelgestein), was die wichtige Rolle von Kalzium in der Tierwelt zeigt. Natürliches Calcium ist eine Mischung aus 6 Isotopen mit Massenzahlen von 40 bis 48, wobei 40 Ca 97 % der Gesamtmenge ausmacht. Auch andere Calciumisotope wurden durch Kernreaktionen gewonnen, zum Beispiel radioaktives 45 Ca.
Um eine einfache Calciumsubstanz zu erhalten, wird die Elektrolyse von Schmelzen ihrer Salze oder die Alumothermie verwendet:
4CaO + 2Al = Ca (AlO 2) 2 + 3Ca
Physikalische Eigenschaften:
Ein silbrig-graues Metall mit einem kubisch-flächenzentrierten Gitter, deutlich härter als Alkalimetalle. Schmelzpunkt 842 ° C, Siedepunkt 1484 ° C, Dichte 1,55 g / cm 3. Bei hohen Drücken und Temperaturen gehen etwa 20 K in den supraleitenden Zustand über.
Chemische Eigenschaften:
Calcium ist nicht so aktiv wie Alkalimetalle, muss jedoch unter einer Mineralölschicht oder in dicht verschlossenen Metallfässern gelagert werden. Es reagiert bereits bei normalen Temperaturen mit Sauerstoff und Stickstoff der Luft sowie mit Wasserdampf. Beim Erhitzen verbrennt es an der Luft mit einer rot-orangen Flamme und bildet ein Oxid mit einer Beimischung von Nitriden. Wie Magnesium verbrennt Calcium in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid weiter. Beim Erhitzen reagiert es mit anderen Nichtmetallen und bildet Verbindungen, deren Zusammensetzung nicht immer offensichtlich ist, zum Beispiel:
Ca + 6B = CaB 6 oder Ca + P => Ca 3 P 2 (und auch CaP oder CaP 5)
In allen seinen Verbindungen hat Calcium eine Oxidationsstufe von +2.
Die wichtigsten Verbindungen:
Calciumoxid CaO- ("Branntkalk") eine weiße Substanz, ein alkalisches Oxid, reagiert heftig mit Wasser ("gelöscht") und verwandelt sich in ein Hydroxid. Erhalten durch thermische Zersetzung von Calciumcarbonat.
Calciumhydroxid Ca (OH) 2- ("Löschkalk") weißes Pulver, in Wasser schwer löslich (0,16 g / 100 g), starkes Alkali. Zum Nachweis von Kohlendioxid wird eine Lösung ("Kalkwasser") verwendet.
Calciumcarbonat CaCO 3- die Grundlage der meisten natürlichen Mineralien von Calcium (Kreide, Marmor, Kalkstein, Muschelgestein, Calcit, isländischer Spaten). Reinweiße oder farblose Substanz. Kristalle, zersetzt sich beim Erhitzen (900-1000 C) und bildet Calciumoxid. Nicht p-rim, reagiert mit Säuren, kann sich in kohlendioxidgesättigtem Wasser lösen und in Bicarbonat verwandeln: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2. Der umgekehrte Prozess führt zum Auftreten von Ablagerungen von Kalziumkarbonat, insbesondere solchen Formationen wie Stalaktiten und Stalagmiten
Es kommt auch natürlich in Dolomit vor CaCO 3 * MgCO 3
Calciumsulfat CaSO 4- eine weiße Substanz, in der Natur CaSO 4 * 2H 2 O ("Gips", "Selenit"). Letzteres wandelt sich bei vorsichtigem Erhitzen (180 C) in CaSO 4 * 0,5H 2 O ("gebrannter Gips", "Alabaster") um - ein weißes Pulver, das beim Mischen mit Wasser wieder CaSO 4 * 2H 2 O in der Form bildet aus einem festen, ausreichend starken Material. Leicht löslich in Wasser, im Überschuss an Schwefelsäure kann es sich unter Bildung von Hydrosulfat auflösen.
Calciumphosphat Ca 3 (PO 4) 2- ("Phosphorit"), unlöslich, geht unter Einwirkung starker Säuren in besser lösliche Calciumhydro- und -dihydrogenphosphate über. Rohstoff zur Herstellung von Phosphor, Phosphorsäure, Phosphordünger. Calciumphosphate sind auch in Apatiten enthalten, natürlichen Verbindungen mit der ungefähren Formel Ca 5 3 Y, wobei Y = F, Cl oder OH, bzw. Fluor-, Chlor- oder Hydroxyapatit ist. Zusammen mit Phosphorit ist Apatit Bestandteil des Skeletts vieler lebender Organismen, inkl. und ein Mensch.
Calciumfluorid CaF 2 - (natürlich .:"Fluorit", "Flussspat"), eine unlösliche Substanz von weißer Farbe. Natürliche Mineralien haben aufgrund von Verunreinigungen eine Vielzahl von Farben. Leuchtet im Dunkeln beim Erhitzen und unter UV-Bestrahlung. Erhöht die Fließfähigkeit ("Schmelzbarkeit") von Schlacken bei der Aufnahme von Metallen, was auf seine Verwendung als Flussmittel zurückzuführen ist.
Calciumchlorid CaCl 2- farblos. krist. in-in-Well-r-Rim in Wasser. Bildet kristallines Hydrat CaCl 2 * 6H 2 O. Wasserfreies ("geschmolzenes") Calciumchlorid ist ein gutes Trockenmittel.
Calciumnitrat Ca (NO 3) 2- ("Calciumnitrat") farblos. krist. in-in Brunnen-r-Rim in Wasser. Ein wesentlicher Bestandteil pyrotechnischer Kompositionen, die der Flamme eine rot-orange Farbe verleihen.
Calciumcarbid CaС 2- reagiert mit Wasser unter Bildung von Acetylen zu Tami, zum Beispiel: CaC 2 + H 2 O = C 2 H 2 + Ca (OH) 2
Anwendung:
Metallisches Calcium wird als starkes Reduktionsmittel bei der Herstellung bestimmter schwer zu reduzierender Metalle ("Kalziothermie") verwendet: Chrom, REE, Thorium, Uran usw. In der Metallurgie von Kupfer, Nickel, Edelstählen und Bronzen, Calcium und seine Legierungen werden verwendet, um schädliche Verunreinigungen von Schwefel, Phosphor und überschüssigem Kohlenstoff zu entfernen.
Calcium wird auch verwendet, um geringe Mengen an Sauerstoff und Stickstoff im Hochvakuum und in der Inertgasreinigung zu binden.
Neutronenüberschüssige 48 Ca-Ionen werden für die Synthese neuer chemischer Elemente, zB Element Nr. 114, verwendet. Ein weiteres Calciumisotop, 45 Ca, wird als radioaktiver Marker in Studien zur biologischen Rolle von Calcium und seiner Migration in die Umwelt verwendet.
Hauptanwendungsgebiet zahlreicher Calciumverbindungen ist die Herstellung von Baustoffen (Zement, Baumischungen, Trockenbau etc.).
Calcium ist einer der Makronährstoffe in der Zusammensetzung lebender Organismen und bildet die Verbindungen, die für den Aufbau sowohl des inneren Skeletts von Wirbeltieren als auch der äußeren vielen Wirbellosen, der Eierschale, notwendig sind. Calciumionen sind auch an der Regulierung intrazellulärer Prozesse beteiligt und verursachen die Blutgerinnung. Kalziummangel im Kindesalter führt zu Rachitis, bei älteren Menschen zu Osteoporose. Die Kalziumquelle sind Milchprodukte, Buchweizen, Nüsse und Vitamin D. Bei Kalziummangel werden verschiedene Medikamente eingesetzt: Calcex, Kalziumchloridlösung, Kalziumgluconat usw.
Der Massenanteil an Calcium im menschlichen Körper beträgt 1,4-1,7 %, der Tagesbedarf beträgt 1-1,3 g (je nach Alter). Eine übermäßige Aufnahme von Kalzium kann zu Hyperkalzämie führen - die Ablagerung seiner Verbindungen in den inneren Organen, die Bildung von Blutgerinnseln in den Blutgefäßen. Quellen:
Kalzium (Element) // Wikipedia. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Calcium (Zugriffsdatum: 01.03.2014).
Beliebte Bibliothek chemischer Elemente: Calcium. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3.01.2014).
Kalzium- ein Element der Hauptuntergruppe der zweiten Gruppe, der vierten Periode des Periodensystems der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev, mit der Ordnungszahl 20. Es wird mit dem Symbol Ca (lateinisches Calcium) bezeichnet. Die einfache Substanz Calcium (CAS-Nummer: 7440-70-2) ist ein weiches, reaktives Erdalkalimetall von silbrig-weißer Farbe.
Geschichte und Herkunft des Namens
Der Name des Elements kommt von lat. calx (Genitiv calcis) - "Kalk", "weicher Stein". Es wurde von dem englischen Chemiker Humphrey Davy vorgeschlagen, der 1808 metallisches Calcium elektrolytisch isolierte. Davy elektrolysierte eine Mischung aus nassem Löschkalk mit Quecksilberoxid HgO auf einer Platinplatte, die als Anode diente. Als Kathode diente ein in flüssiges Quecksilber getauchter Platindraht. Als Ergebnis der Elektrolyse wurde ein Calciumamalgam erhalten. Nachdem Davy das Quecksilber ausgetrieben hatte, erhielt er ein Metall namens Kalzium. Calciumverbindungen - Kalkstein, Marmor, Gips (sowie Kalk - ein Produkt der Kalksteinröstung) werden seit mehreren Jahrtausenden in der Bauindustrie verwendet. Bis Ende des 18. Jahrhunderts hielten Chemiker Kalk für einen einfachen Körper. 1789 schlug A. Lavoisier vor, dass Kalk, Magnesia, Schwerspat, Tonerde und Kieselsäure komplexe Substanzen sind.
In der Natur sein
Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität kommt freies Calcium in der Natur nicht vor.
Calcium macht 3,38% der Masse der Erdkruste aus (5. am häufigsten nach Sauerstoff, Silizium, Aluminium und Eisen).
Isotope
Calcium kommt natürlicherweise in Form einer Mischung aus sechs Isotopen vor: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca und 48 Ca, von denen das häufigste - 40 Ca - 96,97 % ist.
Von den sechs natürlichen Calciumisotopen sind fünf stabil. Das sechste Isotop 48 Ca, das schwerste der sechs und sehr selten (seine Isotopenhäufigkeit beträgt nur 0,187%), wurde kürzlich als doppelter Beta-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 5,3 × 10 19 Jahren entdeckt.
In Gesteinen und Mineralien
Der größte Teil des Kalziums ist in Silikaten und Alumosilikaten verschiedener Gesteine (Granite, Gneisen usw.) enthalten, insbesondere in Feldspat - Anorthit Ca.
In Form von Sedimentgesteinen werden Calciumverbindungen durch Kreide und Kalkstein dargestellt, die hauptsächlich aus dem Mineral Calcit (CaCO 3) bestehen. Die kristalline Form von Calcit - Marmor - ist in der Natur viel seltener.
Calciummineralien wie Calcit CaCO 3, Anhydrit CaSO 4, Alabaster CaSO 4 0.5H 2 O und Gips CaSO 4 2H 2 O, Fluorit CaF 2, Apatite Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), Dolomit MgCO 3 CaCO 3. Das Vorhandensein von Calcium- und Magnesiumsalzen in natürlichem Wasser bestimmt seine Härte.
Calcium, das in der Erdkruste stark wandert und sich in verschiedenen geochemischen Systemen ansammelt, bildet 385 Mineralien (Vierte der Anzahl der Mineralien).
Migration in der Erdkruste
Bei der natürlichen Wanderung von Calcium spielt das "Carbonat-Gleichgewicht" eine wesentliche Rolle, verbunden mit der reversiblen Reaktion der Wechselwirkung von Calciumcarbonat mit Wasser und Kohlendioxid unter Bildung von löslichem Bicarbonat:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -
(das Gleichgewicht verschiebt sich je nach Kohlendioxidkonzentration nach links oder rechts).
Die biogene Migration spielt eine große Rolle.
In der Biosphäre
Calciumverbindungen kommen in fast allen tierischen und pflanzlichen Geweben vor (siehe auch unten). In lebenden Organismen kommt eine beträchtliche Menge an Kalzium vor. Also Hydroxyapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH oder in einer anderen Schreibweise 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - die Grundlage des Knochengewebes von Wirbeltieren, einschließlich des Menschen; die Schalen und Schalen vieler Wirbelloser, Eierschalen usw. bestehen aus Calciumcarbonat CaCO 3. In lebenden Geweben von Menschen und Tieren 1,4-2% Ca (nach Massenanteil); bei einem 70 kg schweren menschlichen Körper beträgt der Calciumgehalt etwa 1,7 kg (hauptsächlich in der Zusammensetzung der interzellulären Substanz des Knochengewebes).
Empfang
Freies metallisches Calcium wird durch Elektrolyse einer Schmelze bestehend aus CaCl 2 (75-80%) und KCl oder aus CaCl 2 und CaF 2 sowie aluminothermische Reduktion von CaO bei 1170-1200 °C gewonnen:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Das Calciummetall existiert in zwei allotropen Modifikationen. Bis 443 °C ist α-Ca mit einem kubisch flächenzentrierten Gitter stabil (Parameter a = 0,558 nm), höher ist β-Ca mit einem kubisch raumzentrierten Gitter vom α-Fe-Typ (Parameter a = 0,448 nm). Standardenthalpie Δ h 0 des α → β-Übergangs beträgt 0,93 kJ / mol.
Chemische Eigenschaften
In der Reihe der Standardpotentiale befindet sich Calcium links von Wasserstoff. Das Standard-Elektrodenpotential des Ca 2+ / Ca 0 -Paares beträgt -2,84 V, sodass Calcium aktiv mit Wasser reagiert, jedoch ohne Zündung:
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q.
Das Vorhandensein von gelöstem Calciumbicarbonat im Wasser bestimmt maßgeblich die temporäre Härte des Wassers. Es wird als temporär bezeichnet, weil sich beim Kochen von Wasser Bicarbonat zersetzt und CaCO 3 ausfällt. Dieses Phänomen führt zum Beispiel dazu, dass sich im Wasserkocher mit der Zeit Kalk bildet.
Anwendung
Anwendung von metallischem Calcium
Die Hauptverwendung von metallischem Calcium ist als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Metallen, insbesondere Nickel, Kupfer und Edelstahl. Calcium und sein Hydrid werden auch zur Gewinnung schwer reduzierbarer Metalle wie Chrom, Thorium und Uran verwendet. Calcium-Blei-Legierungen werden in Batterien und Lagerlegierungen verwendet. Calciumgranulat wird auch verwendet, um Luftspuren aus Vakuumgeräten zu entfernen.
Metallothermie
Reines metallisches Calcium wird in der Metallothermie häufig zur Herstellung seltener Metalle verwendet.
Legierungslegierung
Reines Calcium wird zum Legieren von Blei bei der Herstellung von Batterieplatten verwendet, wartungsfreie Starter-Blei-Säure-Batterien mit geringer Selbstentladung. Außerdem wird metallisches Calcium zur Herstellung von hochwertigen Calcium-Babbitts BKA verwendet.
Kernfusion
Das 48 Ca-Isotop ist das effektivste und am häufigsten verwendete Material für die Herstellung superschwerer Elemente und die Entdeckung neuer Elemente im Periodensystem. Wenn beispielsweise 48 Ca-Ionen verwendet werden, um superschwere Elemente in Beschleunigern zu erhalten, werden die Kerne dieser Elemente hundert- und tausendmal effizienter gebildet als bei der Verwendung anderer "Projektile" (Ionen).) Wird in der Form verwendet und zur Reduktion von Metallen sowie bei der Herstellung von Cyanamid-Calcium (durch Erhitzen von Calciumcarbid in Stickstoff auf 1200 ° C ist die Reaktion exotherm, wird in Cyanamid-Öfen durchgeführt).
Calcium sowie seine Legierungen mit Aluminium und Magnesium werden in thermoelektrischen Backup-Batterien als Anode verwendet (z. B. ein Calciumchromat-Element). Calciumchromat wird in diesen Batterien als Kathode verwendet. Die Besonderheit solcher Batterien ist eine extrem lange Haltbarkeit (Jahrzehnte) in einem geeigneten Zustand, die Fähigkeit, unter allen Bedingungen (Raum, hohe Drücke) zu arbeiten, eine hohe spezifische Energie nach Gewicht und Volumen. Nachteil bei kurzer Dauer. Solche Batterien werden dort verwendet, wo es notwendig ist, für kurze Zeit kolossale elektrische Energie zu erzeugen (ballistische Raketen, einige Raumfahrzeuge usw.).
Darüber hinaus werden Calciumverbindungen in die Zusammensetzung von Arzneimitteln zur Vorbeugung von Osteoporose, in Vitaminkomplexe für Schwangere und ältere Menschen eingeführt.
Die biologische Rolle von Calcium
Calcium ist ein häufiger Makronährstoff in Pflanzen, Tieren und Menschen. Beim Menschen und anderen Wirbeltieren ist das meiste davon in Form von Phosphaten im Skelett und in den Zähnen enthalten. Die Skelette der meisten wirbellosen Gruppen (Schwämme, Korallenpolypen, Weichtiere usw.) bestehen aus verschiedenen Formen von Kalziumkarbonat (Kalk). Calciumionen sind an Blutgerinnungsvorgängen sowie an der Gewährleistung eines konstanten osmotischen Drucks des Blutes beteiligt. Calciumionen dienen auch als einer der universellen sekundären Mediatoren und regulieren eine Vielzahl intrazellulärer Prozesse - Muskelkontraktion, Exozytose, einschließlich der Sekretion von Hormonen und Neurotransmittern usw. Die Calciumkonzentration im Zytoplasma menschlicher Zellen beträgt etwa 10-7 mol, in Interzellularflüssigkeiten etwa 10 3 mol.
Der Bedarf an Kalzium hängt vom Alter ab. Für Erwachsene beträgt die erforderliche Tagesdosis 800 bis 1000 Milligramm (mg), für Kinder 600 bis 900 mg, was für Kinder aufgrund des intensiven Skelettwachstums sehr wichtig ist. Das meiste Kalzium, das mit der Nahrung in den menschlichen Körper gelangt, befindet sich in Milchprodukten, das restliche Kalzium in Fleisch, Fisch und einigen Pflanzenprodukten (insbesondere Hülsenfrüchte enthalten viel). Die Absorption erfolgt sowohl im Dickdarm als auch im Dünndarm und wird durch ein saures Milieu, Vitamin D und Vitamin C, Laktose, ungesättigte Fettsäuren erleichtert. Wichtig ist auch die Rolle von Magnesium im Calciumstoffwechsel, bei dessen Mangel Calcium aus den Knochen "ausgewaschen" und in den Nieren (Nierensteinen) und Muskeln abgelagert wird.
Die Aufnahme von Calcium wird durch Aspirin, Oxalsäure, Östrogenderivate behindert. In Kombination mit Oxalsäure produziert Calcium wasserunlösliche Verbindungen, die Bestandteile von Nierensteinen sind.
Durch die Vielzahl der damit verbundenen Prozesse wird der Calciumgehalt im Blut genau reguliert und bei richtiger Ernährung tritt kein Mangel auf. Längerer Nahrungsmangel kann zu Krämpfen, Gelenkschmerzen, Schläfrigkeit, Wachstumsstörungen und Verstopfung führen. Tiefere Defizite führen zu anhaltenden Muskelkrämpfen und Osteoporose. Kaffee- und Alkoholmissbrauch können die Ursache für einen Kalziummangel sein, da ein Teil davon mit dem Urin ausgeschieden wird.
Übermäßige Dosen von Kalzium und Vitamin D können eine Hyperkalzämie verursachen, gefolgt von einer starken Verkalkung von Knochen und Gewebe (hauptsächlich mit Auswirkungen auf die Harnwege). Längerer Überschuss stört die Funktion von Muskel- und Nervengewebe, erhöht die Blutgerinnung und verringert die Aufnahme von Zink durch die Knochenzellen. Die maximale sichere Tagesdosis für einen Erwachsenen beträgt 1500 bis 1800 Milligramm.
Kalzium
KALZIUM-Ich bin; m.[von lat. calx (calcis) - Kalk] Chemisches Element (Ca), ein silberweißes Metall, das Bestandteil von Kalkstein, Marmor usw.
◁ Kalzium, th, th. K-te Salze.
Kalzium(lat. Calcium), ein chemisches Element der Gruppe II des Periodensystems, bezieht sich auf Erdalkalimetalle. Name von lat. calx, Genitiv calcis ist Kalk. Silberweißes Metall, Dichte 1,54 g / cm 3, T pl 842ºC. Es oxidiert leicht an der Luft bei normalen Temperaturen. In Bezug auf die Prävalenz in der Erdkruste nimmt es den 5. Platz ein (Mineralien Calcit, Gips, Fluorit usw.). Als aktives Reduktionsmittel wird es verwendet, um aus ihren Verbindungen U, Th, V, Cr, Zn, Be und andere Metalle zu gewinnen, zur Desoxidation von Stählen, Bronzen usw. Es ist Bestandteil von Gleitwerkstoffen. Calciumverbindungen werden im Bauwesen verwendet (Kalk, Zement), Calciumpräparate werden in der Medizin verwendet.
KALZIUMCALCIUM (lateinisches Calcium), Ca (sprich "Calcium"), ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 20, befindet sich in der vierten Periode der Gruppe IIA des Periodensystems von Mendelejew; Atommasse 40.08. Bezieht sich auf die Anzahl der Erdalkalielemente (cm. ALKALISCHE ERDMETALLE).
Natürliches Calcium besteht aus einer Mischung von Nukliden (cm. NUKLID) mit Massenzahlen 40 (in der Mischung nach Gewicht 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) und 46 (0,003%). Konfiguration der äußeren Elektronenschicht 4 S 2
... In fast allen Verbindungen beträgt die Oxidationsstufe von Calcium +2 (Valenz II).
Der Radius des neutralen Calciumatoms beträgt 0.1974 nm, der Radius des Ca 2+ -Ions beträgt 0.114 nm (für Koordinationszahl 6) bis 0.148 nm (für Koordinationszahl 12). Die sequentiellen Ionisierungsenergien eines neutralen Calciumatoms betragen 6,133, 11,872, 50,91, 67,27 bzw. 84,5 eV. Auf der Pauling-Skala beträgt die Elektronegativität von Calcium etwa 1,0. Freies Calcium ist ein silbrig-weißes Metall.
Entdeckungsgeschichte
Calciumverbindungen kommen überall in der Natur vor und sind daher der Menschheit seit der Antike bekannt. Kalk wird seit langem im Bauwesen verwendet (cm. LIMETTE)(Branntkalk und ausgelöscht), die lange Zeit als einfache Substanz "Erde" galt. 1808 jedoch der englische Wissenschaftler G. Davy (cm. DEVI Humphrey) gelang es, aus Kalk neues Metall zu gewinnen. Dazu elektrolysierte Davy eine Mischung aus leicht angefeuchtetem Löschkalk mit Quecksilberoxid und isolierte aus dem an der Quecksilberkathode gebildeten Amalgam ein neues Metall, das er Calcium nannte (von lat. calx, Gattung calcis – Kalk). In Russland wurde dieses Metall einige Zeit "Kalk" genannt.
In der Natur sein
Calcium ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente auf der Erde. Es macht 3,38% der Masse der Erdkruste aus (5. am häufigsten nach Sauerstoff, Silizium, Aluminium und Eisen). Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität kommt freies Calcium in der Natur nicht vor. Das meiste Kalzium ist in Silikaten enthalten (cm. Silikate) und Alumosilikate (cm. ALUMOSILIKATE) verschiedene Gesteine (Granite (cm. GRANIT), Gneisen (cm. GNEISS) usw.). In Form von Sedimentgesteinen werden Calciumverbindungen durch Kreide und Kalkstein dargestellt, die hauptsächlich aus dem Mineral Calcit bestehen (cm. KALCIT)(CaCO3). Die kristalline Form von Calcit - Marmor - ist in der Natur viel seltener.
Calciummineralien wie Kalkstein sind weit verbreitet. (cm. KALKSTEIN) CaCO 3, Anhydrit (cm. ANHYDRIT) CaSO 4 und Gips (cm. GIPS) CaSO 4 2H 2 O, Fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2, Apatit (cm. APATITES) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), Dolomit (cm. DOLOMIT) MgCO 3 · aCO 3. Das Vorhandensein von Calcium- und Magnesiumsalzen in natürlichem Wasser bestimmt seine Härte (cm. WASSERHÄRTE)... In lebenden Organismen kommt eine beträchtliche Menge an Kalzium vor. Also Hydroxylapatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH) oder in einer anderen Schreibweise 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - die Grundlage des Knochengewebes von Wirbeltieren, einschließlich des Menschen; die Schalen und Schalen vieler Wirbelloser, Eierschalen usw. bestehen aus Calciumcarbonat CaCO 3.
Empfang
Metallisches Calcium wird durch Elektrolyse einer Schmelze bestehend aus CaCl 2 (75-80%) und KCl oder aus CaCl 2 und CaF 2 sowie durch aluminothermische Reduktion von CaO bei 1170-1200 °C gewonnen:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Das Calciummetall existiert in zwei allotropen Modifikationen (siehe Allotropie (cm. ALLOTROPIE)). Bis 443 °C ist a-Ca mit einem kubisch flächenzentrierten Gitter stabil (Parameter a = 0,558 nm), höher ist b-Ca mit einem kubisch raumzentrierten Gitter vom a-Fe-Typ (Parameter a = 0,448 nm ). Der Schmelzpunkt von Calcium beträgt 839 ° C, der Siedepunkt beträgt 1484 ° C, die Dichte beträgt 1,55 g / cm 3.
Die Reaktivität von Calcium ist hoch, aber geringer als die aller anderen Erdalkalimetalle. Es interagiert leicht mit Sauerstoff, Kohlendioxid und Feuchtigkeit in der Luft, wodurch die Oberfläche von metallischem Kalzium normalerweise mattgrau wird. Im Labor wird Kalzium normalerweise wie andere Erdalkalimetalle in einem fest verschlossenen Glas unter einer Schicht Kerosin.
In der Reihe der Standardpotentiale befindet sich Calcium links von Wasserstoff. Das Standard-Elektrodenpotential des Ca 2+ / Ca 0 -Paares beträgt –2,84 V, sodass Calcium aktiv mit Wasser reagiert:
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2.
Calcium reagiert unter normalen Bedingungen mit aktiven Nichtmetallen (Sauerstoff, Chlor, Brom):
2Ca + O 2 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
Beim Erhitzen in Luft oder Sauerstoff entzündet sich Calcium. Calcium interagiert beim Erhitzen mit weniger aktiven Nichtmetallen (Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Silizium, Stickstoff, Phosphor und andere), zum Beispiel:
Ca + H 2 = CaH 2 (Calciumhydrid),
Ca + 6B = CaB 6 (Calciumborid),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (Calciumnitrid)
Ca + 2C = CaC 2 (Calciumcarbid)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (Calciumphosphid), Calciumphosphide der Zusammensetzungen CaP und CaP 5 sind auch bekannt;
2Ca + Si = Ca 2 Si (Calciumsilizid), Calciumsilizide der Zusammensetzungen CaSi, Ca 3 Si 4 und CaSi 2 sind ebenfalls bekannt.
Der Ablauf der obigen Reaktionen wird in der Regel von einer großen Wärmeabgabe begleitet (d. h. diese Reaktionen sind exotherm). In allen Verbindungen mit Nichtmetallen beträgt die Oxidationsstufe von Calcium +2. Die meisten Calciumverbindungen mit Nichtmetallen werden leicht durch Wasser zersetzt, zum Beispiel:
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3 H 2 O = 3 Ca (OH) 2 + 2 NH 3.
Calciumoxid ist typischerweise basisch. In Labor und Technik wird es durch thermische Zersetzung von Karbonaten gewonnen:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Technisches Calciumoxid CaO heißt Branntkalk.
Es reagiert mit Wasser zu Ca (OH) 2 und gibt viel Wärme ab:
CaO + H 2 O = Ca (OH) 2.
Das so gewonnene Ca (OH) 2 wird üblicherweise als Löschkalk oder Kalkmilch bezeichnet. (cm. LIMETTE MILCH) aufgrund der Tatsache, dass die Löslichkeit von Calciumhydroxid in Wasser gering ist (0,02 mol / l bei 20 ° C) und bei Zugabe zu Wasser eine weiße Suspension gebildet wird.
CaO bildet bei Wechselwirkung mit sauren Oxiden Salze, zum Beispiel:
CaO + CO 2 = CaCO 3; CaO + SO 3 = CaSO 4.
Das Ca 2+ -Ion ist farblos. Wenn der Flamme Calciumsalze hinzugefügt werden, wird die Flamme ziegelrot.
Calciumsalze wie Chlorid CaCl 2 , Bromid CaBr 2 , Jodid CaI 2 und Nitrat Ca (NO 3) 2 sind in Wasser gut löslich. Fluorid CaF 2, Carbonat CaCO 3, Sulfat CaSO 4, durchschnittliches Orthophosphat Ca 3 (PO 4) 2, Oxalat CaC 2 O 4 und einige andere sind in Wasser unlöslich.
Von großer Bedeutung ist die Tatsache, dass im Gegensatz zum durchschnittlichen Calciumcarbonat CaCO 3 saures Calciumcarbonat (Bicarbonat) Ca (HCO 3) 2 wasserlöslich ist. In der Natur führt dies zu den folgenden Prozessen. Wenn kalter Regen oder mit Kohlendioxid gesättigtes Flusswasser in den Untergrund eindringt und auf Kalksteine fällt, wird deren Auflösung beobachtet:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2.
An den gleichen Stellen, an denen mit Calciumbicarbonat gesättigtes Wasser an die Erdoberfläche tritt und von den Sonnenstrahlen erwärmt wird, findet die gegenteilige Reaktion statt:
Ca (HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Auf diese Weise werden große Stoffmassen in die Natur übertragen. Dadurch können sich im Untergrund riesige Dolinen bilden (siehe Karst (cm. KARST (Naturphänomen))) und schöne "Eiszapfen" aus Stein - in den Höhlen bilden sich Stalaktiten (cm. Stalaktiten (Mineralformationen)) und Stalagmiten (cm. STALAGMITS).
Das Vorhandensein von gelöstem Calciumbicarbonat im Wasser bestimmt maßgeblich die temporäre Wasserhärte (cm. WASSERHÄRTE)... Es wird als temporär bezeichnet, weil sich beim Kochen von Wasser Bicarbonat zersetzt und CaCO 3 ausfällt. Dieses Phänomen führt zum Beispiel dazu, dass sich im Wasserkocher mit der Zeit Kalk bildet.
Die Verwendung von Calcium und seinen Verbindungen
Metallisches Calcium wird für die metallothermische Produktion von Uran verwendet (cm. Uran (chemisches Element)), thorium (cm. THORIUM), Titan (cm. TITAN (chemisches Element)), Zirkonium (cm. ZIRKONIUM), Cäsium (cm. CÄSIUM) und rubidium (cm. RUBIDIUM).
Natürliche Calciumverbindungen werden häufig bei der Herstellung von Bindemitteln (Zement (cm. ZEMENT), Gips (cm. GIPS), Kalk usw.). Die Bindewirkung von Löschkalk beruht darauf, dass Calciumhydroxid mit der Zeit mit Kohlendioxid der Luft reagiert. Durch die fortschreitende Reaktion bilden sich nadelförmige Kristalle von Calcit CaCO 3 , die in nahegelegene Steine, Ziegel und andere Baustoffe einwachsen und diese sozusagen zu einem Ganzen verschweißen. Kristallines Calciumcarbonat - Marmor ist ein ausgezeichnetes Veredelungsmaterial. Kreide wird zum Tünchen verwendet. Bei der Herstellung von Gusseisen werden große Mengen Kalkstein verbraucht, da sich die feuerfesten Verunreinigungen des Eisenerzes (zB Quarz SiO 2 ) in relativ niedrig schmelzende Schlacken umwandeln lassen.
Als Desinfektionsmittel ist Bleichmittel sehr wirksam. (cm. BLEICHPULVER)- "Chlor" Ca (OCl) Cl - gemischtes Chlorid und Calciumhypochlorit (cm. CALCIUMHYPOCHLORIT) mit hoher Oxidationskapazität.
Weit verbreitet ist auch Calciumsulfat, das sowohl in Form von wasserfreien Verbindungen als auch in Form von kristallinen Hydraten - dem sogenannten "halbwässrigen" Sulfat - Alabaster vorliegt (cm. Aleviz Fryazin (Mailand)) CaSO 4 · 0,5H 2 O und Dihydratsulfat - Gips CaSO 4 · 2H 2 O. Gips wird häufig im Bauwesen, in der Bildhauerei, zur Herstellung von Stuckarbeiten und verschiedenen Kunstprodukten verwendet. Gips wird auch in der Medizin verwendet, um Knochen bei Frakturen zu fixieren.
Calciumchlorid CaCl 2 wird zusammen mit Speisesalz zur Vereisung von Straßenoberflächen verwendet. Calciumfluorid CaF 2 ist ein ausgezeichnetes optisches Material.
Kalzium im Körper
Kalzium ist ein Nährstoff (cm. BIOGENE ELEMENTE), ständig im Gewebe von Pflanzen und Tieren vorhanden. Als wichtiger Bestandteil des Mineralstoffwechsels von Tier und Mensch und der mineralischen Ernährung von Pflanzen erfüllt Calcium verschiedene Funktionen im Körper. Als Teil von Apatit (cm. APATIT), sowie Calciumsulfat und -carbonat, bildet einen mineralischen Bestandteil des Knochengewebes. Der 70 kg schwere menschliche Körper enthält etwa 1 kg Kalzium. Calcium beteiligt sich an der Arbeit von Ionenkanälen (cm. IONENKANÄLE), den Transport von Stoffen durch biologische Membranen durchführen, bei der Übertragung eines Nervenimpulses (cm. NERVENIMPULS), bei den Prozessen der Blutgerinnung (cm. SAMMLUNG VON BLUT) und Befruchtung. Regulieren Sie den Kalziumstoffwechsel in den Calciferolen des Körpers (cm. KALZIFEROL)(Vitamin-D). Mangel oder Überschuss an Kalzium führt zu verschiedenen Krankheiten - Rachitis (cm. RACHITIS), Verkalkung (cm. KALKINOSE) usw. Daher sollte die menschliche Nahrung Calciumverbindungen in den erforderlichen Mengen enthalten (800-1500 mg Calcium pro Tag). Der Kalziumgehalt ist in Milchprodukten (wie Hüttenkäse, Käse, Milch), einigen Gemüsesorten und anderen Lebensmitteln hoch. Calciumpräparate sind in der Medizin weit verbreitet.
enzyklopädisches Wörterbuch. 2009 .
Synonyme:Sehen Sie in anderen Wörterbüchern nach, was "Calcium" ist:
- (Ca) gelbes, glänzendes und fadenziehendes Metall. Spezifisches Gewicht 1.6. Wörterbuch der in der russischen Sprache enthaltenen Fremdwörter. Pavlenkov F., 1907. CALCIUM (neu lat. Calcium, aus dem Latein. Calx Kalk). Silberfarbenes Metall. Wörterbuch der Fremdwörter, ... ... Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache
KALZIUM- CALCIUM, Calcium, chem. Element, char. Ca, glänzendes, silbrig-weißes Metall mit kristallinem Knick, der zur Gruppe der Erdalkalimetalle gehört. Ud. Gewicht 1,53; bei. V. 40,07; Schmelzpunkt 808 °. Ca ist einer der sehr ... ... Große medizinische Enzyklopädie
- (Calcium), Ca, chemisches Element der Gruppe II des Periodensystems, Ordnungszahl 20, Atommasse 40,08; bezieht sich auf Erdalkalimetalle; tm 842shC. Enthalten im Knochengewebe von Wirbeltieren, Schalen von Weichtieren, Eierschalen. Kalzium ... ... Moderne Enzyklopädie
Das Metall ist silbrig-weiß, duktil, formbar und oxidiert schnell an der Luft. Schmelztemperatur pa 800 810 °. In der Natur kommt es in Form verschiedener Salze vor, die Ablagerungen von Kreide, Kalkstein, Marmor, Phosphoriten, Apatiten, Gips usw. Straße ... ... Eisenbahntechnisches Wörterbuch
- (lat. Calcium) Ca, ein chemisches Element der Gruppe II des Periodensystems, Ordnungszahl 20, Atommasse 40,078, bezieht sich auf Erdalkalimetalle. Der Name leitet sich vom lateinischen calx, Genitiv calcis lime ab. Silberweißes Metall, ... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch
