در شیمی شرحی از ca بنویسید. کلسیم و خصوصیات آن خواص فیزیکی و شیمیایی

کلسیم (لاتین کلسیم)، کلسیم، عنصر شیمیایی گروه دوم از فرم کوتاه (گروه دوم فرم بلند) سیستم تناوبی. به فلزات قلیایی خاکی اشاره دارد. عدد اتمی 20; جرم اتمی 40.078. 6 ایزوتوپ پایدار در طبیعت وجود دارد: 40 Ca (96.941%)، 42 Ca (0.647%)، 43 Ca (0.135%)، 44 Ca (2.086%)، 46 Ca (0.004%)، 48 Ca (0.187%). رادیو ایزوتوپ های مصنوعی با اعداد جرمی 34-54 به دست آمده است.

مرجع تاریخیبسیاری از ترکیبات طبیعی کلسیم در دوران باستان شناخته شده بودند و به طور گسترده در ساخت و ساز استفاده می شدند (به عنوان مثال، گچ، آهک، سنگ مرمر). کلسیم فلزی برای اولین بار توسط G. Davy در سال 1808 در طی الکترولیز مخلوطی از اکسیدهای CaO و HgO و متعاقب آن تجزیه آمالگام کلسیم تشکیل شده جدا شد. این نام از کلمه لاتین calx (کلسیس جنسی) گرفته شده است - آهک، سنگ نرم.

شیوع در طبیعت... محتوای کلسیم در پوسته زمین 3.38 درصد وزنی است. به دلیل فعالیت شیمیایی زیاد، در حالت آزاد وجود ندارد. رایج ترین کانی ها عبارتند از: آنورتیت Ca، انیدریت CaSO 4، آپاتیت Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH)، گچ CaSO 4 2H 2 O، کلسیت و آراگونیت CaCO 3، پروسکیت CaTiO 3، فلوریت CaF 2، اسکیلیت. CaWO 4. کانی های کلسیم در سنگ های رسوبی (مانند سنگ آهک)، آذرین و دگرگونی یافت می شوند. ترکیبات کلسیم در موجودات زنده یافت می شود: آنها اجزای اصلی بافت استخوانی مهره داران (هیدروکسی آپاتیت، فلورآپاتیت)، اسکلت های مرجانی، پوسته نرم تنان (کربنات کلسیم و فسفات ها) و غیره هستند. وجود یون های Ca2+ سختی آب را تعیین می کند. .

خواص... پیکربندی لایه الکترونی بیرونی اتم کلسیم 4s 2 است. در ترکیبات، حالت اکسیداسیون 2+ و به ندرت 1+ را نشان می دهد. الکترونگاتیوی پالینگ 1.00، شعاع اتمی 180 pm، شعاع یون Ca 2+ 114 pm (شماره هماهنگی 6). کلسیم یک فلز نرم سفید نقره ای است. تا 443 درجه سانتیگراد، اصلاح با یک شبکه کریستالی متمرکز روی صورت مکعبی پایدار است، بالاتر از 443 درجه سانتیگراد - با یک شبکه مکعبی متمرکز بر بدنه. نقطه ذوب 842 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 1484 درجه سانتیگراد، چگالی 1550 کیلوگرم بر متر مکعب؛ هدایت حرارتی 125.6 W / (m · K).

کلسیم یک فلز بسیار واکنش پذیر است (در ظروف بسته شده یا زیر لایه ای از روغن معدنی ذخیره می شود). در شرایط عادی به راحتی با اکسیژن تعامل می کند (اکسید کلسیم CaO تشکیل می شود)، هنگام گرم شدن - با هیدروژن (هیدرید CaH 2)، هالوژن ها (هالیدهای کلسیم)، بور (بورید CaB6)، کربن (کاربید کلسیم CaC2)، سیلیکون ( سیلیسیدهای Ca 2 Si، CaSi، CaSi 2، Ca 3 Si 4)، نیتروژن (نیترید Ca 3 N 2)، فسفر (فسفیدهای Ca 3 P 2، CaP، CaP 5)، کالکوژن ها (کالکوژنیدهای ترکیب CaX، که در آن X S است. ، سه، آن ها). کلسیم با فلزات دیگر (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn و غیره) برهمکنش می کند و ترکیبات بین فلزی را تشکیل می دهد. کلسیم فلزی با آب در تعامل است و هیدروکسید کلسیم Ca (OH) 2 و H 2 را تشکیل می دهد. با اکثر اسیدها به شدت واکنش می دهد تا نمک های مربوطه را تشکیل دهد (به عنوان مثال، نیترات کلسیم، سولفات کلسیم، فسفات کلسیم). در آمونیاک مایع حل می شود و محلولی آبی تیره با رسانایی فلزی تشکیل می دهد. هنگامی که آمونیاک تبخیر می شود، آمونیاک از چنین محلولی آزاد می شود. کلسیم به تدریج با آمونیاک واکنش داده و آمید Ca (NH 2) 2 را تشکیل می دهد. ترکیبات پیچیده مختلفی را تشکیل می دهد که مهمترین آنها کمپلکس هایی با لیگاندهای پلی دندانه دار حاوی اکسیژن است، به عنوان مثال، کمپلکسونات کلسیم.

نقش بیولوژیکی... کلسیم یک عنصر بیوژنیک است. نیاز روزانه انسان به کلسیم حدود 1 گرم است. در موجودات زنده، یون های کلسیم در فرآیندهای انقباض عضلانی، انتقال تکانه های عصبی نقش دارند.

در حال دریافت... کلسیم فلزی با روش های الکترولیتی و متالوترمی بدست می آید. روش الکترولیتی مبتنی بر الکترولیز کلرید کلسیم مذاب با کاتد لمسی یا کاتد مس-کلسیم مایع است. از آلیاژ مس-کلسیم تشکیل شده، کلسیم در دمای 1000-1080 درجه سانتیگراد و فشار 13-20 کیلو پاسکال تقطیر می شود. روش متالوترمال بر اساس کاهش کلسیم از اکسید آن با آلومینیوم یا سیلیکون در دمای 1100-1200 درجه سانتیگراد است. این باعث تشکیل آلومینات یا سیلیکات کلسیم و همچنین کلسیم گازی می شود که سپس متراکم می شود. تولید جهانی ترکیبات کلسیم و مواد حاوی کلسیم، حدود 1 میلیارد تن در سال (1998).

کاربرد... کلسیم به عنوان یک عامل کاهنده در تولید بسیاری از فلزات (Rb، Cs، Zr، Hf، V و غیره) استفاده می شود. سیلیسیدهای کلسیم و همچنین آلیاژهای کلسیم با سدیم، روی و سایر فلزات به عنوان اکسید زدا و گوگرد زدایی برخی آلیاژها و روغن، برای تصفیه آرگون از اکسیژن و نیتروژن و در دستگاه های خلاء الکتریکی به عنوان جاذب گاز استفاده می شود. کلرید CaCl 2 به عنوان یک ماده خشک کننده در سنتز شیمیایی استفاده می شود، گچ در پزشکی استفاده می شود. سیلیکات کلسیم اجزای اصلی سیمان هستند.

منبع: Rodyakin V.V. کلسیم، ترکیبات و آلیاژهای آن. م.، 1967; Spitsyn V.I., Martynenko L.I. شیمی معدنی. م.، 1373. قسمت 2; شیمی معدنی / ویرایش شده توسط Yu. D. Tretyakov. م.، 2004.جلد 2.

L. N. Komissarova، M. A. Ryumin.

کلسیم(کلسیم)، کلسیم، عنصر شیمیایی گروه دوم جدول تناوبی مندلیف، عدد اتمی 20، جرم اتمی 40.08; فلز روشن نقره ای-سفید. عنصر طبیعی مخلوطی از شش ایزوتوپ پایدار است: 40 کلسیم، 42 کلسیم، 43 کلسیم، 44 کلسیم، 46 کلسیم و 48 کلسیم، که 40 کلسیم فراوان ترین (96، 97٪) است.

ترکیبات کلسیم - سنگ آهک، سنگ مرمر، گچ (و همچنین آهک - محصول پخت سنگ آهک) قبلاً در صنعت ساختمان در دوران باستان استفاده می شد. تا پایان قرن هجدهم شیمیدانان آهک را جسمی ساده می دانستند. در سال 1789 A. Lavoisier پیشنهاد کرد که آهک، منیزیم، باریت، آلومینا و سیلیس مواد پیچیده ای هستند. در سال 1808، جی دیوی، مخلوطی از آهک خشک شده مرطوب با اکسید جیوه را با کاتد جیوه تحت الکترولیز قرار داد، آمالگام کلسیم تهیه کرد و پس از تقطیر جیوه از آن، فلزی به نام «کلسیم» (از لاتین calx، genus calcis) به دست آورد. - آهک) ...

توزیع کلسیم در طبیعتکلسیم پنجمین فراوانی در پوسته زمین است (بعد از O، Si، Al و Fe). محتوای آن 2.96 درصد وزنی است. به شدت مهاجرت می کند و در سیستم های مختلف ژئوشیمیایی تجمع می یابد و 385 ماده معدنی را تشکیل می دهد (مقام چهارم از نظر تعداد مواد معدنی). کلسیم کمی در گوشته زمین و احتمالاً حتی کمتر در هسته زمین وجود دارد (0.02٪ در شهاب سنگ های آهنی). کلسیم در قسمت پایین پوسته زمین غالب است و در سنگ های اساسی تجمع می یابد. بیشتر کلسیم در فلدسپات - آنورتیت کلسیم موجود است. محتوای سنگ های بازی 6.72 درصد، در سنگ های اسیدی (گرانیت ها و غیره) 1.58 درصد است. تمایز فوق العاده شدید Ca در بیوسفر رخ می دهد که عمدتاً با "تعادل کربنات" مرتبط است: هنگامی که دی اکسید کربن با کربنات CaCO 3 برهمکنش می کند، بی کربنات Ca (HCO 3) 2 محلول تشکیل می شود: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 = Ca 2 + + 2HCO 3-. این واکنش برگشت پذیر است و اساس توزیع مجدد کلسیم است. با محتوای بالای CO 2 در آب ها، کلسیم در محلول است و با محتوای کم CO 2، کلسیت معدنی CaCO 3 رسوب می کند و رسوبات قدرتمندی از سنگ آهک، گچ و مرمر را تشکیل می دهد.

مهاجرت بیوژنیک نیز نقش بزرگی در تاریخچه کلسیم دارد. در ماده زنده عناصر فلزی، کلسیم عنصر اصلی است. ارگانیسم هایی شناخته شده اند که حاوی بیش از 10 درصد کلسیم (کربن بیشتر) هستند و اسکلت خود را از ترکیبات کلسیم، عمدتاً از CaCO 3 (جلبک های آهکی، بسیاری از نرم تنان، خارپوستان، مرجان ها، ریزوم ها و غیره) می سازند. با دفن آفت اسکلت. حیوانات و گیاهان با تجمع توده های عظیم جلبک، مرجان و سایر سنگ های آهکی همراه هستند که با فرو رفتن در اعماق زمین و کانی سازی به انواع مختلف سنگ مرمر تبدیل می شوند.

مناطق عظیم با آب و هوای مرطوب (مناطق جنگلی، تندرا) با کمبود کلسیم مشخص می شود - در اینجا به راحتی از خاک شسته می شود. این امر با حاصلخیزی پایین خاک، بهره وری پایین حیوانات اهلی، اندازه کوچک آنها و اغلب بیماری های اسکلتی همراه است. بنابراین آهک‌کردن خاک‌ها، تغذیه حیوانات اهلی و پرندگان و... از اهمیت بالایی برخوردار است، برعکس، در آب و هوای خشک، CaCO3 به سختی محلول است، بنابراین مناظر استپ‌ها و بیابان‌ها سرشار از کلسیم است. گچ CaSO 4 2H 2 O اغلب در باتلاق های نمکی و دریاچه های نمک انباشته می شود.

رودخانه ها مقدار زیادی کلسیم به اقیانوس می آورند، اما در آب اقیانوس حفظ نمی شود (متوسط ​​محتوای 0.04٪)، بلکه در اسکلت موجودات متمرکز شده و پس از مرگ آنها، عمدتاً به شکل CaCO در کف رسوب می کند. 3. سیلت های آهکی در اعماق تمام اقیانوس ها در اعماق بیش از 4000 متری گسترده هستند (CaCO 3 در اعماق زیاد حل می شود، موجودات موجود در آنجا اغلب کمبود کلسیم را تجربه می کنند).

آب های زیرزمینی نقش مهمی در مهاجرت کلسیم دارند. در توده‌های آهکی، در مکان‌هایی به شدت CaCO3 را شسته می‌کنند که با توسعه کارست، تشکیل غارها، استالاکتیت‌ها و استالاگمیت‌ها همراه است. علاوه بر کلسیت، در دریاهای دوره های زمین شناسی گذشته، رسوب فسفات های کلسیم گسترده بود (به عنوان مثال، ذخایر فسفریتی Karatau در قزاقستان)، دولومیت CaCO 3 · MgCO 3، و گچ در تالاب ها در طول تبخیر.

در طول تاریخ زمین شناسی، تشکیل کربنات بیوژنیک افزایش یافته و رسوب شیمیایی کلسیت کاهش یافته است. در دریاهای پرکامبرین (بیش از 600 میلیون سال پیش) هیچ حیوانی با اسکلت آهکی وجود نداشت. آنها از زمان کامبرین (مرجان ها، اسفنج ها و غیره) گسترده شده اند. این به محتوای بالای CO 2 در جو پرکامبرین نسبت داده می شود.

خواص فیزیکی کلسیمشبکه کریستالی شکل α کلسیم (پایدار در دماهای معمولی) مکعبی رو به مرکز است، a = 5.56 Å. شعاع اتمی 1.97 Å، شعاع یونی Ca 2 + 1.04 Å است. چگالی 1.54 گرم بر سانتی متر 3 (20 درجه سانتی گراد). در دمای بالای 464 درجه سانتیگراد، فرم β شش ضلعی پایدار است. t pl 851 درجه سانتیگراد، t bp 1482 درجه سانتیگراد; ضریب دمایی انبساط خطی 22 · 10 -6 (0-300 درجه سانتیگراد). هدایت حرارتی در 20 درجه سانتیگراد 125.6 W / (m · K) یا 0.3 کالری / (cm · sec · ° C)؛ گرمای ویژه (0-100 درجه سانتیگراد) 623.9 J / (kg K) یا 0.149 کالری / (g ° C)؛ مقاومت الکتریکی ویژه در 20 درجه سانتیگراد 4.6 · 10 -8 اهم · متر یا 4.6 · 10 -6 اهم · سانتی متر؛ ضریب دمایی مقاومت الکتریکی 4.57 · 10 -3 (20 درجه سانتیگراد). مدول الاستیک 26 Gn / m 2 (2600 kgf / mm 2)؛ استحکام کششی 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2)؛ حد الاستیک 4 MN / m 2 (0.4 kgf / mm 2)، نقطه تسلیم 38 MN / m 2 (3.8 kgf / mm 2)؛ ازدیاد طول 50%؛ سختی برینل 200-300 MN / m2 (20-30 kgf / mm2). کلسیم با خلوص کافی انعطاف پذیر، به خوبی فشرده، نورد شده و قابل برش است.

خواص شیمیایی کلسیمپیکربندی لایه الکترونی بیرونی اتم کلسیم 4s 2 است که مطابق با آن کلسیم در ترکیبات 2 ظرفیتی است. از نظر شیمیایی، کلسیم بسیار فعال است. در دماهای معمولی، کلسیم به راحتی با اکسیژن و رطوبت موجود در هوا تعامل می کند، بنابراین در ظروف مهر و موم شده یا زیر روغن معدنی ذخیره می شود. هنگامی که در هوا یا اکسیژن گرم می شود، مشتعل می شود و اکسید اساسی CaO می دهد. همچنین پراکسیدهای Ca - CaO 2 و CaO 4 نیز شناخته شده است. در ابتدا، کلسیم به سرعت با آب سرد تعامل می کند، سپس واکنش به دلیل تشکیل یک فیلم Ca (OH) 2 کند می شود. کلسیم به شدت با آب داغ و اسیدها واکنش نشان می دهد و H2 آزاد می کند (به جز HNO3 غلیظ). در سرما با فلوئور و با کلر و برم - بالای 400 درجه سانتیگراد واکنش می دهد و به ترتیب CaF 2، CaCl 2 و CaBr 2 می دهد. این هالیدها در حالت مذاب با کلسیم به اصطلاح زیرترکیبات - CaF، CaCl را تشکیل می دهند که در آنها کلسیم به طور رسمی تک ظرفیتی است. هنگامی که CaS با گوگرد گرم می شود، سولفید کلسیم CaS به دست می آید، دومی گوگرد اضافه می کند و پلی سولفیدها را تشکیل می دهد (CaS 2، CaS 4 و دیگران). در واکنش با هیدروژن خشک در دمای 300-400 درجه سانتیگراد، کلسیم هیدرید CaH 2 را تشکیل می دهد - یک ترکیب یونی که در آن هیدروژن یک آنیون است. در دمای 500 درجه سانتیگراد کلسیم و نیتروژن نیترید Ca 3 N 2 می دهند. برهمکنش کلسیم با آمونیاک در سرما منجر به آمونیاک پیچیده Ca 6 می شود. هنگامی که بدون دسترسی به هوا با گرافیت، سیلیکون یا فسفر گرم می شود، Ca به ترتیب، کاربید کلسیم CaC 2، سیلیسیدهای Ca 2 Si، CaSi، CaSi 2 و فسفید Ca 3 P 2 می دهد. کلسیم ترکیبات بین فلزی را با Al، Ag، Au، Cu، Li، Mg، Pb، Sn و غیره تشکیل می دهد.

دریافت کلسیمدر صنعت، کلسیم به دو روش به دست می آید: 1) با حرارت دادن مخلوط بریکت شده از پودر CaO ​​و Al در دمای 1200 درجه سانتی گراد در خلاء 0.01-0.02 میلی متر جیوه. هنر . توسط واکنش آزاد می شود: 6CaO + 2 Al = 3CaO · بخارات Al 2 O 3 + 3Ca Ca روی سطح سرد متراکم می شوند. 2) با الکترولیز یک مذاب CaCl 2 و KCl با یک کاتد مایع مس-کلسیم، آلیاژ مس - کلسیم (65٪ Ca) تهیه می شود که از آن کلسیم در دمای 950-1000 درجه سانتیگراد در خلاء تقطیر می شود. 0.1-0.001 میلی متر جیوه. هنر

کاربرد کلسیم.به شکل فلز خالص، کلسیم به عنوان یک عامل احیا کننده برای U، Th، Cr، V، Zr، Cs، Rb و برخی فلزات خاکی کمیاب از ترکیبات آنها استفاده می شود. همچنین برای اکسید زدایی فولادها، برنزها و سایر آلیاژها، برای حذف گوگرد از فرآورده های نفتی، برای خشک کردن مایعات آلی، برای تصفیه آرگون از ناخالصی های نیتروژن و به عنوان جاذب گاز در دستگاه های خلاء الکتریکی استفاده می شود. مواد ضد اصطکاک سیستم Pb-Na-Ca و همچنین آلیاژهای Pb-Ca که برای ساخت پوسته های الکتریکی استفاده می شوند، به طور گسترده در فناوری استفاده می شوند. کابل ها آلیاژ Ca-Si-Ca (سیلیکوکلسیم) به عنوان اکسید زدا و گاز زدا در تولید فولادهای با کیفیت بالا استفاده می شود.

کلسیم در بدن.کلسیم یکی از عناصر بیوژنیک ضروری برای سیر طبیعی زندگی است. در تمام بافت ها و مایعات جانوران و گیاهان وجود دارد. فقط ارگانیسم های کمیاب می توانند در یک محیط عاری از کلسیم رشد کنند. در برخی از موجودات، محتوای کلسیم به 38٪ می رسد. در انسان - 1.4-2٪. سلول‌های موجودات گیاهی و جانوری به نسبت‌های کاملاً مشخصی از یون‌های Ca2+، Na+ و K+ در محیط‌های خارج سلولی نیاز دارند. گیاهان کلسیم را از خاک بدست می آورند. گیاهان با توجه به رابطه آنها با کلسیم به دو دسته کلسفیل و کلسفیل تقسیم می شوند. حیوانات کلسیم را از غذا و آب دریافت می کنند. کلسیم برای تشکیل تعدادی از ساختارهای سلولی، حفظ نفوذپذیری طبیعی غشای سلولی خارجی، برای لقاح تخم‌های ماهی و سایر حیوانات و فعال شدن تعدادی آنزیم ضروری است. یون های Ca 2+ تحریک را به فیبر عضلانی منتقل می کنند و باعث انقباض آن، افزایش قدرت انقباضات قلب، افزایش عملکرد فاگوسیتیتیک لکوسیت ها، فعال شدن سیستم پروتئین های محافظ خون و مشارکت در انعقاد آن می شوند. در سلول ها، تقریباً تمام کلسیم به شکل ترکیباتی با پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، فسفولیپیدها، در کمپلکس هایی با فسفات های معدنی و اسیدهای آلی است. در پلاسمای خون انسان و حیوانات بالاتر، تنها 20-40 درصد کلسیم می تواند با پروتئین ها مرتبط باشد. در حیوانات دارای اسکلت، تا 97-99٪ از کل کلسیم به عنوان مصالح ساختمانی استفاده می شود: در بی مهرگان، عمدتا به شکل CaCO 3 (پوسته نرم تنان، مرجان ها)، در مهره داران، به شکل فسفات. بسیاری از بی مهرگان کلسیم را قبل از پوست اندازی ذخیره می کنند تا اسکلت جدیدی بسازند یا در شرایط نامطلوب زندگی خود را حفظ کنند.

محتوای کلسیم در خون انسان و حیوانات بالاتر توسط هورمون های پاراتیروئید و غدد تیروئید تنظیم می شود. ویتامین D نقش مهمی در این فرآیندها دارد.جذب کلسیم در قسمت قدامی روده کوچک اتفاق می افتد. جذب کلسیم با کاهش اسیدیته در روده مختل می شود و به نسبت کلسیم، فسفر و چربی موجود در غذا بستگی دارد. نسبت بهینه کلسیم به فسفر در شیر گاو حدود 1.3 است (0.15 در سیب زمینی، 0.13 در لوبیا، 0.016 در گوشت). با افزایش فسفر یا اسید اگزالیک در غذا، جذب کلسیم مختل می شود. اسیدهای صفراوی جذب آن را تسریع می کنند. نسبت بهینه کلسیم به چربی در غذای انسان 0.04-0.08 گرم کلسیم به ازای هر 1 گرم چربی است. کلسیم عمدتاً از طریق روده ها دفع می شود. پستانداران در دوران شیردهی مقدار زیادی کلسیم موجود در شیر از دست می دهند. با نقض متابولیسم فسفر-کلسیم در حیوانات جوان و کودکان، راشیتیسم ایجاد می شود، در حیوانات بالغ - تغییر در ترکیب و ساختار اسکلت (استئومالاسی).

ترکیبات طبیعی کلسیم (گچ، مرمر، سنگ آهک، گچ) و فرآورده های ساده ترین فرآوری آنها (آهک) از زمان های قدیم برای مردم شناخته شده است. در سال 1808، همفری دیوی، شیمیدان انگلیسی، آهک خشک شده مرطوب (هیدروکسید کلسیم) را با کاتد جیوه تحت الکترولیز قرار داد و آمالگام کلسیم (آلیاژی از کلسیم با جیوه) به دست آورد. دیوی از این آلیاژ، با تقطیر جیوه، کلسیم خالص به دست آورد.
او همچنین نام عنصر شیمیایی جدید را از کلمه لاتین "calx" به معنای نام سنگ آهک، گچ و سایر سنگ های نرم پیشنهاد کرد.

در طبیعت بودن و دریافت:

کلسیم پنجمین عنصر فراوان در پوسته زمین است (بیش از 3٪)، سنگ های بسیاری را تشکیل می دهد که بسیاری از آنها بر اساس کربنات کلسیم هستند. برخی از این سنگ ها منشأ آلی دارند (سنگ صدفی) که نقش مهم کلسیم را در حیات وحش نشان می دهد. کلسیم طبیعی مخلوطی از 6 ایزوتوپ با اعداد جرمی از 40 تا 48 است که 40 کلسیم آن 97 درصد کل را تشکیل می دهد. سایر ایزوتوپ های کلسیم نیز با واکنش های هسته ای به دست آمده اند، به عنوان مثال، رادیواکتیو 45 Ca.
برای به دست آوردن یک ماده کلسیم ساده، از الکترولیز مذاب نمک های آن یا آلوموترمی استفاده می شود:
4CaO + 2Al = Ca (AlO 2) 2 + 3Ca

مشخصات فیزیکی:

یک فلز خاکستری نقره‌ای با شبکه‌ای مکعبی در مرکز، به طور قابل توجهی سخت‌تر از فلزات قلیایی. نقطه ذوب 842 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 1484 درجه سانتی گراد، چگالی 1.55 گرم بر سانتی متر 3. در فشارها و دماهای بالا، حدود 20K به حالت ابررسانا می رود.

خواص شیمیایی:

کلسیم به اندازه فلزات قلیایی فعال نیست، اما باید در زیر لایه ای از روغن معدنی یا در بشکه های فلزی محکم در بسته نگهداری شود. در حال حاضر در دمای معمولی، با اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا و همچنین با بخار آب واکنش می دهد. هنگامی که گرم می شود، در هوا با شعله قرمز نارنجی می سوزد و اکسیدی با مخلوطی از نیتریدها تشکیل می دهد. مانند منیزیم، کلسیم در اتمسفر دی اکسید کربن به سوختن ادامه می دهد. هنگامی که گرم می شود، با سایر غیر فلزات واکنش نشان می دهد و ترکیباتی را تشکیل می دهد که همیشه از نظر ترکیب مشخص نیستند، به عنوان مثال:
Ca + 6B = CaB 6 یا Ca + P => Ca 3 P 2 (و همچنین CaP یا CaP 5)
کلسیم در تمام ترکیباتش حالت اکسیداسیون 2+ دارد.

مهمترین ارتباطات:

اکسید کلسیم CaO- ("آهک سریع") یک ماده سفید، یک اکسید قلیایی، به شدت با آب واکنش می دهد ("خاموش") و به هیدروکسید تبدیل می شود. با تجزیه حرارتی کربنات کلسیم دریافت می شود.

هیدروکسید کلسیم Ca (OH) 2- ("آهک خاموش") پودر سفید، کمی محلول در آب (0.16 گرم / 100 گرم)، قلیایی قوی. یک محلول ("آب آهک") برای تشخیص دی اکسید کربن استفاده می شود.

کربنات کلسیم CaCO 3- اساس اکثر مواد معدنی طبیعی کلسیم (گچ، مرمر، سنگ آهک، سنگ صدفی، کلسیت، اسپار ایسلندی). ماده سفید خالص یا بی رنگ. کریستال ها، هنگامی که گرم می شوند (900-1000 درجه سانتیگراد) تجزیه می شوند و اکسید کلسیم را تشکیل می دهند. نه p-rim، با اسیدها واکنش می دهد، می تواند در آب اشباع شده با دی اکسید کربن حل شود و به بی کربنات تبدیل شود: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2. فرآیند معکوس منجر به ظهور رسوبات کربنات کلسیم، به ویژه تشکیلاتی مانند استالاکتیت ها و استالاگمیت ها می شود.
همچنین به طور طبیعی در دولومیت CaCO 3 * MgCO 3 وجود دارد

سولفات کلسیم CaSO 4- یک ماده سفید، در طبیعت CaSO 4 * 2H 2 O ("گچ"، "سلنیت"). دومی، پس از حرارت دادن دقیق (180 درجه سانتیگراد)، به CaSO 4 * 0.5H 2 O ("گچ سوخته"، "آلباستر") تبدیل می شود - یک پودر سفید، هنگامی که با آب مخلوط می شود دوباره CaSO 4 * 2H 2 O را به شکل تشکیل می دهد. از یک ماده جامد و به اندازه کافی قوی کمی در آب محلول است، بیش از اسید سولفوریک قادر به حل شدن است و هیدروسولفات تشکیل می دهد.

کلسیم فسفات Ca 3 (PO 4) 2- ("فسفوریت")، نامحلول، تحت عمل اسیدهای قوی به کلسیم هیدرو- و دی هیدروژن فسفات محلول تر می شود. مواد اولیه برای تولید فسفر، اسید فسفریک، کودهای فسفریک. فسفات های کلسیم نیز در آپاتیت ها، ترکیبات طبیعی با فرمول تقریبی Ca 5 3 Y، که در آن Y = F، Cl یا OH، به ترتیب فلوئورو، کلرو، یا هیدروکسی آپاتیت گنجانده شده اند. همراه با فسفریت، آپاتیت بخشی از اسکلت بسیاری از موجودات زنده است، از جمله. و یک شخص

کلسیم فلوراید CaF 2 - (طبیعی.:"فلوریت"، "فلورسپار")، یک ماده نامحلول به رنگ سفید. کانی های طبیعی به دلیل ناخالصی ها رنگ های متنوعی دارند. در تاریکی هنگام گرم شدن و تحت تابش اشعه ماوراء بنفش می درخشد. سیالیت ("جوش پذیری") سرباره ها را در هنگام دریافت فلزات افزایش می دهد که به دلیل استفاده از آن به عنوان شار است.

کلرید کلسیم CaCl 2- بی رنگ کریست داخل چاه-r-rim در آب. هیدرات کریستالی CaCl 2 * 6H 2 O را تشکیل می دهد. کلرید کلسیم بی آب ("ذوب شده") یک خشک کننده خوب است.

نیترات کلسیم Ca (NO 3) 2- ("نیترات کلسیم") بی رنگ. کریست داخل چاه-r-rim در آب. بخشی جدایی ناپذیر از ترکیبات پیروتکنیک است که به شعله رنگ قرمز نارنجی می دهد.

کاربید کلسیم CaС 2- با آب واکنش می دهد، به تامی استیلن تشکیل می دهد، به عنوان مثال: CaC 2 + H 2 O = C 2 H 2 + Ca (OH) 2

کاربرد:

کلسیم فلزی به عنوان یک احیا کننده قوی در تولید برخی از فلزات سخت احیا شونده ("کلسیوترمی"): کروم، REE، توریم، اورانیوم و غیره استفاده می شود. در متالورژی مس، نیکل، فولادهای ویژه و برنز، کلسیم و آلیاژهای آن برای حذف ناخالصی های مضر گوگرد، فسفر، کربن اضافی استفاده می شود.
کلسیم همچنین برای اتصال مقادیر کمی از اکسیژن و نیتروژن در خلاء بالا و خالص سازی گاز بی اثر استفاده می شود.
یون های کلسیم 48 نوترون اضافی برای سنتز عناصر شیمیایی جدید، به عنوان مثال، عنصر شماره 114، استفاده می شود. ایزوتوپ دیگر کلسیم، 45 Ca، به عنوان یک برچسب رادیواکتیو در مطالعات نقش بیولوژیکی کلسیم و مهاجرت آن در محیط استفاده می شود.

زمینه اصلی کاربرد ترکیبات کلسیمی متعدد، تولید مصالح ساختمانی (سیمان، مخلوط های ساختمانی، دیوارهای خشک و غیره) است.

کلسیم یکی از درشت مغذی‌ها در ترکیب موجودات زنده است که ترکیبات لازم برای ساختن اسکلت داخلی مهره‌داران و بسیاری از بی‌مهرگان خارجی، یعنی پوسته تخم‌ها را تشکیل می‌دهد. یون های کلسیم نیز در تنظیم فرآیندهای درون سلولی نقش دارند و باعث لخته شدن خون می شوند. کمبود کلسیم در دوران کودکی منجر به راشیتیسم و ​​در افراد مسن به پوکی استخوان می شود. منبع کلسیم لبنیات، گندم سیاه، آجیل است و ویتامین D به جذب آن کمک می کند و در صورت کمبود کلسیم از داروهای مختلفی استفاده می شود: کلسکس، محلول کلرید کلسیم، گلوکونات کلسیم و ....
کسر جرمی کلسیم در بدن انسان 1.4-1.7٪ است، نیاز روزانه 1-1.3 گرم (بسته به سن). مصرف بیش از حد کلسیم می تواند به هیپرکلسمی منجر شود - رسوب ترکیبات آن در اندام های داخلی، تشکیل لخته های خون در رگ های خونی. منابع:
کلسیم (عنصر) // ویکی پدیا. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Calcium (تاریخ دسترسی: 03/01/2014).
کتابخانه محبوب عناصر شیمیایی: کلسیم. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3.01.2014).

کلسیم- عنصری از زیر گروه اصلی گروه دوم، دوره چهارم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف، با عدد اتمی 20. با نماد Ca (لاتین کلسیم) مشخص شده است. ماده ساده کلسیم (شماره CAS: 7440-70-2) یک فلز خاکی قلیایی نرم و واکنش پذیر با رنگ سفید نقره ای است.

تاریخچه و ریشه نام

نام عنصر از lat آمده است. calx (کلسیس جنسی) - "آهک"، "سنگ نرم". توسط همفری دیوی شیمیدان انگلیسی پیشنهاد شد که در سال 1808 کلسیم فلزی را با روش الکترولیتی جدا کرد. دیوی مخلوطی از آهک خشک شده مرطوب را با اکسید جیوه HgO روی یک صفحه پلاتین که به عنوان آند عمل می کرد، الکترولیز کرد. یک سیم پلاتین غوطه ور در جیوه مایع به عنوان کاتد عمل می کرد. در نتیجه الکترولیز، یک آمالگام کلسیم به دست آمد. دیوی با بیرون راندن جیوه از آن، فلزی به نام کلسیم به دست آورد. ترکیبات کلسیم - سنگ آهک، سنگ مرمر، گچ (و همچنین آهک - محصول برشته کردن سنگ آهک) برای چندین هزار سال در صنعت ساختمان استفاده می شود. تا پایان قرن هجدهم شیمیدانان آهک را جسمی ساده می دانستند. در سال 1789 A. Lavoisier پیشنهاد کرد که آهک، منیزیم، باریت، آلومینا و سیلیس مواد پیچیده ای هستند.

بودن در طبیعت

به دلیل فعالیت شیمیایی بالا، کلسیم آزاد در طبیعت یافت نمی شود.

کلسیم 3.38 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهد (پنجمین پس از اکسیژن، سیلیکون، آلومینیوم و آهن از نظر فراوانی).

ایزوتوپ ها

کلسیم به طور طبیعی به شکل مخلوطی از شش ایزوتوپ وجود دارد: 40 Ca، 42 Ca، 43 Ca، 44 Ca، 46 Ca و 48 Ca، که در میان آنها رایج ترین - 40 Ca - 96.97٪ است.

از شش ایزوتوپ طبیعی کلسیم، پنج ایزوتوپ پایدار هستند. ششمین ایزوتوپ 48 Ca، سنگین‌ترین ایزوتوپ در بین شش ایزوتوپ و بسیار نادر (فراوانی ایزوتوپی آن تنها 0.187 درصد است)، اخیراً کشف شد که دچار فروپاشی بتا مضاعف با نیمه‌عمر 5.3 × 10 19 سال می‌شود.

در سنگ ها و کانی ها

بیشتر کلسیم در سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات های سنگ های مختلف (گرانیت ها، گنیس ها و غیره) به ویژه در فلدسپات - آنورتیت کلسیم موجود است.

در قالب سنگ های رسوبی، ترکیبات کلسیم توسط گچ و سنگ آهک نشان داده می شود که عمدتا از کلسیت معدنی (CaCO 3) تشکیل شده است. شکل کریستالی کلسیت - مرمر - در طبیعت بسیار کمتر رایج است.

مواد معدنی کلسیم مانند کلسیت CaCO 3، انیدریت CaSO 4، آلاباستر CaSO 4 0.5H 2 O و گچ CaSO 4 2H 2 O، فلوریت CaF 2، آپاتیت های Ca 5 (PO 4) 3 (F، Cl، OH)، دولومیت MgCO 3 CaCO 3. وجود نمک های کلسیم و منیزیم در آب طبیعی سختی آن را تعیین می کند.

کلسیم که به شدت در پوسته زمین مهاجرت می کند و در سیستم های مختلف ژئوشیمیایی انباشته می شود، 385 ماده معدنی را تشکیل می دهد (چهارمین ماده معدنی).

مهاجرت در پوسته زمین

در مهاجرت طبیعی کلسیم، "تعادل کربنات" مرتبط با واکنش برگشت پذیر برهمکنش کربنات کلسیم با آب و دی اکسید کربن با تشکیل بی کربنات محلول نقش اساسی دارد:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2 + + 2HCO 3 -

(بسته به غلظت دی اکسید کربن، تعادل به چپ یا راست تغییر می کند).

مهاجرت بیوژنیک نقش بزرگی ایفا می کند.

در بیوسفر

ترکیبات کلسیم تقریباً در تمام بافت های حیوانی و گیاهی یافت می شود (همچنین به زیر مراجعه کنید). مقدار قابل توجهی کلسیم در موجودات زنده یافت می شود. بنابراین، هیدروکسی آپاتیت Ca 5 (PO 4) 3 OH، یا به عبارت دیگر، 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - اساس بافت استخوانی مهره داران، از جمله انسان. پوسته و پوسته بسیاری از بی مهرگان، پوسته تخم مرغ و غیره از کربنات کلسیم CaCO 3 تشکیل شده است. در بدن انسان با وزن 70 کیلوگرم، محتوای کلسیم حدود 1.7 کیلوگرم است (عمدتاً در ترکیب ماده بین سلولی بافت استخوان).

در حال دریافت

کلسیم فلزی آزاد از طریق الکترولیز مذاب متشکل از CaCl 2 (75-80٪) و KCl یا از CaCl 2 و CaF 2 و همچنین با احیای آلومینیوگرمی CaO در 1170-1200 درجه سانتیگراد به دست می آید.

4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.

خواص

مشخصات فیزیکی

فلز کلسیم در دو تغییر آلوتروپیک وجود دارد. تا دمای 443 درجه سانتیگراد، α-Ca با یک شبکه مکعبی وجه محور پایدار است (پارامتر a = 0.558 نانومتر)، بالاتر از آن، β-Ca پایدار با یک شبکه مرکزی بدنه مکعبی از نوع α-Fe است (پارامتر a = 0.448 نانومتر). آنتالپی استاندارد Δ اچ 0 از انتقال α → β 0.93 کیلوژول بر مول است.

خواص شیمیایی

در سری پتانسیل های استاندارد، کلسیم در سمت چپ هیدروژن قرار دارد. پتانسیل استاندارد الکترود جفت Ca 2+ / Ca 0 2.84- ولت است، به طوری که کلسیم به طور فعال با آب واکنش می دهد، اما بدون احتراق:

Ca + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2 + Q.

وجود بی کربنات کلسیم محلول در آب تا حد زیادی سختی موقت آب را تعیین می کند. موقت نامیده می شود زیرا هنگام جوشاندن آب، بی کربنات تجزیه می شود و CaCO 3 رسوب می کند. این پدیده به عنوان مثال منجر به این واقعیت می شود که در طول زمان رسوب در کتری ایجاد می شود.

کاربرد

استفاده از کلسیم فلزی

کاربرد اصلی کلسیم فلزی به عنوان یک عامل کاهنده در تولید فلزات به ویژه نیکل، مس و فولاد ضد زنگ می باشد. همچنین از کلسیم و هیدرید آن برای به دست آوردن فلزاتی که به سختی احیا می شوند مانند کروم، توریم و اورانیوم استفاده می شود. آلیاژهای سرب کلسیم در باتری ها و آلیاژهای بلبرینگ استفاده می شوند. گرانول های کلسیم نیز برای حذف آثار هوا از تجهیزات خلاء استفاده می شود.

متالوترمی

کلسیم فلزی خالص به طور گسترده در متالوترمی برای تولید فلزات کمیاب استفاده می شود.

آلیاژسازی

کلسیم خالص برای آلیاژ سرب مورد استفاده در ساخت صفحات باتری، باتری های اسید سرب استارت بدون نیاز به تعمیر و با خود تخلیه کم استفاده می شود. همچنین از کلسیم متالیک برای تولید بابیت های کلسیمی باکیفیت BKA استفاده می شود.

سوخت هسته ای

ایزوتوپ 48 کلسیم موثرترین و رایج ترین ماده برای تولید عناصر فوق سنگین و کشف عناصر جدید در جدول تناوبی است. به عنوان مثال، در مورد استفاده از 48 یون کلسیم برای به دست آوردن عناصر فوق سنگین در شتاب دهنده ها، هسته این عناصر صدها و هزاران برابر کارآمدتر از سایر "پرتابه ها" (یون ها) تشکیل می شود.) به شکل و برای احیای فلزات و همچنین در تولید سیانامید کلسیم (با حرارت دادن کاربید کلسیم در نیتروژن در دمای 1200 درجه سانتیگراد، واکنش گرمازا است که در کوره های سیانامید انجام می شود).

کلسیم، و همچنین آلیاژهای آن با آلومینیوم و منیزیم، در باتری های الکتریکی حرارتی پشتیبان به عنوان آند (به عنوان مثال، یک عنصر کرومات کلسیم) استفاده می شود. در این باتری ها از کرومات کلسیم به عنوان کاتد استفاده می شود. ویژگی چنین باتری هایی ماندگاری بسیار طولانی (دهه ها) در شرایط مناسب، توانایی کار در هر شرایطی (فضا، فشار بالا)، انرژی ویژه بالا بر حسب وزن و حجم است. عیب در کوتاه مدت چنین باتری هایی در مواردی استفاده می شوند که برای مدت کوتاهی نیاز به ایجاد نیروی الکتریکی عظیم باشد (موشک های بالستیک، برخی فضاپیماها و غیره).

علاوه بر این، ترکیبات کلسیم به ترکیب داروها برای پیشگیری از پوکی استخوان، به مجتمع های ویتامین برای زنان باردار و افراد مسن وارد می شود.

نقش بیولوژیکی کلسیم

کلسیم یک درشت مغذی رایج در گیاهان، حیوانات و انسان است. در انسان و سایر مهره داران، بیشتر آن در اسکلت و دندان ها به شکل فسفات وجود دارد. اسکلت اکثر گروه های بی مهرگان (اسفنج ها، پولیپ های مرجانی، نرم تنان و غیره) از اشکال مختلف کربنات کلسیم (آهک) تشکیل شده است. یون های کلسیم در فرآیندهای لخته شدن خون و همچنین در تضمین فشار اسمزی ثابت خون نقش دارند. یون های کلسیم همچنین به عنوان یکی از واسطه های ثانویه جهانی عمل می کنند و انواع فرآیندهای درون سلولی را تنظیم می کنند - انقباض عضلانی، اگزوسیتوز، از جمله ترشح هورمون ها و انتقال دهنده های عصبی و غیره. غلظت کلسیم در سیتوپلاسم سلول های انسانی حدود 10-7 مول است. در مایعات بین سلولی حدود 103 مول.

نیاز به کلسیم به سن بستگی دارد. برای بزرگسالان مقدار مورد نیاز روزانه 800 تا 1000 میلی گرم و برای کودکان از 600 تا 900 میلی گرم است که به دلیل رشد شدید اسکلت برای کودکان بسیار مهم است. بیشتر کلسیمی که با غذا وارد بدن انسان می شود در لبنیات، کلسیم باقیمانده در گوشت، ماهی و برخی محصولات گیاهی (به خصوص حبوبات حاوی مقدار زیادی) یافت می شود. جذب هم در روده بزرگ و هم در روده کوچک اتفاق می افتد و توسط محیط اسیدی، ویتامین D و ویتامین C، لاکتوز، اسیدهای چرب غیراشباع تسهیل می شود. نقش منیزیم در متابولیسم کلسیم نیز مهم است؛ با کمبود آن، کلسیم از استخوان ها «شسته شده» و در کلیه ها (سنگ کلیه) و ماهیچه ها رسوب می کند.

جذب کلسیم توسط آسپرین، اسید اگزالیک و مشتقات استروژن مختل می شود. هنگامی که کلسیم با اسید اگزالیک ترکیب می شود، ترکیبات نامحلول در آب تولید می کند که اجزای تشکیل دهنده سنگ کلیه هستند.

به دلیل تعداد زیاد فرآیندهای مرتبط با آن، محتوای کلسیم در خون دقیقاً تنظیم می شود و با تغذیه مناسب کمبودی ایجاد نمی شود. غیبت طولانی مدت از رژیم غذایی می تواند باعث گرفتگی عضلات، درد مفاصل، خواب آلودگی، نقص رشد و یبوست شود. کمبودهای عمیق تر منجر به گرفتگی عضلات مداوم و پوکی استخوان می شود. سوء مصرف قهوه و الکل می تواند از علل کمبود کلسیم باشد، زیرا مقداری از آن از طریق ادرار دفع می شود.

دوزهای بیش از حد کلسیم و ویتامین D می تواند باعث هیپرکلسمی و به دنبال آن کلسیفیکاسیون شدید استخوان ها و بافت ها شود (عمدتاً بر سیستم ادراری تأثیر می گذارد). مصرف بیش از حد طولانی مدت باعث اختلال در عملکرد عضلات و بافت های عصبی، افزایش لخته شدن خون و کاهش جذب روی توسط سلول های استخوانی می شود. حداکثر دوز بی خطر روزانه برای بزرگسالان 1500 تا 1800 میلی گرم است.

زنان باردار و شیرده - 1500 تا 2000 میلی گرم.

کلسیم

کلسیم-من هستم؛ متر[از لات. calx (calcis) - آهک] عنصر شیمیایی (Ca)، فلزی به رنگ نقره ای سفید که بخشی از سنگ آهک، مرمر و غیره است.

◁ کلسیم، th، th. نمک های K-th.

کلسیم

(lat. کلسیم)، یک عنصر شیمیایی از گروه دوم جدول تناوبی، به فلزات قلیایی خاکی اشاره دارد. نام از لات calx، کلسیس تناسلی آهک است. فلز نقره ای سفید، چگالی 1.54 گرم بر سانتی متر 3، تی pl 842 درجه سانتیگراد. در دمای معمولی به راحتی در هوا اکسید می شود. از نظر شیوع در پوسته زمین، جایگاه پنجم (مواد معدنی کلسیت، گچ، فلوریت و غیره) را به خود اختصاص داده است. به عنوان یک عامل کاهنده فعال، برای به دست آوردن U، Th، V، Cr، Zn، Be و سایر فلزات از ترکیبات آنها، برای اکسید زدایی فولادها، برنزها و غیره استفاده می شود. بخشی از مواد ضد اصطکاک است. از ترکیبات کلسیم در ساخت و ساز (آهک، سیمان)، از ترکیبات کلسیم در پزشکی استفاده می شود.

کلسیم

کلسیم (لاتین کلسیم)، کلسیم (بخوانید کلسیم)، یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 20، در دوره چهارم در گروه IIA سیستم تناوبی عناصر مندلیف قرار دارد. جرم اتمی 40.08. به تعداد عناصر قلیایی خاکی اشاره دارد (سانتی متر.فلزات قلیایی زمین).
کلسیم طبیعی از مخلوطی از نوکلیدها تشکیل شده است (سانتی متر. NUCLID)با اعداد جرمی 40 (در مخلوط بر حسب وزن 96.94%)، 44 (2.09%)، 42 (0.667%)، 48 (0.187%)، 43 (0.135%) و 46 (0.003%). پیکربندی لایه الکترونی بیرونی 4 س 2 ... تقریباً در تمام ترکیبات، حالت اکسیداسیون کلسیم 2+ است (والانس II).
شعاع اتم کلسیم خنثی 0.1974 نانومتر است، شعاع یون Ca 2+ از 0.114 نانومتر (برای هماهنگی شماره 6) تا 0.148 نانومتر (برای هماهنگی شماره 12) است. انرژی های یونیزاسیون متوالی یک اتم کلسیم خنثی به ترتیب 6.133، 11.872، 50.91، 67.27 و 84.5 eV است. در مقیاس پالینگ، الکترونگاتیوی کلسیم حدود 1.0 است. کلسیم آزاد یک فلز سفید نقره ای است.
تاریخچه کشف
ترکیبات کلسیم در همه جای طبیعت یافت می شود، بنابراین بشر از زمان های قدیم با آنها آشنا بوده است. آهک از دیرباز در ساخت و ساز استفاده می شده است (سانتی متر.اهک)(آهک سریع و خاموش شده) که تا مدت ها ماده ای ساده «زمین» به شمار می رفت. با این حال، در سال 1808 دانشمند انگلیسی G. Davy (سانتی متر.دیوی هامفری)موفق به استخراج فلز جدید از آهک شد. برای انجام این کار، دیوی مخلوطی از آهک خشک شده کمی مرطوب شده را با اکسید جیوه الکترولیز کرد و فلز جدیدی را از آمالگام تشکیل شده در کاتد جیوه جدا کرد که آن را کلسیم (از لاتین calx، genus calcis - lime) نامید. در روسیه مدتی به این فلز "آهک" می گفتند.
بودن در طبیعت
کلسیم یکی از فراوان ترین عناصر روی زمین است. 3.38 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهد (پنجمین متداول ترین پس از اکسیژن، سیلیکون، آلومینیوم و آهن). به دلیل فعالیت شیمیایی بالا، کلسیم آزاد در طبیعت یافت نمی شود. بیشتر کلسیم در سیلیکات ها وجود دارد (سانتی متر.سیلیکات ها)و آلومینوسیلیکات ها (سانتی متر.آلوموسیلیکات ها)سنگ های مختلف (گرانیت (سانتی متر.گرانیت)، گنیس (سانتی متر. GNEISS)و غیره.). در قالب سنگ های رسوبی، ترکیبات کلسیم توسط گچ و سنگ آهک نشان داده می شود که عمدتا از کلسیت معدنی تشکیل شده است. (سانتی متر.کلسیت)(CaCO 3). شکل کریستالی کلسیت - مرمر - در طبیعت بسیار کمتر رایج است.
مواد معدنی کلسیم مانند سنگ آهک بسیار رایج هستند. (سانتی متر.سنگ آهک) CaCO 3، انیدریت (سانتی متر.انیدریت) CaSO 4 و گچ (سانتی متر.گچ) CaSO 4 2H 2 O، فلوریت (سانتی متر.فلوریت) CaF 2، آپاتیت (سانتی متر.آپاتیت ها) Ca 5 (PO 4) 3 (F، Cl، OH)، دولومیت (سانتی متر.دولومیت) MgCO 3 · СaCO 3. وجود نمک های کلسیم و منیزیم در آب طبیعی سختی آن را تعیین می کند (سانتی متر.سختی آب)... مقدار قابل توجهی کلسیم در موجودات زنده یافت می شود. بنابراین، هیدروکسیلاپاتیت Ca 5 (PO 4) 3 (OH)، یا، به عبارت دیگر، 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - اساس بافت استخوانی مهره داران، از جمله انسان. پوسته و پوسته بسیاری از بی مهرگان، پوسته تخم مرغ و غیره از کربنات کلسیم CaCO 3 تشکیل شده است.
در حال دریافت
کلسیم فلزی از طریق الکترولیز مذاب متشکل از CaCl 2 (75-80٪) و KCl یا از CaCl 2 و CaF 2 و همچنین با احیای آلومینوگرمی CaO در دمای 1170-1200 درجه سانتیگراد به دست می آید.
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca.
خواص فیزیکی و شیمیایی
فلز کلسیم در دو تغییر آلوتروپیک وجود دارد (به آلوتروپی مراجعه کنید (سانتی متر. ALLOTROPY)). تا دمای 443 درجه سانتیگراد، a-Ca با شبکه مکعبی وجه محور پایدار است (پارامتر a = 0.558 نانومتر)، b-Ca بالاتر با یک شبکه مکعب محور از نوع a-Fe (پارامتر a = 0.448 نانومتر است. ). نقطه ذوب کلسیم 839 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 1484 درجه سانتیگراد، چگالی 1.55 گرم بر سانتیمتر 3 است.
واکنش پذیری کلسیم زیاد است، اما کمتر از سایر فلزات قلیایی خاکی است. به راحتی با اکسیژن، دی اکسید کربن و رطوبت موجود در هوا تعامل می کند، به همین دلیل است که سطح کلسیم فلزی معمولاً خاکستری مات است، بنابراین در آزمایشگاه، کلسیم معمولاً مانند سایر فلزات قلیایی خاکی در یک شیشه کاملاً در بسته در زیر یک شیشه ذخیره می شود. لایه نفت سفید
در سری پتانسیل های استاندارد، کلسیم در سمت چپ هیدروژن قرار دارد. پتانسیل استاندارد الکترود جفت Ca 2+ / Ca 0 2.84- ولت است، به طوری که کلسیم به طور فعال با آب واکنش می دهد:
Ca + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2.
کلسیم در شرایط عادی با غیر فلزات فعال (اکسیژن، کلر، برم) واکنش می دهد:
2Ca + O 2 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
هنگامی که در هوا یا اکسیژن گرم می شود، کلسیم مشتعل می شود. کلسیم هنگام گرم شدن با غیر فلزات کمتر فعال (هیدروژن، بور، کربن، سیلیکون، نیتروژن، فسفر و غیره) برهمکنش می‌کند، به عنوان مثال:
Ca + H 2 = CaH 2 (هیدرید کلسیم)،
Ca + 6B = CaB 6 (بورید کلسیم)،
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (نیترید کلسیم)
Ca + 2C = CaC 2 (کاربید کلسیم)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (فسفید کلسیم)، فسفیدهای کلسیم از ترکیبات CaP و CaP 5 نیز شناخته شده است.
2Ca + Si = Ca 2 Si (سیلیسید کلسیم)، سیلیسیدهای کلسیم از ترکیبات CaSi، Ca 3 Si 4 و CaSi 2 نیز شناخته شده اند.
سیر واکنش های فوق، به عنوان یک قاعده، با انتشار مقدار زیادی گرما همراه است (یعنی این واکنش ها گرمازا هستند). در تمام ترکیبات دارای غیر فلزات، حالت اکسیداسیون کلسیم 2+ است. بیشتر ترکیبات کلسیم با غیر فلزات به راحتی توسط آب تجزیه می شوند، به عنوان مثال:
CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + 2H 2،
Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
اکسید کلسیم به طور معمول پایه است. در آزمایشگاه و فناوری، با تجزیه حرارتی کربنات ها به دست می آید:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
اکسید کلسیم فنی CaO را آهک زنده می نامند.
با آب واکنش می دهد و Ca (OH) 2 تشکیل می دهد و مقدار زیادی گرما آزاد می کند:
CaO + H 2 O = Ca (OH) 2.
Ca (OH) 2 که از این طریق بدست می آید معمولاً آهک خاموش یا شیر آهک نامیده می شود. (سانتی متر.شیر آهک)با توجه به این واقعیت که حلالیت هیدروکسید کلسیم در آب کم است (0.02 مول در لیتر در دمای 20 درجه سانتیگراد) و هنگامی که به آب اضافه می شود، یک سوسپانسیون سفید تشکیل می شود.
هنگام تعامل با اکسیدهای اسیدی، CaO نمک تشکیل می دهد، به عنوان مثال:
CaO + CO 2 = CaCO 3; CaO + SO 3 = CaSO 4.
یون Ca2+ بی رنگ است. وقتی نمک های کلسیم به شعله اضافه می شود، شعله به رنگ قرمز آجری در می آید.
نمک های کلسیم مانند کلرید CaCl 2، برومید CaBr 2، یدید CaI 2 و نیترات Ca (NO 3) 2 به راحتی در آب محلول هستند. فلوراید نامحلول در آب CaF 2، کربنات CaCO 3، سولفات CaSO 4، ارتوفسفات متوسط ​​Ca 3 (PO 4) 2، اگزالات CaC 2 O 4 و برخی دیگر.
این واقعیت بسیار مهم است که برخلاف میانگین کربنات کلسیم CaCO 3، کربنات کلسیم اسیدی (بی کربنات) Ca (HCO 3) 2 محلول در آب است. در طبیعت، این منجر به فرآیندهای زیر می شود. هنگامی که باران سرد یا آب رودخانه اشباع شده از دی اکسید کربن به زیر زمین نفوذ می کند و روی سنگ های آهک می ریزد، انحلال آنها مشاهده می شود:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2.
در همان جاهایی که آب اشباع شده با بی کربنات کلسیم به سطح زمین می آید و توسط اشعه خورشید گرم می شود، واکنش معکوس انجام می شود:
Ca (HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
به این ترتیب توده های بزرگی از مواد در طبیعت منتقل می شوند. در نتیجه، فروچاله‌های بزرگ می‌توانند در زیر زمین تشکیل شوند (به کارست مراجعه کنید (سانتی متر. KARST (پدیده طبیعی))) و "یخ های" سنگی زیبا - استالاکتیت ها در غارها تشکیل شده اند (سانتی متر.استالاکتیت ها (تشکیل های معدنی))و استالاگمیت ها (سانتی متر.استالاگمیت).
وجود بی کربنات کلسیم محلول در آب تا حد زیادی سختی موقت آب را تعیین می کند. (سانتی متر.سختی آب)... موقت نامیده می شود زیرا هنگام جوشاندن آب، بی کربنات تجزیه می شود و CaCO 3 رسوب می کند. این پدیده به عنوان مثال منجر به این واقعیت می شود که در طول زمان رسوب در کتری ایجاد می شود.
استفاده از کلسیم و ترکیبات آن
کلسیم فلزی برای تولید اورانیوم متالوترمال استفاده می شود (سانتی متر.اورانیوم (عنصر شیمیایی)، توریم (سانتی متر.توریوم)، تیتانیوم (سانتی متر.تیتانیوم (عنصر شیمیایی)، زیرکونیوم (سانتی متر.زیرکونیوم)، سزیم (سانتی متر.سزیم)و روبیدیم (سانتی متر.روبیدیم).
ترکیبات طبیعی کلسیم به طور گسترده در تولید بایندرها (سیمان) استفاده می شود (سانتی متر.سیمان)، گچ (سانتی متر.گچ)، آهک و غیره). اثر اتصال آهک خاموش بر اساس این واقعیت است که با گذشت زمان، هیدروکسید کلسیم با دی اکسید کربن موجود در هوا واکنش می دهد. در نتیجه واکنش مداوم، بلورهای سوزنی شکل از کلسیت CaCO 3 تشکیل می شود که به سنگ ها، آجرها و سایر مصالح ساختمانی نزدیک رشد می کنند و همانطور که بود، آنها را به یک کل واحد جوش می دهند. کربنات کلسیم کریستالی - سنگ مرمر یک ماده تکمیل کننده عالی است. از گچ برای سفید کردن استفاده می شود. مقادیر زیادی سنگ آهک در تولید آهن خام مصرف می شود، زیرا آنها اجازه می دهند ناخالصی های نسوز سنگ آهن (به عنوان مثال کوارتز SiO 2) به سرباره های نسبتاً کم ذوب تبدیل شوند.
سفید کننده به عنوان یک ضد عفونی کننده بسیار موثر است. (سانتی متر.پودر سفید کننده)- "کلر" Ca (OCl) Cl - کلرید مخلوط و هیپوکلریت کلسیم (سانتی متر.هیپوکلریت کلسیم)با ظرفیت اکسیداسیون بالا
سولفات کلسیم نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد که هم به صورت ترکیبات بی آب و هم به شکل هیدرات های کریستالی - به اصطلاح سولفات "نیمه آبی" - آلاباستر وجود دارد. (سانتی متر.علوی فریزین (میلانی)) CaSO 4 · 0.5H 2 O و دی هیدرات سولفات - گچ CaSO 4 · 2H 2 O. گچ به طور گسترده در ساخت و ساز، در مجسمه سازی، برای ساخت گچ کاری و محصولات هنری مختلف استفاده می شود. گچ نیز در پزشکی برای تثبیت استخوان در شکستگی ها استفاده می شود.
کلرید کلسیم CaCl 2 به همراه نمک خوراکی برای ضد یخ زدگی سطوح جاده ها استفاده می شود. کلسیم فلوراید CaF 2 یک ماده نوری عالی است.
کلسیم در بدن
کلسیم یک ماده مغذی است (سانتی متر.عناصر بیوژنیک)، به طور مداوم در بافت های گیاهان و حیوانات وجود دارد. کلسیم یکی از اجزای مهم متابولیسم مواد معدنی حیوانات و انسان و تغذیه معدنی گیاهان است، کلسیم وظایف مختلفی را در بدن انجام می دهد. به عنوان بخشی از آپاتیت (سانتی متر.آپاتیت)و همچنین سولفات کلسیم و کربنات، جزء معدنی بافت استخوان را تشکیل می دهند. بدن انسان با وزن 70 کیلوگرم حدود 1 کیلوگرم کلسیم دارد. کلسیم در کار کانال های یونی شرکت می کند (سانتی متر.کانال های یونی)حمل و نقل مواد از طریق غشاهای بیولوژیکی، در انتقال یک تکانه عصبی (سانتی متر.تکانه عصبی)، در فرآیندهای انعقاد خون (سانتی متر.جمع آوری خون)و لقاح تنظیم متابولیسم کلسیم در کلسیفرول های بدن (سانتی متر.کلسیفرول ها)(ویتامین دی). کمبود یا بیش از حد کلسیم منجر به بیماری های مختلف - راشیتیسم می شود (سانتی متر.راشیتیسم)، کلسیفیکاسیون (سانتی متر.کالسینوز)بنابراین غذای انسان باید حاوی ترکیبات کلسیم به مقدار لازم (800-1500 میلی گرم کلسیم در روز) باشد. محتوای کلسیم در محصولات لبنی (مانند پنیر، پنیر، شیر)، برخی سبزیجات و سایر غذاها زیاد است. آماده سازی کلسیم به طور گسترده ای در پزشکی استفاده می شود.

فرهنگ لغت دایره المعارفی. 2009 .

مترادف ها:

ببینید "کلسیم" در سایر لغت نامه ها چیست:

- (Ca) فلز زرد و براق و ریسمانی. وزن مخصوص 1.6. فرهنگ لغات کلمات خارجی موجود در زبان روسی. Pavlenkov F., 1907. CALCIUM (لات جدید کلسیم، از لاتین. Calx lime). فلز نقره ای رنگ. فرهنگ لغات بیگانه، ...... فرهنگ لغات واژگان خارجی زبان روسی

کلسیم- کلسیم، کلسیم، شیمی. عنصر، کاراکتر کلسیم، براق، فلز سفید نقره ای با کریستال پیچ خوردگی، متعلق به گروه فلزات قلیایی خاکی است. Ud. وزن 1.53; در v 40.07; نقطه ذوب 808 درجه Ca یکی از خیلی ...... دایره المعارف بزرگ پزشکی

- (کلسیم)، کلسیم، عنصر شیمیایی گروه دوم جدول تناوبی، عدد اتمی 20، جرم اتمی 40.08; به فلزات قلیایی خاکی اشاره دارد. tm 842shC. موجود در بافت استخوانی مهره داران، پوسته نرم تنان، پوسته تخم مرغ. کلسیم...... دایره المعارف مدرن

این فلز سفید مایل به نقره ای، انعطاف پذیر، چکش خوار، به سرعت در هوا اکسید می شود. دمای ذوب pa 800 810 درجه. در طبیعت به شکل نمک های مختلفی وجود دارد که رسوباتی از گچ، سنگ آهک، مرمر، فسفریت ها، آپاتیت ها، گچ و غیره را تشکیل می دهند. جاده ... ... فرهنگ لغت فنی راه آهن

- (lat. Calcium) Ca، عنصر شیمیایی گروه II جدول تناوبی، عدد اتمی 20، جرم اتمی 40.078، به فلزات قلیایی خاکی اطلاق می شود. این نام از کلمه لاتین calx به نام calcis lime گرفته شده است. فلز نقره ای سفید، ...... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ