Калцият и ролята му за човечеството

Използването на калциев метал

Използването на калциеви съединения

Калций - елемент на основната подгрупа от втората група от четвъртия период на периодичната система на химичните елементи Менделеев имащ атомен номер 20. Обозначена Са символ (лат калций.). Калциев прост вещество (CAS-номер: 7440-70-2), - мека, химически активен алкалоземен метал сребристо-бял цвят.

Въпреки вездесъщите клетка №20, дори и химици и че не всички се види елементарен калций. Но това метал и външния вид и поведение е доста за разлика от алкалните метали, контакт с което е изпълнено с опасност от пожари и изгаряния. Тя може да бъде безопасно съхранява във въздуха и незапалим вода. Механичните свойства на елементарен калций не го прави "черната овца" в семейството на метали правят: от силата и твърдостта на калций, отколкото много от тях; тя може да се смила струг, дърпане на въже, коване, пресоване.

И все пак почти елементарен калций се използва като структурен материал. За тази цел той е твърде активна. Калциев лесно реагира с кислород, сяра, халогени. Дори с азот и водород при определени условия реагира. въглеродни окиси среда инертни повечето метали, за калций - агресивен. Той се изгаря в атмосфера от СО и СО2.

Историята и произхода на името

Името на елемент идва от латински. Калкс (родителен calcis) - «вар", "софт рок". Беше предложено от английския химик Hemfri Деви, през 1808 г. Марк калций метал чрез електролиза. Davey мокра смес се подлага на електролиза на хидратна вар с живачен окис HgO на платина плоча, която е анод. Катодът е платина жица, потопена в течния живак. В резултат на електролиза се получава калциев амалгама. Шофиране от живак от него, Дейви получи метал наречен калций.

Калциевите съединения - варовик, мрамор, мазилка на Париж (вар и - варовик калциниране продукт) са били използвани в строителния бизнес за преди няколко хиляди години. До края на ХVIII век, химици смятат, известен просто от организма. В 1789, Лавоазие предполага, че вар, магнезиев оксид, барит, алуминиев окис и силициев двуокис - комплекс вещество.

Да бъдеш в природата

Поради високата реактивност на калций в свободна форма, не се срещат в природата.

Калциев представлява 3,38% от масата на кората (5 най-често след кислород, силиций, алуминий и желязо).

Изотопи. Калцият се среща в природата като смес от шест изотопи: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, сред които най-често - 40Ca - е 96,97%.

От шест природни калциеви изотопи на пет стабилна. Шеста изотоп 48Ca, най-тежката от шестте, и много редки (широко разпространен в природата е само 0,187%), тъй като наскоро е била открита, преживява двоен бета разпад с период на полуразпад от 5,3 × 1019 година.

Скалите и минерали. Повечето от калций, съдържащ се в състава на силикати и алумосиликати на различни скали (гранит, гнайс и др ...) Особено в фелдшпат - анортит Са [Al2Si2O8].

Под формата на утаечни калциев съединение, представено с варовик и креда, състоящ се главно от минералната калцит (СаСО3). кристална форма на калцит В - топчета - се намира в природата много по-малко.

Вместо разпространените калциеви минерали като калцит СаСО3. анхидрит CaSO4. Алабастър CaSO4 · 0.5H2 О и гипс CaSO4 · 2H2 O, флуорит CaF2. апатит Ca5 (РО4) 3 (F, CI, OH), доломит MgCO3 · СаСО3. Наличието на калций и магнезий в природна вода се определя от неговата твърдост.

Калций енергично мигрират към земната кора, и се натрупва в различни геохимични системи 385 форми минерали (четвърти най-голям брой минерали).

Миграцията в земната кора. В естественото движение на калций играе важна роля "карбонат равновесие", свързано с обратима реакция на калциев карбонат реакция с вода и въглероден диоксид, за да се образува разтворим карбонат:

(Равновесие се измества наляво или надясно, в зависимост от концентрацията на въглероден диоксид).

Свободен калций метал, получен чрез електролиза на стопилка, състояща се от CaCl2 (75-80%) и калиев хлорид или CaCl2, и CaF2. и алумино намаляване СаО при 1170-1200 ° С:

Метални калциев съществува в две алотропна модификации. Към 443 ° С е стабилен # 945; -Ca с кубична решетка лице центриран (параметър = 0.558 пМ), по-горе конюшнята # 946; -Ca кубичен тялото центриран вид решетка # 945; -Fe (параметър = 0448 пМ). стандартна енталпия # 916; H0 преход # 945; → # 946; е 0.93 кДж / мол.

Калций - типичен алкалоземен метал. Химическа калциев активност е висока, но по-ниска от всички други алкалоземни метали. Тя лесно реагира с кислород, въглероден диоксид и влага във въздуха, поради което калциев метална повърхност обикновено е тъп сив в лабораторията така калций обикновено се съхранява като други алкалоземни метали, в плътно затворен буркан под слой на керосин или течен парафин.

Сред стандартните потенциали калциев се оставя от водород. стандартен електрод потенциал на двойката Са2 + В / Ca0 -2,84 V, така че калций реагира с водата, но без запалване:

С активните неметали (кислород, хлор, бром) е реагирал калциев при нормални условия:

При нагряване на въздух или кислород калциев запалва. С по-малко активни неметали (водород, бор, въглерод, силиций, азот, фосфор и други) калциев реагира при нагряване, например:

калциев фосфид) са известни като калциев СаР фосфиди и SaR5 състави;

(Калциев силицид), известен също силициди CaSi състави калций, Са3 Si4 и CaSi2.

Протичането на реакциите, описани по-горе, обикновено са придружени от освобождаване на голямо количество топлина (т.е., тези реакции - екзотермична). Във всички съединения от неметали със степента на окисление на калций 2. Повечето от калциеви съединения с неметали лесно се разгражда от вода, например:

Са2 + йон е безцветен. При извършване на пламък разтворими калциеви соли на пламъка е оцветен в червено тухла цвят.

Тези калциеви соли са CaCl2 хлорид. бромид CaBr2. CaI2 йодид и нитрат Са (NO3) 2. лесно разтворим във вода. Водонеразтворимо флуорид е CaF2. карбонат СаСО3, сулфат CaSO4. фосфат Са3 (РО4) 2. оксалат CaC2 O4 и др.

Значението е фактът, че за разлика от калциев карбонат, СаСО3, калциев хидроген карбонат (бикарбонат), Са (HCO3) 2 е разтворим във вода. В природата, това води до следните процеси. Когато студен дъжд или река вода, наситена с въглероден диоксид получава в земята и земи на варовик, тогава тяхното разтваряне:

В тези места, където водата се насища с калциев карбонат, влиза земната повърхност се нагрява от слънчева светлина и протича реакция:

Така че, естествено това се случи транспорт на големи маси от материали. В резултат на това той може да бъде погребан в огромни провали и в пещери образ на красива каменна "ледени висулки" - сталактити и сталагмити.

Наличието във водата на разтворения калциев карбонат до голяма степен определя временната твърдост на водата. Тя се нарича временно защото чрез кипене разлага вода карбонат, и се утаява СаСО3. Това явление води, например, на факта, че в крайна сметка формира чайника измет.

Използването на калциев метал

Основното приложение на калциев метал - е да се използва като редуциращо средство в производството на метали, по-специално никел, мед и неръждаема стомана. Калциев хидрид и също се използват за огнеупорни метали като хром, торий и уран. калциев оловни сплави се използват в батериите и носещи сплави. Калциеви гранули се използват също така за отстраняване на въздушните следи във вакуумни устройства.

чист калциев метал е широко използван при получаването metallothermy редки метали.

Pure калциев приложим за допинг олово идва за производство на плочи за батерии, без необходимост от поддръжка оловни акумулатори с нисък саморазряд. Също така, калциев метал се използва за производство на висококачествен калциев Бабити ВКА.

Изотопно 48Ca - най-ефективният и upotrebitelny материал за производството на свръхтежки елементи и откриването на нов периодичната таблица на елементите. Например, в случай на 48Ca йони за свръхтежки елементи ускорители тези основни елементи са образувани от стотици и хиляди пъти по-ефективни от използването на други "черупки" (йони).

Използването на калциеви съединения

калциев хидрид. калциев загряване в атмосфера на водород получава CaH2 (калциев хидрид), използвани в металургията (metallothermy) и производството на водород в областта.

Оптични и лазерни материали. калциев флуорид (флуорит) се използва под формата на единични кристали в оптика (астрономически лещи, призми) и като лазер материал. калциев волфрамат (шеелит) под формата на единични кристали, използвани в лазерна технология, а също и като сцинтилатор.

Калциев карбид. CaC2 калциев карбид се използва широко за получаване на ацетилен и намаляването на метал, както и получаването на калциев цианамид (калциев карбид чрез нагряване в азотна атмосфера при 1200 ° С, реакцията протича екзотермично, се провежда в пещи цианамид).

Химични източници. Калций и неговите сплави с алуминий и магнезий са използвани в топлоелектрическите резервни батерии като анод (например калциев хромат елемент) на. калциев хромат се използва в такива батерии като катод. Особеността на такива батерии, - изключително дълъг срок на годност (десетилетие) в подходящ състояние, способността да работи при всички условия (пространство, високо налягане), висока специфична енергия, с тегло и обем. Недостатъкът на краткосрочните действия. се използват при необходимост Тези батерии в краткосрочен план да се създаде огромна електрическа енергия (балистични ракети, някои космически кораб и други пулсиращо).

Огнеупорни материали. Калциев оксид, както в свободна форма и в състава на керамични смеси, използвани в производството на огнеупорни материали.

Drugs. Калциеви съединения са широко използвани като антихистамин.

Също така, калциеви съединения са формулирани за предотвратяване на остеопороза, витамин комплекси за бременни жени и възрастни хора.

Калций - обща макро елемент в тялото на растения, животни и хора. При хора и други гръбначни животни, повечето от които се съдържа в скелета и зъбите под формата на фосфати. От различните форми на калциев карбонат (вар) се състоят скелети повечето безгръбначни (гъби, корали, мекотели и т.н.). Калциеви йони участват в кръвосъсирването процеси, както и осигурява постоянно осмотичното налягане на кръвта. Калциеви йони също служат като универсален вторични посредници и регулират различни вътреклетъчни процеси - мускулна контракция, екзоцитоза, включително секрецията на хормони и невротрансмитери и др концентрацията на калций в цитоплазмата на човешки клетки е около 10-7 мола до около 10- междуклетъчни течности. 3 мола.

Нуждата от калций зависи от възрастта. Възрастен необходима дневна доза е от 800 до 1000 милиграма (мг), а за деца от 600 до 900 мг, което е много важно за децата, тъй като на интензивен растеж на скелета. Повечето от калция, който постъпва в организма с храната, открити в мляко и млечни продукти, калций сметки за останалата месо, риба, както и някои растителни храни (особено на зърна съдържат много). Абсорбция среща в дебелото черво и тънките черва и се улеснява от кисели среди, витамин Е и витамин С, лактоза, ненаситени мастни киселини. Важната роля на магнезий в калциевия метаболизъм от липсата на калций се "измива" от костите и депозирани в бъбреците (бъбречна камъни) и мускулите.

инхибиране на абсорбцията на калций аспирин, оксалова производни на естрогени киселина. Заедно с оксалова киселина, калциев дава неразтворими във вода съединения, които са компоненти на камъни в бъбреците.

Съдържанието на калций в кръвта се дължи на големия брой процеси, свързани с него се регулира точно и дефицитът не се среща с правилно хранене. Продължително отсъствие в храната може да предизвика спазми, болки в ставите, сънливост, дефекти на растеж, както и запек. Дълбоко дефицит води до постоянни мускулни крампи и остеопороза. Злоупотреба с алкохол и кафе може да бъде причини за недостиг на калций, тъй като част от него се отделя с урината.

Прекомерните дози от калций и витамин D могат да причинят хиперкалцемия, което е последвано от интензивно калцификация и костни тъкани (засяга предимно отделителната система). Long изобилие нарушава функционирането на мускулите и нервната тъкан, повишава съсирването на кръвта и намалява смилаемостта на цинк костни клетки. Максималната дневна доза е безопасно за възрастни е от 1500 до 1800 милиграма.

Калциевите продукти, мг / 100гр

Общата слез 505

Waybread 412

Сардина масло 330