Кальций
Кальций
- Символ, номер
- Ca, 20
- Атомная масса
- 40,078 а.е.м.
- Электронная конфигурация
- [Ar] 4s2
- Электроотрицательность
- 1 по шкале Полинга
- Плотность
- 1,55 г/см3
- Температура плавления
- 1112 K
- Температура кипения
- 1757 K
- Молярная теплоёмкость
- Дж/(K·моль)
- Структура кристаллической решетки
- кубическая гранецентрированная
- Теплопроводность
- (300 K) (201) Вт/(м·К)
Кальций — химический элемент с атомным номером 20 и его простое вещество, относящееся к щелочноземельным металлам, серебристо-белый мягкий металл, химически активен, легко окисляется
Происхождение названия[править]
Название элемента «кальций» происходит от лат. calx, calcis — известь («мягкий камень»). Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в 1808 году выделивший металлический кальций электролизом. Дэви смешивал влажную гашеную известь с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая была анодом. Катодом служил платиновый провод, погруженный в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция.
Распространение в природе[править]
По распространенности в природе кальций занимает пятое место среди химических элементов (3,6 % массы земной коры). В связи с высокой химической активностью в свободном состоянии он не встречается. Наиболее распространенными его соединениями являются известняк, мел и мрамор, которые имеют одинаковый химический состав CaCO3, но различную кристаллическую структуру.
Кларк кальция в каменных метеоритах 1,4 %, ультраосновных — 0,7 %, основных — 6,72 %, средних — 4,65 %, кислых породах — 1,58 %.
Кальций входит в состав многих минералов. Составная часть известняков, мрамора и тому подобное. Эти минералы часто образуют целые горные массивы. В больших количествах встречаются также апатиты и фосфориты, основой которых является фосфат кальция Са3(РО4)2. Достаточно распространенным является минерал гипс CaSO4 · 2Н2О.
Кроме того, значительные количества соединений кальция содержатся в почве и природных водах, а также входят в состав животных и растительных организмов. Так, например, минеральная масса костей и зубов животных содержит около 80 % фосфата кальция Са3(РО4)2, а скорлупа яиц почти полностью состоит из карбоната кальция СаСО3.
Физические свойства[править]
В свободном состоянии кальций — серебристо-белый легкий металл. Плотность его 1,55 г/см³. Температура плавления 851 °С. Твердость кальция невелика, он лишь немного тверже свинца и натрий. Пластичность достаточно высока: кальций легко прессовать и раскатывать в тонкие листочки.
Химические свойства[править]
Кальций относится к главной подгруппе второй группы периодической системы Менделеева. Его атомы на внешнем энергетическом уровне имеют по два электрона. Эти электроны он легко теряет и превращается в положительно заряженные ионы Са2+. Во всех своих соединениях кальций бывает только двухвалентный. Кальций принадлежит к самым активным металлов и по своей химической активности уступает лишь щелочным металлам.
При обычной температуре кальций легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят под слоем керосина, вазелина или в герметически закрытом сосуде. При нагревании он легко воспламеняется, образуя оксид кальция:
Кальций легко взаимодействует также с водой, особенно при нагревании, а с кислотами реагирует очень бурно:
С влажным бромом и хлором кальций взаимодействует уже при обычной температуре, а при нагревании непосредственно реагирует с серой, азотом, графитом и другими веществами, а также восстанавливает почти все металлы из их оксидов:
Применение[править]
Металлический кальций применяют главным образом в металлургии для получения некоторых металлов из их оксидов, которые трудно восстанавливаются, например ванадия, хрома и др.
Кальций используют также для раскисления стали и бронзы при их выплавке, а также для изготовления некоторых сплавов. Так, сплав свинца с небольшой добавкой кальция служит для заливки подшипников железнодорожных вагонов. Кроме того, кальций применяют для обезвоживания некоторых органических жидкостей и других целей. Используется в металлургии для изготовления сплавов и как восстановитель. Широко применяют природные соли кальция.
Соединения кальция широко применяются как антигистаминные средства. Соединения кальция входят в состав препаратов для профилактики остеопороза, в витаминные комплексы.
Биологическая роль[править]
Кальций — самый распространенный макроэлемент в организме человека, большая его часть находится в скелете и зубах в виде фосфатов. Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, мышечных и нейронных реакциях, обеспечивающих осмотическое давление крови. Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых необходимая суточная норма составляет от 800 до 1000 мг, для детей — от 600 до 900 мг, что очень важно из-за интенсивного роста скелета ребенка. Злоупотребление кофе и алкоголем может приводить к дефициту извести.
Кальций относится к щелочноземельным металлам и имеет высокую биохимическую активность. В организме человека содержится около 1,5 кг кальция. Он является основным структурным элементом костей и зубов, входит в состав ногтей, волос, мягких тканей, внеклеточной жидкости и плазмы крови. Кальций является важным компонентом системы свертывания крови, он поддерживает правильное соотношение солей в организме человека.
К числу наиболее важных функций в живом организме принадлежит его участие в работе различных ферментных систем, в том числе обеспечивающих сокращение мышц и передачи нервных импульсов, изменяющих активность гормонов и т. п. Кальций также влияет на проницаемость тканей для калия и натрия, способствует стабилизации мембран нервных клеток.
Источником кальция являются пищевые продукты. С пищей взрослый человек может получить около 10 г кальция, беременные женщины — до 15 г, кормящие — до 20 г. Кальций поступает с пищей в основном в виде нерастворимых в воде солей, которые растворяются в желудке человека с помощью желудочного сока, затем подвергаются воздействию желчных кислот, переводящих его в усваиваемую форму.
Литература[править]
- Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
- Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
- Ф. А. Деркач «Химия» Л. 1968
- В. В. Сухан, Т. В. Табенська, А. Й. Капустянка, В. Ф. Горлач «Химия» 1995
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|