Di manakah kalsium digunakan? Kalsium dalam alam semula jadi (3.4% dalam kerak bumi)

Sebatian kalsium- batu kapur, marmar, gipsum (serta kapur - hasil daripada batu kapur) telah digunakan dalam pembinaan pada zaman dahulu. Sehingga akhir abad ke-18, ahli kimia menganggap kapur sebagai pepejal mudah. Pada tahun 1789, A. Lavoisier mencadangkan bahawa kapur, magnesia, barit, alumina dan silika adalah bahan kompleks. Pada tahun 1808, Davy, menundukkan campuran kapur basah dan oksida merkuri kepada elektrolisis dengan katod merkuri, menyediakan amalgam kalsium, dan dengan menyuling merkuri daripadanya, dia memperoleh logam yang dipanggil "kalsium" (dari bahasa Latin. Calx, genus. kes calcis - kapur).

Meletakkan elektron dalam orbital.

+20Sa… |3s 3p 3d | 4s

Kalsium dipanggil logam alkali tanah dan dikelaskan sebagai unsur S. Pada peringkat elektronik luar, kalsium mempunyai dua elektron, jadi ia memberikan sebatian: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3, dll. Kalsium ialah logam biasa - ia mempunyai pertalian tinggi untuk oksigen, mengurangkan hampir semua logam daripada oksidanya, dan membentuk asas Ca(OH)2 yang agak kuat.

Kekisi kristal logam boleh terdiri daripada pelbagai jenis, tetapi kalsium dicirikan oleh kekisi kubik berpusat muka.

Saiz, bentuk dan kedudukan relatif kristal dalam logam dipancarkan menggunakan kaedah metalografik. Penilaian yang paling lengkap mengenai struktur logam dalam hal ini disediakan oleh analisis mikroskopik bahagian nipisnya. Satu sampel dipotong daripada logam yang diuji dan permukaannya dikisar, digilap dan terukir dengan larutan khas (etchant). Hasil daripada etsa, struktur sampel diserlahkan, yang diperiksa atau difoto menggunakan mikroskop metalografi.

Kalsium ialah logam ringan (d = 1.55), berwarna putih keperakan. Ia lebih keras dan cair pada suhu yang lebih tinggi (851 ° C) berbanding dengan natrium, yang terletak di sebelahnya dalam jadual berkala. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa terdapat dua elektron setiap ion kalsium dalam logam. Oleh itu, ikatan kimia antara ion dan gas elektron adalah lebih kuat daripada natrium. Semasa tindak balas kimia, elektron valens kalsium dipindahkan ke atom unsur lain. Dalam kes ini, ion bercas berganda terbentuk.

Kalsium mempunyai aktiviti kimia yang hebat terhadap logam, terutamanya oksigen. Di udara, ia teroksida lebih perlahan daripada logam alkali, kerana filem oksida di atasnya kurang telap kepada oksigen. Apabila dipanaskan, kalsium terbakar, membebaskan sejumlah besar haba:

Kalsium bertindak balas dengan air, menyesarkan hidrogen daripadanya dan membentuk asas:

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

Oleh kerana kereaktifan kimianya yang tinggi kepada oksigen, kalsium mendapati beberapa kegunaan dalam mendapatkan logam nadir daripada oksidanya. Oksida logam dipanaskan bersama-sama dengan pencukur kalsium; Tindak balas menghasilkan kalsium oksida dan logam. Penggunaan kalsium dan beberapa aloinya untuk apa yang dipanggil penyahoksidaan logam adalah berdasarkan sifat yang sama ini. Kalsium ditambah kepada logam cair dan ia menghilangkan kesan oksigen terlarut; kalsium oksida yang terhasil terapung ke permukaan logam. Kalsium termasuk dalam beberapa aloi.

Kalsium diperoleh melalui elektrolisis kalsium klorida cair atau dengan kaedah aluminotermik. Kalsium oksida, atau kapur slaked, adalah serbuk putih yang cair pada 2570 °C. Ia diperoleh dengan mengkalsinkan batu kapur:

CaCO3 = CaO + CO2^

Kalsium oksida ialah oksida asas, jadi ia bertindak balas dengan asid dan anhidrida asid. Dengan air ia memberikan asas - kalsium hidroksida:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Penambahan air kepada kalsium oksida, dipanggil slaking kapur, berlaku dengan pembebasan sejumlah besar haba. Sebahagian daripada air bertukar menjadi wap. Kalsium hidroksida, atau kapur slaked, adalah bahan putih, sedikit larut dalam air. Larutan berair kalsium hidroksida dipanggil air kapur. Penyelesaian ini mempunyai sifat alkali yang agak kuat, kerana kalsium hidroksida terdisosiasi dengan baik:

Ca(OH)2 = Ca + 2OH

Berbanding dengan hidrat oksida logam alkali, kalsium hidroksida adalah bes yang lebih lemah. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa ion kalsium bercas dua kali ganda dan menarik kumpulan hidroksil dengan lebih kuat.

Kapur berslak dan larutannya, dipanggil air kapur, bertindak balas dengan asid dan anhidrida asid, termasuk karbon dioksida. Air kapur digunakan di makmal untuk penemuan karbon dioksida, kerana kalsium karbonat tidak larut yang terhasil menyebabkan kekeruhan di dalam air:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Walau bagaimanapun, jika karbon dioksida disalurkan untuk masa yang lama, larutan menjadi jernih semula. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa kalsium karbonat ditukar menjadi garam larut - kalsium bikarbonat:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Dalam industri, kalsium diperoleh dengan dua cara:

Dengan memanaskan campuran briket serbuk CaO dan Al pada 1200 °C dalam vakum 0.01 - 0.02 mm. rt. Seni.; dibezakan dengan tindak balas:

6CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Wap kalsium terpeluwap pada permukaan sejuk.

Dengan elektrolisis CaCl2 dan KCl cair dengan katod kuprum-kalsium cecair, aloi Cu - Ca (65% Ca) disediakan, dari mana kalsium disuling pada suhu 950 - 1000 ° C dalam vakum 0.1 - 0.001 mmHg.

Kaedah untuk menghasilkan kalsium melalui pemisahan haba kalsium karbida CaC2 juga telah dibangunkan.

Kalsium adalah salah satu unsur yang paling biasa dalam alam semula jadi. Kerak bumi mengandungi kira-kira 3% (berat). Garam kalsium membentuk pengumpulan besar dalam alam semula jadi dalam bentuk karbonat (kapur, marmar), sulfat (gipsum), dan fosfat (fosforit). Di bawah pengaruh air dan karbon dioksida, karbonat masuk ke dalam larutan dalam bentuk bikarbonat dan diangkut oleh air bawah tanah dan air sungai dalam jarak yang jauh. Apabila garam kalsium dihanyutkan, gua boleh terbentuk. Disebabkan oleh penyejatan air atau peningkatan suhu, mendapan kalsium karbonat boleh terbentuk di lokasi baru. Sebagai contoh, stalaktit dan stalagmit terbentuk di dalam gua.

Garam kalsium dan magnesium larut menyebabkan kekerasan air secara keseluruhan. Jika ia terdapat dalam air dalam kuantiti yang kecil, maka air itu dipanggil lembut. Dengan kandungan garam ini yang tinggi (100 - 200 mg garam kalsium dalam 1 liter dari segi ion), air dianggap keras. Dalam air sedemikian, sabun tidak berbuih dengan baik, kerana garam kalsium dan magnesium membentuk sebatian tidak larut dengannya. Air keras tidak memasak makanan dengan baik, dan apabila direbus, ia membentuk skala pada dinding dandang stim. Skala menghantar haba dengan buruk, menyebabkan penggunaan bahan api meningkat dan mempercepatkan haus dinding dandang. Pembentukan skala adalah proses yang kompleks. Apabila dipanaskan, garam asid karbonik kalsium dan magnesium terurai dan bertukar menjadi karbonat tidak larut:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

Keterlarutan kalsium sulfat CaSO4 juga berkurangan apabila dipanaskan, jadi ia adalah sebahagian daripada skala.

Kekerasan yang disebabkan oleh kehadiran kalsium dan magnesium bikarbonat dalam air dipanggil karbonat atau kekerasan sementara, kerana ia disingkirkan dengan mendidih. Sebagai tambahan kepada kekerasan karbonat, terdapat juga kekerasan bukan karbonat, yang bergantung pada kandungan kalsium dan magnesium sulfat dan klorida di dalam air. Garam ini tidak dikeluarkan dengan mendidih, dan oleh itu kekerasan bukan karbonat juga dipanggil kekerasan kekal. Kekerasan karbonat dan bukan karbonat menambah kekerasan total.

Untuk menghapuskan kekerasan sepenuhnya, air kadangkala disuling. Untuk menghapuskan kekerasan karbonat, air direbus. Kekerasan umum dihapuskan sama ada dengan menambah bahan kimia atau menggunakan penukar kation yang dipanggil. Apabila menggunakan kaedah kimia, garam kalsium dan magnesium larut ditukar kepada karbonat tidak larut, contohnya, susu kapur dan soda ditambah:

Ca + 2HCO3 + Ca + 2OH = 2H2O + 2CaCO3v

Ca + SO4 + 2Na + CO3 = 2Na + SO4 + CaCO3v

Mengeluarkan kekerasan menggunakan resin pertukaran kation adalah proses yang lebih maju. Penukar kation adalah bahan kompleks (sebatian semula jadi silikon dan aluminium, sebatian organik molekul tinggi), komposisi yang boleh dinyatakan dengan formula Na2R, di mana R ialah residu asid kompleks. Apabila menapis air melalui lapisan resin penukar kation, ion Na (kation) ditukar dengan ion Ca dan Mg:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

Akibatnya, ion Ca berpindah dari larutan ke penukar kation, dan ion Na mengalir dari penukar kation ke larutan. Untuk memulihkan penukar kation yang digunakan, ia dibasuh dengan larutan garam meja. Dalam kes ini, proses sebaliknya berlaku: ion Ca dalam penukar kation digantikan dengan ion Na:

2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl

Penukar kation yang dijana semula boleh digunakan semula untuk pembersihan air.

Dalam bentuk logam tulen, Ca digunakan sebagai agen penurunan untuk U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb dan beberapa logam nadir bumi serta sebatiannya. Ia juga digunakan untuk penyahoksidaan keluli, gangsa dan aloi lain, untuk mengeluarkan sulfur daripada produk petroleum, untuk penyahhidratan cecair organik, untuk menulenkan argon daripada kekotoran nitrogen dan sebagai penyerap gas dalam peranti vakum elektrik. Bahan anti-fiksyen sistem Pb - Na - Ca, serta aloi Pb - Ca yang digunakan untuk pembuatan sarung kabel elektrik, telah digunakan secara meluas dalam teknologi. Aloi Ca - Si - Ca (silicocalcium) digunakan sebagai penyahoksida dan penyahgaser dalam penghasilan keluli berkualiti tinggi.

Kalsium adalah salah satu unsur biogenik yang diperlukan untuk fungsi normal proses kehidupan. Ia terdapat dalam semua tisu dan cecair haiwan dan tumbuhan. Hanya organisma yang jarang boleh berkembang dalam persekitaran tanpa Ca. Dalam sesetengah organisma kandungan Ca mencapai 38%: pada manusia - 1.4 - 2%. Sel-sel organisma tumbuhan dan haiwan memerlukan nisbah yang jelas bagi ion Ca, Na dan K dalam persekitaran ekstraselular. Tumbuhan memperoleh Ca daripada tanah. Berdasarkan hubungannya dengan Ca, tumbuhan dibahagikan kepada calcephiles dan calcephobes. Haiwan memperoleh Ca daripada makanan dan air. Ca diperlukan untuk pembentukan beberapa struktur selular, mengekalkan kebolehtelapan normal membran sel luar, untuk persenyawaan telur ikan dan haiwan lain, dan pengaktifan beberapa enzim. Ion Ca menghantar pengujaan kepada gentian otot, menyebabkan ia mengecut, meningkatkan kekuatan kontraksi jantung, meningkatkan fungsi fagosit leukosit, mengaktifkan sistem protein darah pelindung, dan mengambil bahagian dalam pembekuannya. Dalam sel, hampir semua Ca terdapat dalam bentuk sebatian dengan protein, asid nukleik, fosfolipid, dan dalam kompleks dengan fosfat tak organik dan asid organik. Dalam plasma darah manusia dan haiwan yang lebih tinggi, hanya 20-40% Ca boleh terikat kepada protein. Pada haiwan dengan rangka, sehingga 97-99% daripada semua Ca digunakan sebagai bahan binaan: dalam invertebrata terutamanya dalam bentuk CaCO3 (cengkerang moluska, karang), dalam vertebrata - dalam bentuk fosfat. Banyak invertebrata menyimpan Ca sebelum molting untuk membina rangka baru atau untuk memastikan fungsi penting dalam keadaan yang tidak menguntungkan. Kandungan Ca dalam darah manusia dan haiwan yang lebih tinggi dikawal oleh hormon paratiroid dan kelenjar tiroid. Vitamin D memainkan peranan penting dalam proses ini. Penyerapan Ca berlaku di bahagian anterior usus kecil. Penyerapan Ca merosot dengan penurunan keasidan dalam usus dan bergantung kepada nisbah Ca, fosforus dan lemak dalam makanan. Nisbah Ca/P optimum dalam susu lembu adalah kira-kira 1.3 (dalam kentang 0.15, dalam kacang 0.13, dalam daging 0.016). Dengan lebihan P dan asid oksalik dalam makanan, penyerapan Ca bertambah teruk. Asid hempedu mempercepatkan penyerapannya. Nisbah Ca/lemak optimum dalam makanan manusia ialah 0.04 - 0.08 g. Ca setiap 1 g. gemuk Perkumuhan Ca berlaku terutamanya melalui usus. Mamalia kehilangan banyak Ca dalam susu semasa penyusuan. Dengan gangguan dalam metabolisme fosforus-kalsium, riket berkembang pada haiwan muda dan kanak-kanak, dan perubahan dalam komposisi dan struktur rangka (osteomalacia) berkembang pada haiwan dewasa.

Dalam perubatan, ubat Ca menghilangkan gangguan yang berkaitan dengan kekurangan ion Ca dalam badan (tetany, spasmophilia, riket). Persediaan Ca mengurangkan hipersensitiviti kepada alergen dan digunakan untuk merawat penyakit alahan (sakit serum, demam mengantuk, dll.). Persediaan Ca mengurangkan peningkatan kebolehtelapan vaskular dan mempunyai kesan anti-radang. Ia digunakan untuk vaskulitis hemoragik, penyakit radiasi, proses keradangan (radang paru-paru, pleurisy, dll.) dan beberapa penyakit kulit. Ditetapkan sebagai agen hemostatik, untuk meningkatkan aktiviti otot jantung dan meningkatkan kesan persediaan digitalis, sebagai penawar untuk keracunan dengan garam magnesium. Bersama-sama dengan ubat lain, persediaan Ca digunakan untuk merangsang persalinan. Ca klorida ditadbir secara lisan dan intravena. Ossocalcinol (15% penggantungan steril serbuk tulang yang disediakan khas dalam minyak pic) telah dicadangkan untuk terapi tisu.

Persediaan Ca juga termasuk gipsum (CaSO4), digunakan dalam pembedahan untuk pembalut plaster, dan kapur (CaCO3), ditetapkan secara dalaman untuk meningkatkan keasidan jus gastrik dan untuk penyediaan serbuk gigi.

Laman Utama / Kuliah tahun 1 / Kimia am dan organik / Soalan 23. Kalsium / 2. Sifat fizik dan kimia

Ciri-ciri fizikal. Kalsium ialah logam mudah ditempa berwarna perak-putih yang cair pada suhu 850 darjah. C dan mendidih pada 1482 darjah. C. Ia jauh lebih keras daripada logam alkali.

Sifat kimia. Kalsium adalah logam aktif. Jadi, dalam keadaan biasa, ia mudah berinteraksi dengan oksigen dan halogen atmosfera:

2 Ca + O2 = 2 CaO (kalsium oksida);

Ca + Br2 = CaBr2 (kalsium bromida).

Kalsium bertindak balas dengan hidrogen, nitrogen, sulfur, fosforus, karbon dan bukan logam lain apabila dipanaskan:

Ca + H2 = CaH2 (kalsium hidrida);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (kalsium nitrida);

Ca + S = CaS (kalsium sulfida);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (kalsium fosfida);

Ca + 2 C = CaC2 (kalsium karbida).

Kalsium bertindak balas perlahan dengan air sejuk, tetapi sangat kuat dengan air panas:

Ca + 2 H2O = Ca(OH)2 + H2.

Kalsium boleh mengeluarkan oksigen atau halogen daripada oksida dan halida logam kurang aktif, iaitu ia mempunyai sifat mengurangkan:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

• 1. Berada di alam semula jadi
• 3. Resit
• 4. Permohonan

www.medkurs.ru

Kalsium | direktori Pesticides.ru

Bagi kebanyakan orang, pengetahuan tentang kalsium hanya terhad kepada fakta bahawa unsur ini diperlukan untuk tulang dan gigi yang sihat. Di mana lagi ia terkandung, mengapa ia diperlukan dan betapa perlunya, tidak semua orang mempunyai idea. Walau bagaimanapun, kalsium terdapat dalam banyak sebatian biasa, baik semula jadi dan buatan manusia. Kapur dan kapur, stalaktit dan stalagmit gua, fosil purba dan simen, gipsum dan alabaster, produk tenusu dan ubat anti-osteoporosis - semua ini dan banyak lagi mengandungi kalsium yang tinggi.

Unsur ini pertama kali diperoleh oleh G. Davy pada tahun 1808, dan pada mulanya ia tidak digunakan secara aktif. Walau bagaimanapun, logam ini kini adalah yang kelima paling banyak dihasilkan di dunia, dan keperluan untuknya semakin meningkat dari tahun ke tahun. Bidang utama penggunaan kalsium ialah pengeluaran bahan binaan dan campuran. Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk membina bukan sahaja rumah, tetapi juga sel hidup. Dalam tubuh manusia, kalsium adalah sebahagian daripada rangka, membuat pengecutan otot mungkin, memastikan pembekuan darah, mengawal aktiviti beberapa enzim pencernaan dan melakukan fungsi lain yang agak banyak. Ia tidak kurang pentingnya untuk objek hidup lain: haiwan, tumbuhan, kulat dan juga bakteria. Pada masa yang sama, keperluan untuk kalsium agak tinggi, yang memungkinkan untuk mengklasifikasikannya sebagai makronutrien.

Kalsium, Ca ialah unsur kimia subkumpulan utama kumpulan II sistem berkala Mendeleev. Nombor atom – 20. Jisim atom – 40.08.

Kalsium ialah logam alkali tanah. Apabila bebas, mudah dibentuk, agak keras, putih. Dengan ketumpatan ia tergolong dalam logam ringan.

• Ketumpatan – 1.54 g/cm3,
• Takat lebur – +842 °C,
• Takat didih – +1495 °C.

Kalsium mempunyai sifat logam yang ketara. Dalam semua sebatian keadaan pengoksidaan ialah +2.

Di udara ia menjadi ditutup dengan lapisan oksida, dan apabila dipanaskan ia terbakar dengan nyalaan yang kemerahan dan terang. Ia bertindak balas perlahan dengan air sejuk, tetapi dengan cepat menyesarkan hidrogen daripada air panas dan membentuk hidroksida. Apabila berinteraksi dengan hidrogen, ia membentuk hidrida. Pada suhu bilik ia bertindak balas dengan nitrogen, membentuk nitrida. Ia juga mudah bergabung dengan halogen dan sulfur, dan mengurangkan oksida logam apabila dipanaskan.

Kalsium adalah salah satu unsur yang paling banyak di alam. Dalam kerak bumi kandungannya ialah 3% daripada jisim. Ia berlaku dalam bentuk mendapan kapur, batu kapur, dan marmar (sejenis semula jadi kalsium karbonat CaCO3). Terdapat sejumlah besar mendapan gipsum (CaSO4 x 2h3O), fosforit (Ca3(PO4)2 dan pelbagai silikat yang mengandungi kalsium.

air

Air keras

Air lembut

Tanah

Kehilangan kalsium dari tanah berlaku akibat larut lesapnya oleh pemendakan. Proses ini bergantung kepada komposisi granulometri tanah, jumlah kerpasan, jenis tumbuhan, bentuk dan dos kapur dan baja mineral. Bergantung kepada faktor-faktor ini, kehilangan kalsium dari lapisan yang boleh ditanam berkisar antara beberapa puluh hingga 200 – 400 kg/ha atau lebih.

Kandungan kalsium dalam pelbagai jenis tanah

Tanah podzolik mengandungi 0.73% (daripada bahan kering tanah) kalsium.

Hutan kelabu - 0.90% kalsium.

Chernozems - 1.44% kalsium.

Serozem - 6.04% kalsium.

Dalam tumbuhan, kalsium didapati dalam bentuk fosfat, sulfat, karbonat, dan dalam bentuk garam asid pektik dan oksalat. Hampir 65% kalsium dalam tumbuhan boleh diekstrak dengan air. Selebihnya dirawat dengan asid asetik dan hidroklorik lemah. Kebanyakan kalsium ditemui dalam sel penuaan.

Fungsi kalsium

Kesan unsur ini pada tumbuhan adalah pelbagai rupa dan, sebagai peraturan, positif. Kalsium:

• Menguatkan metabolisme;
• Memainkan peranan penting dalam pergerakan karbohidrat;
• Mempengaruhi metamorfosis bahan nitrogen;
• Mempercepatkan penggunaan protein simpanan benih semasa percambahan;
• Memainkan peranan dalam proses fotosintesis;
• antagonis kuat kation lain, menghalang kemasukan berlebihan mereka ke dalam tisu tumbuhan;
• Mempengaruhi sifat fizikokimia protoplasma (kelikatan, kebolehtelapan, dsb.), dan oleh itu perjalanan normal proses biokimia dalam tumbuhan;
• Sebatian kalsium dengan bahan pektin melekatkan dinding sel individu bersama-sama;
• Mempengaruhi aktiviti enzim.

Perlu diingatkan bahawa pengaruh sebatian kalsium (kapur) pada aktiviti enzim dinyatakan bukan sahaja dalam tindakan langsung, tetapi juga disebabkan oleh peningkatan sifat fiziko-kimia tanah dan rejim pemakanannya. Di samping itu, pengapuran tanah sangat mempengaruhi proses biosintesis vitamin.

Kekurangan (kekurangan) kalsium dalam tumbuhan

Kekurangan kalsium terutamanya menjejaskan perkembangan sistem akar. Pembentukan bulu akar pada akar terhenti. Sel akar luar dimusnahkan.

Gejala ini menunjukkan dirinya dengan kekurangan kalsium dan dengan ketidakseimbangan dalam larutan nutrien, iaitu, dominasi kation monovalen natrium, kalium dan hidrogen di dalamnya.

Di samping itu, kehadiran nitrogen nitrat dalam larutan tanah meningkatkan bekalan kalsium ke tisu tumbuhan, dan mengurangkan bekalan ammonia.

Tanda-tanda kebuluran kalsium dijangka apabila kandungan kalsium kurang daripada 20% daripada kapasiti pertukaran kation tanah.

simptom Secara visual, kekurangan kalsium ditentukan oleh tanda-tanda berikut:

• Akar tumbuhan mempunyai hujung yang rosak dengan warna coklat;
• Titik pertumbuhan menjadi cacat dan mati;
• Bunga, ovari dan tunas jatuh;
• Buah-buahan rosak oleh nekrosis;
• Daun dicatatkan sebagai klorotik;
• Pucuk apikal mati dan pertumbuhan batang terhenti.

Kubis, alfalfa, dan semanggi sangat sensitif terhadap kehadiran kalsium. Telah ditetapkan bahawa tumbuhan yang sama ini juga dicirikan oleh peningkatan kepekaan terhadap keasidan tanah.

Keracunan kalsium mineral mengakibatkan klorosis interveina dengan bintik nekrotik keputihan. Mereka mungkin berwarna atau mempunyai cincin sepusat yang diisi dengan air. Sesetengah tumbuhan bertindak balas terhadap kalsium berlebihan dengan menanam roset daun, pucuk mati dan daun yang gugur. Gejala-gejala adalah serupa dalam penampilan dengan kekurangan zat besi dan magnesium.

Sumber penambahan kalsium dalam tanah ialah baja kapur. Mereka dibahagikan kepada tiga kumpulan:

• Batu berkapur keras;
• Batu berkapur lembut;
• Sisa industri dengan kandungan kapur yang tinggi.

Berdasarkan kandungan CaO dan MgO, batuan berkapur keras dibahagikan kepada:

• batu kapur (55–56% CaO dan sehingga 0.9% MgO);
• batu kapur dolomit (42–55% CaO dan sehingga 9% MgO);
• dolomit (32–30% CaO dan 18–20% MgO).

Batu kapur

Batu kapur dolomit

Marl

kapur

kapur hangus

limau nipis

Tepung dolomit

Tuf berkapur

Kotoran buang air besar (defecation)

Siklon abu syal

Debu dari relau dan kilang simen

Sanga metalurgi

Baja organik. Kandungan Ca dari segi CaCO3 ialah 0.32–0.40%.

Tepung fosforit. Kandungan kalsium – 22% CaCO3.

Baja kapur digunakan bukan sahaja untuk membekalkan tanah dan tumbuhan dengan kalsium. Tujuan utama penggunaannya ialah pengapuran tanah. Ini adalah kaedah penambakan kimia. Ia bertujuan untuk meneutralkan keasidan tanah yang berlebihan, meningkatkan sifat agrofizik, agrokimia dan biologinya, membekalkan tumbuhan dengan magnesium dan kalsium, menggerakkan dan melumpuhkan unsur makro dan mikro, mewujudkan keadaan air-fizikal, fizikal, udara yang optimum untuk kehidupan tumbuhan yang ditanam.

Kecekapan pengapuran tanah

Pada masa yang sama dengan memenuhi keperluan tumbuhan untuk kalsium sebagai unsur pemakanan mineral, pengapuran membawa kepada pelbagai perubahan positif dalam tanah.

Kesan pengapuran terhadap sifat-sifat sesetengah tanah

Kalsium menggalakkan pembekuan koloid tanah dan menghalang larut lesapnya. Ini membawa kepada pembajakan yang lebih mudah dan pengudaraan yang lebih baik.

Akibat pengapuran:

• tanah humus berpasir meningkatkan kapasiti penyerapan air mereka;
• Pada tanah liat berat, agregat tanah dan gumpalan terbentuk, yang meningkatkan kebolehtelapan air.

Khususnya, asid organik dinetralkan dan ion-H disesarkan daripada kompleks penyerap. Ini membawa kepada penghapusan keasidan metabolik dan penurunan keasidan hidrolitik tanah. Pada masa yang sama, peningkatan dalam komposisi kationik kompleks penyerapan tanah diperhatikan, yang berlaku disebabkan oleh penggantian ion hidrogen dan aluminium dengan kation kalsium dan magnesium. Ini meningkatkan tahap ketepuan tanah dengan asas dan meningkatkan kapasiti penyerapan.

Kesan pengapuran terhadap bekalan nitrogen kepada tumbuhan

Selepas pengapuran, sifat agrokimia positif tanah dan strukturnya dapat dikekalkan selama beberapa tahun. Ini membantu mewujudkan keadaan yang menggalakkan untuk meningkatkan proses mikrobiologi yang bermanfaat untuk mobilisasi nutrien. Aktiviti ammonifier, nitrifier, dan bakteria pengikat nitrogen yang hidup bebas di dalam tanah meningkat.

Pengapuran membantu meningkatkan pembiakan bakteria nodul dan meningkatkan bekalan nitrogen kepada tumbuhan perumah. Telah terbukti bahawa baja bakteria kehilangan keberkesanannya pada tanah berasid.

Kesan pengapuran terhadap bekalan unsur abu kepada tumbuhan

Pengapuran membantu membekalkan tumbuhan dengan unsur abu, kerana ia meningkatkan aktiviti bakteria yang menguraikan sebatian fosforus organik di dalam tanah dan menggalakkan peralihan fosfat besi dan aluminium kepada garam kalsium fosfat yang tersedia untuk tumbuhan. Pengapuran tanah berasid meningkatkan proses mikrobiologi dan biokimia, yang seterusnya, meningkatkan jumlah nitrat, serta bentuk fosforus dan kalium yang boleh dihadam.

Kesan pengapuran pada bentuk dan ketersediaan unsur makro dan mikro

Pengapuran meningkatkan jumlah kalsium, dan apabila menggunakan tepung dolomit - magnesium. Pada masa yang sama, bentuk toksik mangan dan aluminium menjadi tidak larut dan masuk ke dalam bentuk termendak. Ketersediaan unsur seperti besi, kuprum, zink, mangan semakin berkurangan. Nitrogen, sulfur, kalium, kalsium, magnesium, fosforus dan molibdenum menjadi lebih tersedia.

Pengaruh pengapuran pada tindakan baja berasid fisiologi

Pengapuran meningkatkan keberkesanan baja mineral berasid fisiologi, terutamanya ammonia dan potash.

Kesan positif baja berasid fisiologi tanpa penambahan kapur pudar, dan dari masa ke masa boleh bertukar menjadi negatif. Jadi, di kawasan yang dibaja, hasil adalah lebih rendah daripada di kawasan yang tidak dibaja. Gabungan pengapuran dengan penggunaan baja meningkatkan keberkesanannya sebanyak 25-50%.

Apabila pengapuran, proses enzimatik di dalam tanah diaktifkan, yang mana kesuburannya secara tidak langsung dinilai.

Disusun oleh: Grigorovskaya P.I.

Halaman ditambah: 05.12.13 00:40

Kemas kini terakhir: 05/22/14 16:25

Sumber sastera:

Glinka N.L. Kimia am. Buku teks untuk universiti. Penerbit: Leningrad: Chemistry, 1985, hlm. 731

Mineev V.G. Agrokimia: Buku Teks. – Edisi ke-2, disemak dan diperluas. – M.: Moscow State University Publishing House, KolosS Publishing House, 2004. – 720 p., l. sakit.: sakit. – (Buku teks universiti klasik).

Petrov B.A., Seliverstov N.F. Pemakanan mineral tumbuhan. Panduan rujukan untuk pelajar dan tukang kebun. Ekaterinburg, 1998. 79 hlm.

Ensiklopedia untuk kanak-kanak. Jilid 17. Kimia. / Ketua. ed. V.A. Volodin. – M.: Avanta +, 2000. – 640 p., sakit.

Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrokimia / Disunting oleh B.A. Yagodina. – M.: Kolos, 2002. – 584 ms: ill (Buku teks dan alat bantu mengajar untuk pelajar institusi pengajian tinggi).

Imej (diolah semula):

20 Ca Kalsium, dilesenkan di bawah CC BY

Kekurangan kalsium dalam gandum, oleh CIMMYT, dilesenkan di bawah CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Kalsium dan peranannya untuk manusia - Kimia

Kalsium dan peranannya untuk manusia

pengenalan

Berada di alam semula jadi

resit

Ciri-ciri fizikal

Sifat kimia

Penggunaan sebatian kalsium

Peranan biologi

Kesimpulan

Bibliografi

pengenalan

Kalsium ialah unsur subkumpulan utama kumpulan kedua, tempoh keempat sistem berkala unsur kimia D.I. Mendeleev, dengan nombor atom 20. Ia ditetapkan oleh simbol Ca (lat. Kalsium). Bahan ringkas kalsium (nombor CAS: 7440-70-2) ialah logam alkali tanah yang lembut dan reaktif dengan warna putih keperakan.

Walaupun terdapat di mana-mana unsur No. 20, walaupun ahli kimia tidak semua melihat unsur kalsium. Tetapi logam ini, baik dalam penampilan dan tingkah laku, adalah berbeza sama sekali daripada logam alkali, sentuhan dengannya penuh dengan bahaya kebakaran dan luka bakar. Ia boleh disimpan dengan selamat di udara; ia tidak menyala dari air. Sifat mekanikal kalsium unsur tidak menjadikannya "kambing hitam" dalam keluarga logam: kalsium mengatasi banyak daripada mereka dalam kekuatan dan kekerasan; ia boleh dihidupkan pada mesin pelarik, ditarik menjadi wayar, ditempa, ditekan.

Namun, unsur kalsium hampir tidak pernah digunakan sebagai bahan struktur. Dia terlalu aktif untuk itu. Kalsium mudah bertindak balas dengan oksigen, sulfur, dan halogen. Walaupun dengan nitrogen dan hidrogen, dalam keadaan tertentu, ia bertindak balas. Persekitaran karbon oksida, lengai untuk kebanyakan logam, adalah agresif untuk kalsium. Ia terbakar dalam suasana CO dan CO2.

Sejarah dan asal usul nama

Nama unsur berasal dari Lat. calx (dalam kes genitif calcis) -- “limau”, “batu lembut”. Ia telah dicadangkan oleh ahli kimia Inggeris Humphry Davy, yang mengasingkan logam kalsium dengan kaedah elektrolitik pada tahun 1808. Davy mengelektrolisis campuran kapur serak basah dan merkuri oksida HgO pada plat platinum, yang berfungsi sebagai anod. Katod ialah dawai platinum yang direndam dalam merkuri cecair. Hasil daripada elektrolisis, amalgam kalsium diperolehi. Setelah menyuling merkuri daripadanya, Davy memperoleh logam yang dipanggil kalsium.

Sebatian kalsium - batu kapur, marmar, gipsum (serta kapur - hasil pengkalsinan batu kapur) telah digunakan dalam pembinaan selama beberapa ribu tahun yang lalu. Sehingga akhir abad ke-18, ahli kimia menganggap kapur sebagai pepejal mudah. Pada tahun 1789, A. Lavoisier mencadangkan bahawa kapur, magnesia, barit, alumina dan silika adalah bahan kompleks.

Berada di alam semula jadi

Oleh kerana aktiviti kimianya yang tinggi, kalsium tidak berlaku dalam bentuk bebas di alam semula jadi.

Kalsium menyumbang 3.38% daripada jisim kerak bumi (kelima paling banyak selepas oksigen, silikon, aluminium dan besi).

Isotop. Kalsium berlaku di alam semula jadi sebagai campuran enam isotop: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca dan 48Ca, antaranya yang paling biasa - 40Ca - ialah 96.97%.

Daripada enam isotop semula jadi kalsium, lima adalah stabil. Isotop keenam, 48Ca, yang paling berat daripada enam dan sangat jarang (kelimpahan isotopnya hanya 0.187%), baru-baru ini ditemui mengalami pereputan beta berganda dengan separuh hayat 5.3 x 1019 tahun.

Dalam batuan dan mineral. Kebanyakan kalsium terkandung dalam silikat dan aluminosilikat pelbagai batu (granit, gneis, dll.), terutamanya dalam feldspar - Ca anorthite.

Dalam bentuk batuan sedimen, sebatian kalsium diwakili oleh kapur dan batu kapur, yang terdiri terutamanya daripada mineral kalsit (CaCO3). Bentuk kristal kalsit - marmar - adalah kurang biasa dalam alam semula jadi.

Mineral kalsium seperti kalsit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabaster CaSO4 0.5h3O dan gipsum CaSO4 2h3O, fluorit CaF2, apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 agak meluas. Kehadiran garam kalsium dan magnesium dalam air semula jadi menentukan kekerasannya.

Kalsium, berhijrah dengan kuat dalam kerak bumi dan terkumpul dalam pelbagai sistem geokimia, membentuk 385 mineral (bilangan mineral keempat terbesar).

Penghijrahan dalam kerak bumi. Dalam penghijrahan semula jadi kalsium, peranan penting dimainkan oleh "keseimbangan karbonat", dikaitkan dengan tindak balas boleh balik interaksi kalsium karbonat dengan air dan karbon dioksida dengan pembentukan bikarbonat larut:

CaCO3 + h3O + CO2 - Ca (HCO3)2 - Ca2+ + 2HCO3-

(keseimbangan beralih ke kiri atau kanan bergantung kepada kepekatan karbon dioksida).

Penghijrahan biogenik. Dalam biosfera, sebatian kalsium terdapat dalam hampir semua tisu haiwan dan tumbuhan (lihat juga di bawah). Sebilangan besar kalsium ditemui dalam organisma hidup. Oleh itu, hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH, atau, dalam entri lain, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2, ialah asas tisu tulang vertebrata, termasuk manusia; Cangkerang dan cengkerang banyak invertebrata, kulit telur, dan sebagainya diperbuat daripada kalsium karbonat CaCO3. Dalam tisu hidup manusia dan haiwan terdapat 1.4-2% Ca (mengikut pecahan jisim); dalam badan manusia seberat 70 kg, kandungan kalsium adalah kira-kira 1.7 kg (terutamanya dalam bahan antara sel tisu tulang).

resit

Kalsium logam bebas diperoleh melalui elektrolisis leburan yang terdiri daripada CaCl2 (75-80%) dan KCl atau daripada CaCl2 dan CaF2, serta pengurangan aluminotermik CaO pada 1170-1200 °C:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Ciri-ciri fizikal

Logam kalsium wujud dalam dua pengubahsuaian alotropik. Sehingga 443 °C, ?-Ca dengan kekisi berpusat muka kubik (parameter a = 0.558 nm) adalah stabil; stabil lebih tinggi ialah ?-Ca dengan kekisi berpusat badan padu jenis ?-Fe (parameter a = 0.448 nm). Entalpi standard?H0 peralihan? > ? ialah 0.93 kJ/mol.

Sifat kimia

Kalsium adalah logam alkali tanah biasa. Aktiviti kimia kalsium adalah tinggi, tetapi lebih rendah daripada semua logam alkali tanah yang lain. Ia mudah bertindak balas dengan oksigen, karbon dioksida dan kelembapan di udara, itulah sebabnya permukaan logam kalsium biasanya berwarna kelabu kusam, jadi di makmal kalsium biasanya disimpan, seperti logam alkali tanah yang lain, dalam balang tertutup rapat di bawah lapisan. daripada minyak tanah atau parafin cecair.

Dalam siri potensi piawai, kalsium terletak di sebelah kiri hidrogen. Potensi elektrod piawai pasangan Ca2+/Ca0 ialah 2.84 V, supaya kalsium bertindak balas secara aktif dengan air, tetapi tanpa penyalaan:

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2^ + Q.

Kalsium bertindak balas dengan bukan logam aktif (oksigen, klorin, bromin) dalam keadaan normal:

2Ca + O2 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.

Apabila dipanaskan di udara atau oksigen, kalsium menyala. Kalsium bertindak balas dengan bukan logam yang kurang aktif (hidrogen, boron, karbon, silikon, nitrogen, fosforus dan lain-lain) apabila dipanaskan, contohnya:

Ca + H2 = CaH2, Ca + 6B = CaB6,

3Ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,

3Ca + 2P = Ca3P2 (

kalsium fosfida), kalsium fosfida daripada komposisi CaP dan CaP5 juga diketahui;

2Ca + Si = Ca2Si

(kalsium silisid), kalsium silisid daripada komposisi CaSi, Ca3Si4 dan CaSi2 juga diketahui.

Kejadian tindak balas di atas, sebagai peraturan, disertai dengan pembebasan sejumlah besar haba (iaitu, tindak balas ini adalah eksotermik). Dalam semua sebatian dengan bukan logam, keadaan pengoksidaan kalsium ialah +2. Kebanyakan sebatian kalsium dengan bukan logam mudah terurai oleh air, contohnya:

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2^,

Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2Nh4^.

Ion Ca2+ tidak berwarna. Apabila garam kalsium larut ditambah ke dalam nyalaan, nyalaan menjadi merah bata.

Garam kalsium seperti CaCl2 chloride, CaBr2 bromide, CaI2 iodide dan Ca(NO3)2 nitrate sangat larut dalam air. Tidak larut dalam air ialah fluorida CaF2, karbonat CaCO3, sulfat CaSO4, ortofosfat Ca3(PO4)2, oksalat CaC2O4 dan beberapa yang lain.

Adalah penting, tidak seperti kalsium karbonat CaCO3, kalsium karbonat (bikarbonat) berasid Ca(HCO3)2 larut dalam air. Secara semula jadi, ini membawa kepada proses berikut. Apabila hujan sejuk atau air sungai, tepu dengan karbon dioksida, menembusi bawah tanah dan jatuh ke atas batu kapur, pembubarannya diperhatikan:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.

Di tempat yang sama di mana air tepu dengan kalsium bikarbonat datang ke permukaan bumi dan dipanaskan oleh sinar matahari, tindak balas terbalik berlaku:

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2^ + H2O.

Ini adalah bagaimana jisim besar bahan dipindahkan dalam alam semula jadi. Akibatnya, jurang yang besar boleh terbentuk di bawah tanah, dan batu yang indah "icicles" - stalaktit dan stalagmit - terbentuk di dalam gua.

Kehadiran kalsium bikarbonat terlarut dalam air sebahagian besarnya menentukan kekerasan sementara air. Ia dipanggil sementara kerana apabila air mendidih, bikarbonat terurai dan CaCO3 memendakan. Fenomena ini membawa, sebagai contoh, kepada fakta bahawa skala terbentuk dalam cerek dari semasa ke semasa.

Aplikasi logam kalsium

Kegunaan utama logam kalsium adalah sebagai agen penurunan dalam penghasilan logam terutamanya nikel, kuprum dan keluli tahan karat. Kalsium dan hidridanya juga digunakan untuk menghasilkan logam yang sukar dikurangkan seperti kromium, torium dan uranium. Aloi kalsium-plumbum digunakan dalam bateri dan aloi galas. Butiran kalsium juga digunakan untuk mengeluarkan kesan udara dari peranti vakum.

Metallothermy

Kalsium logam tulen digunakan secara meluas dalam metalotermi untuk penghasilan logam nadir.

Pengaloian aloi

Kalsium tulen digunakan untuk mengaloi plumbum yang digunakan untuk pengeluaran plat bateri dan bateri asid plumbum pemula tanpa penyelenggaraan dengan nyahcas sendiri yang rendah. Juga, kalsium logam digunakan untuk penghasilan kalsium babbits BKA berkualiti tinggi.

Percantuman nuklear

Isotop 48Ca ialah bahan yang paling berkesan dan biasa digunakan untuk penghasilan unsur super berat dan penemuan unsur baharu pada jadual berkala. Sebagai contoh, dalam kes menggunakan ion 48Ca untuk menghasilkan unsur super berat dalam pemecut, nukleus unsur-unsur ini terbentuk beratus-ratus dan beribu-ribu kali lebih cekap daripada apabila menggunakan "projektil" (ion) lain.

Penggunaan sebatian kalsium

Kalsium hidrida. Dengan memanaskan kalsium dalam suasana hidrogen, Cah3 (kalsium hidrida) diperoleh, yang digunakan dalam metalurgi (metallothermy) dan dalam pengeluaran hidrogen di lapangan.

Bahan optik dan laser Kalsium fluorida (fluorit) digunakan dalam bentuk kristal tunggal dalam optik (objektif astronomi, kanta, prisma) dan sebagai bahan laser. Kalsium tungstate (scheelite) dalam bentuk kristal tunggal digunakan dalam teknologi laser dan juga sebagai scintillator.

Kalsium karbida. Kalsium karbida CaC2 digunakan secara meluas untuk pengeluaran asetilena dan untuk pengurangan logam, serta dalam pengeluaran kalsium sianamida (dengan memanaskan kalsium karbida dalam nitrogen pada 1200 °C, tindak balas adalah eksotermik, dijalankan dalam relau sianamida) .

Sumber semasa kimia. Kalsium, serta aloinya dengan aluminium dan magnesium, digunakan dalam bateri elektrik terma sandaran sebagai anod (contohnya, unsur kalsium-kromat). Kalsium kromat digunakan dalam bateri seperti katod. Keistimewaan bateri sedemikian adalah jangka hayat yang sangat lama (dekad) dalam keadaan yang sesuai, keupayaan untuk beroperasi dalam sebarang keadaan (ruang, tekanan tinggi), tenaga khusus yang tinggi dari segi berat dan isipadu. Kelemahan: jangka hayat pendek. Bateri sedemikian digunakan di mana perlu untuk mencipta kuasa elektrik yang besar untuk jangka masa yang singkat (peluru berpandu balistik, beberapa kapal angkasa, dll.).

Bahan kalis api. Kalsium oksida, kedua-duanya dalam bentuk bebas dan sebagai sebahagian daripada campuran seramik, digunakan dalam penghasilan bahan refraktori.

Ubat-ubatan. Sebatian kalsium digunakan secara meluas sebagai antihistamin.

Kalsium klorida

Kalsium glukonat

Kalsium gliserofosfat

Di samping itu, sebatian kalsium termasuk dalam ubat untuk pencegahan osteoporosis, dalam kompleks vitamin untuk wanita hamil dan orang tua.

Peranan biologi

Kalsium adalah makronutrien biasa dalam tubuh tumbuhan, haiwan dan manusia. Pada manusia dan vertebrata lain, kebanyakannya terkandung dalam rangka dan gigi dalam bentuk fosfat. Rangka kebanyakan kumpulan invertebrata (span, polip karang, moluska, dll.) terdiri daripada pelbagai bentuk kalsium karbonat (limau). Ion kalsium terlibat dalam proses pembekuan darah, serta dalam memastikan tekanan osmotik darah yang berterusan. Ion kalsium juga berfungsi sebagai salah satu utusan kedua sejagat dan mengawal pelbagai proses intraselular - penguncupan otot, eksositosis, termasuk rembesan hormon dan neurotransmitter, dll. Kepekatan kalsium dalam sitoplasma sel manusia adalah kira-kira 10?7 mol, dalam cecair antara sel kira-kira 10 ?3 mol.

Keperluan kalsium bergantung kepada umur. Bagi orang dewasa, pengambilan harian yang diperlukan adalah dari 800 hingga 1000 miligram (mg), dan untuk kanak-kanak dari 600 hingga 900 mg, yang sangat penting untuk kanak-kanak kerana pertumbuhan intensif rangka. Kebanyakan kalsium yang memasuki tubuh manusia dengan makanan terdapat dalam produk tenusu; kalsium yang selebihnya berasal dari daging, ikan, dan beberapa produk tumbuhan (terutama kekacang). Penyerapan berlaku dalam kedua-dua usus besar dan kecil dan dipermudahkan oleh persekitaran berasid, vitamin D dan vitamin C, laktosa, dan asid lemak tak tepu. Peranan magnesium dalam metabolisme kalsium adalah penting; dengan kekurangannya, kalsium "dicuci" dari tulang dan disimpan di dalam buah pinggang (batu ginjal) dan otot.

Aspirin, asid oksalik, dan derivatif estrogen mengganggu penyerapan kalsium. Apabila digabungkan dengan asid oksalik, kalsium menghasilkan sebatian tidak larut air yang merupakan komponen batu karang.

Oleh kerana sejumlah besar proses yang berkaitan dengannya, kandungan kalsium dalam darah dikawal dengan tepat, dan dengan pemakanan yang betul, kekurangan tidak berlaku. Ketiadaan diet yang berpanjangan boleh menyebabkan kekejangan, sakit sendi, mengantuk, kecacatan pertumbuhan, dan sembelit. Kekurangan yang lebih mendalam membawa kepada kekejangan otot yang berterusan dan osteoporosis. Penyalahgunaan kopi dan alkohol boleh menyebabkan kekurangan kalsium, kerana sebahagian daripadanya dikumuhkan dalam air kencing.

Dos kalsium dan vitamin D yang berlebihan boleh menyebabkan hiperkalsemia, diikuti dengan kalsifikasi tulang dan tisu yang kuat (terutamanya menjejaskan sistem kencing). Lebihan jangka panjang mengganggu fungsi otot dan tisu saraf, meningkatkan pembekuan darah dan mengurangkan penyerapan zink oleh sel tulang. Dos selamat harian maksimum untuk orang dewasa ialah 1500 hingga 1800 miligram.

Produk Kalsium, mg/100 g

Bijan 783

Jelatang 713

Mallow hutan 505

Pisang besar 412

Galinsoga 372

Sardin dalam minyak 330

Ivy budra 289

Anjing naik 257

Badam 252

Lanseolist pisang. 248

Hazelnut 226

Biji bayam 214

Selada air 214

Kacang soya kering 201

Kanak-kanak di bawah umur 3 tahun - 600 mg.

Kanak-kanak dari 4 hingga 10 tahun - 800 mg.

Kanak-kanak berumur 10 hingga 13 tahun - 1000 mg.

Remaja dari 13 hingga 16 tahun - 1200 mg.

Belia 16 dan lebih tua - 1000 mg.

Dewasa dari 25 hingga 50 tahun - dari 800 hingga 1200 mg.

Wanita hamil dan menyusu - dari 1500 hingga 2000 mg.

Kesimpulan

Kalsium adalah salah satu unsur yang paling banyak di Bumi. Terdapat banyak di alam semula jadi: banjaran gunung dan batu tanah liat terbentuk daripada garam kalsium, ia ditemui di air laut dan sungai, dan merupakan sebahagian daripada organisma tumbuhan dan haiwan.

Kalsium sentiasa mengelilingi penduduk bandar: hampir semua bahan binaan utama - konkrit, kaca, bata, simen, kapur - mengandungi unsur ini dalam kuantiti yang ketara.

Sememangnya, mempunyai sifat kimia sedemikian, kalsium tidak boleh wujud dalam alam semula jadi dalam keadaan bebas. Tetapi sebatian kalsium - semula jadi dan tiruan - telah memperoleh kepentingan yang paling penting.

Bibliografi

1. Dewan Editorial: Knunyants I. L. (ketua editor) Ensiklopedia Kimia: dalam 5 jilid - Moscow: Ensiklopedia Soviet, 1990. - T. 2. - P. 293. - 671 p.

2. Doronin. N.A. Kalsium, Goskhimizdat, 1962. 191 ms dengan ilustrasi.

3. Dotsenko VA. - Pemakanan terapeutik dan pencegahan. - Soalan. pemakanan, 2001 - N1-hlm.21-25

4. Bilezikian J. P. Kalsium dan metabolisme tulang // Dalam: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

Dunia Sains

Kalsium ialah unsur logam subkumpulan utama II kumpulan 4 jadual berkala unsur kimia. Ia tergolong dalam keluarga logam alkali tanah. Tahap tenaga luar atom kalsium mengandungi 2 elektron s berpasangan

Yang dia mampu berikan secara bertenaga semasa interaksi kimia. Oleh itu, Kalsium adalah agen penurunan dan dalam sebatiannya mempunyai keadaan pengoksidaan +2. Secara semula jadi, kalsium hanya terdapat dalam bentuk garam. Pecahan jisim kalsium dalam kerak bumi ialah 3.6%. Mineral kalsium semulajadi utama ialah kalsit CaCO3 dan jenisnya - batu kapur, kapur, marmar. Terdapat juga organisma hidup (contohnya, karang), tulang belakangnya terdiri terutamanya daripada kalsium karbonat. Juga mineral kalsium yang penting ialah dolomit CaCO3 MgCO3, fluorit CaF2, gipsum CaSO4 2h3O, apatit, feldspar, dll. Kalsium memainkan peranan penting dalam kehidupan organisma hidup. Pecahan jisim kalsium dalam tubuh manusia ialah 1.4-2%. Ia adalah sebahagian daripada gigi, tulang, tisu dan organ lain, mengambil bahagian dalam proses pembekuan darah, dan merangsang aktiviti jantung. Untuk membekalkan badan dengan jumlah kalsium yang mencukupi, anda pasti perlu mengambil susu dan produk tenusu, sayur-sayuran hijau, dan ikan.Bahan kalsium yang mudah ialah logam putih perak yang tipikal. Ia agak keras, plastik, mempunyai ketumpatan 1.54 g/cm3 dan takat lebur 842? C. Secara kimia, kalsium sangat aktif. Di bawah keadaan biasa, ia mudah berinteraksi dengan oksigen dan kelembapan di udara, jadi ia disimpan dalam bekas yang tertutup rapat. Apabila dipanaskan di udara, kalsium menyala dan membentuk oksida: 2Ca + O2 = 2CaO. Kalsium bertindak balas dengan klorin dan bromin apabila dipanaskan, dan dengan fluorin walaupun dalam keadaan sejuk. Hasil tindak balas ini ialah halida yang sepadan, contohnya: Ca + Cl2 = CaCl2. Apabila kalsium dipanaskan dengan sulfur, kalsium sulfida terbentuk: Ca + S = CaS. Kalsium juga boleh bertindak balas dengan bukan logam lain. Interaksi dengan air membawa kepada pembentukan kalsium hidroksida sedikit larut dan pembebasan gas hidrogen :Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Logam kalsium digunakan secara meluas. Ia digunakan sebagai roset dalam pengeluaran keluli dan aloi, dan sebagai agen pengurangan untuk pengeluaran beberapa logam refraktori.

Kalsium diperoleh melalui elektrolisis kalsium klorida cair. Oleh itu, kalsium pertama kali diperoleh pada tahun 1808 oleh Humphry Davy.

worldofscience.ru

Kalsium (Latin Calcium, dilambangkan Ca) ialah unsur dengan nombor atom 20 dan jisim atom 40.078. Ia adalah unsur subkumpulan utama kumpulan kedua, tempoh keempat jadual berkala unsur kimia Dmitry Ivanovich Mendeleev. Di bawah keadaan biasa, bahan ringkas kalsium adalah logam alkali tanah yang ringan (1.54 g/cm3) mudah ditempa, lembut, aktif secara kimia berwarna perak-putih.

Secara semula jadi, kalsium dibentangkan sebagai campuran enam isotop: 40Ca (96.97%), 42Ca (0.64%), 43Ca (0.145%), 44Ca (2.06%), 46Ca (0.0033%) dan 48Ca ( 0.185%). Isotop utama unsur kedua puluh - yang paling biasa - ialah 40Ca, kelimpahan isotopnya adalah kira-kira 97%. Daripada enam isotop semula jadi kalsium, lima adalah stabil; isotop keenam 48Ca, yang paling berat daripada enam dan agak jarang (kelimpahan isotopnya hanya 0.185%), baru-baru ini didapati mengalami pereputan β berganda dengan separuh hayat 5.3∙1019 tahun. Isotop yang diperoleh secara buatan dengan nombor jisim 39, 41, 45, 47 dan 49 adalah radioaktif. Selalunya ia digunakan sebagai penunjuk isotop dalam kajian proses metabolisme mineral dalam organisma hidup. 45Ca, yang diperoleh dengan menyinari kalsium logam atau sebatiannya dengan neutron dalam reaktor uranium, memainkan peranan penting dalam kajian proses metabolik yang berlaku dalam tanah dan dalam kajian proses penyerapan kalsium oleh tumbuhan. Terima kasih kepada isotop yang sama, adalah mungkin untuk mengesan sumber pencemaran pelbagai jenis keluli dan besi ultra-tulen dengan sebatian kalsium semasa proses peleburan.

Sebatian kalsium - marmar, gipsum, batu kapur dan kapur (hasil pembakaran batu kapur) telah diketahui sejak zaman purba dan digunakan secara meluas dalam pembinaan dan perubatan. Orang Mesir purba menggunakan sebatian kalsium dalam pembinaan piramid mereka, dan penduduk Rom besar mencipta konkrit - menggunakan campuran batu hancur, kapur dan pasir. Sehingga akhir abad ke-18, ahli kimia yakin bahawa kapur adalah pepejal yang mudah. Hanya pada tahun 1789 Lavoisier mencadangkan bahawa kapur, alumina dan beberapa sebatian lain adalah bahan kompleks. Pada tahun 1808, logam kalsium diperolehi oleh G. Davy melalui elektrolisis.

Penggunaan logam kalsium dikaitkan dengan aktiviti kimianya yang tinggi. Ia digunakan untuk pemulihan daripada sebatian logam tertentu, contohnya, torium, uranium, kromium, zirkonium, sesium, rubidium; untuk mengeluarkan oksigen dan sulfur daripada keluli dan beberapa aloi lain; untuk dehidrasi cecair organik; untuk menyerap sisa gas dalam peranti vakum. Selain itu, logam kalsium berfungsi sebagai komponen pengaloian dalam beberapa aloi. Sebatian kalsium digunakan dengan lebih meluas - ia digunakan dalam pembinaan, piroteknik, pengeluaran kaca, perubatan dan banyak bidang lain.

Kalsium adalah salah satu unsur biogenik yang paling penting; ia diperlukan untuk kebanyakan organisma hidup untuk proses hidup normal. Tubuh dewasa mengandungi sehingga satu setengah kilogram kalsium. Ia terdapat dalam semua tisu dan cecair organisma hidup. Unsur kedua puluh diperlukan untuk pembentukan tisu tulang, mengekalkan denyutan jantung, pembekuan darah, mengekalkan kebolehtelapan normal membran sel luar, dan pembentukan sejumlah enzim. Senarai fungsi yang dilakukan oleh kalsium dalam badan tumbuhan dan haiwan adalah sangat panjang. Cukuplah untuk mengatakan bahawa hanya organisma yang jarang dapat berkembang dalam persekitaran tanpa kalsium, dan organisma lain terdiri daripada 38% unsur ini (badan manusia hanya mengandungi kira-kira 2% kalsium).

Sifat biologi

Kalsium adalah salah satu unsur biogenik; sebatiannya terdapat dalam hampir semua organisma hidup (beberapa organisma dapat berkembang dalam persekitaran tanpa kalsium), memastikan proses kehidupan yang normal. Unsur kedua puluh terdapat dalam semua tisu dan cecair haiwan dan tumbuhan; kebanyakannya (dalam organisma vertebrata, termasuk manusia) terkandung dalam rangka dan gigi dalam bentuk fosfat (contohnya, hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH atau 3Ca3 (PO4)2 Ca (OH)2). Penggunaan unsur kedua puluh sebagai bahan binaan untuk tulang dan gigi adalah disebabkan oleh fakta bahawa ion kalsium tidak digunakan dalam sel. Kepekatan kalsium dikawal oleh hormon khas; tindakan gabungan mereka memelihara dan mengekalkan struktur tulang. Rangka kebanyakan kumpulan invertebrata (moluska, karang, span dan lain-lain) dibina daripada pelbagai bentuk kalsium karbonat CaCO3 (limau). Banyak invertebrata menyimpan kalsium sebelum molting untuk membina rangka baru atau untuk memastikan fungsi penting dalam keadaan yang tidak menguntungkan. Haiwan menerima kalsium daripada makanan dan air, dan tumbuhan - dari tanah dan berhubung dengan unsur ini mereka dibahagikan kepada calciphiles dan calcephobes.

Ion unsur mikro penting ini terlibat dalam proses pembekuan darah, serta dalam memastikan tekanan osmotik darah yang berterusan. Di samping itu, kalsium diperlukan untuk pembentukan beberapa struktur selular, mengekalkan kebolehtelapan normal membran sel luar, untuk persenyawaan telur ikan dan haiwan lain, dan pengaktifan beberapa enzim (mungkin keadaan ini disebabkan oleh fakta bahawa kalsium menggantikan ion magnesium). Ion kalsium menghantar pengujaan kepada serat otot, menyebabkan ia mengecut, meningkatkan kekuatan kontraksi jantung, meningkatkan fungsi fagosit leukosit, mengaktifkan sistem protein darah pelindung, mengawal eksositosis, termasuk rembesan hormon dan neurotransmitter. Kalsium menjejaskan kebolehtelapan saluran darah - tanpa unsur ini, lemak, lipid dan kolesterol akan mengendap di dinding saluran darah. Kalsium menggalakkan pembebasan garam logam berat dan radionuklid daripada badan dan melaksanakan fungsi antioksidan. Kalsium menjejaskan sistem pembiakan, mempunyai kesan anti-tekanan dan mempunyai kesan anti-alergi.

Kandungan kalsium dalam badan orang dewasa (berat 70 kg) adalah 1.7 kg (terutamanya dalam bahan antara sel tisu tulang). Keperluan untuk elemen ini bergantung pada umur: untuk orang dewasa pengambilan harian yang diperlukan adalah dari 800 hingga 1,000 miligram, untuk kanak-kanak dari 600 hingga 900 miligram. Bagi kanak-kanak, adalah amat penting untuk mengambil dos yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tulang yang intensif. Sumber utama kalsium dalam badan adalah susu dan produk tenusu; kalsium selebihnya berasal dari daging, ikan, dan beberapa produk tumbuhan (terutama kekacang). Penyerapan kation kalsium berlaku dalam usus besar dan kecil; penyerapan dipermudahkan oleh persekitaran berasid, vitamin C dan D, laktosa (asid laktik), dan asid lemak tak tepu. Sebaliknya, aspirin, asid oksalik, dan derivatif estrogen dengan ketara mengurangkan kebolehcernaan unsur kedua puluh. Oleh itu, apabila digabungkan dengan asid oksalik, kalsium menghasilkan sebatian tidak larut air yang merupakan komponen batu karang. Peranan magnesium dalam metabolisme kalsium adalah hebat - dengan kekurangannya, kalsium "dicuci" dari tulang dan disimpan di dalam buah pinggang (batu ginjal) dan otot. Secara umum, tubuh mempunyai sistem yang kompleks untuk menyimpan dan melepaskan unsur kedua puluh, oleh sebab ini, kandungan kalsium dalam darah dikawal dengan tepat, dan dengan pemakanan yang betul, kekurangan atau lebihan tidak berlaku. Diet kalsium jangka panjang boleh menyebabkan kekejangan, sakit sendi, sembelit, keletihan, mengantuk, dan pertumbuhan terencat. Kekurangan kalsium yang berpanjangan dalam diet membawa kepada perkembangan osteoporosis. Nikotin, kafein dan alkohol adalah beberapa punca kekurangan kalsium dalam badan, kerana ia menyumbang kepada perkumuhan intensifnya dalam air kencing. Walau bagaimanapun, lebihan unsur kedua puluh (atau vitamin D) membawa kepada akibat negatif - hiperkalsemia berkembang, akibatnya adalah kalsifikasi tulang dan tisu yang sengit (terutamanya menjejaskan sistem kencing). Lebihan kalsium jangka panjang mengganggu fungsi otot dan tisu saraf, meningkatkan pembekuan darah dan mengurangkan penyerapan zink oleh sel tulang. Osteoartritis, katarak, dan masalah tekanan darah mungkin berlaku. Daripada perkara di atas, kita boleh menyimpulkan bahawa sel-sel organisma tumbuhan dan haiwan memerlukan nisbah ion kalsium yang ditentukan dengan ketat.

Dalam farmakologi dan perubatan, sebatian kalsium digunakan untuk pembuatan vitamin, tablet, pil, suntikan, antibiotik, serta untuk pembuatan ampul dan peralatan perubatan.

Ternyata punca ketidaksuburan lelaki yang agak biasa adalah kekurangan kalsium dalam badan! Hakikatnya ialah kepala sperma mempunyai pembentukan berbentuk anak panah, yang terdiri sepenuhnya daripada kalsium; dengan jumlah unsur ini yang mencukupi, sperma dapat mengatasi membran dan menyuburkan telur; jika jumlahnya tidak mencukupi, ketidaksuburan. berlaku.

Para saintis Amerika telah mendapati bahawa kekurangan ion kalsium dalam darah menyebabkan daya ingatan yang lemah dan kecerdasan menurun. Sebagai contoh, dari majalah terkenal AS Science News, ia diketahui tentang eksperimen yang mengesahkan bahawa kucing mengalami refleks terkondisi hanya jika sel otak mereka mengandungi lebih banyak kalsium daripada darah.

Kompaun kalsium cyanamide, sangat bernilai dalam pertanian, digunakan bukan sahaja sebagai baja nitrogen dan sumber urea - baja berharga dan bahan mentah untuk pengeluaran resin sintetik, tetapi juga sebagai bahan yang memungkinkan untuk mekanisasi penuaian ladang kapas. Hakikatnya ialah selepas rawatan dengan sebatian ini, tumbuhan kapas serta-merta menggugurkan daunnya, yang membolehkan orang ramai meninggalkan pemetik kapas kepada mesin.

Apabila bercakap tentang makanan yang kaya dengan kalsium, produk tenusu selalu disebut, tetapi susu itu sendiri mengandungi dari 120 mg (lembu) hingga 170 mg (biri-biri) kalsium setiap 100 g; keju kotej lebih miskin - hanya 80 mg setiap 100 gram. Daripada produk tenusu, hanya keju mengandungi daripada 730 mg (Gouda) hingga 970 mg (Emmenthal) kalsium setiap 100 g produk. Walau bagaimanapun, pemegang rekod kandungan unsur kedua puluh ialah popi - 100 gram biji popi mengandungi hampir 1,500 mg kalsium!

Kalsium klorida CaCl2, yang digunakan, sebagai contoh, dalam unit penyejukan, adalah bahan buangan daripada banyak proses teknologi kimia, khususnya pengeluaran soda berskala besar. Walau bagaimanapun, walaupun penggunaan meluas kalsium klorida dalam pelbagai bidang, penggunaannya jauh lebih rendah daripada pengeluarannya. Atas sebab ini, sebagai contoh, berhampiran kilang soda, seluruh tasik air garam kalsium klorida terbentuk. Kolam simpanan sebegini bukan perkara biasa.

Untuk memahami berapa banyak sebatian kalsium yang digunakan, adalah wajar memberikan beberapa contoh sahaja. Dalam pengeluaran keluli, kapur digunakan untuk mengeluarkan fosforus, silikon, mangan dan sulfur; dalam proses penukar oksigen, 75 kilogram kapur digunakan setiap tan keluli! Contoh lain datang dari kawasan yang sama sekali berbeza - industri makanan. Dalam pengeluaran gula, sirap gula mentah bertindak balas dengan kapur untuk memendakan kalsium sukrosa. Jadi, gula tebu biasanya memerlukan kira-kira 3-5 kg ​​kapur setiap tan, dan gula bit - seratus kali lebih banyak, iaitu kira-kira setengah tan kapur setiap tan gula!

"Kekerasan" air ialah sejumlah sifat yang dilarutkan oleh garam kalsium dan magnesium di dalamnya memberikan air. Kekakuan dibahagikan kepada sementara dan kekal. Kekerasan sementara atau karbonat disebabkan oleh kehadiran hidrokarbonat terlarut Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2 dalam air. Sangat mudah untuk menyingkirkan kekerasan karbonat - apabila air direbus, bikarbonat bertukar menjadi kalsium dan magnesium karbonat yang tidak larut air, memendakan. Kekerasan kekal dicipta oleh sulfat dan klorida logam yang sama, tetapi menyingkirkannya adalah lebih sukar. Air keras berbahaya bukan kerana ia menghalang pembentukan buih sabun dan oleh itu mencuci pakaian lebih teruk; apa yang lebih teruk ialah ia membentuk lapisan skala dalam dandang stim dan sistem dandang, dengan itu mengurangkan kecekapannya dan membawa kepada situasi kecemasan. Apa yang menarik ialah mereka tahu bagaimana untuk menentukan kekerasan air di Rom Purba. Wain merah digunakan sebagai reagen - bahan pewarnanya membentuk mendakan dengan ion kalsium dan magnesium.

Proses penyediaan kalsium untuk simpanan sangat menarik. Logam kalsium disimpan untuk masa yang lama dalam bentuk kepingan seberat 0.5 hingga 60 kg. "Jingot" ini dibungkus dalam beg kertas, kemudian diletakkan di dalam bekas besi tergalvani dengan jahitan yang dipateri dan dicat. Bekas bertutup rapat diletakkan di dalam kotak kayu. Kepingan yang beratnya kurang daripada setengah kilogram tidak boleh disimpan untuk masa yang lama - apabila teroksida, ia cepat berubah menjadi oksida, hidroksida dan kalsium karbonat.

cerita

Logam kalsium diperolehi agak baru-baru ini - pada tahun 1808, tetapi manusia telah biasa dengan sebatian logam ini untuk masa yang sangat lama. Sejak zaman purba, orang telah menggunakan batu kapur, kapur, marmar, alabaster, gipsum dan sebatian lain yang mengandungi kalsium dalam pembinaan dan perubatan. Batu kapur CaCO3 kemungkinan besar merupakan bahan binaan pertama yang digunakan oleh manusia. Ia digunakan dalam pembinaan piramid Mesir dan Tembok Besar China. Banyak kuil dan gereja di Rus', serta kebanyakan bangunan Moscow purba, dibina menggunakan batu kapur - batu putih. Malah pada zaman purba, seseorang, dengan membakar batu kapur, menerima kapur cepat (CaO), seperti yang dibuktikan oleh karya Pliny the Elder (abad ke-1 M) dan Dioscorides, seorang doktor dalam tentera Rom, yang kepadanya dia memperkenalkan kalsium oksida dalam bukunya. esei “Mengenai Ubat-ubatan.” nama “kapur cepat”, yang masih kekal hingga ke hari ini. Dan semua ini walaupun fakta bahawa kalsium oksida tulen pertama kali diterangkan oleh ahli kimia Jerman I. Kemudian hanya pada tahun 1746, dan pada tahun 1755, ahli kimia J. Black, mengkaji proses penembakan, mendedahkan bahawa kehilangan jisim batu kapur semasa penembakan berlaku disebabkan kepada pembebasan gas karbon dioksida:

CaCO3 ↔ CO2 + CaO

Mortar Mesir yang digunakan dalam piramid Giza adalah berasaskan gipsum CaSO4 2H2O yang terdehidrasi separa atau, dengan kata lain, alabaster 2CaSO4∙H2O. Ia juga merupakan asas kepada semua plaster di makam Tutankhamun. Orang Mesir menggunakan gipsum (alabaster) yang dibakar sebagai pengikat dalam pembinaan struktur pengairan. Dengan membakar gipsum semulajadi pada suhu tinggi, pembina Mesir mencapai dehidrasi separa, dan bukan sahaja air, tetapi juga anhidrida sulfurik dipisahkan daripada molekul. Selepas itu, apabila dicairkan dengan air, jisim yang sangat kuat diperolehi yang tidak takut air dan turun naik suhu.

Orang Rom berhak dipanggil pencipta konkrit, kerana di bangunan mereka mereka menggunakan salah satu jenis bahan binaan ini - campuran batu hancur, pasir dan kapur. Terdapat huraian oleh Pliny the Elder tentang pembinaan tangki daripada konkrit sedemikian: “Untuk membina tangki, ambil lima bahagian pasir kerikil tulen, dua bahagian kapur slaked terbaik dan serpihan silex (lava keras) seberat tidak lebih daripada satu tumbuk setiap satu, selepas sebati, padatkan bahagian bawah dan permukaan tepi dengan pukulan rammer besi" Dalam iklim lembap Itali, konkrit adalah bahan yang paling berdaya tahan.

Ternyata manusia telah lama menyedari sebatian kalsium, yang mereka makan secara meluas. Walau bagaimanapun, sehingga akhir abad ke-18, ahli kimia menganggap kapur sebagai pepejal mudah; hanya pada ambang abad baru kajian sifat kapur dan sebatian kalsium lain bermula. Jadi Stahl mencadangkan bahawa kapur adalah badan yang kompleks yang terdiri daripada prinsip tanah dan berair, dan Black menetapkan perbezaan antara kapur kaustik dan kapur berkarbonat, yang mengandungi "udara tetap." Antoine Laurent Lavoisier mengklasifikasikan tanah berkapur (CaO) sebagai unsur, iaitu, sebagai bahan ringkas, walaupun pada tahun 1789 beliau mencadangkan bahawa kapur, magnesia, barit, alumina dan silika adalah bahan kompleks, tetapi ia akan dapat dibuktikan hanya dengan menguraikan "tanah degil" (kalsium oksida). Dan orang pertama yang berjaya ialah Humphry Davy. Selepas kejayaan penguraian kalium dan natrium oksida melalui elektrolisis, ahli kimia memutuskan untuk mendapatkan logam alkali tanah dengan cara yang sama. Walau bagaimanapun, percubaan pertama tidak berjaya - orang Inggeris itu cuba menguraikan kapur dengan elektrolisis di udara dan di bawah lapisan minyak, kemudian mengkalsinkan kapur dengan kalium logam dalam tiub dan menjalankan banyak eksperimen lain, tetapi tidak berjaya. Akhirnya, dalam peranti dengan katod merkuri, dia memperoleh amalgam melalui elektrolisis kapur, dan daripadanya kalsium logam. Tidak lama kemudian, kaedah mendapatkan logam ini telah diperbaiki oleh I. Berzelius dan M. Pontin.

Unsur baru menerima namanya dari perkataan Latin "calx" (dalam kes genitif calcis) - kapur, batu lembut. Calx ialah nama yang diberikan kepada kapur, batu kapur, umumnya batu kerikil, tetapi selalunya mortar berasaskan kapur. Konsep ini juga digunakan oleh pengarang purba (Vitruvius, Pliny the Elder, Dioscorides), menggambarkan pembakaran batu kapur, menyaring kapur dan menyediakan mortar. Kemudian, dalam kalangan ahli alkimia, "calx" menandakan hasil tembakan secara umum - khususnya logam. Sebagai contoh, oksida logam dipanggil limau logam, dan proses pembakaran itu sendiri dipanggil pengkalsinan. Dalam kesusasteraan preskripsi Rusia kuno perkataan kal (kotoran, tanah liat) ditemui, jadi dalam koleksi Trinity-Sergius Lavra (abad XV) dikatakan: "cari najis, daripadanya mereka mencipta emas dari mangkuk pijar." Kemudian barulah perkataan najis, yang sudah pasti berkaitan dengan perkataan "calx", menjadi sinonim dengan perkataan tahi. Dalam kesusasteraan Rusia pada awal abad ke-19, kalsium kadang-kadang dipanggil asas bumi berkapur, pengapuran (Shcheglov, 1830), kalsifikasi (Iovsky), kalsium, kalsium (Hess).

Berada di alam semula jadi

Kalsium adalah salah satu unsur yang paling biasa di planet kita - yang kelima dalam kandungan kuantitatif dalam alam semula jadi (bukan logam, hanya oksigen lebih biasa - 49.5% dan silikon - 25.3%) dan ketiga di kalangan logam (hanya aluminium lebih biasa - 7.5% dan besi - 5.08%). Clarke (kandungan purata dalam kerak bumi) kalsium, mengikut pelbagai anggaran, berkisar antara 2.96% jisim hingga 3.38%, kita pasti boleh mengatakan bahawa angka ini adalah kira-kira 3%. Cangkang luar atom kalsium mempunyai dua elektron valensi, yang sambungannya dengan nukleus agak lemah. Atas sebab ini, kalsium sangat reaktif secara kimia dan tidak berlaku dalam bentuk bebas dalam alam semula jadi. Walau bagaimanapun, ia secara aktif berhijrah dan terkumpul dalam pelbagai sistem geokimia, membentuk kira-kira 400 mineral: silikat, aluminosilikat, karbonat, fosfat, sulfat, borosilikat, molibdat, klorida dan lain-lain, menduduki tempat keempat dalam penunjuk ini. Apabila magma basaltik cair, kalsium terkumpul dalam leburan dan termasuk dalam komposisi mineral pembentuk batu utama, semasa pecahan yang kandungannya berkurangan semasa pembezaan magma daripada batu asas kepada berasid. Untuk sebahagian besar, kalsium terletak di bahagian bawah kerak bumi, terkumpul di dalam batuan asas (6.72%); terdapat sedikit kalsium dalam mantel bumi (0.7%) dan, mungkin, lebih sedikit dalam teras bumi (dalam meteorit besi yang serupa dengan teras, unsur kedua puluh hanya 0.02%).

Benar, clarke kalsium dalam meteorit berbatu adalah 1.4% (kalsium sulfida yang jarang ditemui), dalam batu bersaiz sederhana ia adalah 4.65%, dan batu berasid mengandungi 1.58% kalsium mengikut berat. Bahagian utama kalsium terkandung dalam silikat dan aluminosilikat pelbagai batu (granit, gneisses, dll.), terutamanya dalam feldspar - anorthite Ca, serta diopside CaMg, wollastonite Ca3. Dalam bentuk batuan sedimen, sebatian kalsium diwakili oleh kapur dan batu kapur, yang terdiri terutamanya daripada mineral kalsit (CaCO3).

Kalsium karbonat CaCO3 adalah salah satu sebatian yang paling banyak di Bumi - mineral kalsium karbonat meliputi kira-kira 40 juta kilometer persegi permukaan bumi. Di banyak bahagian permukaan bumi terdapat deposit sedimen kalsium karbonat yang ketara, yang terbentuk daripada sisa organisma laut purba - kapur, marmar, batu kapur, batu cangkang - semua ini adalah CaCO3 dengan kekotoran kecil, dan kalsit adalah CaCO3 tulen. Mineral yang paling penting adalah batu kapur, atau lebih tepatnya batu kapur - kerana setiap deposit berbeza dalam ketumpatan, komposisi dan jumlah kekotoran. Sebagai contoh, batu cengkerang ialah batu kapur yang berasal dari organik, dan kalsium karbonat, yang mempunyai lebih sedikit kekotoran, membentuk kristal lutsinar batu kapur atau Iceland spar. Kapur adalah satu lagi jenis kalsium karbonat yang biasa, tetapi marmar, bentuk kristal kalsit, adalah kurang biasa dalam alam semula jadi. Secara umum diterima bahawa marmar terbentuk daripada batu kapur pada zaman geologi purba. Apabila kerak bumi bergerak, deposit individu batu kapur tertimbus di bawah lapisan batuan lain. Di bawah pengaruh tekanan dan suhu tinggi, proses penghabluran semula berlaku, dan batu kapur berubah menjadi batu kristal yang lebih padat - marmar. Stalaktit dan stalagmit yang pelik ialah aragonit mineral, yang merupakan satu lagi jenis kalsium karbonat. Aragonit ortorombik terbentuk di laut yang hangat - lapisan besar kalsium karbonat dalam bentuk aragonit terbentuk di Bahamas, Florida Keys dan lembangan Laut Merah. Juga agak meluas ialah mineral kalsium seperti fluorit CaF2, dolomit MgCO3 CaCO3, anhidrit CaSO4, fosforit Ca5(PO4)3(OH,CO3) (dengan pelbagai kekotoran) dan apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) - bentuk kalsium fosfat, alabaster CaSO4 0.5H2O dan gipsum CaSO4 2H2O (bentuk kalsium sulfat) dan lain-lain. Mineral yang mengandungi kalsium mengandungi unsur kekotoran yang menggantikan isomorfik (contohnya, natrium, strontium, nadir bumi, radioaktif dan unsur lain).

Sebilangan besar unsur kedua puluh ditemui di perairan semula jadi kerana kewujudan "keseimbangan karbonat" global antara CaCO3 yang tidak larut dengan baik, Ca(HCO3)2 yang sangat larut dan CO2 yang terdapat dalam air dan udara:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-

Tindak balas ini boleh diterbalikkan dan merupakan asas untuk pengagihan semula unsur kedua puluh - dengan kandungan karbon dioksida yang tinggi dalam perairan, kalsium berada dalam larutan, dan dengan kandungan CO2 yang rendah, mineral kalsit CaCO3 mendakan, membentuk endapan tebal batu kapur, kapur. , dan marmar.

Sebilangan besar kalsium adalah sebahagian daripada organisma hidup, contohnya, hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH, atau, dalam entri lain, 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2 - asas tisu tulang vertebrata, termasuk manusia. Kalsium karbonat CaCO3 adalah komponen utama cengkerang dan cengkerang banyak invertebrata, kulit telur, karang dan juga mutiara.

Permohonan

Logam kalsium digunakan agak jarang. Pada asasnya, logam ini (serta hidridanya) digunakan dalam penghasilan metalotermik logam yang sukar dikurangkan - uranium, titanium, torium, zirkonium, cesium, rubidium dan beberapa logam nadir bumi daripada sebatiannya (oksida atau halida). ). Kalsium digunakan sebagai agen pengurangan dalam pengeluaran nikel, kuprum dan keluli tahan karat. Unsur kedua puluh juga digunakan untuk penyahoksidaan keluli, gangsa dan aloi lain, untuk mengeluarkan sulfur daripada produk petroleum, untuk penyahhidratan pelarut organik, untuk menulenkan argon daripada kekotoran nitrogen dan sebagai penyerap gas dalam peranti vakum elektrik. Logam kalsium digunakan dalam pengeluaran aloi anti geseran sistem Pb-Na-Ca (digunakan dalam galas), serta aloi Pb-Ca yang digunakan untuk pembuatan sarung kabel elektrik. Aloi silicocalcium (Ca-Si-Ca) digunakan sebagai agen penyahoksida dan agen penyahgas dalam penghasilan keluli berkualiti. Kalsium digunakan sebagai unsur pengaloi untuk aloi aluminium dan sebagai bahan tambah pengubahsuaian untuk aloi magnesium. Sebagai contoh, pengenalan kalsium meningkatkan kekuatan galas aluminium. Kalsium tulen juga digunakan untuk mengaloi plumbum, yang digunakan untuk pengeluaran plat bateri dan bateri asid plumbum pemula tanpa penyelenggaraan dengan nyahcas sendiri yang rendah. Juga, kalsium logam digunakan untuk penghasilan kalsium babbits BKA berkualiti tinggi. Dengan bantuan kalsium, kandungan karbon dalam besi tuang dikawal dan bismut dikeluarkan daripada plumbum, dan keluli disucikan daripada oksigen, sulfur dan fosforus. Kalsium, serta aloinya dengan aluminium dan magnesium, digunakan dalam bateri sandaran elektrik haba sebagai anod (contohnya, unsur kalsium kromat).

Walau bagaimanapun, sebatian unsur kedua puluh digunakan dengan lebih meluas. Dan pertama sekali kita bercakap tentang sebatian kalsium semulajadi. Salah satu sebatian kalsium yang paling biasa di Bumi ialah CaCO3 karbonat. Kalsium karbonat tulen ialah kalsit mineral, dan batu kapur, kapur, marmar, dan batu tempurung ialah CaCO3 dengan kekotoran kecil. Campuran kalsium dan magnesium karbonat dipanggil dolomit. Batu kapur dan dolomit digunakan terutamanya sebagai bahan binaan, permukaan jalan, atau penyahasid tanah. Kalsium karbonat CaCO3 diperlukan untuk penghasilan kalsium oksida (kapur cepat) CaO dan kalsium hidroksida (kapur berslak) Ca(OH)2. Sebaliknya, CaO dan Ca(OH)2 adalah bahan utama dalam banyak bidang industri kimia, metalurgi dan kejuruteraan mekanikal - kalsium oksida, kedua-duanya dalam bentuk bebas dan sebagai sebahagian daripada campuran seramik, digunakan dalam pengeluaran bahan refraktori; Jumlah besar kalsium hidroksida diperlukan oleh industri pulpa dan kertas. Selain itu, Ca(OH)2 digunakan dalam penghasilan peluntur (pemutihan dan pembasmi kuman yang baik), garam Berthollet, soda, dan beberapa racun perosak untuk mengawal perosak tumbuhan. Sejumlah besar kapur digunakan dalam pengeluaran keluli - untuk menghilangkan sulfur, fosforus, silikon dan mangan. Satu lagi peranan kapur dalam metalurgi ialah pengeluaran magnesium. Kapur juga digunakan sebagai pelincir dalam melukis dawai keluli dan meneutralkan cecair penjerukan sisa yang mengandungi asid sulfurik. Di samping itu, kapur adalah reagen kimia yang paling biasa dalam rawatan air minuman dan industri (bersama-sama dengan garam tawas atau besi, ia membekukan ampaian dan menghilangkan sedimen, dan juga melembutkan air dengan menghilangkan sementara - bikarbonat - kekerasan). Dalam kehidupan seharian dan perubatan, mendakan kalsium karbonat digunakan sebagai agen peneutral asid, pelelas lembut dalam ubat gigi, sumber kalsium tambahan dalam diet, bahagian penting gula-gula getah, dan pengisi dalam kosmetik. CaCO3 juga digunakan sebagai pengisi dalam getah, lateks, cat dan enamel, serta dalam plastik (kira-kira 10% mengikut berat) untuk meningkatkan rintangan haba, kekakuan, kekerasan dan kebolehkerjaannya.

Kalsium fluorida CaF2 amat penting, kerana dalam bentuk mineral (fluorit) ia adalah satu-satunya sumber fluorin yang penting dalam industri! Kalsium fluorida (fluorit) digunakan dalam bentuk kristal tunggal dalam optik (objektif astronomi, kanta, prisma) dan sebagai bahan laser. Hakikatnya ialah cermin mata yang hanya diperbuat daripada kalsium fluorida adalah telap ke seluruh kawasan spektrum. Kalsium tungstate (scheelite) dalam bentuk kristal tunggal digunakan dalam teknologi laser dan juga sebagai scintillator. Tidak kurang pentingnya kalsium klorida CaCl2 - komponen air garam untuk unit penyejukan dan untuk mengisi tayar traktor dan kenderaan lain. Dengan bantuan kalsium klorida, jalan raya dan kaki lima dibersihkan daripada salji dan ais; sebatian ini digunakan untuk melindungi arang batu dan bijih daripada pembekuan semasa pengangkutan dan penyimpanan; kayu diresapi dengan larutannya untuk menjadikannya tahan api. CaCl2 digunakan dalam campuran konkrit untuk mempercepatkan permulaan penetapan dan meningkatkan kekuatan awal dan akhir konkrit.

Kalsium karbida yang dihasilkan secara buatan CaC2 (dengan pengkalsinan kalsium oksida dengan kok dalam relau elektrik) digunakan untuk menghasilkan asetilena dan untuk mengurangkan logam, serta untuk menghasilkan kalsium sianamida, yang seterusnya, membebaskan ammonia di bawah tindakan wap air. Di samping itu, kalsium sianamida digunakan untuk menghasilkan urea - baja berharga dan bahan mentah untuk pengeluaran resin sintetik. Dengan memanaskan kalsium dalam atmosfera hidrogen, CaH2 (kalsium hidrida) diperoleh, yang digunakan dalam metalurgi (metallothermy) dan dalam pengeluaran hidrogen di lapangan (lebih daripada satu meter padu hidrogen boleh diperoleh daripada 1 kilogram kalsium hidrida. ), yang digunakan untuk mengisi belon, contohnya. Dalam amalan makmal, kalsium hidrida digunakan sebagai agen pengurangan bertenaga. Insektisida kalsium arsenat, yang diperoleh dengan meneutralkan asid arsenik dengan kapur, digunakan secara meluas untuk memerangi kumbang kapas, rama-rama codling, cacing tembakau, dan kumbang kentang Colorado. Racun kulat yang penting ialah semburan kapur sulfat dan campuran Bordeaux, yang diperbuat daripada kuprum sulfat dan kalsium hidroksida.

Pengeluaran

Orang pertama yang memperoleh logam kalsium ialah ahli kimia Inggeris Humphry Davy. Pada tahun 1808, beliau mengelektrolisis campuran kapur basah Ca(OH)2 dengan merkuri oksida HgO pada plat platinum yang berfungsi sebagai anod (dawai platinum yang direndam dalam merkuri bertindak sebagai katod), akibatnya Davy memperoleh kalsium amalgam dengan mengeluarkan merkuri daripadanya, ahli kimia memperoleh logam baru, yang dipanggilnya kalsium.

Dalam industri moden, kalsium logam bebas diperoleh melalui elektrolisis leburan kalsium klorida CaCl2, bahagiannya adalah 75-85%, dan kalium klorida KCl (boleh digunakan campuran CaCl2 dan CaF2) atau dengan pengurangan aluminotermik. kalsium oksida CaO pada suhu 1,170-1,200 °C. Kalsium klorida kontang tulen yang diperlukan untuk elektrolisis diperoleh dengan mengklorinasikan kalsium oksida apabila dipanaskan dengan kehadiran arang batu atau dengan menyahhidrat CaCl2∙6H2O yang diperolehi melalui tindakan asid hidroklorik pada batu kapur. Proses elektrolitik berlaku dalam mandi elektrolisis, di mana garam kalsium klorida kering, bebas daripada kekotoran, dan kalium klorida, yang diperlukan untuk menurunkan takat lebur campuran, diletakkan. Blok grafit diletakkan di atas tab mandi - anod, besi tuang atau mandi keluli yang diisi dengan aloi kuprum-kalsium, bertindak sebagai katod. Semasa proses elektrolisis, kalsium masuk ke dalam aloi kuprum-kalsium, memperkayakannya dengan ketara; sebahagian daripada aloi yang diperkaya sentiasa dikeluarkan; sebaliknya, aloi yang habis dalam kalsium (30-35% Ca) ditambah, pada masa yang sama klorin membentuk. campuran klorin-udara (gas anod), yang kemudiannya pergi ke pengklorinan susu kapur. Aloi kuprum-kalsium yang diperkaya boleh digunakan secara langsung sebagai aloi atau dihantar untuk penulenan (penyulingan), di mana kalsium logam ketulenan nuklear diperoleh daripadanya melalui penyulingan dalam vakum (pada suhu 1,000-1,080 ° C dan tekanan baki sebanyak 13-20 kPa). Untuk mendapatkan kalsium ketulenan tinggi, ia disuling dua kali. Proses elektrolisis dijalankan pada suhu 680-720 °C. Hakikatnya ialah ini adalah suhu yang paling optimum untuk proses elektrolitik - pada suhu yang lebih rendah, aloi yang diperkaya kalsium terapung ke permukaan elektrolit, dan pada suhu yang lebih tinggi, kalsium larut dalam elektrolit dengan pembentukan CaCl. Semasa elektrolisis dengan katod cecair daripada aloi kalsium dan plumbum atau kalsium dan zink, aloi kalsium dengan plumbum (untuk galas) dan dengan zink (untuk menghasilkan konkrit busa - apabila aloi bertindak balas dengan lembapan, hidrogen dilepaskan dan struktur berliang dicipta ) diperolehi secara langsung. Kadang-kadang proses itu dijalankan dengan katod besi yang disejukkan, yang hanya bersentuhan dengan permukaan elektrolit cair. Apabila kalsium dibebaskan, katod dinaikkan secara beransur-ansur dan sebatang (50-60 cm) kalsium ditarik keluar dari leburan, dilindungi daripada oksigen atmosfera oleh lapisan elektrolit pepejal. "Kaedah sentuhan" menghasilkan kalsium yang sangat tercemar dengan kalsium klorida, besi, aluminium, dan natrium; penulenan dilakukan dengan mencairkan dalam suasana argon.

Kaedah lain untuk menghasilkan kalsium - metallotermik - secara teorinya dibenarkan pada tahun 1865 oleh ahli kimia Rusia terkenal N. N. Beketov. Kaedah aluminotermik adalah berdasarkan tindak balas:

6CaO + 2Al → 3CaO Al2O3 + 3Ca

Briket ditekan daripada campuran kalsium oksida dan serbuk aluminium, ia diletakkan dalam retort keluli kromium-nikel dan kalsium yang terhasil disuling pada 1,170-1,200 °C dan tekanan baki 0.7-2.6 Pa. Kalsium diperolehi dalam bentuk wap, yang kemudiannya terpeluwap pada permukaan sejuk. Kaedah aluminotermik untuk menghasilkan kalsium digunakan di China, Perancis dan beberapa negara lain. Amerika Syarikat adalah yang pertama menggunakan kaedah metalotermik untuk menghasilkan kalsium pada skala perindustrian semasa Perang Dunia Kedua. Dengan cara yang sama, kalsium boleh diperolehi dengan mengurangkan CaO dengan ferrosilicon atau silicoaluminum. Kalsium dihasilkan dalam bentuk jongkong atau kepingan dengan ketulenan 98-99%.

Kebaikan dan keburukan wujud dalam kedua-dua kaedah. Kaedah elektrolitik adalah pelbagai operasi, intensif tenaga (40-50 kWj tenaga digunakan setiap 1 kg kalsium), dan juga tidak mesra alam, memerlukan sejumlah besar reagen dan bahan. Walau bagaimanapun, hasil kalsium dengan kaedah ini adalah 70-80%, manakala dengan kaedah aluminotermik hasil hanya 50-60%. Di samping itu, dengan kaedah metallotermik untuk mendapatkan kalsium, kelemahannya ialah perlu untuk menjalankan penyulingan berulang, dan kelebihannya ialah penggunaan tenaga yang rendah dan ketiadaan pelepasan gas dan cecair yang berbahaya.

Tidak lama dahulu, kaedah baru untuk menghasilkan logam kalsium telah dibangunkan - ia berdasarkan pemisahan haba kalsium karbida: karbida yang dipanaskan dalam vakum hingga 1,750 °C terurai untuk membentuk wap kalsium dan grafit pepejal.

Sehingga pertengahan abad ke-20, logam kalsium dihasilkan dalam kuantiti yang sangat kecil, kerana hampir tiada penggunaannya. Sebagai contoh, di Amerika Syarikat semasa Perang Dunia Kedua, tidak lebih daripada 25 tan kalsium digunakan, dan di Jerman hanya 5-10 tan. Hanya pada separuh kedua abad ke-20, apabila menjadi jelas bahawa kalsium adalah agen pengurangan aktif untuk banyak logam yang jarang ditemui dan refraktori, peningkatan pesat dalam penggunaan (kira-kira 100 tan setahun) dan, sebagai akibatnya, pengeluaran logam ini. bermula. Dengan perkembangan industri nuklear, di mana kalsium digunakan sebagai komponen pengurangan metalotermik uranium daripada uranium tetrafluorida (kecuali di Amerika Syarikat, di mana magnesium digunakan dan bukannya kalsium), permintaan (kira-kira 2,000 tan setahun) untuk elemen nombor dua puluh, serta pengeluarannya, telah meningkat berlipat ganda. Pada masa ini, China, Rusia, Kanada dan Perancis boleh dianggap sebagai pengeluar utama logam kalsium. Dari negara-negara ini, kalsium dihantar ke Amerika Syarikat, Mexico, Australia, Switzerland, Jepun, Jerman, dan UK. Harga untuk logam kalsium meningkat secara berterusan sehingga China mula mengeluarkan logam itu dalam kuantiti sedemikian sehingga terdapat lebihan unsur kedua puluh di pasaran dunia, menyebabkan harga menjunam.

Ciri-ciri fizikal

Apakah logam kalsium? Apakah sifat unsur ini, yang diperoleh pada tahun 1808 oleh ahli kimia Inggeris Humphry Davy, mempunyai, logam yang jisimnya dalam badan orang dewasa boleh mencapai sehingga 2 kilogram?

Bahan ringkas kalsium ialah logam ringan berwarna putih keperakan. Ketumpatan kalsium hanya 1.54 g/cm3 (pada suhu 20 °C), yang jauh lebih rendah daripada ketumpatan besi (7.87 g/cm3), plumbum (11.34 g/cm3), emas (19.3 g/cm3). ) atau platinum (21.5 g/cm3). Kalsium adalah lebih ringan daripada logam "tanpa berat" seperti aluminium (2.70 g/cm3) atau magnesium (1.74 g/cm3). Beberapa logam boleh "megah" ketumpatan yang lebih rendah daripada unsur kedua puluh - natrium (0.97 g/cm3), kalium (0.86 g/cm3), litium (0.53 g/cm3). Ketumpatan kalsium sangat mirip dengan rubidium (1.53 g/cm3). Takat lebur kalsium ialah 851 °C, takat didih ialah 1,480 °C. Logam alkali tanah lain mempunyai takat lebur yang serupa (walaupun lebih rendah sedikit) dan takat didih - strontium (770 °C dan 1,380 °C) dan barium (710 °C dan 1,640 °C).

Kalsium logam wujud dalam dua pengubahsuaian alotropik: pada suhu biasa sehingga 443 ° C, α-kalsium stabil dengan kekisi berpusat muka padu seperti kuprum, dengan parameter: a = 0.558 nm, z = 4, kumpulan ruang Fm3m, jejari atom 1.97 A, jejari Ca2+ ionik 1.04 A; dalam julat suhu 443-842 °C, β-kalsium dengan kekisi padu berpusat badan jenis α-besi adalah stabil, dengan parameter a = 0.448 nm, z = 2, kumpulan ruang Im3m. Entalpi piawai peralihan daripada pengubahsuaian α kepada pengubahsuaian β ialah 0.93 kJ/mol. Pekali suhu pengembangan linear untuk kalsium dalam julat suhu 0-300 °C ialah 22 10-6. Kekonduksian terma unsur kedua puluh pada 20 °C ialah 125.6 W/(m K) atau 0.3 kal/(cm saat °C). Muatan haba tentu kalsium dalam julat dari 0 hingga 100 ° C ialah 623.9 J/(kg K) atau 0.149 kal/(g °C). Kerintangan elektrik kalsium pada suhu 20° C ialah 4.6 10-8 ohm m atau 4.6 10-6 ohm cm; pekali suhu rintangan elektrik unsur nombor dua puluh ialah 4.57 10-3 (pada 20 °C). Modulus elastik kalsium 26 H/m2 atau 2600 kgf/mm2; kekuatan tegangan 60 MN/m2 (6 kgf/mm2); had keanjalan untuk kalsium ialah 4 MN/m2 atau 0.4 kgf/mm2, kekuatan hasil ialah 38 MN/m2 (3.8 kgf/mm2); pemanjangan relatif unsur kedua puluh 50%; Kekerasan kalsium menurut Brinell ialah 200-300 MN/m2 atau 20-30 kgf/mm2. Dengan peningkatan tekanan secara beransur-ansur, kalsium mula menunjukkan sifat semikonduktor, tetapi tidak menjadi satu dalam erti kata penuh (pada masa yang sama, ia bukan lagi logam). Dengan peningkatan tekanan selanjutnya, kalsium kembali ke keadaan logam dan mula menunjukkan sifat superkonduktiviti (suhu superkonduktiviti adalah enam kali lebih tinggi daripada merkuri, dan jauh melebihi semua unsur lain dalam kekonduksian). Tingkah laku unik kalsium adalah serupa dalam banyak cara dengan strontium (iaitu, persamaan dalam jadual berkala kekal).

Sifat mekanikal unsur kalsium tidak berbeza dengan sifat ahli keluarga logam yang lain, yang merupakan bahan struktur yang sangat baik: logam kalsium ketulenan tinggi adalah mulur, mudah ditekan dan digulung, ditarik ke dalam dawai, ditempa dan boleh dipotong - ia boleh dihidupkan mesin pelarik. Walau bagaimanapun, walaupun semua kualiti bahan binaan yang sangat baik ini, kalsium bukanlah satu - sebab untuk ini adalah aktiviti kimia yang tinggi. Benar, kita tidak boleh lupa bahawa kalsium adalah bahan struktur tisu tulang yang tidak boleh ditukar ganti, dan mineralnya telah menjadi bahan binaan selama beribu-ribu tahun.

Sifat kimia

Konfigurasi kulit elektron luar atom kalsium ialah 4s2, yang menentukan valensi 2 unsur kedua puluh dalam sebatian. Dua elektron lapisan luar agak mudah dipisahkan daripada atom, yang bertukar menjadi ion bercas berganda positif. Atas sebab ini, dari segi aktiviti kimia, kalsium hanya lebih rendah sedikit daripada logam alkali (kalium, natrium, litium). Seperti yang terakhir, kalsium, walaupun pada suhu bilik biasa, mudah berinteraksi dengan oksigen, karbon dioksida dan udara lembap, menjadi ditutup dengan filem kelabu kusam campuran CaO oksida dan Ca(OH)2 hidroksida. Oleh itu, kalsium disimpan dalam bekas tertutup rapat di bawah lapisan minyak mineral, parafin cecair atau minyak tanah. Apabila dipanaskan dalam oksigen dan udara, kalsium menyala, terbakar dengan nyalaan merah terang, membentuk oksida asas CaO, iaitu bahan putih yang sangat tahan api dengan takat lebur kira-kira 2,600 °C. Kalsium oksida juga dikenali dalam kejuruteraan sebagai kapur cepat atau kapur hangus. Kalsium peroksida - CaO2 dan CaO4 - juga diperolehi. Kalsium bertindak balas dengan air untuk membebaskan hidrogen (dalam satu siri potensi piawai, kalsium terletak di sebelah kiri hidrogen dan mampu menyesarkannya daripada air) dan pembentukan kalsium hidroksida Ca(OH)2, dan dalam air sejuk tindak balas kadar secara beransur-ansur berkurangan (disebabkan oleh pembentukan lapisan yang kurang larut pada permukaan logam kalsium hidroksida):

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 + Q

Kalsium bertindak balas dengan lebih bertenaga dengan air panas, menyesarkan hidrogen dengan cepat dan membentuk Ca(OH)2. Kalsium hidroksida Ca(OH)2 ialah bes kuat, sedikit larut dalam air. Larutan tepu kalsium hidroksida dipanggil air kapur dan bersifat alkali. Di udara, air kapur cepat menjadi keruh disebabkan oleh penyerapan karbon dioksida dan pembentukan kalsium karbonat yang tidak larut. Walaupun proses ganas sedemikian berlaku semasa interaksi unsur kedua puluh dengan air, namun, tidak seperti logam alkali, tindak balas antara kalsium dan air berjalan dengan kurang bertenaga - tanpa letupan atau kebakaran. Secara amnya, aktiviti kimia kalsium adalah lebih rendah daripada logam alkali tanah yang lain.

Kalsium secara aktif bergabung dengan halogen, membentuk sebatian jenis CaX2 - ia bertindak balas dengan fluorin dalam keadaan sejuk, dan dengan klorin dan bromin pada suhu melebihi 400 ° C, masing-masing memberikan CaF2, CaCl2 dan CaBr2. Halida ini dalam keadaan cair terbentuk dengan kalsium monohalida jenis CaX - CaF, CaCl, di mana kalsium secara formal monovalen. Sebatian ini hanya stabil di atas suhu lebur dihalid (ia tidak seimbang apabila disejukkan untuk membentuk Ca dan CaX2). Di samping itu, kalsium secara aktif berinteraksi, terutamanya apabila dipanaskan, dengan pelbagai bukan logam: dengan sulfur, apabila dipanaskan, kalsium sulfida CaS diperoleh, yang terakhir menambah sulfur, membentuk polysulfides (CaS2, CaS4 dan lain-lain); berinteraksi dengan hidrogen kering pada suhu 300-400 °C, kalsium membentuk hidrida CaH2 - sebatian ionik di mana hidrogen adalah anion. Kalsium hidrida CaH2 ialah bahan seperti garam putih yang bertindak balas dengan kuat dengan air untuk membebaskan hidrogen:

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Apabila dipanaskan (kira-kira 500° C) dalam atmosfera nitrogen, kalsium menyala dan membentuk nitrida Ca3N2, yang dikenali dalam dua bentuk kristal - suhu tinggi α dan suhu rendah β. Nitrida Ca3N4 juga diperoleh dengan memanaskan kalsium amida Ca(NH2)2 dalam vakum. Apabila dipanaskan tanpa akses udara dengan grafit (karbon), silikon atau fosforus, kalsium masing-masing memberikan kalsium karbida CaC2, silisid Ca2Si, Ca3Si4, CaSi, CaSi2 dan fosfida Ca3P2, CaP dan CaP3. Kebanyakan sebatian kalsium dengan bukan logam mudah terurai oleh air:

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3

Dengan boron, kalsium membentuk kalsium borida CaB6, dengan chalcogens - chalcogenides CaS, CaSe, CaTe. Polychalcogenides CaS4, CaS5, Ca2Te3 juga dikenali. Kalsium membentuk sebatian antara logam dengan pelbagai logam - aluminium, emas, perak, kuprum, plumbum dan lain-lain. Sebagai agen penurunan yang bertenaga, kalsium menyesarkan hampir semua logam daripada oksida, sulfida dan halida apabila dipanaskan. Kalsium larut dengan baik dalam ammonia cecair NH3 untuk membentuk larutan biru, apabila penyejatan ammonia [Ca(NH3)6] dibebaskan - sebatian pepejal berwarna emas dengan kekonduksian logam. Garam kalsium biasanya diperoleh melalui interaksi oksida asid dengan kalsium oksida, tindakan asid pada Ca(OH)2 atau CaCO3, dan pertukaran tindak balas dalam larutan akueus elektrolit. Banyak garam kalsium sangat larut dalam air (CaCl2 chloride, CaBr2 bromide, CaI2 iodide dan Ca(NO3)2 nitrate), mereka hampir selalu membentuk hidrat kristal. Tidak larut dalam air ialah fluorida CaF2, karbonat CaCO3, sulfat CaSO4, ortofosfat Ca3(PO4)2, oksalat CaC2O4 dan beberapa yang lain.

Sejarah kalsium

Kalsium ditemui pada tahun 1808 oleh Humphry Davy, yang, melalui elektrolisis kapur slaked dan oksida merkuri, memperoleh kalsium amalgam, hasil daripada proses penyulingan merkuri dari mana logam kekal, dipanggil kalsium. Dalam bahasa Latin kapur bunyi seperti calx, nama inilah yang dipilih oleh ahli kimia Inggeris untuk bahan yang ditemui.

Kalsium ialah unsur subkumpulan utama II kumpulan IV jadual berkala unsur kimia D.I. Mendeleev, mempunyai nombor atom 20 dan jisim atom 40.08. Nama yang diterima ialah Ca (dari bahasa Latin - Kalsium).

Sifat fizikal dan kimia

Kalsium ialah logam alkali lembut reaktif dengan warna putih keperakan. Oleh kerana interaksi dengan oksigen dan karbon dioksida, permukaan logam menjadi kusam, jadi kalsium memerlukan rejim penyimpanan khas - bekas tertutup rapat, di mana logam itu diisi dengan lapisan parafin cecair atau minyak tanah.

Kalsium adalah unsur mikro yang paling terkenal yang diperlukan untuk manusia; keperluan harian untuknya adalah antara 700 hingga 1500 mg untuk orang dewasa yang sihat, tetapi ia meningkat semasa mengandung dan penyusuan; ini mesti diambil kira dan kalsium mesti diperolehi dalam bentuk persediaan.

Berada di alam semula jadi

Kalsium mempunyai aktiviti kimia yang sangat tinggi, oleh itu ia tidak terdapat di alam semula jadi dalam bentuk bebas (tulen). Walau bagaimanapun, ia adalah yang kelima paling biasa dalam kerak bumi; ia ditemui dalam bentuk sebatian dalam sedimen (batu kapur, kapur) dan batu (granit); feldspar anorite mengandungi banyak kalsium.

Ia agak meluas dalam organisma hidup; kehadirannya telah ditemui dalam tumbuhan, haiwan dan manusia, di mana ia terdapat terutamanya dalam tisu gigi dan tulang.

Penyerapan kalsium

Halangan kepada penyerapan normal kalsium daripada makanan ialah penggunaan karbohidrat dalam bentuk gula-gula dan alkali, yang meneutralkan asid hidroklorik perut, yang diperlukan untuk membubarkan kalsium. Proses penyerapan kalsium agak kompleks, jadi kadang-kadang tidak cukup untuk mendapatkannya hanya dari makanan; pengambilan tambahan unsur mikro diperlukan.

Interaksi dengan orang lain

Untuk meningkatkan penyerapan kalsium dalam usus, ia adalah perlu, yang cenderung untuk memudahkan proses penyerapan kalsium. Apabila mengambil kalsium (dalam bentuk suplemen) semasa makan, penyerapan disekat, tetapi pengambilan suplemen kalsium secara berasingan daripada makanan tidak menjejaskan proses ini dalam apa jua cara.

Hampir semua kalsium badan (1 hingga 1.5 kg) terdapat dalam tulang dan gigi. Kalsium terlibat dalam proses keceriaan tisu saraf, pengecutan otot, proses pembekuan darah, merupakan sebahagian daripada nukleus dan membran sel, cecair selular dan tisu, mempunyai kesan anti-alergi dan anti-radang, mencegah asidosis, dan mengaktifkan a bilangan enzim dan hormon. Kalsium juga terlibat dalam pengawalan kebolehtelapan membran sel dan mempunyai kesan sebaliknya.

Tanda-tanda kekurangan kalsium

Tanda-tanda kekurangan kalsium dalam badan adalah berikut, pada pandangan pertama, gejala yang tidak berkaitan:

• gementar, mood yang semakin teruk;
• kardiopalmus;
• sawan, kebas kaki;
• melambatkan pertumbuhan dan kanak-kanak;
• tekanan darah tinggi;
• pecah dan kerapuhan kuku;
• sakit sendi, menurunkan "ambang kesakitan";
• haid yang berat.

Punca kekurangan kalsium

Punca kekurangan kalsium mungkin termasuk diet tidak seimbang (terutamanya berpuasa), kandungan kalsium yang rendah dalam makanan, merokok dan ketagihan kepada kopi dan minuman yang mengandungi kafein, dysbacteriosis, penyakit buah pinggang, penyakit tiroid, kehamilan, penyusuan dan menopaus.

Kalsium yang berlebihan, yang boleh berlaku dengan penggunaan produk tenusu yang berlebihan atau penggunaan ubat-ubatan yang tidak terkawal, dicirikan oleh rasa dahaga yang melampau, loya, muntah, kehilangan selera makan, kelemahan dan peningkatan kencing.

Kegunaan kalsium dalam kehidupan

Kalsium telah menemui aplikasi dalam pengeluaran metalotermik uranium, dalam bentuk sebatian semula jadi ia digunakan sebagai bahan mentah untuk pengeluaran gipsum dan simen, sebagai cara pembasmian kuman (terkenal peluntur).

Walaupun kalsium sangat meluas di dunia, ia tidak berlaku dalam keadaan bebas dalam alam semula jadi.

Sebelum kita belajar bagaimana anda boleh mendapatkan kalsium tulen, mari kita kenali sebatian kalsium semulajadi.

Kalsium ialah logam. Dalam jadual berkala Mendeleev, kalsium (Kalsium), Ca mempunyai nombor atom 20 danterletak dalam kumpulan II. Ini adalah unsur aktif kimia; ia mudah berinteraksi dengan oksigen. Ia mempunyai warna putih keperakan.

Sebatian kalsium semulajadi

Kami menemui sebatian kalsium hampir di mana-mana.

Kalsium karbonat, atau kalsium karbonat – ia adalah sebatian kalsium yang paling biasa. Formula kimianya ialah CaCO 3. Marmar, kapur, batu kapur, batu tempurung - semua bahan ini mengandungi kalsium karbonat dengan sedikit kekotoran. Tiada kekotoran sama sekali dalam kalsit, formulanya juga CaCO 3.

Kalsium sulfat juga dipanggil kalsium sulfat. Formula kimia kalsium sulfat ialah CaSO 4. Gipsum mineral yang kita ketahui ialah hidrat kristal CaSO 4 2H 2 O.

Kalsium fosfat, garam kalsium asid ortofosforik. Ini adalah bahan dari mana tulang manusia dan haiwan dibina. Mineral ini dipanggil trikalsium fosfat Ca 3 (PO 4) 2.

Kalsium kloridaCaCl 2, atau kalsium klorida, berlaku dalam alam semula jadi dalam bentuk hidrat kristal CaCl 2 6H 2 O. Apabila dipanaskan, sebatian ini kehilangan molekul air.

Kalsium fluorida CaF 2, atau kalsium fluorida, boleh didapati secara semula jadi dalam fluorit mineral. Dan kalsium difluorida kristal tulen dipanggil fluorspar.

Tetapi sebatian kalsium semulajadi tidak selalu mempunyai sifat yang diperlukan oleh orang ramai. Oleh itu, manusia telah belajar untuk mengubah secara buatan sebatian tersebut kepada bahan lain. Sesetengah sebatian tiruan ini lebih biasa kepada kita daripada yang semula jadi. Contohnya ialah Ca(OH) 2 yang diselak dan CaO kapur cepat, yang telah digunakan oleh manusia sejak sekian lama. Banyak bahan binaan seperti simen, kalsium karbida, peluntur juga mengandungi sebatian kalsium tiruan.

Apa itu elektrolisis

Mungkin hampir semua kita pernah mendengar tentang fenomena yang dipanggil elektrolisis. Kami akan cuba memberikan penerangan paling mudah tentang proses ini.

Jika anda mengalirkan arus elektrik melalui larutan akueus garam, bahan kimia baru terbentuk hasil daripada transformasi kimia. Proses yang berlaku dalam larutan apabila arus elektrik melaluinya dipanggil elektrolisis. Semua proses ini dikaji oleh sains yang dipanggil elektrokimia. Sudah tentu, proses elektrolisis hanya boleh berlaku dalam medium yang mengalirkan arus. Larutan akueus asid, bes dan garam adalah medium sedemikian. Mereka dipanggil elektrolit.

Elektrod direndam dalam elektrolit. Elektrod bercas negatif dipanggil katod. Elektrod bercas positif dipanggil anod. Apabila arus elektrik melalui elektrolit, elektrolisis berlaku. Hasil daripada elektrolisis, konstituen bahan terlarut diendapkan pada elektrod. Di katod mereka bercas positif, di anod mereka negatif. Tetapi tindak balas sekunder boleh berlaku pada elektrod itu sendiri, mengakibatkan pembentukan bahan sekunder.

Kami melihat bahawa dengan bantuan elektrolisis, produk kimia terbentuk tanpa menggunakan reagen kimia.

Macam mana nak dapatkan kalsium?

Dalam industri, kalsium boleh diperolehi melalui elektrolisis kalsium klorida cair CaCl 2.

CaCl 2 = Ca + Cl 2

Dalam proses ini, mandian yang diperbuat daripada grafit berfungsi sebagai anod. Tab mandi diletakkan di dalam ketuhar elektrik. Batang besi yang bergerak melintasi lebar tempat mandi, dan juga mempunyai keupayaan untuk naik dan turun, adalah katod. Elektrolit adalah kalsium klorida cair, yang dituangkan ke dalam tab mandi. Katod diturunkan ke dalam elektrolit. Beginilah proses elektrolisis bermula. Kalsium cair terbentuk di bawah katod. Apabila katod meningkat, kalsium menjadi pejal di mana ia menyentuh katod. Jadi secara beransur-ansur, dalam proses menaikkan katod, kalsium terkumpul dalam bentuk rod. Kemudian rod kalsium diketuk dari katod.

Kalsium tulen pertama kali diperoleh melalui elektrolisis pada tahun 1808.

Kalsium juga diperoleh daripada oksida menggunakan pengurangan aluminotermik .

4CaO + 2Al -> CaAl 2 O 4 + Ca

Dalam kes ini, kalsium diperolehi dalam bentuk wap. Wap ini kemudiannya terkondensasi.

Kalsium mempunyai aktiviti kimia yang tinggi. Itulah sebabnya ia digunakan secara meluas dalam industri untuk pemulihan logam refraktori daripada oksida, serta dalam pengeluaran keluli dan besi tuang.