A kalcium és a szerepe az emberiség
A használata kalcium-fém-
A kalcium alkalmazása vegyületek
Kalcium - eleme a fő alcsoportja a második csoport a negyedik periódus a periódusos rendszer a kémiai elemek Mengyelejev atomszámú 20. jelölésű Ca szimbólum (lat Kalcium.). Kalcium egyszerű anyag (CAS-szám: 7440-70-2), - egy puha, kémiailag aktív alkáliföldfém ezüstfehér színű.
Annak ellenére, hogy a mindenütt jelenlévő sejt №20, még vegyészek és hogy nem minden látható elemi kalciumot. De ez a fém és a megjelenését és viselkedését meglehetősen eltérően alkálifémek, érintkezés, amely tele van a tűzveszély és az égési sérülések. Meg lehet biztonságosan tárolni a levegő és a víz nem éghető. A mechanikai tulajdonságait elemi kalcium nem teszi a „fekete bárány” a családban a fémek: a szilárdság és keménység kalciumot, mint sokan; ez lehet őrölni eszterga, húzza meg a vezetéket, kovácsolás, extrudálás.
És mégis szinte elemi kalciumot használunk szerkezeti anyag. Ehhez ő túl aktív. Kalcium könnyen reakcióba lép az oxigénnel, kén, halogének. Még nitrogén és hidrogén bizonyos körülmények között reagál. szén-oxidok közegben inert a legtöbb fém, kalcium - agresszív. Ez égett légkörben CO és CO2.
A történelem és a név eredete
A név az elem származik a latin. Calx (birtokos calcis) - «mész”, "soft rock". Azt javasolták, angol kémikus Humphrey Davy, 1808-ban Mark kalcium fém elektrolízissel. Davey nedves keveréket vetjük alá elektrolízise hidratált mész higany-oxid HgO egy platina lemez, amely egy anódot. A katód egy platina huzal, elmerül a folyékony higany. Ennek eredményeként, elektrolízis kaptuk a kalcium-amalgám. Kiszorítására higany belőle, Davy kapott fém úgynevezett kalcium.
Kalcium vegyületek - mészkő, márvány, gipsz (meszet - mészkő kalcinált termék) alkalmaztunk az építőiparban több ezer évvel ezelőtt. Amíg a végén a XVIII században, vegyészek hitt néven egyszerűen a szervezetben. 1789-ben, Lavoisier azt javasolta, hogy a mész, magnézium-oxid, barit, alumínium-oxid és szilícium-dioxid - egy anyag komplex.
Mivel a természetben
Mivel a nagy reakcióképessége kalcium szabad formában a természetben nem található.
Kalcium számlák 3,38% tömegének a kéreg (5. leggyakoribb után az oxigén, a szilícium, alumínium és vas).
Izotópokat. Kalcium található a természetben, mint egy keveréke hat izotópok: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca és 48Ca, amelyek közül a leggyakoribb - 40Ca - a 96,97%.
A hat természetes kalcium-izotópok öt stabil. Hatodik izotóp 48Ca, a legnehezebb a hat, és nagyon ritka (a természetes bőség mindössze 0,187%), amint azt a közelmúltban felfedezett, tapasztalható kettős béta-bomlás felezési ideje 5,3 # 63 1019 év.
A kőzetek és ásványok. A legtöbb kalciumot az összetétel szilikátok és alumínium-szilikátok a különböző kőzetek (gránit, gneisz, stb ...) Különösen a földpát - anortit Ca [Al2Si2O8].
A üledék formájában kalcium-vegyületet, amelyet a mészkő és a kréta, amely főleg az ásványi kalcit (CaCO3). A kristályos forma kalcit - golyók - megtalálható a természetben sokkal kevesebb.
Eléggé elterjedt a kalcium ásványi anyagok, mint a kalcit CaCO3, anhidrit CaSO 4, CaSO 4 · 0.5H2O gipsz és gipsz CaSO 4 · 2H2O, fluorit CaF2, apatit Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH), dolomit MgCO3 · CaCO3. A jelenléte kalcium és a magnézium természetes vizekben határozza meg annak merevségét.
Kalcium erőteljesen vándorolnak a kéreg, és a felhalmozott különböző geokémiai rendszerek 385 formák ásványok (negyedik legnagyobb számú ásványi anyagok).
Migráció a földkéreg. A természetes vándorlása a kalcium fontos szerepet játszik „karbonát egyensúlyi”, társított reverzibilis reakciót a kalcium-karbonát reakciót víz és a szén-dioxiddal, egy oldható karbonát:
CaCO3 + H2O + CO2 # 45; Ca (HCO3) 2 # 45; Ca2 + + 2HCO3-
(Egyensúly eltolódik a bal vagy a jobb koncentrációtól függően a szén-dioxid).
Szabad kalcium fém elektrolízisével nyerjük olvadék álló CaCl2 (75-80%), és kálium-klorid, vagy CaCl2, valamint CaF2 keletkezik, és a CaO aluminotermikus redukcióval, amikor 1.170--1.200 ° C:
4CaO + 2AL = CaAl2O4 + 3ca.
Fém kalcium létezik két allotropic módosításokat. Ahhoz, hogy 443 ° C-on stabil # 63; -Ca egy lapcentrált köbös rács (paraméter a = 0,558 nm), a fenti stabil # 63; -Ca köbös tércentrált rács típusú # 63; -Fe (paraméter a = 0448 nm). szabvány entalpia # 63; H0 átmenet # 63;> # 63; 0.93 kJ / mól.
Kalcium - egy tipikus alkáliföldfém. Kémiai kalcium aktivitás magas, de alacsonyabb, mint az összes többi alkáliföldfémek. Ez könnyen reakcióba lép az oxigénnel, szén-dioxid és a nedvesség a levegőben, ami miatt a kalcium fémfelület jellemzően fakószürke a laboratóriumban, így kalcium-tipikusan tárolva, mint a másik alkáliföldfémek, egy szorosan lezárt alatti edényben réteg kerozin vagy folyékony paraffin.
Között a standard potenciálok kalcium marad hidrogénatom. A standardpotenciál a pár Ca2 + / Ca0 # 63; 2,84 V, úgy, hogy a kalcium reagál aktívan vízzel, de anélkül, hogy gyújtás:
Ca + 2H2O = Ca (OH) 2 + H2 # 94; + Q.
Aktív nemfémek (oxigén, klór, bróm) reagáltatjuk kalcium-normál körülmények között:
2ca O2 = 2CaO +, Ca + Br2 = CaBr2.
Amikor melegítjük levegő vagy oxigén a kalcium lángra. A kevésbé aktív nemfémek (hidrogén, bór, szén, szilícium, nitrogén, foszfor és egyéb) a kalcium reagál melegítés, például:
Ca + H2 = SaN2, Ca + 6B = CaB6,
3ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,
kalcium-foszfid) ismertek, mint a kalcium-CaP foszfidok és SaR5 készítmények;
(Kalcium-szilicid), szintén ismert szilicidek CaSi készítmények kalcium, Ca3Si4 és CaSi2.
A haladás, a reakciók fent felsorolt általában kíséri felszabadítása nagy mennyiségű hő (azaz, ezek a reakciók - exoterm). Az összes vegyület nemfémek a oxidációs foka a kalcium +2. A legtöbb kalcium-vegyületek nemfémek könnyen bomlik vízben, például:
SaN2 = 2H2O + Ca (OH) 2 + 2H2 # 94;,
Ca3N2 + 3H2O = 3ca (OH) 2 + 2NH3 # 94;.
Ca2 + ion színtelen. Ha így egy láng oldódó kalcium sói a láng színezett vörös tégla színű.
Az ilyen kalcium-sók, mint például klorid CaCl2, bromid CaBr2, CaI2 jodid és nitrát Ca (NO3) 2, jól oldódnak vízben. Vízben nem oldódó fluorid CaF2, karbonát CaCO3, szulfát CaSO 4, foszfát Ca3 (PO4) 2, oxalát SaS2O4 és mások.
A fontos az a tény, hogy ellentétben a kalcium-karbonát, CaCO3, kalcium-hidrogén-karbonát (bikarbonát), Ca (HCO3) 2 vízben oldódik. A természetben, ez vezet a következő folyamatokat. Amikor a hideg eső vagy folyóvíz szén-dioxiddal telített kerül a földre, és földeket a mészkő, akkor van az oldódás:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO 3) 2.
Azokon a helyeken, ahol a víz telített kalcium-karbonát, belép a Föld felszínét melegíti napfény és áramlások holtjáték:
Ca (HCO3) 2 + CO2 = CaCO3 # 94; + H2O.
Így természetesen előfordul közlekedés nagy tömegek anyagok. Ennek eredményeként, akkor lehet eltemetve egy hatalmas kudarc, és barlangokban kép egy gyönyörű kő „jégcsapok” - cseppkövek.
A jelenléte a vízben oldott kalcium-karbonát nagymértékben meghatározza az ideiglenes vízkeménység. Úgy hívják ideiglenes, mert forró vízben karbonáttal megbontjuk, és a kicsapódott CaCO3. Ez a jelenség okozza, például az a tény, hogy a kanna végül kialakult söpredék.
A használata kalcium-fém-
A fő alkalmazási kalcium fém - az, hogy használni, mint egy redukálószer a termelés a fémek, különösen a nikkel, a réz és a rozsdamentes acél. A kalcium és a hidridet is használják tűzálló fémek, mint például a króm, tórium és urán. kalcium-ólom ötvözetek használják elemekben és csapágy ötvözetek. Kalcium granulátumot is használják, hogy eltávolítsuk a levegőt nyomait vákuumban eszközök.
A tiszta kalcium-fém-széles körben használják a készítményben metallothermy ritka fémek.
A tiszta kalcium alkalmazandó doppingelemző ólom jön gyártógépek akkumulátor lemezeket, karbantartást nem igénylő ólom-savas indító akkumulátorok alacsony önkisülés. Továbbá, a kalcium fémet használunk, hogy magas minőségű kalcium Babbitek BKA.
Izotóp 48Ca - a leghatékonyabb és upotrebitelny anyag előállítására szupernehéz elemek és a megnyitása új elemek periódusos rendszerének. Például, abban az esetben, 48Ca ionok szupernehéz elemek gyorsítók ezeket a fő elemeket vannak kialakítva százai és ezrei szer hatékonyabb, mint a más „kagyló” (ionok).
A kalcium alkalmazása vegyületek
kalcium-hidrid. kalcium fűtési hidrogénatmoszférában kapott CaH2 (kalcium-hidrid) használják a kohászat (metallothermy) és a hidrogén a területen.
Optikai és lézeres anyagokat. a kalcium-fluorid (fluorit) alkalmazunk formájában egykristályok Optics (csillagászati lencsék, prizmák), és a lézeres anyag. kalcium-volframát (scheelite) formájában egykristályok használt lézertechnológia, és úgy is, mint egy szcintillátor.
Kalcium-karbid. CaC2 kalcium-karbid széles körben használják előállítására acetilén és csökkentése fém, valamint a készítmény kalcium-ciánamid (kalcium-karbid melegítéssel nitrogén 1200 ° C-on, a reakció exoterm, végezzük kemencék ciánamid).
Kémiai forrásokból. Kalcium és ötvözetei, alumínium és magnézium használják hőerőmű tartalék akkumulátorral anódként (például kalcium-kromát elem). kalcium-kromát használják ilyen akkumulátorok katódként. A különlegessége az ilyen akkumulátorok, - kivételesen hosszú eltarthatóság (egy évtized) megfelelő állapotban, a képesség, hogy működik minden körülmények között (térben, nagy nyomású), nagy a fajlagos energiája, a súlya és térfogata. A hátránya a rövid távú intézkedéseket. Ezek az akkumulátorok használják, ahol szükséges, rövid távon, hogy hozzon létre óriási elektromos (ballisztikus rakéták, néhány űrhajók és egyéb pulzáló).
Tűzálló anyagok. A kalcium-oxid, mind a szabad formában, és a készítményben a kerámia keverékek előállításához használt tűzálló anyagok.
Drugs. Kalcium vegyületek széles körben alkalmazott, mint antihisztamin.
Továbbá, a kalcium-vegyületekből a csontritkulás megelőzésére, a vitamin komplexek a terhes nők és az idős.
Kalcium - közös makro elem az emberi testben a növények, állatok és emberek. Az emberek és más gerincesek többsége benne van a csontváz és a fogak, a foszfátok formájában. Különböző formáinak a kalcium-karbonát (mész) áll csontváz legtöbb gerinctelen (szivacsok, korallok, rákfélék, stb). A kalcium-ionok részt vesznek a véralvadás folyamatokban, valamint a biztosító állandó ozmotikus nyomást a vér. A kalcium-ionok is szolgálhat egy sokoldalú második hírvivők és szabályozzák a különböző intracelluláris folyamatok - izom-összehúzódást, exocitózis, beleértve a hormonok és neurotranszmitterek, stb A kalcium koncentrációja a citoplazmában emberi sejtek mintegy 10 # 63 ;. 7 mol, intercelluláris folyadékok mintegy 10 # 63; 3 mol.
Annak szükségességét, hogy a kalcium függ a kortól. Felnőtt szükséges napi bevitel 800-1000 milligramm (mg), és a gyermekek számára a 600-900 mg, ami nagyon fontos a gyermekek számára, mert az intenzív növekedés a csontváz. A legtöbb kalcium jut a szervezetbe étellel, találtak tejtermékek, kalcium számlák fennmaradó hús, hal, és néhány növényi élelmiszerek (különösen bab tartalmaz sok). Felszívódás történik a vastagbélben és a vékonybélben, és megkönnyíti savas környezetben, E-vitamin és C-vitamin, a laktóz, a telítetlen zsírsavak. A fontos szerepet magnézium kalcium metabolizmus annak hiánya a kalcium „mosott” a csontok és a letétbe a vesében (vesekövek) és az izmokat.
gátolják a kalcium felszívódását aszpirin, oxálsav származékok ösztrogének. Párosulva oxálsav, kalcium ad vízben nem oldódó vegyületek, amelyek a komponensek a vesekő.
A tartalom kalciumszint a vérben, mivel a nagyszámú eljárás vele kapcsolatos szabályozza pontosan, és a hiány nem fordul elő a megfelelő táplálkozás. Hosszan tartó hiánya az étrendben is okozhat görcsöket, ízületi fájdalom, álmosság, növekedési rendellenességek, valamint a székrekedés. A mélyebb hiányosság vezet állandó izomgörcsök és a csontritkulás. Túlzott alkoholfogyasztás és a kávé is lehet oka a kalciumhiány, mivel része a vizelettel választódik ki.
Túlzott dózisú kalcium és D-vitamin is okozhat hiperkalcémiát, ezt követi a intenzív meszesedést és csontszövetben (főleg a húgyutak). Hosszú bővelkedés megzavarja a működését izom és az idegszövet, növeli a vér alvadási és csökkenti az emészthetőségét cink csontsejtek. A maximális napi dózis biztonságos felnőtt 1500-1800 milligramm.
Kalcium Termékek, mg / 100 g
Mályva 505
Waybread 412
Szardínia olaj 330