Gdje se koristi kalcij? Element kalcij. Svojstva, dobivanje, primjena

Spojevi kalcija poznati su od davnina, ali sve do 17.st. ništa se nije znalo o njihovoj prirodi. Egipatske žbuke korištene u piramidama u Gizi temeljile su se na djelomično dehidriranom gipsu CaSO 4 ·2H 2 O. To je također osnova sve žbuke u Tutankamonovoj grobnici. Rimljani su koristili mort od pijeska i vapna (dobiven zagrijavanjem CaCO 3 vapnenca): bio je stabilniji u vlažnoj klimi Italije.

Naziv elementa je od latinske riječi calx, calcis - vapno ("meki kamen"). Predložio ga je G. Davy 1808. godine, koji je izolirao metalni kalcij elektrolitičkom metodom. Davy je pomiješao mokru kalcijevu "zemlju" (kalcijev oksid CaO) sa živinim oksidom HgO na platinastoj ploči, koja je bila anoda. Kao katoda služila je platinasta žica uronjena u tekuću živu. Kao rezultat elektrolize dobiven je amalgam metala koji se u čistom obliku mogao dobiti isparavanjem žive.

Kalcij je peti najzastupljeniji u Zemljina kora element i treći najčešći metal (iza aluminija i željeza). Kalcij čini oko 1,5% ukupnog broja atoma u zemljinoj kori. U mnogim dijelovima Zemljine površine postoje značajne sedimentne naslage kalcijevog karbonata, koje su nastale od ostataka drevnih morskih organizama. U njima se ovaj spoj nalazi uglavnom u obliku minerala dvije vrste. Najčešći je romboedarski kalcit, topla mora nastaje ortorombski aragonit. Predstavnici minerala prve vrste su sam kalcit, kao i dolomit, mramor, kreda i islandski špat. Ogromni slojevi kalcijevog karbonata u obliku aragonita formirali su Bahame, Florida Keys i bazen Crvenog mora. Ostali važni minerali su gips CaSO 4 2H 2 O, anhidrit CaSO 4, fluorit CaF 2 i apatit Ca 5 (PO 4) 3 (Cl,OH,F). Značajna količina kalcija nalazi se u prirodnim vodama u obliku bikarbonata ( cm. KEMIJA HIDROSFERE). Kalcij se također nalazi u mnogim životinjama. Osnova je hidroksapatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH). koštano tkivo kralješnjaci. Kalcijev karbonat se uglavnom koristi u koraljima, školjkama mekušaca, biserima i ljuskama jaja.

Metalni kalcij dobiva se elektrolizom rastaljenog kalcijevog klorida, koji je nusprodukt u Solvayevom procesu ili nastaje u reakciji između klorovodična kiselina i kalcijev karbonat.

Relativno mekani sjajni metal ima blijedo žutu boju. Kemijski je manje aktivan od ostalih zemnoalkalijskih metala, budući da je na zraku prekriven zaštitnim oksidno-nitridnim filmom. Može se čak i obraditi na tokarskom stroju.

Kalcij aktivno reagira s nemetalima. Kad se zagrije u kisiku i zraku, zapali se. Kalcij reagira s vodom oslobađajući vodik i stvarajući kalcijev hidroksid. Otapa se u tekućem amonijaku i stvara tamnoplave otopine iz kojih se isparavanjem može dobiti sjajni amonijak Ca(NH 3) 6 bakrene boje.

Metalni kalcij uglavnom se koristi kao aditiv za legiranje. Dakle, uvođenje kalcija povećava čvrstoću aluminijskih ležajeva. Kalcij regulira sadržaj ugljika u lijevanom željezu i uklanja bizmut iz olova. Koristi se za čišćenje čelika od kisika, sumpora i fosfora. Također se koristi za apsorpciju kisika i dušika, posebno za uklanjanje nečistoća dušika iz tehničkog argona. Služi kao redukcijsko sredstvo u proizvodnji drugih metala kao što su krom, cirkonij, torij i uran. Na primjer, metalni cirkonij može se dobiti iz njegovog dioksida: ZrO 2 + 2Ca = Zr + 2CaO. Kalcij također reagira izravno s vodikom u obliku kalcijevog hidrida CaH 2 , koji je pogodan izvor vodika.

Najvažniji kalcijev halid je CaF 2 fluorid, budući da je u obliku minerala (fluorita) jedini industrijski važan izvor fluora. Bijeli vatrostalni kalcijev fluorid slabo je topiv u vodi, što se koristi u kvantitativnoj analizi.

Kalcijev klorid CaCl 2 također ima veliki značaj. Sastojak je rasola za rashladna postrojenja i za punjenje guma traktora i drugih vozila. Kalcijev klorid uklanja snijeg i led s cesta i nogostupa. Eutektička smjesa CaCl 2 –H 2 O koja sadrži 30 mas. % CaCl 2, topi se na -55 ° C. Ova temperatura je znatno niža nego u slučaju smjese natrijevog klorida s vodom, za koju minimalna temperatura talište je -18 ° C. Kalcijev klorid se također koristi za zaštitu ugljena i rude od smrzavanja tijekom transporta i skladištenja. Koristi se u betonskim smjesama za ubrzavanje početka vezivanja, povećanje početne i konačne čvrstoće betona. Kalcijev klorid je otpadni proizvod mnogih kemijskih i tehnoloških procesa, posebice velike proizvodnje sode. Međutim, potrošnja kalcijevog klorida znatno je inferiorna u odnosu na njegovu proizvodnju, stoga su u blizini tvornica sode nastala cijela jezera ispunjena slanom otopinom CaCl 2. Takvi rezervoari mogu se vidjeti, na primjer, u Donbasu.

Najčešće korišteni spojevi kalcija su karbonat, oksid i hidroksid. Najčešći oblik kalcijevog karbonata je vapnenac. Mješavina kalcijevog i magnezijevog karbonata naziva se dolomit. Vapnenac i dolomit koriste se kao građevinski materijali, pločnik, reagensi koji smanjuju kiselost tla. Vade se diljem svijeta u ogromnim količinama. Kalcijev karbonat CaCO 3 također je najvažniji industrijski reagens, koji je neophodan za proizvodnju kalcijevog oksida (živog vapna) CaO i kalcijevog hidroksida (gašenog vapna) Ca(OH) 2 .

Kalcijev oksid i hidroksid ključne su tvari u mnogim područjima kemijske, metalurške i inženjerske industrije. Vapneni CaO se proizvodi u ogromnim količinama u mnogim zemljama i jedan je od deset kemijske tvari uz maksimalnu proizvodnju.

Velike količine vapna troše se u proizvodnji čelika, gdje se njime uklanjaju fosfor, sumpor, silicij i mangan. Proces BOF zahtijeva 75 kg vapna po toni čelika. Značajno produljuje vijek trajanja vatrostalne obloge. Vapno se također koristi kao mazivo u izvlačenju čelične žice i u neutralizaciji otpadnih tekućina za dekapiranje koje sadrže sumpornu kiselinu. Druga primjena u metalurgiji je proizvodnja magnezija.

Vapno je najčešća kemikalija koja se koristi za obradu izvora vode za piće i industriju. Koristi se zajedno sa solima stipse ili željeza za koagulaciju suspenzija i uklanjanje zamućenja, kao i za omekšavanje vode uklanjanjem privremene (hidrokarbonatne) tvrdoće ( cm. PROČIŠĆAVANJE VODE)

Drugo područje primjene vapna je neutralizacija kiselih otopina i industrijski otpad. Uz njegovu pomoć uspostavlja se optimalna pH vrijednost za biokemijsku oksidaciju. Otpadne vode. Vapno se također koristi u pročišćivačima plina za uklanjanje sumpornog dioksida i vodikovog sulfida iz otpadnog plina iz elektrana na fosilna goriva i peći za taljenje metala.

U kemijskoj industriji vapno se koristi za proizvodnju kalcijevog karbida (za kasniju proizvodnju acetilena), kalcijevog cijanamida i mnogih drugih tvari. Industrija stakla također je važan potrošač. Najčešća stakla u svom sastavu sadrže oko 12% kalcijevog oksida. Insekticid kalcijev arsenat, koji se dobiva neutralizacijom arsenske kiseline s vapnom, naširoko se koristi za suzbijanje pamučnog žiška, zupca, duhanskog crva, koloradske zlatice. Važni fungicidi su vapneno-sulfatna škropiva i bordoške smjese koje se dobivaju iz bakrenog sulfata i kalcijevog hidroksida.

Za industriju celuloze i papira potrebne su velike količine kalcijevog hidroksida. U tvornicama papira potrošena otopina natrijevog karbonata tretira se vapnom kako bi se regenerirala kaustična soda (natrijev hidroksid NaOH) koja se koristi u tehnološki proces. Oko 95% dobivene suspenzije kalcijevog karbonata se suši i ponovno kalcinira u rotirajućim pećima za regeneraciju kalcijevog oksida. Tekućine za izbjeljivanje papirne mase koje sadrže kalcijev hipoklorit pripremaju se reakcijom vapna s klorom.

Proizvodnja visokokvalitetnog papira zahtijeva upotrebu posebno istaloženog kalcijevog karbonata. Da bi se to postiglo, vapnenac se najprije spaljuje, a ugljični dioksid i kalcijev oksid se skupljaju odvojeno. Potonji se zatim tretira vodom i ponovno pretvara u karbonat. Vrsta nastalih kristala, kao i njihova veličina i oblik ovise o temperaturi, pH, brzini miješanja, koncentracijama i prisutnosti aditiva. Mali kristali (manji od 45 µm) često su obloženi masnim kiselinama, smolama ili sredstvima za vlaženje. Kalcijev karbonat daje papiru svjetlinu, neprozirnost, prijemljivost tinte i glatkoću. U višim koncentracijama neutralizira jaki sjaj uzrokovan dodacima kaolina i daje mutnu mat završnicu. Takav papir može sadržavati 5-50% (težinski) istaloženog kalcijevog karbonata. CaCO 3 se također koristi kao punilo u gumama, lateksu, bojama i emajlima te plastici (oko 10% težine) za poboljšanje njihove otpornosti na toplinu, krutosti, tvrdoće i obradivosti.

U svakodnevnom životu i medicini istaloženi kalcijev karbonat koristi se kao sredstvo za neutralizaciju kiseline, blagi abraziv u pastama za zube, izvor dodatnog kalcija u prehrani, komponenta žvakaća guma i punila u kozmetici.

Limeta se također koristi u mliječnoj industriji. Vapnena voda (zasićena otopina kalcijevog hidroksida) često se dodaje vrhnju kada se odvaja od punomasnog mlijeka kako bi se smanjila njegova kiselost prije pasterizacije i pretvaranja u maslac. Obrano mlijeko se zatim zakiseli kako bi se odvojio kazein, koji se miješa s vapnom da bi se dobilo kazeinsko ljepilo. Nakon fermentacije preostalog obranog mlijeka (sirutke) u njega se dodaje vapno kako bi se izolirao kalcijev laktat koji se koristi u medicini ili kao sirovina za kasniju proizvodnju mliječne kiseline. Proizvodnja šećera također je povezana s upotrebom vapna. Za taloženje kalcijevog saharata, koji se zatim pročišćava od fosfata i organskih onečišćenja, sirovi šećerni sirup reagira s vapnom. Naknadno djelovanje ugljičnog dioksida dovodi do stvaranja netopljivog kalcijevog karbonata i pročišćene topljive saharoze. Ciklus se ponavlja nekoliko puta. Za šećer od trske obično je potrebno oko 3-5 kg ​​vapna po toni, dok je za šećer od repe potrebno stotinu puta više, tj. oko 1/2 tone vapna po toni šećera.

Također se može primijetiti privatno područje primjene kalcijevog karbonata u obliku sedefa. To je materijal koji čine tanki slojevi kalcijevog karbonata u obliku aragonita koji se zajedno drže pomoću proteinskog ljepila. Nakon poliranja svjetluca svim duginim bojama i postaje dekorativan, vrlo postojan, iako je 95% kalcijev karbonat.

Kalcijev sulfat obično postoji kao dihidrat (gips), iako se vadi i bezvodni kalcijev sulfat (anhidrit). Poznat je i alabaster - kompaktan, masivan, sitnozrnati oblik CaSO 4 2H 2 O, koji podsjeća na mramor. Ako se gips kalcinira na 150-165 °C, gubi oko 2/3 vode kristalizacije i formira poluhidrat CaSO 4 0,5 H 2 O, također poznat kao građevinski alabaster ili "pariški gips" (budući da je izvorno dobiven iz gips, iskopavan na Montmartreu). Grijanje na više visoka temperatura dovodi do stvaranja raznih bezvodnih oblika.

Iako se gips ne vadi u istim količinama kao vapnenac, on ostaje industrijski važan materijal. Gotovo sav kalcinirani gips (95%) koristi se za proizvodnju poluproizvoda - uglavnom zidnih ploča, a ostatak - u industrijskim i građevinskim žbukama. Upijajući vodu, hemihidrat se malo širi (za 0,2-0,3%), a to je glavna stvar kada se koristi za žbuku i žbuku. Pomoću aditiva moguće je promijeniti stupanj njegove ekspanzije u rasponu od 0,03–1,2%.

Za kalcij, stvaranje kompleksnih spojeva nije vrlo karakteristično. Kompleksi koji sadrže kisik, na primjer s EDTA ili polifosfatima, od velike su važnosti u analitičkoj kemiji i za uklanjanje iona kalcija iz tvrde vode.

Kalcij je jedan od makronutrijenata. Njegov sadržaj u tijelu odrasle osobe (na težini od 65 kg) iznosi 1,3 kg. Neophodan je za formiranje kostiju i zuba, održavanje srčanog ritma i zgrušavanje krvi. Glavni izvor kalcija u tijelu su mlijeko i mliječni proizvodi. dnevne potrebe iznosi 0,8 g dnevno. Apsorpciju kationa kalcija olakšavaju mlijeko i limunska kiselina, dok fosfatni ion, oksalatni ion i fitinska kiselina ometaju apsorpciju kalcija zbog stvaranja kompleksa i teško topljivih soli. Tijelo ima složen sustav za skladištenje i otpuštanje kalcija.

Upotreba kalcija kao gradevinski materijal kostiju i zuba je zbog činjenice da se ioni kalcija ne koriste u stanici. Koncentraciju kalcija kontroliraju posebni hormoni, a njihovo zajedničko djelovanje čuva i održava strukturu kostiju.

Pretpostavlja se da ioni kalcija, vežući se za živčanu membranu, utječu na njezinu propusnost za druge katione. Očito, zamjenjuje ione magnezija i tako aktivira neke enzime. Unos iona kalcija može se povezati s unošenjem fosfata, koji se stoga naziva nosačem kalcija.

Utvrđeno je da je regulator iona kalcija u različitim vrstama mišića sarkoplazmatski retikulum (SR). Ioni kalcija nakupljaju se u proteinima koji vežu kalcij, kao što je kalsekvestrin. Potonji veže približno 43 iona Ca 2+ po molu proteina. Kontrakcija mišića povezana je s otpuštanjem iona kalcija iz SR i njegovim vezanjem na aktivnih centara mišićnih vlakana. Koncentracija kalcijevih iona u sarkoplazmi povećava se 100 puta u nekoliko milisekundi. Vrlo brzo dolazi do prisilnog odljeva iona Ca 2+ iz SR. Odmah nakon oslobađanja iona kalcija, SR ih počinje pumpati natrag. Kontrakcija mišića nastaje kao posljedica pojave živčanog impulsa u motornom živčanom završetku u mišićnom vlaknu, što uzrokuje oslobađanje iona kalcija iz njegovih rezervi.

Mehanizam zgrušavanja krvi je kaskadni proces, čiji mnogi koraci ovise o prisutnosti iona kalcija, koji aktiviraju odgovarajuće enzime.

Nakupljanje kalcija je karakteristična značajka rast kostiju, zuba, školjki i drugih sličnih struktura. S druge strane, povećanje kalcija u atipičnim područjima dovodi do stvaranja kamenca, osteoartritisa, katarakte i arterijskih poremećaja.

Elena Savinkina

Kalcij ja Kalcij (kalcij, Ca)

kemijski element II skupine periodnog sustava kemijskih elemenata D.I. Mendeljejev; odnosi se na zemnoalkalijske metale, ima visoku biološku aktivnost.

Atomski broj kalcija je 20, atomska masa 40.08. U prirodi je pronađeno 6 stabilnih izotopa K. maseni brojevi 40, 42, 43, 44, 46 i 48.

Kalcij je kemijski aktivan, nalazi se u prirodi u obliku spojeva - silikata (na primjer, azbest), karbonata (vapnenac, mramor, kreda, kalcit, aragonit), sulfata (gips i anhidrit), fosforita, dolomita itd. glavni strukturni element koštano tkivo (vidi Kost) , važna komponenta sustava koagulacije krvi (zgrušavanje krvi) , bitan element ljudske hrane koji održava homeostatski omjer elektrolita unutarnje okruženje organizam.

Među naj važne funkcije u živom organizmu, njegovo sudjelovanje u radu mnogih enzimskih sustava (uključujući mišiće) u prijenosu živčanog impulsa, u reakciji mišića na živčani impuls iu promjenama u aktivnosti hormona, što se ostvaruje s sudjelovanje adenilat ciklaze, je povezano.

Ljudsko tijelo sadrži 1-2 kg kalcij (oko 20 G za 1 kg tjelesne težine, u novorođenčadi oko 9 g/kg). Iz ukupno kalcij 98-99% nalazi se u sastavu koštanog i hrskavičnog tkiva u obliku karbonata, fosfata, spojeva s klorom, organskih kiselina i drugih tvari. Ostatak se raspoređuje u mekim tkivima (oko 20 mg po 100 G tkivo) i izvanstaničnu tekućinu. Krvna plazma sadrži oko 2,5 mmol/l kalcij (9-11 mg/100 ml) u obliku dviju frakcija: nedifuzirajuće (kompleksi s proteinima) i difuzirajuće (ionizirani K. i kompleksi s kiselinama). Kompleksi s proteinima jedan su od oblika taloženja kalcija. Oni čine 1/3 ukupne količine K. plazme. ionizirani K u krvi iznosi 1,33 mmol/l, kompleksi s fosfatima, karbonatima, citratima i anionima drugih organskih kiselina - 0,3 mmol/l. Postoji obrnuti odnos između ioniziranog K. i K. fosfata u krvnoj plazmi, međutim, kod rahitisa se opaža smanjenje koncentracije oba iona, a kod hiperparatireoze povećanje. U stanicama je glavni dio K. povezan s proteinima i fosfolipidima staničnih membrana i membrana staničnih organela. Regulaciju transmembranskog prijenosa Ca 2+, u kojem sudjeluju specifični Ca 2+ ovisni, provode hormoni štitne žlijezde (Thyroid gland) i paratireoidnih žlijezda (Parathyroid glands) - paratiroidnog hormona i njegovog antagonista kalcitonina. Sadržaj ioniziranog K. u plazmi reguliran je složenim mehanizmom, čije su komponente (depo K.), jetra (sa žučom) i kalcitonin, kao i D (1,25-dioksi-kolekalciferol). povećava sadržaj K. i smanjuje sadržaj K. fosfata u krvi, djelujući sinergistički s vitaminom D. Uzrokuje hiperkalcijemiju povećanjem aktivnosti osteoklasta i pojačavanjem resorpcije, povećava reapsorpciju K. u bubrežnim tubulima. Uz hipokalcemiju, paratiroidni hormon se značajno povećava. , kao antagonist paratiroidnog hormona, s hiperkalcemijom smanjuje sadržaj K. u krvi i broj osteoklasta, povećava izlučivanje K. fosfata bubrezima. Hipofiza je također uključena u regulaciju metabolizma K. (vidi. Hormoni hipofize) , kora nadbubrežne žlijezde (Adrenals) . Održavanje homeostatske koncentracije K. u tijelu koordinira središnji živčani sustav. (uglavnom hipotalamo-hipofizni sustav (hipotalamo-hipofizni sustav)) i autonomni živčani sustav.

K. ima važnu ulogu u mehanizmu mišićnog rada (Muscular work) . To je čimbenik koji omogućuje kontrakciju mišića: s povećanjem koncentracije iona K. u mioplazmi, K. se veže za regulatorni protein, zbog čega postaje sposoban za interakciju s miozinom; povezujući se, formiraju se ova dva proteina, a mišić se kontrahira. U procesu stvaranja aktomiozina nastaje ATP čija kemijska energija osigurava izvođenje mehaničkog rada i djelomično se rasipa u obliku topline. Najveća kontraktilnost skeleta opažena je pri koncentraciji kalcija od 10 -6 -10 -7 madež; uz smanjenje koncentracije iona K. (manje od 10 -7 madež) mišić gubi sposobnost skraćivanja i napetosti. Djelovanje K. na tkiva očituje se u promjeni njihovog trofizma, intenzitetu redoks procesa i drugim reakcijama povezanim s stvaranjem energije. Promjena koncentracije K. u tekućini koja okružuje živčanu stanicu značajno utječe na njezine membrane za ione kalija, a posebno za ione natrija (vidi Biološke membrane) , štoviše smanjenje razine K. uzrokuje povećanje propusnosti membrane za natrijeve ione i povećanje ekscitabilnosti neurona. Povećanje koncentracije K. ima stabilizirajući učinak na membranu živčana stanica. Utvrđena je uloga K. u procesima povezanim sa sintezom i otpuštanjem medijatora živčanim završecima (Medijatori). , osiguravanje sinaptičkog prijenosa živčanih impulsa.

Izvor K. za tijelo su. Odrasla osoba trebala bi dobiti 800-1100 dnevno s hranom. mg kalcij, djeca mlađa od 7 godina - oko 1000 mg, 14-18 godina - 1400 mg, trudnice - 1500 mg, njega - 1800-2000 mg. Kalcij sadržan u prehrambenim proizvodima zastupljen je uglavnom fosfatom, drugim spojevima (karbonat, tartarat, K. oksalat i kalcij-magnezijeva sol fitinske kiseline) - u znatno manjim količinama. Pretežno netopljive soli K. u želucu se djelomično otapaju želučanim sokom, zatim su izložene djelovanju žučnih kiselina, koje ga pretvaraju u asimilirani oblik. K. javlja se uglavnom u proksimalnim dijelovima tanko crijevo. odrasla osoba asimilira manje od polovice ukupne količine K unesene hranom.. Asimilacija K. povećava se tijekom rasta tijekom trudnoće i dojenja. Na asimilaciju K. utječe njegov omjer s mastima, magnezijem i fosforom iz hrane, vitaminom D i drugim čimbenicima. Kod nedovoljnog unosa masti stvara se manjak kalcijevih soli masnih kiselina koje su neophodne za stvaranje topivih kompleksa sa žučnim kiselinama. Nasuprot tome, pri konzumiranju pretjerano masne hrane nema dovoljno žučnih kiselina za prevođenje u topljivo stanje, pa se znatna količina neapsorbiranog kalcija izlučuje iz organizma. Optimalan omjer K. i fosfora u hrani osigurava mineralizaciju kostiju rastućeg organizma. Regulator ovog omjera je vitamin D, što objašnjava povećanu potrebu za njim kod djece.

Način izlučivanja K. ovisi o prirodi prehrane: u slučaju prevlasti kiselih proizvoda u prehrani (meso, kruh, jela od žitarica), izlučivanje K. urinom, proizvodi s alkalna reakcija(mliječni proizvodi, voće, povrće) - s izmetom. Čak i blagi porast njegovog sadržaja u krvi dovodi do povećanja izlučivanja K. s urinom.

Višak () K. ili njegov nedostatak () u tijelu može biti uzrok ili posljedica brojnih patoloških stanja. Dakle, hiperkalcemija se javlja s prekomjernim unosom soli K., povećanom apsorpcijom K. u crijevima, smanjenjem njegovog izlučivanja putem bubrega, povećanom potrošnjom vitamina D, a očituje se zastojem u rastu, anoreksijom, zatvorom, žeđu, poliurija, hipotenzija mišića, hiperrefleksija. Dugotrajna hiperkalcijemija razvija kalcifikaciju , arterijska, nefropatija. uočeno u nizu bolesti praćenih kršenjem metabolizma minerala (vidi Rahitis , osteomalacija) , sistemska koštana sarkoidoza i multipli mijelom, Itsenko-Cushingova bolest, akromegalija, hipotireoza, maligni tumori, osobito u prisutnosti koštanih metastaza, hiperparatireoza. Hiperkalcemija obično prati. Hipokalcemija koja se klinički očituje kao tetanija (tetanija) , može se javiti s hipoparatireozom, idiopatskom tetanijom (spazmofilijom), bolestima gastrointestinalnog trakta, kroničnim zatajenja bubrega, dijabetes, Fanconi-Albertinijev sindrom, hipovitaminoza D. S nedostatkom K. u tijelu, K. pripravci se koriste za nadomjesnu terapiju (kalcijev klorid, kalcijev glukonat, kalcijev laktat, kalcij, kalcijev karbonat).

Određivanje sadržaja K. u krvnom serumu, urinu i izmetu služi kao pomoćni dijagnostički test za određene bolesti. Za proučavanje bioloških tekućina koriste se izravne i neizravne metode. Neizravne metode temelje se na preliminarnom taloženju K. amonijevim oksalatom, kloranilatom ili pikrolenatom i naknadnom gravimetrijskom, titrimetrijskom ili kolorimetrijskom određivanju. Izravne metode uključuju kompleksometrijsku titraciju u prisutnosti etilendiamintetraacetata ili etilen glikoltetraacetata i metalnih indikatora, kao što su mureksid (Greenblatt-Hartmanova metoda), fluorekson, tamnoplavi kiseli krom, kalcij itd., kolorimetrijske metode s alizarinom, metiltimol plavim, o-krezolftaleinom komplekson, gliokeal-bis-2-hidroksianil; fluorimetrijske metode metoda plamene fotometrije; atomska apsorpcijska spektrometrija (najtočnija i najosjetljivija metoda koja vam omogućuje određivanje do 0,0001% kalcija); metoda pomoću ion-selektivnih elektroda (omogućuje određivanje aktivnosti kalcijevih iona). Sadržaj ioniziranog K. u krvnom serumu može se odrediti pomoću podataka) koncentracije ukupnog K. i ukupnog proteina pomoću empirijske formule: postotak kalcija vezanog na protein = 8 () + 2 () + 3 G/100 ml.

Bibliografija: Kostyuk P.G. Kalcij i stanični, M., 1986, bibliogr.; Laboratorijske metode istraživanja u klinici, ur. V.V. Menjšikov, str. 59, 265, M., 1987; Regulacija i ioni kalcija, ur. DOKTOR MEDICINE. Kursky et al., Kijev, 1977.; Romanenko V.D. metabolizam kalcija, Kijev, 1975, bibliogr.

1. Mala medicinska enciklopedija. - M.: Medicinska enciklopedija. 1991-96 2. Prva pomoć. - M.: Boljšaja Ruska enciklopedija. 1994. 3. enciklopedijski rječnik medicinski pojmovi. - M.: Sovjetska enciklopedija. - 1982-1984.

- (Kalcij), Ca, kemijski element II skupine periodnog sustava, atomski broj 20, atomska masa 40,08; odnosi se na zemnoalkalijske metale; tt 842 °C. Sadržano u koštanom tkivu kralježnjaka, školjkama mekušaca, ljuskama jaja. Kalcij ...... Moderna enciklopedija

metal srebrnast bijela boja, viskozan, savitljiv, brzo oksidira na zraku. Brzina taljenja pa 800 810°. U prirodi se javlja u obliku raznih soli, koje stvaraju naslage krede, vapnenca, mramora, fosforita, apatita, gipsa i dr. Na žut. dor…… Tehnički željeznički rječnik

- (lat. Calcium) Ca, kemijski element II skupine periodnog sustava, atomskog broja 20, atomske mase 40,078, pripada zemnoalkalijskim metalima. Naziv je od lat. calx, genitiv calcis vapno. Srebrnasto bijeli metal, ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

- (simbol Ca), rasprostranjen srebrno bijeli metal iz skupine ZEMLJNOALKALNIH, prvi put je izoliran 1808. godine. Sadrži ga mnoge stijene ah i minerala, osobito u vapnencu i gipsu, kao i u kostima. Doprinosi tijelu... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

Ca (od lat. Calx, rod calcis lime *a. calcium; n. Kalzium; f. calcium; i. calcio), kem. element II grupa periodični. sustavi Mendeljejeva, at.s. 20, na. m. 40.08. Sastoji se od šest stabilnih izotopa: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%), ... ... Geološka enciklopedija

KALCIJ, kalcij, pl. ne, muž. (od lat. calx vapno) (kemijski). Kemijski element je srebrno-bijeli metal koji se nalazi u vapnu. Rječnik Ushakov. D.N. Ushakov. 1935. 1940. ... Objašnjavajući rječnik Ušakovljeva fizička enciklopedija

Kalcij je element glavne podskupine druge skupine, četvrte periode periodnog sustava kemijskih elemenata, s atomskim brojem 20. Označava se simbolom Ca (lat. Calcium). Jednostavna tvar kalcij (CAS broj: 7440-70-2) je mekan, reaktivan, srebrno-bijeli zemnoalkalijski metal.

Povijest i porijeklo imena

Naziv elementa dolazi od lat. calx (u genitivu calcis) - "vapno", "mekani kamen". Predložio ga je engleski kemičar Humphrey Davy, koji je 1808. elektrolitičkom metodom izolirao metalni kalcij. Davy je elektrolizirao smjesu vlažnog gašenog vapna sa živinim oksidom HgO na platinastoj ploči, koja je bila anoda. Kao katoda služila je platinasta žica uronjena u tekuću živu. Kao rezultat elektrolize dobiven je kalcijev amalgam. Otjeravši iz njega živu, Davy je dobio metal koji se zove kalcij.
Spojevi kalcija - vapnenac, mramor, gips (kao i vapno - produkt gorenja vapnenca) korišteni su u građevinarstvu prije nekoliko tisućljeća. Sve do kraja 18. stoljeća kemičari su vapno smatrali jednostavnim tijelom. Godine 1789. A. Lavoisier je predložio da su vapno, magnezij, barit, glinica i silicij složene tvari.

Priznanica

Slobodni metalni kalcij dobiva se elektrolizom taline koja se sastoji od CaCl 2 (75-80%) i KCl ili iz CaCl 2 i CaF 2, kao i aluminotermnom redukcijom CaO na 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al → CaAl 2 O 4 + 3Ca.

Fizička svojstva

Metalni kalcij postoji u dvije alotropske modifikacije. Do 443 °C, α-Ca s kubičnom centriranom rešetkom je stabilan (parametar a = 0,558 nm), iznad β-Ca je stabilan s kubičnom tjelesno centriranom rešetkom tipa α-Fe (parametar a = 0,448 nm). Standardna entalpija ΔH 0 prijelaza α → β je 0,93 kJ/mol.
Postupnim povećanjem tlaka počinje pokazivati ​​svojstva poluvodiča, ali ne postaje poluvodič u punom smislu riječi (više nije ni metal). Daljnjim povećanjem tlaka vraća se u metalno stanje i počinje pokazivati ​​supravodljiva svojstva (temperatura supravodljivosti je šest puta viša od žive, a po vodljivosti daleko premašuje sve ostale elemente). Jedinstveno ponašanje kalcija na mnogo je načina slično stronciju (tj. paralele u periodni sustav su spremljeni).

Kemijska svojstva

Kalcij je tipičan zemnoalkalijski metal. Kemijska aktivnost kalcija je visoka, ali niža od one svih ostalih zemnoalkalijskih metala. Lako reagira s kisikom, ugljičnim dioksidom i vlagom u zraku, zbog čega je površina metalnog kalcija obično mutno siva, stoga se u laboratoriju kalcij obično skladišti, kao i drugi zemnoalkalijski metali, u čvrsto zatvorena staklenka pod slojem kerozina ili tekućeg parafina.

Kalcij je kemijski element II skupine s atomskim brojem 20 u periodnom sustavu, koji se označava simbolom Ca (lat. Calcium). Kalcij je mekani zemnoalkalijski metal srebrnasto-sive boje.

20 element periodnog sustava Naziv elementa dolazi od lat. calx (u genitivu calcis) - "vapno", "mekani kamen". Predložio ga je engleski kemičar Humphry Davy, koji je izolirao metalni kalcij 1808.
Spojevi kalcija - vapnenac, mramor, gips (kao i vapno - produkt gorenja vapnenca) korišteni su u građevinarstvu prije nekoliko tisućljeća.
Kalcij je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji. Spojevi kalcija nalaze se u gotovo svim životinjama i biljnih tkiva. Čini 3,38% mase zemljine kore (5. mjesto po zastupljenosti nakon kisika, silicija, aluminija i željeza).

Pronalaženje kalcija u prirodi

Zbog visoke kemijske aktivnosti kalcija u slobodnom obliku u prirodi nema.
Kalcij čini 3,38% mase zemljine kore (5. mjesto po zastupljenosti nakon kisika, silicija, aluminija i željeza). Sadržaj elementa u morskoj vodi je 400 mg/l.

izotopi

Kalcij se u prirodi javlja u obliku mješavine šest izotopa: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, među kojima je najčešći - 40Ca - 96,97%. Kalcijeve jezgre sadrže magični broj protona: Z = 20. Izotopi
40
20
Ca20 i
48
20
Ca28 dvije su od pet jezgri dvostrukog magičnog broja koje se nalaze u prirodi.
Od šest prirodno prisutnih izotopa kalcija, pet ih je stabilno. Šesti izotop 48Ca, najteži od šest i vrlo rijedak (njegova izotopska zastupljenost je samo 0,187%), prolazi kroz dvostruki beta raspad s vremenom poluraspada od 1,6 1017 godina.

U stijenama i mineralima

Najviše kalcija sadržano je u sastavu silikata i alumosilikata raznih stijena (granita, gnajsa i dr.), osobito u glinencu - anortitu Ca.
U obliku sedimentnih stijena spojevi kalcija predstavljeni su kredom i vapnencem, koji se uglavnom sastoje od minerala kalcita (CaCO3). Kristalni oblik kalcita, mramor, mnogo je rjeđi u prirodi.
Dosta su rašireni minerali kalcija kao što su kalcit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabaster CaSO4 0,5H2O i gips CaSO4 2H2O, fluorit CaF2, apatiti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3. Prisutnost soli kalcija i magnezija u prirodnoj vodi određuje njezinu tvrdoću.
Kalcij, koji snažno migrira u zemljinoj kori i nakuplja se u raznim geokemijskim sustavima, tvori 385 minerala (četvrti po broju minerala).

Biološka uloga kalcija

Kalcij je čest makronutrijent u biljkama, životinjama i ljudima. Kod ljudi i drugih kralješnjaka najviše ga ima u kosturu i zubima. Kalcij se nalazi u kostima u obliku hidroksiapatita. Iz razne forme kalcijev karbonat (vapno) su "kosturi" većine skupina beskralješnjaka (spužve, koraljni polipi, školjke, itd.). Ioni kalcija uključeni su u procese zgrušavanja krvi, a također služe kao jedan od univerzalnih sekundarnih glasnika unutar stanica i reguliraju niz unutarstaničnih procesa - kontrakcija mišića, egzocitoza, uključujući lučenje hormona i neurotransmitera. Koncentracija kalcija u citoplazmi ljudskih stanica je oko 10−4 mmol/l, u međustaničnim tekućinama oko 2,5 mmol/l.

Potreba za kalcijem ovisi o dobi. Za odrasle u dobi od 19 do 50 godina i djecu od 4 do uključivo 8 godina dnevna potreba (RDA) je 1000 mg (sadržano u približno 790 ml mlijeka s udjelom masti 1%), a za djecu od 9 do uključivo 18 godina - 1300 mg dnevno (sadržano u približno 1030 ml mlijeka s udjelom masti od 1%). U adolescenciji je vrlo važan adekvatan unos kalcija zbog intenzivnog rasta kostura. Međutim, prema istraživanju u SAD-u, samo 11% djevojčica i 31% dječaka u dobi od 12-19 godina ostvaruje svoje potrebe. U uravnoteženoj prehrani većina kalcij (oko 80%) ulazi u tijelo djeteta s mliječnim proizvodima. Preostali kalcij dolazi iz žitarica (uključujući kruh od cjelovitih žitarica i heljde), mahunarki, naranči, zelja, orašastih plodova. U "mliječnim" proizvodima na bazi mliječne masti ( maslac, vrhnje, kiselo vrhnje, sladoled na bazi vrhnja) praktički ne sadrži kalcij. Što više in mliječni proizvod mliječne masti, sadrži manje kalcija. Apsorpcija kalcija u crijevu odvija se na dva načina: transcelularno (transcelularno) i međustanično (paracelularno). Prvi mehanizam je posredovan djelovanjem aktivnog oblika vitamina D (kalcitriola) i njegovih crijevnih receptora. Ima veliku ulogu u niskom do umjerenom unosu kalcija. Na više sadržaja kalcija u prehrani, međustanična apsorpcija počinje igrati glavnu ulogu, što je povezano s velikim gradijentom koncentracije kalcija. Zahvaljujući transcelularnom mehanizmu, kalcij se u većoj mjeri apsorbira u duodenum(zbog najveće koncentracije receptora tamo u kalcitriolu). Zbog međustaničnog pasivnog prijenosa, apsorpcija kalcija je najaktivnija u sva tri odjela tankog crijeva. Apsorpciju kalcija paracelularno potiče laktoza (mliječni šećer).

Apsorpciju kalcija ometaju neke životinjske masti (uključujući kravlje mlijeko i goveđi loj, ali ne mast) i palmino ulje. Palmitinska i stearinska masna kiselina sadržana u takvim mastima cijepaju se tijekom probave u crijevima i u slobodnom obliku čvrsto vežu kalcij, tvoreći kalcijev palmitat i kalcijev stearat (netopivi sapuni). U obliku ovog sapuna sa stolicom gubi se i kalcij i masnoća. Taj je mehanizam odgovoran za smanjenu apsorpciju kalcija, smanjenu mineralizaciju kostiju i smanjene neizravne pokazatelje čvrstoće kostiju u dojenčadi koja koriste formule za dojenčad temeljene na palmino ulje(palmin olein). U te je djece stvaranje kalcijevih sapuna u crijevima povezano s otvrdnjavanjem stolice, smanjenjem njezine učestalosti, kao i češćim regurgitacijom i kolikama.

Koncentracija kalcija u krvi, zbog svoje važnosti za veliki broj vitalnih važne procese je precizno reguliran, a pravilnom prehranom i dovoljnim unosom nemasnih mliječnih proizvoda i vitamina D ne dolazi do nedostatka. Dugotrajni nedostatak kalcija i/ili vitamina D u prehrani dovodi do povećanog rizika od osteoporoze i uzrokuje rahitis u dojenačkoj dobi.

Prevelike doze kalcija i vitamina D mogu uzrokovati hiperkalcijemiju. Maksimalna sigurna doza za odrasle od 19 do uključivo 50 godina je 2500 mg dnevno (oko 340 g sira Edam).

DEFINICIJA

Kalcij- dvadeseti element periodnog sustava. Oznaka - Ca iz latinskog "kalcij". Smješten u četvrto razdoblje, IIA skupina. Odnosi se na metale. Naboj jezgre je 20.

Kalcij je jedan od najzastupljenijih elemenata u prirodi. Sadrži približno 3% (mase) u zemljinoj kori. Javlja se kao brojne naslage vapnenca i krede, kao i mramora, koji su prirodne varijante kalcijevog karbonata CaCO 3 . U velike količine tu su i gips CaSO 4 × 2H 2 O, fosforit Ca 3 (PO 4) 2 i, konačno, razni silikati koji sadrže kalcij.

Kao jednostavna tvar kalcij je savitljiv, prilično čvrsti metal bijela (slika 1). Na zraku se brzo prekriva slojem oksida, a kada se zagrije, gori svijetlim crvenkastim plamenom. S hladna voda kalcij reagira relativno sporo, ali od Vruća voda brzo istiskuje vodik, stvarajući hidroksid.

Riža. 1. Kalcij. Izgled.

Atomska i molekularna težina kalcija

Relativna molekulska masa tvari (M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa određene molekule veća od 1/12 mase atoma ugljika, a relativna atomska masa elementa (Ar r) koliko je puta prosječna masa atoma kemijski element više od 1/12 mase atoma ugljika.

Budući da u slobodnom stanju kalcij postoji u obliku monoatomskih molekula Ca, vrijednosti njegove atomske i molekularne mase su iste. One su jednake 40,078.

Izotopi kalcija

Poznato je da se kalcij u prirodi nalazi u obliku četiri stabilna izotopa 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, s jasnom prevlašću izotopa 40Ca (99,97%). Njihovi maseni brojevi su 40, 42, 43, 44, 46 i 48. Jezgra atoma izotopa kalcija 40 Ca sadrži dvadeset protona i dvadeset neutrona, a ostali izotopi od nje se razlikuju samo po broju neutrona.

Postoje umjetni izotopi kalcija s masenim brojevima od 34 do 57, među kojima je najstabilniji 41 Ca s vremenom poluraspada od 102 tisuće godina.

Ioni kalcija

Na vanjskoj energetskoj razini atoma kalcija postoje dva elektrona koji su valentni:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .

Kao rezultat kemijske interakcije, kalcij odustaje od svojih valentnih elektrona, tj. je njihov donor i pretvara se u pozitivno nabijen ion:

Ca 0 -2e → Ca 2+.

Molekula i atom kalcija

U slobodnom stanju kalcij postoji u obliku monoatomskih molekula Ca. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu kalcija:

legure kalcija

Kalcij služi kao legirajuća komponenta nekih legura olova.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1