Ar ko kalcijs var mijiedarboties? Kalcija ķīmiskās un fizikālās īpašības, mijiedarbība ar ūdeni
Sākums / Lekcijas 1. kurss / Vispārīgi un organiskā ķīmija/ 23. jautājums. Kalcijs / 2. Fizikālās un ķīmiskās īpašības
fizikālās īpašības. Kalcijs ir sudrabaini balts kaļams metāls, kas kūst 850°C temperatūrā. C un vārās 1482 grādos. C. Tas ir daudz cietāks par sārmu metāliem.
Ķīmiskās īpašības. Kalcijs ir aktīvs metāls. Tātad normālos apstākļos tas viegli mijiedarbojas ar atmosfēras skābekli un halogēniem:
2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (kalcija oksīds);
Ca + Br2 = CaBr2 (kalcija bromīds).
Ar ūdeņradi, slāpekli, sēru, fosforu, oglekli un citiem nemetāliem kalcijs karsējot reaģē:
Ca + H2 = CaH2 (kalcija hidrīds);
3 Ca + N2 = Ca3N2 (kalcija nitrīds);
Ca + S = CaS (kalcija sulfīds);
3 Ca + 2 P = Ca3P2 (kalcija fosfīds);
Ca + 2 C \u003d CaC2 (kalcija karbīds).
Ar auksts ūdens kalcijs mijiedarbojas lēni, bet ar karstu - ļoti enerģiski:
Ca + 2 H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2.
Kalcijs var mazāk atņemt skābekli vai halogēnus no oksīdiem un halogenīdiem aktīvie metāli, t.i., tam piemīt atjaunojošas īpašības:
5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;
- 1. Atrodoties dabā
- 3. Kvīts
- 4. Pieteikums
www.medkurs.ru
Kalcijs | ceļvedis Pesticides.ru
Daudziem cilvēkiem zināšanas par kalciju aprobežojas ar to, ka šis elements ir nepieciešams veseliem kauliem un zobiem. Kur vēl tas ir ietverts, kāpēc tas vajadzīgs un cik vajadzīgs, ne visiem ir priekšstats. Tomēr kalcijs ir atrodams daudzos mums pazīstamos savienojumos, gan dabīgos, gan cilvēka radītos. Krīts un kaļķi, alu stalaktīti un stalagmīti, senās fosilijas un cements, ģipsis un alabastrs, piena produkti un pretosteoporozes zāles - tas viss un vēl vairāk ir savādāk augsts saturs kalcijs.
Šo elementu 1808. gadā pirmo reizi ieguva G. Davy, un sākumā tas netika īpaši aktīvi izmantots. Neskatoties uz to, šobrīd šis metāls pēc ražošanas ir piektais pasaulē, un nepieciešamība pēc tā pieaug ar katru gadu. Galvenā kalcija izmantošanas joma ir būvmateriālu un maisījumu ražošana. Tomēr tas ir nepieciešams ne tikai māju, bet arī dzīvo šūnu celtniecībai. Cilvēka organismā kalcijs ir daļa no skeleta, padara iespējamas muskuļu kontrakcijas, nodrošina asins recēšanu un regulē vairāku orgānu darbību. gremošanas enzīmi un veic citas diezgan daudzas funkcijas. Tas ir ne mazāk svarīgi citiem dzīviem objektiem: dzīvniekiem, augiem, sēnītēm un pat baktērijām. Tajā pašā laikā kalcija nepieciešamība ir diezgan augsta, kas ļauj to klasificēt kā makroelementu.
Kalcijs (kalcijs), Ca - ķīmiskais elements Mendeļejeva periodiskās sistēmas II grupas galvenā apakšgrupa. Atomskaitlis - 20. Atommasa - 40,08.
Kalcijs ir sārmzemju metāls. Brīvā stāvoklī kaļams, diezgan ciets, balts. Blīvums attiecas uz vieglajiem metāliem.
- Blīvums - 1,54 g / cm3,
- Kušanas temperatūra - +842 ° C,
- Vārīšanās temperatūra - +1495 ° C.
Kalcijam ir izteiktas metāliskas īpašības. Visos savienojumos oksidācijas pakāpe ir +2.
Gaisā tas ir pārklāts ar oksīda slāni, karsējot, tas deg ar sarkanīgu, spilgtu liesmu. Tas lēni reaģē ar aukstu ūdeni un ātri izspiež ūdeņradi no karstā ūdens un veido hidroksīdu. Reaģējot ar ūdeņradi, veidojas hidrīdi. Istabas temperatūrā tas reaģē ar slāpekli, veidojot nitrīdus. Tas arī viegli savienojas ar halogēniem un sēru, karsējot atjauno metālu oksīdus.
Kalcijs ir viens no visbiežāk sastopamajiem elementiem dabā. Zemes garozā tā saturs ir 3% no svara. Tas notiek krīta, kaļķakmens, marmora (dabiska kalcija karbonāta CaCO3 šķirne) nogulšņu veidā. Lielos daudzumos ir ģipša (CaSO4 x 2h3O), fosforīta (Ca3 (PO4) 2) un dažādu kalciju saturošu silikātu nogulsnes.
Ūdens
. Kalcija sāļi gandrīz vienmēr atrodas dabiskajā ūdenī. No tiem tikai ģipsis tajā nedaudz šķīst. Ar oglekļa dioksīda saturu ūdenī kalcija karbonāts nonāk šķīdumā bikarbonāta Ca(HCO3)2 formā.ciets ūdens
. Dabīgo ūdeni ar lielu daudzumu kalcija vai magnija sāļu sauc par cietu.mīksts ūdens
. Ar zemu šo sāļu saturu vai to neesamību ūdeni sauc par mīkstu.Augsnes
. Parasti augsnes ir pietiekami nodrošinātas ar kalciju. Un, tā kā kalcijs lielākā masā ir augu veģetatīvā daļā, tā izvadīšana ar ražu ir niecīga.Kalcija zudumi no augsnes rodas tā izskalošanās rezultātā ar nokrišņiem. Šis process ir atkarīgs no augsnes granulometriskā sastāva, nokrišņu daudzuma, augu sugām, kaļķu un minerālmēslu formām un devām. Atkarībā no šiem faktoriem kalcija zudumi no aramslāņa ir no vairākiem desmitiem līdz 200–400 kg/ha vai vairāk.
Kalcija saturs dažādos augsnes veidos
Podzoliskās augsnes satur 0,73% (no augsnes sausnas) kalcija.
Pelēks mežs - 0,90% kalcija.
Černozems - 1,44% kalcija.
Serozems - 6,04% kalcija.
Augā kalcijs ir fosfātu, sulfātu, karbonātu veidā, pektīna un skābeņskābes sāļu veidā. Gandrīz 65% no augos esošā kalcija var iegūt ar ūdeni. Pārējo apstrādā ar vāju etiķskābi un sālsskābi. Lielākā daļa kalcija atrodas novecojošās šūnās.
Kalcija deficīta simptomi: |
|
kultūra | deficīta simptomi |
Vispārēji simptomi | Apikālā pumpura balināšana; Jaunu lapu balināšana; Lapu gali ir noliekti uz leju; Lapu malas saritinās; |
Kartupeļi | Augšējās lapas slikti zied; Nomirst stublāja augšanas punkts; Lapu malās ir gaiša svītra, vēlāk tā kļūst tumšāka; Lapu malas ir savītas uz augšu; |
Kāposti baltie un ziedkāposti | Uz jaunu augu lapām hlorotiski plankumi (marmorējums) vai baltas svītras gar malām; Vecākiem augiem lapas saritinās un parādās apdegumi; Izaugsmes punkts mirst |
Lapu gala daivas mirst Ziedi nokrīt; Augļa virsotnē parādās tumšs plankums, kas palielinās auglim augot (tomātu virsotnes puve) |
|
Apikālie pumpuri mirst; Jauno lapu malas ir aptītas, saplēstas, pēc tam nomirst; Dzinumu augšējās daļas nomirst; Sakņu galu bojājumi; Augļa mīkstumā - brūni plankumi (rūgta kauliņa); Pasliktinās augļu garša; Samazināta augļu tirgojamība |
Kalcija funkcijas
Šī elementa ietekme uz augiem ir daudzpusēja un, kā likums, pozitīva. Kalcijs:
- Uzlabo vielmaiņu;
- Spēlē svarīgu lomu ogļhidrātu kustībā;
- Ietekmē slāpekli saturošu vielu metamorfozes;
- Paātrina sēklu rezerves proteīnu patēriņu dīgšanas laikā;
- Spēlē lomu fotosintēzes procesā;
- spēcīgs citu katjonu antagonists, novērš to pārmērīgu iekļūšanu augu audos;
- Tas ietekmē protoplazmas fizikāli ķīmiskās īpašības (viskozitāti, caurlaidību utt.) un līdz ar to arī normālu bioķīmisko procesu norisi augā;
- Kalcija savienojumi ar pektīnu salīmē atsevišķu šūnu sienas;
- Ietekmē enzīmu darbību.
Jāņem vērā, ka kalcija savienojumu (kaļķu) ietekme uz enzīmu aktivitāti izpaužas ne tikai tiešā iedarbībā, bet arī pateicoties augsnes fizikāli ķīmisko īpašību un tās uztura režīma uzlabošanai. Turklāt augsnes kaļķošana būtiski ietekmē vitamīnu biosintēzes procesus.
Kalcija trūkums (deficīts) augos
Kalcija trūkums galvenokārt ietekmē sakņu sistēmas attīstību. Sakņu matiņu veidošanās uz saknēm apstājas. Saknes ārējās šūnas tiek iznīcinātas.
Šis simptoms izpaužas gan ar kalcija trūkumu, gan ar barības vielu šķīduma nelīdzsvarotību, tas ir, monovalento nātrija, kālija un ūdeņraža katjonu pārsvaru tajā.
Turklāt nitrātu slāpekļa klātbūtne augsnes šķīdumā uzlabo kalcija plūsmu augu audos, bet amonjaks to samazina.
Kalcija bada pazīmes ir gaidāmas, ja kalcija saturs ir mazāks par 20% no augsnes katjonu apmaiņas kapacitātes.
Simptomi. Vizuāli kalcija deficītu nosaka šādas pazīmes:
- Pie augu saknēm tiek novēroti bojāti brūni galiņi;
- Augšanas punkts ir deformēts un nomirst;
- Ziedi, olnīcas un pumpuri nokrīt;
- Augļi ir bojāti ar nekrozi;
- Lapas ir hlorotiskas;
- Apikālais pumpurs nomirst, un stumbra augšana apstājas.
Kāposti, lucerna, āboliņš ir ļoti jutīgi pret kalcija klātbūtni. Konstatēts, ka šiem pašiem augiem ir raksturīga arī paaugstināta jutība pret augsnes skābumu.
Saindēšanās ar minerālu kalciju izraisa interveinālo hlorozi ar bālganiem nekrotiskiem plankumiem. Tie var būt krāsaini vai ar koncentriskiem gredzeniem, kas piepildīti ar ūdeni. Daži augi reaģē uz lieko kalciju, audzējot lapu rozetes, nomirstot dzinumus un krītot lapām. Simptomi pēc izskata ir līdzīgi dzelzs un magnija trūkumam.
Kalcija papildināšanas avots augsnē ir kaļķu mēslojums. Tie ir sadalīti trīs grupās:
- Cietie kaļķaini ieži;
- Mīkstie kaļķaini ieži;
- Rūpnieciskie atkritumi ar augstu kaļķa saturu.
Cietos kaļķakmens iežus pēc CaO un MgO satura iedala:
- kaļķakmeņi (55–56% CaO un līdz 0,9% MgO);
- dolomīta kaļķakmeņi (42–55% CaO un līdz 9% MgO);
- dolomīti (32–30% CaO un 18–20% MgO).
Kaļķakmeņi
- pamata kaļķu mēslojums. Satur 75–100% Ca un Mg oksīdu CaCO3 izteiksmē.Dolomitizēts kaļķakmens
. Satur 79-100% aktīvās sastāvdaļas (a.i.) CaCO3 izteiksmē. Ieteicams augsekās ar kartupeļiem, pākšaugiem, liniem, sakņu kultūrām, kā arī uz stipri podzolētām augsnēm.Marl
. Satur līdz 25–15% CaCO3 un piemaisījumus māla veidā ar smiltīm līdz 20–40%. Darbojas lēni. Ieteicams lietot vieglās augsnēs.Krīts
. Satur 90–100% CaCO3. Darbība ir ātrāka nekā kaļķakmens. Tas ir vērtīgs kaļķu mēslojums smalki samaltā veidā.dedzināts kaļķis
(CaO). CaCO3 saturs pārsniedz 70%. To raksturo kā spēcīgu un ātri iedarbīgu kaļķošanas materiālu.Dzēstie kaļķi
(Ca(OH)2). CaCO3 saturs ir 35% vai vairāk. Tas ir arī spēcīgs un ātri iedarbīgs kaļķu mēslojums.Dolomīta milti
. CaCO3 un MgCO3 saturs ir aptuveni 100%. Darbībā lēnāks nekā kaļķaini tufi. Parasti izmanto vietās, kur nepieciešams magnijs.kaļķaini tufi
. CaCO3 saturs ir 15–96%, piemaisījumi līdz 25% mālu un smilšu, 0,1% P2O5. Darbība ir ātrāka nekā kaļķakmens.Defekācijas dubļi (defekācija)
. Sastāv no CaCO3 un Ca(OH)2. Kaļķu saturs uz CaO ir līdz 40%. Ir arī slāpeklis - 0,5% un P2O5 - 1-2%. Tie ir cukurbiešu fabriku atkritumi. Ieteicams lietot ne tikai augsnes skābuma samazināšanai, bet arī biešu audzēšanas vietās uz melnzemju augsnēm.Slānekļa pelnu cikloni
. Sauss pulverizēts materiāls. Aktīvās vielas saturs ir 60-70%. Attiecas uz rūpnieciskajiem atkritumiem.Putekļi no krāsnīm un cementa rūpnīcām
. CaCO3 saturam jābūt lielākam par 60%. Praksē to izmanto fermās, kas atrodas cementa rūpnīcu tiešā tuvumā.Metalurģijas izdedži
. Izmanto Urālu un Sibīrijas reģionos. Nehigroskopisks, viegli izsmidzināms. Jāsatur vismaz 80% CaCO3, mitruma saturam jābūt ne vairāk kā 2%. Svarīgs ir granulometriskais sastāvs: 70% - mazāks par 0,25 mm, 90% - mazāks par 0,5 mm.organiskie mēslošanas līdzekļi. Ca saturs CaCO3 izteiksmē ir 0,32–0,40%.
Fosfāta milti. Kalcija saturs ir 22% CaCO3.
Kaļķu mēslojumu izmanto ne tikai augsnes un augu nodrošināšanai ar kalciju. Galvenais to izmantošanas mērķis ir augsnes kaļķošana. Šī ir ķīmiskās reģenerācijas metode. Tā mērķis ir neitralizēt augsnes lieko skābumu, uzlabot tās agrofizikālās, agroķīmiskās un bioloģiskās īpašības, apgādāt augus ar magniju un kalciju, mobilizēt un imobilizēt makroelementus un mikroelementus, radot optimālus ūdens fizikālos, fizikālos un gaisa apstākļus kultivēto augu dzīvei.
Augsnes kaļķošanas efektivitāte
Vienlaikus ar augu vajadzību pēc kalcija kā minerālbarības elementa, kaļķošana izraisa vairākas pozitīvas izmaiņas augsnēs.
Kaļķošanas ietekme uz dažu augšņu īpašībām
Kalcijs veicina augsnes koloīdu koagulāciju un novērš to izskalošanos. Tas atvieglo augsnes apstrādi un uzlabo aerāciju.
Kaļķošanas rezultātā:
- smilšainas humusa augsnes palielina to ūdens uzsūkšanas spēju;
- uz smagām māla augsnēm veidojas augsnes agregāti un duļķi, kas uzlabo ūdens caurlaidību.
Jo īpaši organiskās skābes tiek neitralizētas un H-joni tiek izspiesti no absorbējošā kompleksa. Tas noved pie apmaiņas novēršanas un augsnes hidrolītiskā skābuma samazināšanās. Tajā pašā laikā uzlabojas augsnes absorbējošā kompleksa katjonu sastāvs, kas rodas, ūdeņraža un alumīnija jonu pārejai uz kalcija un magnija katjoniem. Tas palielina augsnes piesātinājuma pakāpi ar bāzēm un palielina uzņemšanas spēju.
Kaļķošanas ietekme uz augu piegādi ar slāpekli
Pēc kaļķošanas augsnes un tās struktūras pozitīvās agroķīmiskās īpašības var saglabāties vairākus gadus. Tas veicina labvēlīgu apstākļu radīšanu labvēlīgo mikrobioloģisko procesu uzlabošanai, lai mobilizētu barības vielas. Tiek pastiprināta augsnē brīvi dzīvojošo amonifikatoru, nitrifikatoru, slāpekli fiksējošo baktēriju darbība.
Kaļķošana palīdz palielināt mezgliņu baktēriju vairošanos un uzlabot saimniekauga apgādi ar slāpekli. Ir konstatēts, ka baktēriju mēslojums zaudē savu efektivitāti skābās augsnēs.
Kaļķošanas ietekme uz augu piegādi ar pelnu elementiem
Kaļķošana veicina pelnu elementu piegādi augam, jo tiek pastiprināta baktēriju darbība, kas sadala augsnē esošos organiskos fosfora savienojumus un veicina dzelzs un alumīnija fosfātu pāreju augiem pieejamajos kalcija fosfāta sāļos. Skābo augšņu kaļķošana uzlabo mikrobioloģisko un bioķīmiskie procesi, kas savukārt palielina nitrātu, kā arī asimilējamo fosfora un kālija formu daudzumu.
Kaļķošanas ietekme uz makroelementu un mikroelementu formām un pieejamību
Kaļķošana palielina kalcija daudzumu, bet, lietojot dolomīta miltus, - magnija. Tajā pašā laikā mangāna un alumīnija toksiskās formas kļūst nešķīstošas un pāriet nogulsnētā veidā. Tādu elementu kā dzelzs, vara, cinka, mangāna pieejamība samazinās. Slāpeklis, sērs, kālijs, kalcijs, magnijs, fosfors un molibdēns kļūst arvien pieejamāki.
Kaļķošanas ietekme uz fizioloģiski skābo mēslošanas līdzekļu darbību
Kaļķošana palielina fizioloģiski skābo minerālmēslu, īpaši amonjaka un potaša, efektivitāti.
Fizioloģiski skābo mēslošanas līdzekļu pozitīvā ietekme bez kaļķa izzūd un laika gaitā var pārvērsties par negatīvu. Tātad mēslotajās vietās raža ir pat mazāka nekā neapaugļotajās. Kaļķošanas kombinācija ar mēslošanas līdzekļu izmantošanu palielina to efektivitāti par 25–50%.
Kaļķošana aktivizē fermentatīvos procesus augsnē, kas netieši spriež par tās auglību.
Sastādīja: Grigorovskaja P.I.
Lapa pievienota: 05.12.13 00:40
Pēdējā atjaunināšana: 22.05.14. 16:25
Literārie avoti:
Glinka N.L. Vispārējā ķīmija. Mācību grāmata augstskolām. Izdevējs: L: Ķīmija, 1985, 731. lpp
Minejevs V.G. Agroķīmija: Mācību grāmata. - 2. izdevums, pārstrādāts un papildināts. - M .: Izdevniecība MGU, Izdevniecība KolosS, 2004. - 720 lpp., L. slim.: slim. – (Klasiskā universitātes mācību grāmata).
Petrovs B.A., Seliverstovs N.F. Augu minerālais uzturs. Rokasgrāmata studentiem un dārzniekiem. Jekaterinburga, 1998. 79 lpp.
Enciklopēdija bērniem. Sējums 17. Ķīmija. / Galva. ed. V.A. Volodins. - M.: Avanta +, 2000. - 640 lpp., ill.
Jagodins B.A., Žukovs Ju.P., Kobzarenko V.I. Agroķīmija / Rediģēja B.A. Yagodina.- M.: Kolos, 2002. - 584 lpp.: dūņas (Mācību grāmatas un mācību līdzekļi augstskolu studentiem).
Attēli (pārstrādāti):
20 Ca Kalcijs, saskaņā ar licenci CC BY
Kalcija deficīts kviešos, CIMMYT, licencēts saskaņā ar CC BY-NC-SA
www.pesticidy.ru
Kalcijs un tā loma cilvēcei - Ķīmija
Kalcijs un tā loma cilvēcei
Ievads
Atrodoties dabā
Kvīts
Fizikālās īpašības
Ķīmiskās īpašības
Kalcija savienojumu izmantošana
Bioloģiskā loma
Secinājums
Bibliogrāfija
Ievads
Kalcijs ir otrās grupas, D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas ceturtā perioda galvenās apakšgrupas elements ar atomskaitli 20. To apzīmē ar simbolu Ca (lat. Kalcijs). Vienkārša viela kalcijs (CAS numurs: 7440-70-2) ir mīksts, reaktīvs sārmzemju metāls, sudrabains balta krāsa.
Neskatoties uz elementa #20 visuresamību, pat ķīmiķi nav redzējuši elementāro kalciju. Bet šis metāls gan ārēji, gan uzvedībā pilnīgi atšķiras no sārmu metāliem, kuru saskare ir saistīta ar ugunsgrēku un apdegumu draudiem. Droši var uzglabāt gaisā, tas neaizdegas no ūdens. Mehāniskās īpašības elementārais kalcijs nepadara to par "melno aitu" metālu saimē: kalcijs pārspēj daudzus no tiem stiprības un cietības ziņā; to var virpot uz virpas, ievilkt stieplē, kalt, presēt.
Un tomēr, kā strukturālais materiāls elementārais kalcijs gandrīz nekad netiek izmantots. Viņš tam ir pārāk aktīvs. Kalcijs viegli reaģē ar skābekli, sēru, halogēniem. Pat ar slāpekli un ūdeņradi noteiktos apstākļos tas reaģē. Oglekļa oksīdu vide, kas ir inerta lielākajai daļai metālu, ir agresīva pret kalciju. Tas deg CO un CO2 atmosfērā.
Vārda vēsture un izcelsme
Elementa nosaukums cēlies no lat. calx (ģenitīvā calcis) -- "kaļķis", "mīkstais akmens". To ierosināja angļu ķīmiķis Hamfrijs Deivijs, kurš 1808. gadā izolēja metālu kalciju ar elektrolītisku metodi. Deivijs elektrolizēja mitru dzēstu kaļķu maisījumu ar dzīvsudraba oksīdu HgO uz platīna plāksnes, kas bija anods. Kā katods kalpoja platīna stieple, kas iegremdēta šķidrā dzīvsudrabā. Elektrolīzes rezultātā tika iegūta kalcija amalgama. Izdzījis no tā dzīvsudrabu, Deivijs saņēma metālu, ko sauca par kalciju.
Kalcija savienojumi – kaļķakmens, marmors, ģipsis (kā arī kaļķi – kaļķakmens degšanas produkts) celtniecībā izmantoti jau pirms vairākiem gadu tūkstošiem. Līdz 18. gadsimta beigām ķīmiķi kaļķi uzskatīja par vienkāršu ķermeni. 1789. gadā A. Lavuazjē ierosināja, ka kaļķi, magnēzijs, barīts, alumīnija oksīds un silīcija dioksīds ir sarežģītas vielas.
Atrodoties dabā
Augstās ķīmiskās aktivitātes dēļ kalcijs brīvā veidā dabā nav atrodams.
Kalcijs veido 3,38% no zemes garozas masas (5. vieta pēc pārpilnības aiz skābekļa, silīcija, alumīnija un dzelzs).
Izotopi. Kalcijs dabā sastopams sešu izotopu maisījuma veidā: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca un 48Ca, starp kuriem visizplatītākais - 40Ca - ir 96,97%.
No sešiem dabā sastopamajiem kalcija izotopiem pieci ir stabili. Sestais 48Ca izotops, smagākais no sešiem un ļoti rets (tā izotopu daudzums ir tikai 0,187%), nesen tika atklāts, ka tajā notiek dubultā beta sabrukšana ar pussabrukšanas periodu 5,3 × 1019 gadi.
AT klintis ak un minerālvielas. Lielāko daļu kalcija satur dažādu iežu (granītu, gneisu u.c.) silikātu un aluminosilikātu sastāvā, īpaši laukšpatā - anortītā Ca.
Nogulumiežu veidā kalcija savienojumus attēlo krīts un kaļķakmens, kas galvenokārt sastāv no minerālā kalcīta (CaCO3). Kalcīta kristāliskā forma, marmors, dabā ir daudz retāk sastopama.
Diezgan plaši izplatīti ir tādi kalcija minerāli kā kalcīts CaCO3, anhidrīts CaSO4, alabastrs CaSO4 0,5h3O un ģipsis CaSO4 2h3O, fluorīts CaF2, apatīti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomīts MgCO3 CaCO3. Kalcija un magnija sāļu klātbūtne dabīgajā ūdenī nosaka tā cietību.
Kalcijs, kas enerģiski migrē zemes garozā un uzkrājas dažādās ģeoķīmiskajās sistēmās, veido 385 minerālus (ceturto pēc minerālu skaita).
Migrācija zemes garozā. Kalcija dabiskajā migrācijā nozīmīgu lomu spēlē “karbonāta līdzsvars”, kas saistīts ar kalcija karbonāta mijiedarbības ar ūdeni un oglekļa dioksīdu atgriezenisku reakciju, veidojot šķīstošu bikarbonātu:
CaCO3 + h3O + CO2 - Ca (HCO3) 2 - Ca2+ + 2HCO3-
(līdzsvars nobīdās pa kreisi vai pa labi atkarībā no oglekļa dioksīda koncentrācijas).
biogēnā migrācija. Biosfērā kalcija savienojumi ir sastopami gandrīz visos dzīvniekos un augu audi(skatīt arī zemāk). Ievērojams kalcija daudzums ir dzīvo organismu sastāvdaļa. Tātad pamatā ir hidroksilapatīts Ca5 (PO4) 3OH vai, citā apzīmējumā, 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 kaulu audi mugurkaulnieki, tostarp cilvēki; čaumalas un daudzu bezmugurkaulnieku čaumalas, olu čaumalas u.c.sastāv no kalcija karbonāta CaCO3.Cilvēku un dzīvnieku dzīvajos audos 1,4-2% Ca (pēc masas daļas); cilvēka organismā, kas sver 70 kg, kalcija saturs ir aptuveni 1,7 kg (galvenokārt sastāvā starpšūnu viela kaulu audi).
Kvīts
Brīvo metālisko kalciju iegūst, elektrolīzē no kausējuma, kas sastāv no CaCl2 (75-80%) un KCl vai no CaCl2 un CaF2, kā arī aluminotermiski reducējot CaO 1170-1200 °C:
4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.
Fizikālās īpašības
Kalcija metāls pastāv divās allotropās modifikācijās. Līdz 443 °C, stabils?-Ca ar kubisko seju centrētu režģi (parametrs a = 0,558 nm), virs stabila?-Ca ar kubisku ķermeni centrētu režģi, kura tips ir?-Fe (parametrs a = 0,448 nm) . Standarta entalpija?H0 pāreja? > ? ir 0,93 kJ/mol.
Ķīmiskās īpašības
Kalcijs ir tipisks sārmzemju metāls. Kalcija ķīmiskā aktivitāte ir augsta, bet zemāka nekā visiem citiem sārmzemju metāliem. Tas viegli reaģē ar skābekli, oglekļa dioksīdu un mitrumu gaisā, kā dēļ metāliskā kalcija virsma parasti ir blāvi pelēka, tāpēc laboratorijā kalcijs parasti, tāpat kā citi sārmzemju metāli, tiek uzglabāts cieši. slēgta burka zem petrolejas vai šķidrā parafīna slāņa.
Standarta potenciālu sērijā kalcijs atrodas pa kreisi no ūdeņraža. Ca2+/Ca0 pāra standarta elektrodu potenciāls ir?2,84 V, lai kalcijs aktīvi reaģētu ar ūdeni, bet bez aizdegšanās:
Ca + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2 ^ + Q.
Ar aktīviem nemetāliem (skābekli, hloru, bromu) kalcijs reaģē normālos apstākļos:
2Ca + O2 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.
Karsējot gaisā vai skābeklī, kalcijs aizdegas. Ar mazāk aktīviem nemetāliem (ūdeņradi, boru, oglekli, silīciju, slāpekli, fosforu un citiem) kalcijs karsējot mijiedarbojas, piemēram:
Ca + H2 = CaH2, Ca + 6B = CaB6,
3Ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,
3Ca + 2P = Ca3P2 (
kalcija fosfīds), ir zināmi arī CaP un CaP5 sastāvu kalcija fosfīdi;
2Ca + Si = Ca2Si
(kalcija silicīds), ir zināmi arī kalcija silicīdi ar sastāvu CaSi, Ca3Si4 un CaSi2.
Iepriekš minēto reakciju gaitu, kā likums, pavada liela siltuma daudzuma izdalīšanās (tas ir, šīs reakcijas ir eksotermiskas). Visos savienojumos ar nemetāliem kalcija oksidācijas pakāpe ir +2. Lielāko daļu kalcija savienojumu ar nemetāliem viegli sadala ūdens, piemēram:
CaH2 + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + 2H2 ^,
Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2Nh4^.
Ca2+ jons ir bezkrāsains. Kad liesmai pievieno šķīstošos kalcija sāļus, liesma kļūst ķieģeļu sarkana.
Kalcija sāļi, piemēram, CaCl2 hlorīds, CaBr2 bromīds, CaI2 jodīds un Ca(NO3)2 nitrāts, labi šķīst ūdenī. CaF2 fluorīds, CaCO3 karbonāts, CaSO4 sulfāts, Ca3(PO4)2 ortofosfāts, CaC2O4 oksalāts un daži citi nešķīst ūdenī.
Liela nozīme ir tam, ka atšķirībā no kalcija karbonāta CaCO3 skābais kalcija karbonāts (hidrokarbonāts) Ca(HCO3)2 šķīst ūdenī. Dabā tas noved pie šādiem procesiem. Kad auksts lietus vai upes ūdens, kas piesātināts ar oglekļa dioksīdu, nokļūst pazemē un nokrīt uz kaļķakmeņiem, tiek novērota to izšķīšana:
CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (HCO3) 2.
Tajās pašās vietās, kur ar kalcija bikarbonātu piesātināts ūdens nonāk uz zemes virsmas un uzsilst saules stari, notiek apgrieztā reakcija:
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2^ + H2O.
Tātad dabā notiek lielu vielu masu pārnešana. Rezultātā pazemē var veidoties milzīgas spraugas, un alās veidojas skaistas akmens "lāstekas" - stalaktīti un stalagmīti.
Izšķīdušā kalcija bikarbonāta klātbūtne ūdenī lielā mērā nosaka ūdens pagaidu cietību. To sauc par pagaidu, jo, ūdenim vārot, bikarbonāts sadalās un CaCO3 nogulsnējas. Šī parādība, piemēram, noved pie tā, ka laika gaitā tējkannā veidojas katlakmens.
Metāla kalcija pielietojumi
Kalcija metālu galvenokārt izmanto kā reducētāju metālu, īpaši niķeļa, vara un nerūsējošā tērauda ražošanā. Kalciju un tā hidrīdu izmanto arī grūti atgūstamu metālu, piemēram, hroma, torija un urāna, iegūšanai. Kalcija sakausējumi ar svinu tiek izmantoti akumulatoros un gultņu sakausējumos. Kalcija granulas izmanto arī gaisa pēdu noņemšanai no elektrovakuuma ierīcēm.
Metaltermija
Tīru metālisku kalciju plaši izmanto metalotermijā, lai iegūtu retus metālus.
Leģēšana
Svina leģēšanai izmanto tīru kalciju, ko izmanto akumulatoru plākšņu ražošanai, bezapkopes startera svina-skābes akumulatoriem ar zemu pašizlādi. Arī metāliskais kalcijs tiek izmantots augstas kvalitātes kalcija babbits BKA ražošanai.
Kodolsintēze
48Ca izotops ir visefektīvākais un visplašāk izmantotais materiāls supersmago elementu ražošanai un jaunu elementu atklāšanai periodiskajā tabulā. Piemēram, 48Ca jonu izmantošanas gadījumā supersmago elementu ražošanai paātrinātājos, šo elementu kodoli veidojas simtiem un tūkstošiem reižu efektīvāk, nekā izmantojot citus "lādiņus" (jonus).
Kalcija savienojumu izmantošana
kalcija hidrīds. Karsējot kalciju ūdeņraža atmosfērā, tiek iegūts Cah3 (kalcija hidrīds), ko izmanto metalurģijā (metallotermijā) un ūdeņraža ražošanā uz lauka.
Optiskie un lāzera materiāli.Kalcija fluorīds (fluorīts) tiek izmantots monokristālu veidā optikā (astronomiskie objektīvi, lēcas, prizmas) un kā lāzera materiāls. Kalcija volframāts (šeelīts) monokristālu veidā tiek izmantots lāzertehnoloģijā, kā arī kā scintilators.
kalcija karbīds. Kalcija karbīdu CaC2 plaši izmanto acetilēna iegūšanai un metālu reducēšanai, kā arī kalcija cianamīda ražošanā (karsējot kalcija karbīdu slāpeklī 1200 ° C temperatūrā, reakcija ir eksotermiska, tiek veikta cianamīda krāsnīs).
Ķīmiskie strāvas avoti. Kalcijs, kā arī tā sakausējumi ar alumīniju un magniju tiek izmantoti rezerves termoelektriskajās baterijās kā anods (piemēram, kalcija-hromāta elements). Kalcija hromātu izmanto tādās baterijās kā katods. Šādu akumulatoru iezīme ir ārkārtīgi ilgs glabāšanas laiks (desmitgades) izmantojamā stāvoklī, spēja darboties jebkuros apstākļos (telpa, augsts spiediens), augsta īpatnējā enerģija pēc svara un tilpuma. Trūkums ir īss darbības laiks. Šādas baterijas tiek izmantotas, ja nepieciešams uz īsu brīdi radīt milzīgu elektrisko jaudu ( ballistiskās raķetes, daži kosmosa kuģi utt.).
Ugunsizturīgi materiāli. Kalcija oksīdu gan brīvā veidā, gan kā daļu no keramikas maisījumiem izmanto ugunsizturīgo materiālu ražošanā.
Zāles. Kalcija savienojumus plaši izmanto kā antihistamīna līdzekli.
Kalcija hlorīds
Kalcija glikonāts
kalcija glicerofosfāts
Turklāt kalcija savienojumi tiek ievadīti preparātu sastāvā osteoporozes profilaksei, in vitamīnu kompleksi grūtniecēm un gados vecākiem cilvēkiem.
Bioloģiskā loma
Kalcijs ir izplatīts makroelements augos, dzīvniekos un cilvēkos. Cilvēkiem un citiem mugurkaulniekiem lielākā daļa tā atrodas skeletā un zobos fosfātu veidā. No dažādas formas kalcija karbonāts (kaļķis) ir skeleti lielākajai daļai bezmugurkaulnieku grupu (sūkļi, koraļļu polipi, vēžveidīgie utt.). Kalcija joni ir iesaistīti asins koagulācijas procesos, kā arī pastāvīga asins osmotiskā spiediena uzturēšanā. Kalcija joni kalpo arī kā viens no universālajiem otrajiem vēstnešiem un regulē dažādus intracelulāros procesus. muskuļu kontrakcija, eksocitoze, tai skaitā hormonu un neirotransmiteru sekrēcija u.c. Kalcija koncentrācija cilvēka šūnu citoplazmā ir ap 10?7 mol, starpšūnu šķidrumos ap 10?3 mol.
Kalcija nepieciešamība ir atkarīga no vecuma. Pieaugušajiem nepieciešamā dienas deva ir no 800 līdz 1000 miligramiem (mg), bet bērniem no 600 līdz 900 mg, kas bērniem ir ļoti svarīgi skeleta intensīvās augšanas dēļ. Lielākā daļa kalcija, kas cilvēka organismā nonāk ar pārtiku, ir piena produktos, atlikušais kalcijs ir gaļā, zivīs un dažos augu produktos (īpaši bagāti ir pākšaugi). Uzsūkšanās notiek gan resnajā, gan tievā zarnā un tiek atvieglota skāba vide, D vitamīns un C vitamīns, laktoze, nepiesātinātās taukskābes. Svarīga ir arī magnija nozīme kalcija vielmaiņā, kura trūkuma dēļ kalcijs tiek “izskalots” no kauliem un nogulsnējas nierēs (nierakmeņos) un muskuļos.
Kalcija asimilāciju novērš aspirīns, skābeņskābe, estrogēnu atvasinājumi. Savienojumā ar skābeņskābi kalcijs rada ūdenī nešķīstošus savienojumus, kas ir nierakmeņu sastāvdaļas.
Kalcija saturs asinīs, pateicoties lielajam ar to saistīto procesu skaitam, tiek precīzi regulēts un kad pareizu uzturu netrūkst. Ilgstoša diētas neievērošana var izraisīt krampjus, locītavu sāpes, miegainību, augšanas defektus un aizcietējumus. Dziļāks trūkums izraisa pastāvīgus muskuļu krampjus un osteoporozi. Kalcija deficīta cēlonis var būt kafijas un alkohola ļaunprātīga izmantošana, jo daļa no tā tiek izvadīta ar urīnu.
Pārmērīgas kalcija un D vitamīna devas var izraisīt hiperkalciēmiju, kam seko intensīva kaulu un audu pārkaļķošanās (galvenokārt ietekmējot urīnceļu sistēmu). Ilgstoša pārpalikums traucē muskuļu un nervu audu darbību, palielina asins recēšanu un samazina cinka uzsūkšanos kaulu šūnās. Maksimālā drošā dienas deva pieaugušajam ir 1500 līdz 1800 miligrami.
Produkti Kalcijs, mg/100 g
Sezams 783
Nātre 713
Malvu mežs 505
Plantain lielais 412
Gaļinsoga 372
Sardīnes eļļā 330
Budras efeja 289
Suņa mežrozīte 257
Mandeles 252
Plantain lanceolāts. 248
Lazdu rieksts 226
Amaranta sēklas 214
Kreses 214
Žāvētas sojas pupiņas 201
Bērni līdz 3 gadu vecumam - 600 mg.
Bērni vecumā no 4 līdz 10 gadiem - 800 mg.
Bērni vecumā no 10 līdz 13 gadiem - 1000 mg.
Pusaudžiem no 13 līdz 16 gadiem - 1200 mg.
Jaunieši 16 un vecāki - 1000 mg.
Pieaugušie vecumā no 25 līdz 50 gadiem - 800 līdz 1200 mg.
Grūtniecēm un sievietēm, kas baro bērnu ar krūti - 1500 līdz 2000 mg.
Secinājums
Kalcijs ir viens no visbiežāk sastopamajiem elementiem uz zemes. Dabā tā ir ļoti daudz: no kalcija sāļiem veidojas kalnu grēdas un māla ieži, tas ir sastopams jūras un upju ūdeņos, ir daļa no augu un dzīvnieku organismiem.
Kalcijs pastāvīgi ieskauj pilsētniekus: gandrīz visi galvenie būvmateriāli - betons, stikls, ķieģeļi, cements, kaļķi - satur šo elementu ievērojamā daudzumā.
Protams, kam ir šādas ķīmiskās īpašības, kalcijs dabā nav atrodams brīvā stāvoklī. Taču kalcija savienojumi – gan dabiskie, gan mākslīgie – ir kļuvuši ārkārtīgi svarīgi.
Bibliogrāfija
1. Redakciju kolēģija: Knunyants I. L. (galvenais redaktors) Ķīmiskā enciklopēdija: 5 sējumos - Maskava: Padomju enciklopēdija, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 lpp.
2. Doroņins. N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 lpp. ar ilustrācijām.
3. Docenko VA. - Terapeitiskā un profilaktiskā barošana. - J. uzturs, 2001 - N1-l.21-25
4. Bilezikian J. P. Kalcija un kaulu metabolisms // In: K. L. Becker, ed.
www.e-ng.ru
zinātnes pasaule
Kalcijs ir ķīmisko elementu periodiskās sistēmas perioda 4. grupas II galvenās apakšgrupas metāla elements. Tas pieder pie sārmzemju metālu saimes. Kalcija atoma ārējā enerģijas līmenī ir 2 pārī savienoti s-elektroni
Ko viņš spēj enerģētiski dot ķīmiskās mijiedarbības laikā. Tādējādi kalcijs ir reducētājs un tā savienojumos oksidācijas pakāpe ir +2. Dabā kalcijs sastopams tikai sāļu veidā. Kalcija masas daļa zemes garozā ir 3,6%. Galvenais dabiskais kalcija minerāls ir kalcīts CaCO3 un tā šķirnes - kaļķakmens, krīts, marmors. Ir arī dzīvi organismi (piemēram, koraļļi), kuru mugurkaulu galvenokārt veido kalcija karbonāts. Svarīgi kalcija minerāli ir arī dolomīts CaCO3 MgCO3, fluorīts CaF2, ģipsis CaSO4 2h3O, apatīts, laukšpats uc Kalcijam ir svarīga loma dzīvo organismu dzīvē. Kalcija masas daļa cilvēka ķermenis ir 1,4-2%. Tas ir daļa no zobiem, kauliem, citiem audiem un orgāniem, piedalās asins koagulācijas procesā, stimulē sirds darbību. Lai nodrošinātu organismu ar pietiekamu kalcija daudzumu, obligāti jālieto piens un piena produkti, zaļie dārzeņi, zivis.Vienkāršā viela kalcijs ir tipisks sudrabbalts metāls. Tas ir diezgan ciets, plastmasas, tā blīvums ir 1,54 g/cm3 un kušanas temperatūra ir 842? C. Ķīmiski kalcijs ir ļoti aktīvs. Normālos apstākļos tas viegli mijiedarbojas ar skābekli un mitrumu gaisā, tāpēc to uzglabā hermētiski noslēgtos traukos. Karsējot gaisā, kalcijs aizdegas un veido oksīdu: 2Ca + O2 = 2CaO.Karsējot kalcijs reaģē ar hloru un bromu, ar fluoru pat aukstumā. Šo reakciju produkti ir attiecīgie halogenīdi, piemēram: Ca + Cl2 = CaCl2 Karsējot kalciju ar sēru, veidojas kalcija sulfīds: Ca + S = CaS Kalcijs var reaģēt arī ar citiem nemetāliem Mijiedarbība ar ūdeni noved pie slikti šķīstoša kalcija hidroksīda veidošanās un gāzveida ūdeņraža izdalīšanās : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Plaši tiek izmantots metāls kalcijs. To izmanto kā rozkisniku tēraudu un sakausējumu ražošanā, kā reducētāju dažu ugunsizturīgu metālu ražošanā.
Kalciju iegūst kalcija hlorīda kausējuma elektrolīzē. Tādējādi kalciju 1808. gadā pirmo reizi ieguva Hamfrijs Deivijs.
worldofscience.ru
Kaulu skelets no tā sastāv, bet ķermenis pats nespēj ražot elementu. Tas ir par kalciju. Pieaugušām sievietēm un vīriešiem dienā jāsaņem vismaz 800 miligrami sārmzemju metālu. To iespējams iegūt no auzu pārslām, lazdu riekstiem, piena, miežu putraimiem, skābā krējuma, pupiņām, mandelēm.
Kalcijs atrodami zirņos, sinepēs, biezpienā. Tiesa, ja tos kombinē ar saldumiem, kafiju, kolu un ar skābeņskābi bagātiem ēdieniem, elementa sagremojamība pazeminās.
Kuņģa vide kļūst sārmaina, kalcijs tiek uztverts nešķīstošā un izvadīts no organisma. Sāk sadalīties kauli un zobi. Kas tas ir par elementu, jo tas ir kļuvis par vienu no svarīgākajiem dzīvajām būtnēm, un vai vielai ir pielietojums ārpus to organismiem?
Kalcija ķīmiskās un fizikālās īpašības
AT periodiska sistēma elements ieņem 20. vietu. Tā atrodas 2. grupas galvenajā apakšgrupā. Periods, kuram pieder kalcijs, ir 4. Tas nozīmē, ka vielas atomam ir 4 elektroniskie līmeņi. Viņiem ir 20 elektroni, ko norāda elementa atomu skaits. Tas arī liecina par savu uzlādi - +20.
kalcijs organismā, tāpat kā dabā, ir sārmzemju metāls. Tas nozīmē, ka tīrā veidā elements ir sudrabaini balts, spīdīgs un viegls. Sārmzemju metālu cietība ir augstāka nekā sārmu metāliem.
Kalcija indekss ir aptuveni 3 punkti saskaņā ar. Piemēram, ģipsim ir tāda pati cietība. 20. elements tiek griezts ar nazi, bet daudz grūtāk nekā jebkurš no vienkāršajiem sārmu metāliem.
Ko nozīmē nosaukums "sārmzeme"? Tātad alķīmiķi nodēvēja kalciju un citus viņa grupas metālus. Viņi sauca elementu oksīdus par zemēm. Vielu oksīdi kalcija grupas padarīt ūdeni sārmainu.
Tomēr rādijs, bārijs, kā arī 20. elements ir sastopami ne tikai kombinācijā ar skābekli. Dabā ir daudz kalcija sāļu. Slavenākais no tiem ir minerāls kalcīts. Metāla oglekļa forma ir bēdīgi slavenais krīts, kaļķakmens un ģipsis. Katrs no tiem ir kalcija karbonāts.
20. elementā ir arī gaistoši savienojumi. Tie iekrāso liesmu oranži sarkanā krāsā, kas kļūst par vienu no vielu identificēšanas marķieriem.
Visi sārmzemju metāli viegli deg. Lai kalcijs reaģētu ar skābekli, tas ir pietiekami normāli apstākļi. Tikai dabā elements nav sastopams tīrā veidā, tikai savienojumos.
Kalcija skābekli- plēve, kas pārklāj metālu, ja tā atrodas gaisā. Pārklājums ir dzeltenīgs. Tas satur ne tikai standarta oksīdus, bet arī peroksīdus, nitrīdus. Ja kalcijs netiek pakļauts gaisam, bet ūdenim, tas izspiedīs no tā ūdeņradi.
Tajā pašā laikā nogulsnes kalcija hidroksīds. Tīra metāla paliekas peld uz virsmas, ūdeņraža burbuļu stumtas. Tāda pati shēma darbojas ar skābēm. Piemēram, ar sālsskābi tas izgulsnējas kalcija hlorīds un izdalās ūdeņradis.
Dažām reakcijām nepieciešama paaugstināta temperatūra. Ja tas sasniedz 842 grādus, kalcija var izkausēt. 1484 pēc Celsija skalas metāls vārās.
kalcija šķīdums, tāpat kā tīrs elements, labi vada siltumu un elektrība. Bet, ja viela ir ļoti karsta, metāliskās īpašības tiek zaudētas. Tas ir, ne izkausētā, ne gāzveida kalcija to nav.
Cilvēka ķermenī šo elementu attēlo gan cietā, gan šķidrā agregācijas stāvoklī. Mīkstināts kalcija ūdens, kas atrodas, tiek pārsūtīts vieglāk. Ārpus kauliem ir tikai 1% no 20. vielas.
Tomēr tā transportēšanai caur audiem ir svarīga loma. Asinīs esošais kalcijs regulē muskuļu kontrakcijas, tai skaitā sirds muskuli, uztur normālu asinsspiedienu.
Kalcija pielietojums
Tīrā veidā metāls tiek izmantots. Viņi dodas uz akumulatoru tīkliem. Kalcija klātbūtne sakausējumā samazina akumulatoru pašizlādi par 10-13%. Tas ir īpaši svarīgi stacionāriem modeļiem. Gultņi ir izgatavoti arī no svina un 20. elementa maisījuma. Vienu no sakausējumiem sauc par gultni.
Attēlā ir ar kalciju bagāti pārtikas produkti.
Tēraudam pievieno sārmzemju metālu, lai attīrītu sakausējumu no sēra piemaisījumiem. Kalcija reducējošās īpašības ir noderīgas arī urāna, hroma, cēzija, rubīdija, ražošanā.
Kāda veida kalcijs izmanto melnajā metalurģijā? Viss vienādi tīrs. Atšķirība ir elementa mērķī. Tagad viņš spēlē lomu. Tā ir piedeva sakausējumiem, kas samazina to veidošanās temperatūru un atvieglo sārņu atdalīšanu. kalcija granulas aizmigt elektrovakuuma ierīcēs, lai no tām noņemtu gaisa pēdas.
Kodoluzņēmumos ir pieprasīts 48. kalcija izotops. Tur tiek ražoti supersmagie elementi. Izejvielas tiek iegūtas kodola paātrinātājos. Izkliedē tos ar jonu palīdzību - sava veida šāviņiem. Ja Ca48 darbojas savā lomā, sintēzes efektivitāte palielinās simtiem reižu, salīdzinot ar citu vielu jonu izmantošanu.
Optikā 20. elements jau tiek novērtēts kā savienojumi. Fluors un kalcija volframāts kļūst par lēcām, objektīviem un prizmām astronomiskie instrumenti. Minerāli ir atrodami arī lāzertehnoloģijā.
Ģeologi kalcija fluorīdu sauc par fluorītu, bet volframīdu - par šeelītu. Optikas nozarei tiek atlasīti to monokristāli, tas ir, atsevišķi, lieli agregāti ar nepārtrauktu režģi un skaidru formu.
Medicīnā viņi arī izraksta nevis tīru metālu, bet gan uz tā bāzes izgatavotas vielas. Tie ir vieglāk uzsūcas organismā. Kalcija glikonāts- lētākais līdzeklis pret osteoporozi. narkotika" Kalcijs Magnijs"izrakstīts pusaudžiem, grūtniecēm un gados vecākiem cilvēkiem.
Viņiem ir nepieciešami uztura bagātinātāji, lai nodrošinātu organisma paaugstinātu vajadzību pēc 20. elementa, lai izvairītos no attīstības patoloģijām. Regulē kalcija-fosfora metabolismu "Kalcijs D3". "D3" produkta nosaukumā norāda uz D vitamīna klātbūtni tajā. Tas ir reti, bet nepieciešams pilnīgai uzsūkšanai. kalcijs.
Instrukcija uz "Calcium nycomed3" norāda, ka zāles pieder kombinētas iedarbības farmaceitiskajiem preparātiem. To pašu saka par kalcija hlorīds. Tas ne tikai papildina 20. elementa deficītu, bet arī glābj no intoksikācijas, kā arī spēj aizstāt asins plazmu. Dažos patoloģiskos apstākļos tas var būt nepieciešams.
Aptiekās zāles " Kalcijs ir skābe askorbīns". Šāds duets tiek noteikts grūtniecības laikā, zīdīšanas laikā. Pusaudžiem ir nepieciešams arī uztura bagātinātājs.
Kalcija ekstrakcija
kalcijs pārtikā, minerāli, savienojumi, cilvēcei zināmi kopš seniem laikiem. Tīrā veidā metāls tika izolēts tikai 1808. gadā. Veiksme bija labvēlīga Hamfrijam Deivijam. Angļu fiziķis ekstrahēja kalciju ar elementa kausēto sāļu elektrolīzi. Šo metodi izmanto arī mūsdienās.
Taču rūpnieki biežāk ķeras pie otrās metodes, kas atklāta pēc Hamfrija pētījuma. Kalcijs tiek reducēts no tā oksīda. Reakciju sāk ar pulveri, dažreiz,. Mijiedarbība notiek vakuuma apstākļos plkst paaugstinātas temperatūras. Pirmo reizi kalcijs šādā veidā tika izolēts pagājušā gadsimta vidū, ASV.
Kalcija cena
Ir maz metāliskā kalcija ražotāju. Tātad Krievijā Chapetsky galvenokārt nodarbojas ar piegādēm mehāniskā iekārta. Tas atrodas Udmurtijā. Uzņēmums nodarbojas ar granulu, skaidu un metāla gabalu tirdzniecību. Cena par tonnu izejvielu ir aptuveni 1500 USD.
Produktu piedāvā arī dažas ķīmijas laboratorijas, piemēram, Krievijas Ķīmiķu biedrība. Visbeidzot, piedāvā 100 gramus kalcijs. Atsauksmes liecina, ka tas ir pulveris zem eļļas. Viena iepakojuma cena ir 320 rubļi.
Papildus piedāvājumiem iegādāties īstu kalciju, internetā tiek pārdoti arī biznesa plāni tā ražošanai. Par aptuveni 70 lappusēm teorētisko aprēķinu viņi prasa apmēram 200 rubļu. Lielākā daļa plānu tika izstrādāti 2015. gadā, proti, tie vēl nav zaudējuši savu aktualitāti.
DEFINĪCIJA
Kalcijs- periodiskās tabulas divdesmitais elements. Apzīmējums - Ca no latīņu valodas "kalcijs". Atrodas ceturtajā periodā, IIA grupa. Attiecas uz metāliem. Pamatmaksa ir 20.
Kalcijs ir viens no visbiežāk sastopamajiem elementiem dabā. Tas satur aptuveni 3% (masas) zemes garozā. Tas rodas kā daudzas kaļķakmens un krīta nogulsnes, kā arī marmors, kas ir dabiskas kalcija karbonāta CaCO 3 šķirnes. AT lielos daudzumos ir arī ģipsis CaSO 4 × 2H 2 O, fosforīts Ca 3 (PO 4) 2 un, visbeidzot, dažādi kalciju saturoši silikāti.
Kā vienkārša viela kalcijs ir kaļams, diezgan ciets balts metāls (1. att.). Gaisā tas ātri pārklājas ar oksīda slāni, un, sildot, tas deg ar spilgti sarkanīgu liesmu. Kalcijs salīdzinoši lēni reaģē ar aukstu ūdeni, bet no karsts ūdensātri izspiež ūdeņradi, veidojot hidroksīdu.
Rīsi. 1. Kalcijs. Izskats.
Kalcija atomu un molekulmasa
Vielas relatīvā molekulmasa (M r) ir skaitlis, kas parāda, cik reizes konkrētās molekulas masa ir lielāka par 1/12 no oglekļa atoma masas, un relatīvā atomu masa elements (A r) - cik reižu ķīmiskā elementa atomu vidējā masa ir lielāka par 1/12 no oglekļa atoma masas.
Tā kā brīvā stāvoklī kalcijs pastāv monatomisku Ca molekulu veidā, tā atomu un molekulmasu vērtības ir vienādas. Tie ir vienādi ar 40,078.
Kalcija izotopi
Zināms, ka dabā kalcijs ir sastopams četru stabilu izotopu 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca un 48Ca formā ar izteiktu 40Ca izotopa pārsvaru (99,97%). To masas skaitļi ir attiecīgi 40, 42, 43, 44, 46 un 48. Kalcija izotopa 40 Ca atoma kodols satur divdesmit protonus un divdesmit neitronus, un atlikušie izotopi no tā atšķiras tikai ar neitronu skaitu.
Ir mākslīgie kalcija izotopi ar masas skaitļi no 34 līdz 57, starp kuriem visstabilākais ir 41 Ca ar pussabrukšanas periodu 102 tūkstoši gadu.
Kalcija joni
Kalcija atoma ārējā enerģijas līmenī ir divi elektroni, kas ir valences:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
Ķīmiskās mijiedarbības rezultātā kalcijs atdod savus valences elektronus, t.i. ir to donors un pārvēršas par pozitīvi lādētu jonu:
Ca 0 -2e → Ca 2+.
Kalcija molekula un atoms
Brīvā stāvoklī kalcijs pastāv monatomisku Ca molekulu veidā. Šeit ir dažas īpašības, kas raksturo kalcija atomu un molekulu:
kalcija sakausējumi
Kalcijs kalpo kā dažu svina sakausējumu leģējošā sastāvdaļa.
Problēmu risināšanas piemēri
1. PIEMĒRS
| Exercise | Uzrakstiet reakciju vienādojumus, kurus var izmantot, lai veiktu šādas transformācijas: Ca → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → Ca(HCO 3) 2. |
| Atbilde | Izšķīdinot kalciju ūdenī, jūs varat iegūt duļķainu savienojumu, kas pazīstams kā "kaļķu piens" - kalcija hidroksīds: Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2. Izlaižot oglekļa dioksīdu caur kalcija hidroksīda šķīdumu, mēs iegūstam kalcija karbonātu: 2Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O. Pievienojot ūdeni kalcija karbonātam un turpinot izvadīt oglekļa dioksīdu caur šo maisījumu, mēs iegūstam kalcija bikarbonātu: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2. |
Kalcijs(Kalcijs), Ca, Mendeļejeva periodiskās sistēmas II grupas ķīmiskais elements, atomskaitlis 20, atommasa 40,08; sudrabbalts viegls metāls. Dabiskais elements ir sešu stabilu izotopu maisījums: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca un 48 Ca, no kuriem 40 Ca ir visizplatītākais (96,97%).
Ca savienojumi - kaļķakmens, marmors, ģipsis (kā arī kaļķi - kaļķakmens degšanas produkts) ir izmantoti celtniecībā kopš seniem laikiem. Līdz 18. gadsimta beigām ķīmiķi kaļķi uzskatīja par vienkāršu vielu. 1789. gadā A. Lavuazjē ierosināja, ka kaļķi, magnēzijs, barīts, alumīnija oksīds un silīcija dioksīds ir sarežģītas vielas. 1808. gadā G. Deivijs, pakļaujot slapjo dzēstu kaļķu maisījumu ar dzīvsudraba oksīdu elektrolīzei ar dzīvsudraba katodu, sagatavoja Ca amalgamu un pēc dzīvsudraba izdzīšanas no tās ieguva metālu ar nosaukumu "kalcijs" (no latīņu calx , ģints gadījums calcis - laima) .
Kalcija izplatība dabā. Pēc pārpilnības zemes garozā Ca ieņem 5. vietu (pēc O, Si, Al un Fe); saturs 2,96% no svara. Tas enerģiski migrē un uzkrājas dažādās ģeoķīmiskās sistēmās, veidojot 385 derīgos izrakteņus (4. vieta pēc derīgo izrakteņu skaita). Zemes apvalkā ir maz Ca un, iespējams, vēl mazāk Zemes kodolā (0,02% dzelzs meteorītos). Ca dominē zemes garozas lejas daļā, uzkrājoties pamata iežos; lielākā daļa Ca ir ietverta laukšpatā – anortītā Ca; saturs bāziskajos iežos 6,72%, skābajos (granītos un citos) 1,58%. Biosfērā notiek ārkārtīgi krasa Ca diferenciācija, kas galvenokārt saistīta ar "karbonātu līdzsvaru": oglekļa dioksīdam mijiedarbojoties ar CaCO 3 karbonātu, veidojas šķīstošs bikarbonāts Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 \u003d Ca 2+ + 2HCO 3-. Šī reakcija ir atgriezeniska un ir Ca pārdales pamatā. Ar augstu CO 2 saturu ūdeņos Ca ir šķīdumā, un ar zemu CO 2 saturu minerālkalcīts CaCO 3 izgulsnējas, veidojot spēcīgas kaļķakmens, krīta un marmora nogulsnes.
Biogēnajai migrācijai ir arī milzīga loma Ca vēsturē. Dzīvā vielā no elementiem-metāliem Ca ir galvenais. Ir zināmi organismi, kas satur vairāk nekā 10% Ca (vairāk oglekļa), veidojot savu skeletu no Ca savienojumiem, galvenokārt no CaCO 3 (kaļķainās aļģes, daudzi gliemji, adatādaiņi, koraļļi, sakneņi utt.). Ar jūras skeletu apbedīšanu. dzīvnieki un augi ir saistīti ar kolosālu aļģu, koraļļu un citu kaļķakmeņu masu uzkrāšanos, kas, iegremdējot zemes dzīlēs un mineralizējoties, pārvēršas par Dažādi marmors.
Milzīgas platības ar mitru klimatu (meža zonas, tundra) raksturo Ca deficīts - šeit tas viegli izskalojas no augsnes. Tas ir saistīts ar zemu augsnes auglību, zemu mājdzīvnieku produktivitāti, to mazo izmēru un bieži vien ar skeleta slimībām. Tāpēc liela nozīme ir augsnes kaļķošanai, mājdzīvnieku un putnu barošanai u.c.. Gluži pretēji, CaCO 3 ir slikti šķīstošs sausā klimatā, tāpēc stepju un tuksneša ainavas ir bagātas ar Ca. Ģipša CaSO 4 2H 2 O bieži uzkrājas sāls purvos un sālsezeros.
Upes ienes okeānā daudz Ca, bet tas nepaliek iekšā okeāna ūdens(vidējais saturs 0,04%), bet koncentrēts organismu skeletos un pēc to nāves nogulsnējas uz grunts galvenokārt CaCO 3 veidā. Kaļķu nogulsnes ir plaši izplatītas visu okeānu dzelmē ne vairāk kā 4000 m dziļumā (CaCO 3 izšķīst lielā dziļumā, organismi tur bieži piedzīvo Ca deficītu).
Svarīgu lomu Ca migrācijā spēlē Gruntsūdeņi. Kaļķakmens masīvos tie vietām enerģiski izskalo CaCO 3, kas saistīts ar karsta attīstību, alu, stalaktītu un stalagmītu veidošanos. Papildus kalcītam pagājušo ģeoloģisko laikmetu jūrās bija plaši izplatīta Ca fosfātu (piemēram, Karatau fosforīta atradņu Kazahstānā), dolomīta CaCO 3 ·MgCO 3 un ģipša nogulsnēšanās lagūnās iztvaikošanas laikā.
Laikā ģeoloģiskā vēsture palielinājās biogēno karbonātu veidošanās, bet samazinājās kalcīta ķīmiskā izgulsnēšanās. Prekembrija jūrās (pirms vairāk nekā 600 miljoniem gadu) nebija dzīvnieku ar kaļķainu skeletu; tie ir kļuvuši plaši izplatīti kopš kembrija (koraļļi, sūkļi utt.). Tas ir saistīts ar augsto CO 2 saturu prekembrija atmosfērā.
Kalcija fizikālās īpašības. Ca α formas kristāliskais režģis (stabils parastā temperatūrā) ir kubisks, kas centrēts uz sejas, a = 5,56Å. Atomu rādiuss 1,97Å, jonu rādiuss Ca 2+ 1,04Å. Blīvums 1,54 g/cm3 (20 °C). Virs 464 °C sešstūra β-forma ir stabila. t pl 851 °C, t kip 1482 °C; temperatūras koeficients lineārā izplešanās 22 10 -6 (0-300 °C); siltumvadītspēja pie 20 °C 125,6 W/(m K) vai 0,3 cal/(cm s °C); īpašs karstums(0-100°C) 623,9 J/(kg K) vai 0,149 cal/(g°C); elektriskā pretestība pie 20 °C 4,6 10 -8 omi m vai 4,6 10 -6 omi cm; elektriskās pretestības temperatūras koeficients 4,57 10 -3 (20 °C). Elastības modulis 26 Gn / m 2 (2600 kgf / mm 2); stiepes izturība 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); elastības robeža 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), tecēšanas robeža 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); pagarinājums 50%; Brinela cietība 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Pietiekami augstas tīrības pakāpes kalcijs ir plastisks, labi presēts, velmēts un apstrādājams.
Kalcija ķīmiskās īpašības. Ca 4s 2 atoma ārējā elektronu apvalka konfigurācija, saskaņā ar kuru Ca savienojumos ir 2-valentais. Ķīmiski Ca ir ļoti aktīvs. Parastā temperatūrā Ca viegli mijiedarbojas ar skābekli un mitrumu gaisā, tāpēc to uzglabā hermētiski noslēgtos traukos vai zem minerāleļļas. Karsējot gaisā vai skābeklī, tas aizdegas, radot pamata oksīdu CaO. Ir zināmi arī peroksīdi Ca-CaO 2 un CaO 4. Sākumā Ca ātri reaģē ar aukstu ūdeni, pēc tam reakcija palēninās, jo veidojas Ca(OH) 2 plēve. Ca enerģiski reaģē ar karstu ūdeni un skābēm, izdalot H 2 (izņemot koncentrētu HNO 3). Tas reaģē ar fluoru aukstumā un ar hloru un bromu - virs 400 ° C, radot attiecīgi CaF 2, CaCl 2 un CaBr 2. Šie halogenīdi izkausētā stāvoklī ar Ca veido tā sauktos apakšsavienojumus - CaF, CaCl, kuros Ca formāli ir vienvērtīgs. Karsējot Ca ar sēru, tiek iegūts kalcija sulfīds CaS, pēdējais pievieno sēru, veidojot polisulfīdus (CaS 2, CaS 4 un citus). Mijiedarbojoties ar sausu ūdeņradi 300-400 ° C temperatūrā, Ca veido hidrīdu CaH 2 - jonu savienojumu, kurā ūdeņradis ir anjons. 500 °C temperatūrā Ca un slāpeklis dod Ca 3 N 2 nitrīdu; Ca mijiedarbība ar amonjaku aukstumā noved pie kompleksā amonjaka Ca 6 . Karsējot bez piekļuves gaisam ar grafītu, silīciju vai fosforu, Ca dod attiecīgi kalcija karbīdu CaC 2, silicīdus Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 un fosfīdu Ca 3 P 2. Ca veido intermetāliskus savienojumus ar Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn un citiem.
Kalcija iegūšana. Rūpniecībā Ca tiek iegūts divos veidos: 1) karsējot briketētu CaO un Al pulvera maisījumu 1200 ° C temperatūrā 0,01-0,02 mm Hg vakuumā. Art.; reakcijas rezultātā izdalās: 6CaO + 2 Al \u003d 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Ca tvaiki kondensējas uz aukstas virsmas; 2) ar CaCl 2 un KCl kausējuma elektrolīzi ar šķidru vara-kalcija katodu tiek iegūts Cu-Ca (65% Ca) sakausējums, no kura Ca tiek destilēts 950-1000 ° C temperatūrā vakuums 0,1-0,001 mm Hg. Art.
Kalcija lietošana. Tīra metāla veidā Ca tiek izmantots kā reducētājs U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb un dažiem retzemju metāliem no to savienojumiem. To izmanto arī tēraudu, bronzas un citu sakausējumu deoksidācijai, sēra atdalīšanai no naftas produktiem, organisko šķidrumu dehidratācijai, argona attīrīšanai no slāpekļa piemaisījumiem un kā gāzes absorbētāju elektriskajās vakuumierīcēs. Lielu pielietojumu tehnoloģijā ir guvuši Pb-Na-Ca sistēmas pretberzes materiāli, kā arī Pb-Ca sakausējumi, kas tiek izmantoti elektrisko apvalku ražošanā. kabeļi. Sakausējums Ca-Si-Ca (silikokalcijs) tiek izmantots kā deoksidētājs un degazētājs augstas kvalitātes tēraudu ražošanā.
kalcijs organismā. Ca ir viens no biogēnajiem elementiem, kas nepieciešami normālai dzīvības procesu norisei. Tas atrodas visos dzīvnieku un augu audos un šķidrumos. Tikai reti organismi var attīstīties vidē, kurā nav Ca. Dažos organismos Ca saturs sasniedz 38%; cilvēkiem - 1,4-2%. Augu un dzīvnieku organismu šūnām ārpusšūnu vidē ir nepieciešamas stingri noteiktas Ca 2+ , Na + un K + jonu attiecības. Augi iegūst Ca no augsnes. Saskaņā ar to saistību ar Ca augus iedala kalcefilos un kalcefobos. Dzīvnieki saņem Ca no pārtikas un ūdens. Ca ir nepieciešams sērijas veidošanai šūnu struktūras, saglabājot normālu ārējo caurlaidību šūnu membrānas, zivju un citu dzīvnieku ikru apaugļošanai, vairāku enzīmu aktivizēšanai. Ca 2+ joni pārraida ierosmi uz muskuļu šķiedru, izraisot tās kontrakciju, palielina sirds kontrakciju spēku, palielina leikocītu fagocītu funkciju, aktivizē asins proteīnu aizsargsistēmu un piedalās tās koagulācijā. Šūnās gandrīz viss Ca ir savienojumu veidā ar olbaltumvielām, nukleīnskābēm, fosfolipīdiem, kompleksos ar neorganiskiem fosfātiem un organiskajām skābēm. Cilvēku un augstāko dzīvnieku asins plazmā tikai 20-40% Ca var būt saistīti ar olbaltumvielām. Dzīvniekiem ar skeletu līdz 97-99% no visa Ca tiek izmantots kā būvmateriāls: bezmugurkaulniekiem galvenokārt CaCO 3 veidā (gliemju čaumalas, koraļļi), mugurkaulniekiem fosfātu veidā. Daudzi bezmugurkaulnieki pirms kausēšanas uzglabā Ca, lai izveidotu jaunu skeletu vai nodrošinātu dzīvībai svarīgas funkcijas nelabvēlīgos apstākļos.
Ca saturu cilvēku un augstāko dzīvnieku asinīs regulē epitēlijķermenīšu un vairogdziedzera hormoni. Šajos procesos vissvarīgākā loma ir D vitamīnam. Ca uzsūkšanās notiek priekšpusē tievā zarnā. Ca asimilācija pasliktinās līdz ar skābuma samazināšanos zarnās un ir atkarīga no Ca, P un tauku attiecības pārtikā. Optimālā Ca / P attiecība govs pienā ir aptuveni 1,3 (kartupeļos 0,15, pupās 0,13, gaļā 0,016). Ja pārtikā ir pārāk daudz P vai skābeņskābes, Ca uzsūkšanās pasliktinās. Žultsskābes paātrina tā uzsūkšanos. Optimālā Ca/tauku attiecība cilvēka pārtikā ir 0,04-0,08 g Ca uz 1 g tauku. Ca izdalīšanās notiek galvenokārt caur zarnām. Zīdītāji laktācijas laikā kopā ar pienu zaudē daudz Ca. Ar fosfora-kalcija metabolisma traucējumiem jauniem dzīvniekiem un bērniem attīstās rahīts, pieaugušiem dzīvniekiem - skeleta sastāva un struktūras izmaiņas (osteomalācija).
Kalcijs ir II grupas ķīmiskais elements ar atomskaitli 20 periodiskajā sistēmā, ko apzīmē ar simbolu Ca (lat. Kalcijs). Kalcijs ir mīksts, sudrabaini pelēks sārmzemju metāls.
20 periodiskās tabulas elements Elementa nosaukums cēlies no lat. calx (ģenitīvā calcis) - "kaļķis", "mīkstais akmens". To ierosināja angļu ķīmiķis Hamfrijs Deivijs, kurš 1808. gadā izolēja metālisko kalciju.
Kalcija savienojumi – kaļķakmens, marmors, ģipsis (kā arī kaļķi – kaļķakmens degšanas produkts) celtniecībā izmantoti jau pirms vairākiem gadu tūkstošiem.
Kalcijs ir viens no visbiežāk sastopamajiem elementiem uz zemes. Kalcija savienojumi ir atrodami gandrīz visos dzīvnieku un augu audos. Tas veido 3,38% no zemes garozas masas (5. vieta pēc pārpilnības aiz skābekļa, silīcija, alumīnija un dzelzs).
Kalcija atrašana dabā
Augstās ķīmiskās aktivitātes dēļ kalcijs brīvā veidā dabā nav atrodams.
Kalcijs veido 3,38% no zemes garozas masas (5. vieta pēc pārpilnības aiz skābekļa, silīcija, alumīnija un dzelzs). Elementa saturs jūras ūdens- 400 mg / l.
izotopi
Kalcijs dabā sastopams sešu izotopu maisījuma veidā: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca un 48Ca, starp kuriem visizplatītākais - 40Ca - ir 96,97%. Kalcija kodoli satur maģisko protonu skaitu: Z = 20. Izotopi
40
20
Ca20 un
48
20
Ca28 ir divi no pieciem dabā sastopamajiem divkāršā maģiskā skaitļa kodoliem.
No sešiem dabā sastopamajiem kalcija izotopiem pieci ir stabili. Sestais 48Ca izotops, smagākais no sešiem un ļoti rets (tā izotopu daudzums ir tikai 0,187%), tiek pakļauts dubultai beta sabrukšanai ar pussabrukšanas periodu 1,6 1017 gadi.
Akmeņos un minerālos
Visvairāk kalcija ir dažādu iežu (granītu, gneisu u.c.) silikātu un aluminosilikātu sastāvā, īpaši laukšpatā – anortītā Ca.
Nogulumiežu veidā kalcija savienojumus attēlo krīts un kaļķakmens, kas galvenokārt sastāv no minerālā kalcīta (CaCO3). Kalcīta kristāliskā forma, marmors, dabā ir daudz retāk sastopama.
Diezgan plaši izplatīti ir tādi kalcija minerāli kā kalcīts CaCO3, anhidrīts CaSO4, alabastrs CaSO4 0,5H2O un ģipsis CaSO4 2H2O, fluorīts CaF2, apatīti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomīts MgCO3 CaCO3. Kalcija un magnija sāļu klātbūtne dabīgajā ūdenī nosaka tā cietību.
Kalcijs, kas enerģiski migrē zemes garozā un uzkrājas dažādās ģeoķīmiskajās sistēmās, veido 385 minerālus (ceturto pēc minerālu skaita).
Kalcija bioloģiskā loma
Kalcijs ir izplatīts makroelements augos, dzīvniekos un cilvēkos. Cilvēkiem un citiem mugurkaulniekiem lielākā daļa ir skeletā un zobos. Kalcijs ir atrodams kaulos hidroksilapatīta veidā. Lielākajai daļai bezmugurkaulnieku grupu (sūkļi, koraļļu polipi, mīkstmieši u.c.) "skeleti" sastāv no dažādām kalcija karbonāta (kaļķa) formām. Kalcija joni ir iesaistīti asins koagulācijas procesos, kā arī kalpo kā viens no universālajiem otrajiem vēstnešiem šūnu iekšienē un regulē dažādus intracelulāros procesus - muskuļu kontrakciju, eksocitozi, tostarp hormonu un neirotransmiteru sekrēciju. Kalcija koncentrācija cilvēka šūnu citoplazmā ir aptuveni 10-4 mmol/l, starpšūnu šķidrumos ap 2,5 mmol/l.
Kalcija nepieciešamība ir atkarīga no vecuma. Pieaugušajiem vecumā no 19 līdz 50 gadiem un bērniem vecumā no 4 līdz 8 gadiem ikdienas nepieciešamība (RDA) ir 1000 mg (satur aptuveni 790 ml piena ar tauku saturu 1%) un bērniem vecumā no 9 līdz 18 gadiem ieskaitot - 1300 mg dienā (satur aptuveni 1030 ml piena ar tauku saturu 1%). AT pusaudža gados pietiekama kalcija uzņemšana ir ļoti svarīga skeleta intensīvās augšanas dēļ. Tomēr saskaņā ar pētījumiem ASV, tikai 11% meiteņu un 31% zēnu vecumā no 12 līdz 19 gadiem sasniedz savas vajadzības. Sabalansētā uzturā lielākā daļa kalcija (apmēram 80%) nonāk bērna organismā kopā ar piena produktiem. Atlikušo kalciju iegūst no graudaugiem (tostarp pilngraudu maizes un griķu), pākšaugiem, apelsīniem, zaļumiem, riekstiem. Piena produkti uz piena tauku bāzes (sviests, krējums, krējums, saldējums uz krējuma bāzes) praktiski nesatur kalciju. Jo vairāk piena tauku ir piena produktā, jo mazāk kalcija tas satur. Kalcija uzsūkšanās zarnās notiek divos veidos: transcelulāri (transcelulāri) un starpšūnu (paracelulāri). Pirmais mehānisms ir saistīts ar D vitamīna aktīvās formas (kalcitriola) un tā zarnu receptoru darbību. Tam ir liela nozīme zemā vai mērenā kalcija uzņemšanā. Ar lielāku kalcija saturu uzturā galveno lomu sāk spēlēt starpšūnu uzsūkšanās, kas saistīta ar lielu kalcija koncentrācijas gradientu. Pateicoties transcelulārajam mehānismam, kalcijs lielākā mērā uzsūcas divpadsmitpirkstu zarnā (jo tur ir visaugstākā kalcitriola receptoru koncentrācija). Pateicoties starpšūnu pasīvajai pārnešanai, kalcija uzsūkšanās ir visaktīvākā visās trīs tievās zarnas daļās. Kalcija uzsūkšanos paracelulāri veicina laktoze (piena cukurs).
Kalcija uzsūkšanos kavē daži dzīvnieku tauki (t.sk govs piens un liellopu tauki, bet ne speķi) un palmu eļļa. Šādos taukos esošās palmitīnskābes un stearīnskābes taukskābju gremošanas procesā zarnās tiek atšķelti un brīvā veidā stingri saista kalciju, veidojot kalcija palmitātu un kalcija stearātu (nešķīstošās ziepes). Šo ziepju veidā ar krēslu tiek zaudēts gan kalcijs, gan tauki. Šis mehānisms ir atbildīgs par samazinātu kalcija uzsūkšanos, samazinātu kaulu mineralizāciju un samazinātu netiešo kaulu stipruma mērījumu skaitu zīdaiņiem, kuri izmanto mākslīgos maisījumus zīdaiņiem, pamatojoties uz palmu eļļa(palmu oleīns). Šiem bērniem kalcija ziepju veidošanās zarnās ir saistīta ar izkārnījumu sacietēšanu, to biežuma samazināšanos, kā arī biežāku regurgitāciju un kolikām.
Kalcija koncentrācija asinīs, jo tā ir svarīga lielam skaitam vitāli svarīgu vielu svarīgi procesi ir precīzi regulēts, un ar pareizu uzturu un pietiekamu zema tauku satura piena produktu un D vitamīna uzņemšanu deficīts nerodas. Ilgstošs kalcija un/vai D vitamīna deficīts uzturā palielina osteoporozes risku un izraisa rahītu zīdaiņa vecumā.
Pārmērīgas kalcija un D vitamīna devas var izraisīt hiperkalciēmiju. Maksimālā drošā deva pieaugušajiem vecumā no 19 līdz 50 gadiem ir 2500 mg dienā (apmēram 340 g Edam siera).