tabiatda kaltsiy. Kaltsiy kimyoviy element sifatida, uning roli
Kirish
Kimyo - moddalar, ularning tuzilishi, xossalari va o'zaro almashinuvi haqidagi fan.
Kimyo boshqa tabiiy fanlar: fizika, biologiya, geologiya bilan chambarchas bog'liq. Ushbu fanlar kesishmasida zamonaviy fanning ko'plab bo'limlari paydo bo'ldi: fizik kimyo, geokimyo, biokimyo.
Kimyo fanlari tizimida “Tovarlarni kimyoviy tarkibi bo‘yicha tasniflash va sertifikatlash” deb nomlangan yangi mutaxassislik 1997 yilda o‘zbek olimlari I.R. Asqarov va T.T. Riskiev. Ushbu yangi kimyo fanining shakllanishida A.A. kabi oʻzbek olimlari tomonidan olib borilgan ilmiy tadqiqot natijalari katta ahamiyatga ega boʻldi. Ibrohimov, G.X. Hamroqulov, M.A. Rahimdjonov, M.Yu. Isoqov, K.M. Karimqulov, O.A. Toshpo‘latov, A.A. Namozov, B.Ya. Abdug‘aniyev, Sh.M. Mirkomilov, O. Kulimov, N.X. To'xtaboev va boshqalar.
Kaltsiy - ishqoriy tuproq metali bo'lib, Yerdagi eng muhim elementlardan biri.
Kaltsiy odamlar, hayvonlar va o'simliklar uchun juda muhimdir.
Tabiiyki, bunday kimyoviy xossalarga ega bo'lgan kaltsiy tabiatda erkin holatda topilmaydi. Ammo kaltsiy birikmalari - tabiiy va sun'iy - muhim ahamiyatga ega bo'ldi.
Ka? sher- ikkinchi guruhning asosiy kichik guruhining elementi, kimyoviy elementlarning davriy tizimining to'rtinchi davri D.I. Mendeleev, atom raqami 20, shuning uchun kaltsiy atomining yadrosi 20 ta protondan tashkil topgan 20 ta musbat zaryadga ega; yadrodagi neytronlar soni 40 - 20 = 20. Yadro zaryadini neytrallaydigan 20 ta elektron to'rtta energiya darajasida joylashgan. Nisbiy atom massasi 40,078 (4). Belgi bilan ko'rsatilgan Ca(lat. Kaltsiy).
1. Kashfiyotlar tarixi
Elementning nomi lat tilidan olingan. calx (genitiv holatda calcis) - "ohak", "yumshoq tosh". Uni 1808 yilda elektrolitik usulda kaltsiy metalini ajratib olgan ingliz kimyogari Xamfri Davi taklif qilgan. Davy simob oksidi Hg bilan ho'l o'chirilgan ohak aralashmasini elektroliz qildi 2O anod bo'lgan platina plastinkasida. Suyuq simobga botirilgan platina simi katod bo'lib xizmat qildi. Elektroliz natijasida kaltsiy amalgam olindi. Undan simobni olib tashlagan Deyvi kaltsiy deb nomlangan metallni oldi.
Kaltsiy birikmalari - ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - yonayotgan ohaktosh mahsuloti) bir necha ming yillar oldin qurilishda ishlatilgan. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy tana deb hisoblashgan. 1789-yilda A.Lavuazye ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi.
kaltsiy kimyoviy birikma
2. Tabiatda bo‘lish
Kaltsiyning yuqori kimyoviy faolligi tufayli tabiatda erkin shaklda topilmaydi.
Kaltsiy er qobig'i massasining 3,38% ni tashkil qiladi (ko'pligi bo'yicha kislorod, kremniy, alyuminiy va temirdan keyin 5-o'rin). Dengiz suvidagi elementning miqdori 400 mg/l ni tashkil qiladi.
Kaltsiyning katta qismi turli jinslarning silikatlari va aluminosilikatlari (granitlar, gneyslar va boshqalar), ayniqsa dala shpati - anortit Ca tarkibida mavjud.
Cho'kindi jinslar shaklida kaltsiy birikmalari bo'r va ohaktosh bilan ifodalanadi, ular asosan mineral kaltsitdan (CaCO) iborat. 3). Kaltsitning kristalli shakli - marmar tabiatda kamroq uchraydi.
Kaltsiy minerallari juda keng tarqalgan, masalan:
kaltsit, ohaktosh, marmar, bo'r CaCO3 ,
angidrit CaSO4 ,
alebastr CaSO4 0,5 soat 2O
gips CaSO4 2H 2O
ftorit CaF2 ,
fosfitlar va apatitlar Ca 3(PO 4)2(F, Cl, OH),
dolomit MgCO3 CaCO 3.
Tabiiy suvda kaltsiy va magniy tuzlarining mavjudligi uning qattiqligini aniqlaydi.
Yer qobig‘ida kuchli migratsiya qiluvchi va turli geokimyoviy sistemalarda to‘planadigan kalsiy 385 ta mineral (minerallar soni bo‘yicha to‘rtinchi) hosil qiladi.
Guruch. 1. Tuz konlaridagi kaltsiy konlari
Kaltsiy birikmalari deyarli barcha hayvonlar va o'simliklar to'qimalarida mavjud. Kaltsiyning katta miqdori tirik organizmlarning bir qismidir. Shunday qilib, gidroksiapatit Ca 3(PO 4)2OH yoki boshqa belgida 3Ca 3(PO 4)2Ca(OH) 2- asos suyak to'qimasi umurtqali hayvonlar, shu jumladan odamlar; kaltsiy karbonat CaCO dan 3ko'pgina umurtqasiz hayvonlarning qobig'i va qobig'i, tuxum qobig'i va boshqalardan iborat.Odam va hayvonlarning tirik to'qimalarida 1,4-2% Ca (massa ulushi bo'yicha); 70 kg og'irlikdagi inson tanasida kaltsiy miqdori taxminan 1,7 kg ni tashkil qiladi (asosan suyak to'qimalarining hujayralararo moddasi tarkibida).
. Kvitansiya
Sanoatda kaltsiy ikki yo'l bilan olinadi:
CaO va Al kukunining briketlangan aralashmasini 0,01-0,02 mm vakuumda 1170-1200 ° S haroratda qizdirish orqali. rt. Art.; reaksiya orqali chiqariladi:
CaO + 2Al = 3CaO Al2 O 3+ 3 Ca
Kaltsiy bug'lari sovuq yuzada kondensatsiyalanadi.
CaCl eritmasining elektrolizi 2(75-80%) va KCl suyuq mis-kaltsiy katodi bilan Cu - Ca (65% Ca) qotishmasi tayyorlanadi, undan kaltsiy 0,1 vakuumda 950 - 1000 ° S haroratda distillanadi. - 0,001 mm. rt. Art. yoki (6 qism) CaCl dan 2va (1 qism) CaF2.
Kaltsiy karbid CaC2 ni termal dissotsiatsiyalash orqali kaltsiy olish usuli ham ishlab chiqilgan. .
Oddiy moddaning ko'rinishi
2-rasm. Oʻrtacha qattiq, kumushsimon oq metall
Ism, belgi, raqam
Ka ?lsiy/kaltsiy (Ca), 20
atom massasi ( molyar massa)
40.078 a. e.m (g/mol)
Elektron konfiguratsiya
Atom radiusi
kovalent radius
Ion radiusi
Elektromanfiylik
1.00 (Pauling shkalasi)
Elektrod potentsiali
Oksidlanish holatlari
Ionlanish energiyasi (birinchi elektron)
589,4 (6,11) kJ/mol (eV)
Zichlik (n.a.da)
1,55 g/sm³
Erish harorati
842o Bilan
Eriydigan issiqlik
9,20 kJ/mol
Bug'lanish issiqligi
153,6 kJ/mol
Molar issiqlik sig'imi
25,9 J/(K mol)
Molyar hajm
29,9 sm³/ mol
Panjara tuzilishi
kub yuzi markazlashtirilgan
Panjara parametrlari
Debay harorati
Issiqlik o'tkazuvchanligi
(300 K) (201) Vt/(m K)
oddiy modda kaltsiy- kumush-oq rangdagi yumshoq, reaktiv gidroksidi tuproqli metall.
Kaltsiy metali ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud. 443°C gacha, barqaror?-Ca kubik yuz markazlashtirilgan panjara bilan (parametr a = 0,558 nm), yuqorida barqaror?-Ca tipidagi kubik tana markazlashtirilgan panjara bilan?-Fe (parametr a = 0,448 nm) . O'tishning standart entalpiyasi? ? ? 0,93 kJ/mol ni tashkil qiladi.
Bosimning asta-sekin oshishi bilan u yarimo'tkazgichning xususiyatlarini ko'rsata boshlaydi, lekin so'zning to'liq ma'nosida yarimo'tkazgichga aylanmaydi (endi u ham metall emas). Bosimning yanada oshishi bilan u metall holatga qaytadi va o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyish qila boshlaydi (o'ta o'tkazuvchanlik harorati simobdan olti baravar yuqori va o'tkazuvchanlik bo'yicha barcha boshqa elementlardan ancha yuqori). Kaltsiyning o'ziga xos harakati ko'p jihatdan stronsiyga o'xshaydi (ya'ni parallel ravishda). davriy tizim saqlanadi).
Kaltsiy tabiatda oltita izotop aralashmasi sifatida uchraydi: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca va 48Ca, ular orasida eng keng tarqalgani - 40Ca - 96,97% ni tashkil qiladi.
Tabiatda uchraydigan oltita kaltsiy izotopidan beshtasi barqaror. Oltinchi 48Ca izotopi, oltitaning eng og'irligi va juda kam uchraydigan izotopi (uning izotopik ko'pligi atigi 0,187%), yaqinda 5,3 x 1019 yil yarim yemirilish davri bilan ikki tomonlama beta-parchalanishga uchraganligi aniqlandi.
Kaltsiy odatdagi ishqoriy tuproq metalidir. Kaltsiyning kimyoviy faolligi yuqori, ammo og'irroq gidroksidi tuproq metallariga qaraganda past. U havodagi kislorod, karbonat angidrid va namlik bilan oson reaksiyaga kirishadi, buning natijasida kaltsiy metallining yuzasi odatda xira kulrang bo'ladi, shuning uchun kaltsiy odatda laboratoriyada, boshqa gidroksidi tuproq metallari kabi, qatlam ostida mahkam yopiq idishda saqlanadi. kerosin yoki suyuq kerosin.
Tashqi energiya darajasida 2 ta elektron mavjud. Barcha birikmalarda kaltsiyning oksidlanish darajasi +2 ga teng.
Standart potentsiallar qatorida kaltsiy vodorodning chap tomonida joylashgan.
Ca juftining standart elektrod salohiyati 2+/Ka 0?2,84 V, shuning uchun kaltsiy bilan faol reaksiyaga kirishadi sovuq suv(bilan issiq suv reaktsiya kuchliroq davom etadi), lekin olovsiz:
Faol nometallar (kislorod, xlor, brom) bilan kaltsiy normal sharoitda reaksiyaga kirishadi:
Ca+Cl2 CaCl2
Havoda yoki kislorodda qizdirilganda kaltsiy yonadi va to'q sariq rangli qizil olov bilan yonadi.
Kamroq faol bo'lmagan metall bo'lmaganlar (vodorod, bor, uglerod, kremniy, azot, fosfor va boshqalar) bilan kaltsiy qizdirilganda o'zaro ta'sir qiladi, masalan:
Kaltsiy fosfidi Ca3P2 dan tashqari, CaP va CaP5 kompozitsiyalarining kaltsiy fosfidlari ham ma'lum;
Kaltsiy silisidi Ca2Si bilan bir qatorda CaSi, Ca3Si4 va CaSi2 kompozitsiyalari bo'lgan kaltsiy silisidlari ham ma'lum.
Yuqoridagi reaktsiyalarning borishi, qoida tariqasida, bo'shatish bilan birga keladi katta raqam issiqlik.
Kaltsiy kamroq tiklanadi faol metallar ularning oksidlari va galogenidlaridan
2Ca + TiO2 2CaO + Ti
Ca+TiCl2 2CaCl2 + Ti
Metall bo'lmagan kaltsiy birikmalarining aksariyati suv bilan oson parchalanadi, masalan:
Ca2+ ioni rangsizdir. Olovga eruvchan kaltsiy tuzlari qo'shilsa, olov g'isht qizil rangga aylanadi.
. Metall kaltsiyning qo'llanilishi
Kaltsiy metallining asosiy qo'llanilishi metallar, ayniqsa nikel, mis va zanglamaydigan po'lat ishlab chiqarishda qaytaruvchi vositadir. Kaltsiy va uning gidridi xrom, toriy va uran kabi qiyin qayta tiklanadigan metallarni olish uchun ham ishlatiladi. Qo'rg'oshinli kaltsiy qotishmalari batareyalar va podshipnik qotishmalarida ishlatiladi. Kaltsiy granulalari elektrovakuum qurilmalaridan havo izlarini olib tashlash uchun ham ishlatiladi.
1. Metaltermiya
Sof metall kaltsiy nodir metallarni olish uchun metallotermiyada keng qo'llaniladi.
2. Qotishma
Qo'rg'oshinni qotishma uchun sof kaltsiy ishlatiladi, u akkumulyator plitalari, texnik xizmat ko'rsatmaydigan boshlang'ich qo'rg'oshinli akkumulyator batareyalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shuningdek, metall kaltsiy BKA yuqori sifatli kaltsiy babbitlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
3. Yadro sintezi
Izotop 48Ca o'ta og'ir elementlarni ishlab chiqarish va davriy tizimning yangi elementlarini ochish uchun samarali va foydali materiallardan biridir. Buning sababi shundaki, kaltsiy-48 ikki marta sehrli yadrodir, shuning uchun uning barqarorligi engil yadro uchun neytronga etarlicha boy bo'lishiga imkon beradi; o'ta og'ir yadrolarning sintezi uchun ortiqcha neytronlar talab qilinadi.
. Kaltsiy birikmalari
1. kaltsiy oksidiCaO (yo'q o'chirilgan ohak, kuygan ohak, qaynatish) oq refrakter modda.
Ohaktosh yoki bo'rni yuqori haroratda (900 o dan yuqori) yoqish natijasida olinadi BILAN):
CaCO3 = CaO + CO2
Kaltsiy oksidi suv bilan reaksiyaga kirishib, o'chirilgan ohak hosil qiladi va katta miqdorda issiqlik chiqaradi:
CaO + H2 O = Ca(OH)2 +Q
2. kaltsiy gidroksidiCa(OH) 2- kuchli asos, suvda ozgina eriydi.
Ca(OH) 2turli yo'llar bilan ishlatiladi:
o'chirilgan ohak - suvning so'nmagan ohak CaO ga ta'siridan olingan yupqa bo'shashgan kukun, "paxmoq":
CaO + H2 O = Ca(OH)2
Qurilishda tsement, suv va qum bilan o'chirilgan ohakning xamir aralashmasi ishlatiladi. Karbonat angidrid havodan so'rilganda, bu aralashma qotib qoladi:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2 O
ohak suti - o'chirilgan ohak Ca (OH) zarralarining suspenziyasi. 2ohak suvida.
Qurilishda oqlash, daraxt tanasini zararsizlantirish, shakar sanoatida, terini ko'nlash, oqartirish uchun ishlatiladi.
ohak suvi - Ca (OH) 2 ning to'yingan suvli eritmasi
Havodagi eritma havodan karbonat angidridni singdirishi tufayli loyqa bo'ladi.
Ammo karbonat angidridning uzoq o'tishi bilan eritma bo'ladi
eriydigan kaltsiy bikarbonat hosil bo'lishi tufayli shaffof:
CaCO3 + CO2 + H2 O = Ca (HCO3 ) 2
Tabiatda bu quyidagi jarayonlarga olib keladi. Sovuq yomg'ir yoki karbonat angidrid bilan to'yingan daryo suvi er ostiga kirib, ohaktoshga tushganda, ularning erishi kuzatiladi va xuddi shu joylarda kaltsiy gidrokarbonat bilan to'yingan suv er yuzasiga chiqib, qizib ketadi. quyosh nurlari.
Shunday qilib, tabiatda moddalarning katta massalarini ko'chirish mavjud. Natijada er ostida ulkan boʻshliqlar paydo boʻlishi mumkin, gʻorlarda esa goʻzal tosh “aysikllar” – stalaktit va stalagmitlar paydo boʻladi.
3. Oqartiruvchi kukun- kuchli oksidlovchi moddadir ajralmas qismi Bu CaOCl tuzidir 2, quruq o'chirilgan ohakning xlor bilan o'zaro ta'siridan hosil bo'lgan:
Ca(OH)2 +Cl2 = CaOCl2 + H2 O
Oqartiruvchi kukun - Oq kukun o'tkir hid bilan, nam havoda karbonat angidrid ta'sirida asta-sekin parchalanib, gipoxlorid kislotani chiqaradi:
2CaOCl2 + CO2 + H2 O = CaCO3 + CaCl2 + 2HClO
Hipoklorik kislota yorug'likda parchalanadi:
2HClO = 2HCl + O2
Xlorid kislota oqartirgichga ta'sir qilganda, xlor ajralib chiqadi:
CaOCl2 + 2HCl = CaCl2 +Cl2 + H2 O
Oqartirish va dezinfektsiyalash xususiyatlari shunga asoslanadi.
4. GipsCaSO 42H 2O tabiiy kaltsiy mineralidir.
150-180 ° S gacha qizdirilganda gips yo'qotadi ¾ kristallanish suvi va alabaster yoki kuygan gipsga o'tadi.
2CaSO4 *2H2 O2CaSO4 *H2 O+3H2 O
Suv bilan aralashtirilganda, alabaster tezda qattiqlashadi, yana aylanadi
2CaSO4 *H2 O+3H2 O2CaSO4 *2H2 O
Gipsning bu xususiyati quyma qoliplar va quyma qoliplarni tayyorlash uchun ishlatiladi turli buyumlar, shuningdek, gips va boshqalar uchun qurilishda bog'lovchi sifatida. Gips tibbiyotda gips qo'yish uchun keng qo'llaniladi.
Gips 180 ° C dan yuqori haroratda qizdirilganda, suvsiz gips (kaltsiy angidrid yoki o'lik gips) hosil bo'ladi, u endi suvni biriktira olmaydi.
CaSO4 *2H2 CaSO haqida4 + H2 O
CaCl2 xlorid, CaBr2 bromid, CaI2 yodid va Ca(NO3)2 nitrat kabi kaltsiy tuzlari suvda yaxshi eriydi. Suvda erimaydigan ftorid<#"justify">1. kaltsiy gidridi
Kaltsiyni vodorod atmosferasida isitish<#"justify">2. kaltsiy oksidi
Kaltsiy oksidi CaO, boshqa gidroksidi tuproq metallari oksidlarining qattiq eritmasining bir qismi sifatida<#"justify">3. Optik va lazerli materiallar
kaltsiy ftorid<#"justify">4. kaltsiy karbid
kaltsiy karbid<#"justify">Kaltsiy oksidi ham erkin shaklda, ham keramik aralashmalarning bir qismi sifatida o'tga chidamli materiallar ishlab chiqarishda ishlatiladi.
7. Qurilish mollari<#"justify">Kaltsiy birikmalari (asosan karbonat yoki bikarbonat) elektr boshq payvandlashda elektrodlarni qoplash uchun ishlatiladi. Kaltsiy birikmalari metalllarni eritish va payvandlash uchun oqimlarni tayyorlashda keng qo'llaniladi.
9. Dorilar<#"justify">Kaltsiy birikmalari antigistamin sifatida keng qo'llaniladi.
· Kaltsiy xlorid<#"justify">. Biologik rol
Kaltsiy keng tarqalgan makronutrientdir<#"312" src="doc_zip16.jpg" />
Jadval 1. Ba'zi oziq-ovqatlarda kaltsiy miqdori
Oziq-ovqat mahsulot miqdori tarkibida kaltsiy miqdori berilgan miqdor mahsulot miqdori, mg Sut va maydalangan mahsulotlar Pishloq - Shveytsariya, Graerskiy 50 g. 493 Pishloq - qattiq shakl, Cheddar, Kolbi, Edak, Gouda 50 g. 353 Sut - butun, 2%, 1% yog '1 stakan / 250 ml 315 Krem 1 stakan/ 250 ml 301 Mozzarella pishloq, Adige, oq pishloq 50 269 Yogurt - oddiy 1 stakan/175 ml 292 Sut - quruq, kukun shaklida 45 ml 159 Muzqaymoq 1/2 stakan 93 Pishloq - rustik, qaymoqli 2%, 1% yog '(tvorog) 1/2 chashka 87 Go'sht, baliq, Uy qushi va boshqa mahsulotlar Sardina, suyakli 8 ta mayda 153 qizil ikra, suyakli, konservalangan 1/2 banka (sof vazni 13 g) 153 bodom 1/2 chashka 200 kunjut 1/2 stakan 100 loviya – pishirilgan (loviya, ko‘k loviya, dog‘li loviya) ) 1/2 chashka 90 Soya - pishirilgan 1 stakan 175 Tovuq - qovurilgan 90 g 13 Mol go'shti - qovurilgan 90 g 7 Non va donalar Dumaloq kepakli bulochka 1/35 g 50 Non - oq va bug'doy 1 dona/30 g 25 Meva, sabzavot 1/2 stakan 38 apelsin 1 ta o'rta kattalikdagi/180 g 52 banan 1 ta o'rta kattalikdagi/175 g 10 salat 2 ta katta barg 8 ta quritilgan anjir 10 270 aralash ovqatlar Sutli sho'rva, tovuq qaymoqli sho'rva, qo'ziqorin, pomidor va brokkoli 1 stakan/250 ml 189 boil/stakan konserva21 ml 169
Xulosa
Kaltsiy er yuzidagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir.
Kaltsiy 1808 yilda ingliz kimyogari Xamfri Davi tomonidan kashf etilgan. U o'chirilgan ohak va simob oksidi aralashmasidan kaltsiy metalini elektrolitik tarzda ajratib oldi.
1789-yilda A.Lavuazye ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi.
Tabiatda u juda ko'p. Erkin shaklda bo'lmaydi. Tog' tizmalari va gil jinslar kaltsiy tuzlaridan hosil bo'lib, dengiz va daryo suvlarida uchraydi. U marmar (bo'r), alabaster, gips, florit, fosfitlar, apatitlar va dolomitlar kabi minerallarning bir qismidir.
Kaltsiy ham tirik organizmlarning bir qismidir - barcha hayvon va o'simlik to'qimalarida va eng muhimi, kaltsiy inson suyak to'qimalarining bir qismidir.
Kaltsiy ikki yo'l bilan olinadi:
1.Ohak va alyuminiy aralashmasini isitish orqali.
2.Ikkinchi usul, barcha metallar singari, elektrolizdir, bu holda CaCl2 va KCl ning suyuq mis-kaltsiy katodli eritmasi.
Kaltsiy yumshoq, reaktiv tuproqli gidroksidi metall bo'lib, kumushrang oq rangga ega.
Kaltsiy odatdagi ishqoriy tuproq metalidir<#"justify">1.I.Asqarov Q.G‘opirov “Kimyo asoslari” Davlat ilmiy nashriyoti “O‘zbekiston Milliy Entsiklopediyasi” Toshkent – 2013 347-bet.
2.I.R. Asqarov Sh.H. Abdullaev O. Sh. Abdullaev "Kimyo - oily o`quv yurtlariga kiruvchilar uchun" "TAFAKKUR" nashriyoti Toshkent - 2013
3.N.L. Glinka "Umumiy kimyo" Moskva - 1988 yil
.“Maktab qo‘llanmasi” Bishkek – 2000 152-156-betlar.
.G.P. Xomchenko "Kimyo - universal to'plam" Moskva Yangi to'lqin nashriyoti Umerenkov - 2008 301-306-betlar.
.F.G. Felbdman G.E. Rudzitis "Kimyo 9" Moskva "Ma'rifat" - 1990 127-132-betlar.
."Umumjahon ma'lumotnomasi" Moskva - 2006 yil 648-651-betlar
8.www.google.com //ru.wikipedia.org //wiki // Kaltsiy.
.www.google.co.ru //otherreferats.allbest.ru //kimyo.
.www.google.com //medwiki.org.ua //maqola // Kaltsiy.
Repetitorlik
Mavzuni o'rganishda yordam kerakmi?
Mutaxassislarimiz sizni qiziqtirgan mavzularda maslahat beradilar yoki repetitorlik xizmatlarini taqdim etadilar.
Arizani yuboring konsultatsiya olish imkoniyati haqida bilish uchun hozir mavzuni ko'rsating.
Kaltsiy tarixi
Kaltsiy 1808 yilda Xamfri Davi tomonidan kashf etilgan bo'lib, u o'chirilgan ohak va simob oksidini elektroliz qilish orqali simobni distillash natijasida kaltsiy amalgamasini oldi, bu nomni oldi. kaltsiy. lotin tilida Laym kabi eshitiladi kalx, aynan shu nom ingliz kimyogari tomonidan topilgan modda uchun tanlangan.
Kaltsiy kimyoviy elementlarning davriy tizimi davrining IV guruhining II asosiy kichik guruhining elementi D.I. Mendeleev, atom raqami 20 va atom massasi 40,08. Qabul qilingan belgi Ca (lotin tilidan - Kaltsiy).
Fizikaviy va kimyoviy xossalari
Kaltsiy reaktiv, yumshoq, kumush-oq ishqoriy metalldir. Kislorod va karbonat angidrid bilan o'zaro ta'siri tufayli metall yuzasi xiralashadi, shuning uchun kaltsiy bo'lishi kerak. maxsus davolash saqlash - mahkam yopiq idish, unda metall suyuq kerosin yoki kerosin qatlami bilan quyiladi.
Kaltsiy eng mashhur hisoblanadi inson uchun zarur mikroelementlar, kundalik ehtiyoj sog'lom kattalar uchun u 700 dan 1500 mg gacha o'zgarib turadi, ammo homiladorlik va laktatsiya davrida u ko'payadi, bu hisobga olinishi va dori shaklida kaltsiyni olishi kerak.
Tabiatda bo'lish
Kaltsiy juda yuqori kimyoviy faollikka ega, shuning uchun u erkin (sof) shaklda tabiatda uchramaydi. Shunga qaramay, u er qobig'ida beshinchi o'rinda turadi, birikmalar shaklida u cho'kindi (ohaktosh, bo'r) va jinslarda (granit) uchraydi, anorit dala shpati juda ko'p kaltsiyni o'z ichiga oladi.
U tirik organizmlarda keng tarqalgan, uning mavjudligi o'simliklar, hayvonlar va inson organizmlarida uchraydi, bu erda u asosan tish va suyak to'qimalarida mavjud.
Kaltsiyning so'rilishi
Oziq-ovqatlardan kaltsiyning normal so'rilishi uchun to'siq - bu kaltsiyni eritish uchun zarur bo'lgan oshqozonning xlorid kislotasini neytrallaydigan shirinliklar va gidroksidi ko'rinishidagi uglevodlarni iste'mol qilish. Kaltsiyni singdirish jarayoni juda murakkab, shuning uchun ba'zida uni faqat oziq-ovqat bilan olish etarli emas, mikroelementni qo'shimcha qabul qilish kerak.
Boshqalar bilan o'zaro munosabat
Ichakda kaltsiyning so'rilishini yaxshilash uchun kaltsiyning so'rilishi jarayonini osonlashtiradigan zarur. Ovqatlanish jarayonida kaltsiyni (qo'shimchalar shaklida) qabul qilganda, so'rilishi bloklanadi, ammo kaltsiy qo'shimchalarini oziq-ovqatdan alohida qabul qilish bu jarayonga hech qanday ta'sir qilmaydi.
Tanadagi deyarli barcha kaltsiy (1 dan 1,5 kg gacha) suyaklar va tishlarda joylashgan. Kaltsiy asab to'qimalarining qo'zg'aluvchanligi, mushaklarning qisqarishi, qon ivish jarayonlarida ishtirok etadi, hujayralar, hujayra va to'qimalar suyuqliklarining yadrosi va membranalarining bir qismidir, antiallergik va yallig'lanishga qarshi ta'sirga ega, atsidozning oldini oladi, bir qator faollashtiradi. fermentlar va gormonlar. Kaltsiy o'tkazuvchanlikni tartibga solishda ham ishtirok etadi hujayra membranalari, teskari ta'sir ko'rsatadi.
Kaltsiy etishmovchiligi belgilari
Tanadagi kaltsiy etishmasligining belgilari, birinchi qarashda, bir-biriga bog'liq bo'lmagan alomatlar:
- asabiylashish, kayfiyatning yomonlashishi;
- yurak urishi;
- konvulsiyalar, oyoq-qo'llarning uyquchanligi;
- o'sishning kechikishi va bolalar;
- yuqori qon bosimi;
- tirnoqlarning delaminatsiyasi va mo'rtligi;
- bo'g'imlarda og'riq, "og'riq chegarasi" ni pasaytirish;
- ko'p hayz ko'rish.
Kaltsiy etishmovchiligining sabablari
Kaltsiy etishmovchiligining sabablari muvozanatsiz ovqatlanish (ayniqsa ochlik), oziq-ovqat tarkibidagi past kaltsiy miqdori, chekish va qahva va kofeinli ichimliklarga qaramlik, disbakterioz, buyrak kasalliklari, qalqonsimon bez, homiladorlik, laktatsiya davrlari va menopauza bo'lishi mumkin.
Sut mahsulotlarini haddan tashqari iste'mol qilish yoki giyohvand moddalarni nazoratsiz qabul qilish bilan yuzaga kelishi mumkin bo'lgan ortiqcha kaltsiy quyidagilar bilan tavsiflanadi: kuchli tashnalik, ko'ngil aynishi, qusish, ishtahani yo'qotish, zaiflik va siyishning ko'payishi.
Hayotda kaltsiydan foydalanish
Kaltsiy uranni metallotermik ishlab chiqarishda qo'llanilishini topdi, tabiiy birikmalar shaklida u gips va tsement ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida, dezinfektsiyalash vositasi sifatida ishlatiladi (hamma biladi). oqartiruvchi).
Kaltsiy ikkinchi guruhning asosiy kichik guruhi elementi, kimyoviy elementlar davriy sistemasining toʻrtinchi davri, atom raqami 20. Ca (lot. Kaltsiy) belgisi bilan belgilanadi. Oddiy kaltsiy moddasi (CAS raqami: 7440-70-2) yumshoq, reaktiv, kumush-oq ishqoriy tuproq metalidir.
Ismning kelib chiqishi va tarixi
Elementning nomi lat tilidan olingan. calx (genitiv holatda calcis) - "ohak", "yumshoq tosh". Uni 1808 yilda elektrolitik usulda kaltsiy metalini ajratib olgan ingliz kimyogari Xamfri Davi taklif qilgan. Davy ho'l o'chirilgan ohak va simob oksidi HgO aralashmasini anod bo'lgan platina plastinkasida elektroliz qildi. Suyuq simobga botirilgan platina simi katod bo'lib xizmat qildi. Elektroliz natijasida kaltsiy amalgam olindi. Undan simobni olib tashlagan Deyvi kaltsiy deb nomlangan metallni oldi.
Kaltsiy birikmalari - ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - yonayotgan ohaktosh mahsuloti) bir necha ming yillar oldin qurilishda ishlatilgan. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy tana deb hisoblashgan. 1789-yilda A.Lavuazye ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi.
Kvitansiya
Erkin metall kaltsiy CaCl 2 (75-80%) va KCl yoki CaCl 2 va CaF 2 dan tashkil topgan eritmani elektroliz qilish, shuningdek CaO ni 1170-1200 ° S da aluminotermik kamaytirish yo'li bilan olinadi:
4CaO + 2Al → CaAl 2 O 4 + 3Ca.
Jismoniy xususiyatlar
Kaltsiy metali ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud. 443 °C gacha, a-Ca kubik yuz markazlashtirilgan panjara bilan barqaror (parametr a = 0,558 nm), yuqorida b-Ca a-Fe tipidagi kubik tana markazlashtirilgan panjara bilan barqaror (parametr a = 0,448). nm). a → b o'tishning standart entalpiyasi DH 0 0,93 kJ/mol.
Bosimning asta-sekin oshishi bilan u yarimo'tkazgichning xususiyatlarini ko'rsata boshlaydi, lekin so'zning to'liq ma'nosida yarimo'tkazgichga aylanmaydi (endi u ham metall emas). Bosimning yanada oshishi bilan u metall holatga qaytadi va o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyish qila boshlaydi (o'ta o'tkazuvchanlik harorati simobdan olti baravar yuqori va o'tkazuvchanlik bo'yicha barcha boshqa elementlardan ancha yuqori). Kaltsiyning o'ziga xos xulq-atvori ko'p jihatdan stronsiyga o'xshaydi (ya'ni, davriy jadvaldagi parallellar saqlanib qoladi).
Kimyoviy xossalari
Kaltsiy odatdagi ishqoriy tuproq metalidir. Kaltsiyning kimyoviy faolligi yuqori, ammo boshqa barcha gidroksidi tuproq metallariga qaraganda past. U havodagi kislorod, karbonat angidrid va namlik bilan oson reaksiyaga kirishadi, shuning uchun kaltsiy metallining yuzasi odatda xira kulrang bo'ladi, shuning uchun kaltsiy odatda laboratoriyada, boshqa gidroksidi tuproq metallari kabi, qatlam ostida mahkam yopilgan idishda saqlanadi. kerosin yoki suyuq kerosin.
Kaltsiy (lotincha Kaltsiy, Ca belgisi bilan belgilanadi) - atom raqami 20 va atom massasi 40,078 bo'lgan element. Bu ikkinchi guruhning asosiy kichik guruhining elementi, Dmitriy Ivanovich Mendeleev kimyoviy elementlar davriy jadvalining to'rtinchi davri. Oddiy sharoitlarda oddiy kaltsiy moddasi engil (1,54 g / sm3) egiluvchan, yumshoq, kumushsimon oq rangdagi reaktiv gidroksidi tuproq metallidir.
Tabiatda kaltsiy oltita izotop aralashmasi sifatida taqdim etiladi: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%), 43Ca (0,145%), 44Ca (2,06%), 46Ca (0,0033%) va 48Ca (0,185%). Yigirmanchi elementning asosiy izotopi - eng keng tarqalgan - 40Ca, uning izotopik ko'pligi taxminan 97% ni tashkil qiladi. Oltita tabiiy kaltsiy izotoplaridan beshtasi barqaror, oltinchi izotop 48Ca, oltitaning eng og'irligi va juda kam uchraydigan (uning izotopik ko'pligi atigi 0,185%) yaqinda yarimparchalanish davri bilan ikki marta b-emirilishi aniqlangan. 5,3∙1019 yil. Massa raqamlari 39, 41, 45, 47 va 49 bo'lgan sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan izotoplar radioaktivdir. Ko'pincha ular tirik organizmdagi mineral almashinuv jarayonlarini o'rganishda izotop izlovchi sifatida ishlatiladi. Uran reaktorida metall kaltsiy yoki uning birikmalarini neytronlar bilan nurlantirish natijasida olingan 45Ca tadqiqotda muhim rol o'ynaydi. metabolik jarayonlar tuproqlarda yuzaga keladigan va o'simliklar tomonidan kaltsiyni singdirish jarayonlarini o'rganishda. Xuddi shu izotop tufayli eritish jarayonida turli darajadagi po'lat va o'ta toza temirning kaltsiy birikmalari bilan ifloslanish manbalarini aniqlash mumkin bo'ldi.
Kaltsiy birikmalari - marmar, gips, ohaktosh va ohak (yonib turgan ohaktosh mahsuloti) qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lib, qurilish va tibbiyotda keng qo'llanilgan. Qadimgi misrliklar o'zlarining piramidalarini qurishda kaltsiy birikmalaridan foydalanganlar va buyuk Rim aholisi betonni ixtiro qilganlar - maydalangan tosh, ohak va qum aralashmasidan foydalangan holda. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakning oddiy tana ekanligiga ishonch hosil qilishdi. Faqat 1789 yilda Lavoisier ohak, alumina va boshqa ba'zi birikmalar murakkab moddalar ekanligini aytdi. 1808 yilda metall kaltsiy G. Davy tomonidan elektroliz yo'li bilan olingan.
Metall kaltsiydan foydalanish uning yuqori kimyoviy faolligi bilan bog'liq. U ma'lum metallarning birikmalaridan, masalan, toriy, uran, xrom, sirkoniy, seziy, rubidiydan tiklash uchun ishlatiladi; po'latdan va boshqa kislorod, oltingugurt qotishmalaridan tozalash uchun; organik suyuqliklarni suvsizlantirish uchun; vakuum qurilmalaridagi gaz qoldiqlarini singdirish uchun. Bundan tashqari, metall kaltsiy ba'zi qotishmalarning qotishma komponenti bo'lib xizmat qiladi. Kaltsiy birikmalari ancha keng qo'llaniladi - ular qurilishda, pirotexnika, shisha ishlab chiqarish, tibbiyot va boshqa ko'plab sohalarda qo'llaniladi.
Kaltsiy eng muhim biogen elementlardan biri bo'lib, u ko'pchilik tirik organizmlar uchun normal hayot jarayonlari uchun zarurdir. Voyaga etgan odamning tanasida bir yarim kilogrammgacha kaltsiy mavjud. U tirik organizmlarning barcha to'qimalarida va suyuqliklarida mavjud. Yigirmanchi element suyak to'qimasini shakllantirish, yurak ritmini saqlash, qon ivishi, tashqi hujayra membranalarining normal o'tkazuvchanligini ta'minlash va bir qator fermentlarni shakllantirish uchun zarurdir. Kaltsiyning o'simlik va hayvon organizmlarida bajaradigan funktsiyalari ro'yxati juda katta. Faqat noyob organizmlar kaltsiysiz muhitda rivojlanishi mumkinligini aytish kifoya, boshqa organizmlar esa 38% bu elementdan tashkil topgan ( inson tanasi faqat taxminan 2% kaltsiyni o'z ichiga oladi).
Biologik xossalari
Kaltsiy biogen elementlardan biri bo'lib, uning birikmalari deyarli barcha tirik organizmlarda mavjud (kam sonli organizmlar kaltsiysiz muhitda rivojlanishi mumkin), hayot jarayonlarining normal borishini ta'minlaydi. Yigirmanchi element hayvonlar va o'simliklarning barcha to'qimalari va suyuqliklarida mavjud bo'lib, uning katta qismi (umurtqali hayvonlarda - shu jumladan odamlarda) skelet va tishlarda fosfatlar shaklida (masalan, gidroksiapatit Ca5 (PO4) 3OH yoki 3Ca3) mavjud. (PO4) 2 Ca (OH)2). Yigirmanchi elementning suyak va tishlar uchun qurilish materiali sifatida ishlatilishi hujayrada kaltsiy ionlarining ishlatilmasligi bilan bog'liq. Kaltsiy kontsentratsiyasi maxsus gormonlar tomonidan nazorat qilinadi, ularning birgalikdagi harakati suyaklarning tuzilishini saqlaydi va saqlaydi. Koʻpchilik umurtqasizlar guruhining (mollyuskalar, marjonlar, gubkalar va boshqalar) skeletlari quyidagilardan qurilgan. turli shakllar kaltsiy karbonat CaCO3 (ohak). Ko'pgina umurtqasiz hayvonlar yangi skelet yaratish yoki hayotiy funktsiyalarni ta'minlash uchun eritishdan oldin kaltsiyni saqlaydi. noqulay sharoitlar. Hayvonlar kaltsiyni oziq-ovqat va suvdan oladi, o'simliklar esa tuproqdan va bu elementga nisbatan kalsefil va kalsefoblarga bo'linadi.
Ushbu muhim iz elementning ionlari qon koagulyatsiyasi jarayonlarida, shuningdek, qonning doimiy osmotik bosimini ta'minlashda ishtirok etadi. Bundan tashqari, kaltsiy bir qator shakllanishi uchun zarur hujayra tuzilmalari, tashqi hujayra membranalarining normal o'tkazuvchanligini saqlab turish, baliq va boshqa hayvonlarning tuxumlarini urug'lantirish uchun, bir qator fermentlarni faollashtirish (ehtimol, bu holat kaltsiyning magniy ionlarini almashtirishi bilan bog'liq). Kaltsiy ionlari qo'zg'alishni mushak tolasiga o'tkazib, uning qisqarishiga olib keladi, yurak qisqarishi kuchini oshiradi, leykotsitlarning fagotsitar funktsiyasini oshiradi, qonning himoya oqsillari tizimini faollashtiradi, ekzotsitozni, shu jumladan gormonlar va neyrotransmitterlarning sekretsiyasini tartibga soladi. Kaltsiy qon tomirlarining o'tkazuvchanligiga ta'sir qiladi - bu elementsiz yog'lar, lipidlar va xolesterin qon tomirlari devorlariga joylashadi. Kaltsiy tanadan og'ir metallar tuzlari va radionuklidlarning chiqarilishiga yordam beradi, antioksidant funktsiyalarni bajaradi. Kaltsiy reproduktiv tizimga ta'sir qiladi, stressga qarshi ta'sirga ega va allergiyaga qarshi ta'sirga ega.
Katta yoshdagi (70 kg og'irlikdagi) organizmdagi kaltsiy miqdori 1,7 kg (asosan suyak to'qimalarining hujayralararo moddasi tarkibida). Ushbu elementga bo'lgan ehtiyoj yoshga bog'liq: kattalar uchun zarur bo'lgan kunlik nafaqa 800 dan 1000 milligrammgacha, bolalar uchun 600 dan 900 milligrammgacha. Bolalar uchun suyaklarning intensiv o'sishi va rivojlanishi uchun kerakli dozani iste'mol qilish ayniqsa muhimdir. Tanadagi kaltsiyning asosiy manbai sut va sut mahsulotlari bo'lib, kaltsiyning qolgan qismi go'sht, baliq va ba'zi o'simlik mahsulotlari (ayniqsa, dukkaklilar) hisoblanadi. Kaltsiy kationlarining so'rilishi yo'g'on ichakda sodir bo'ladi va ingichka ichak, assimilyatsiya qilishga hissa qo'shing kislotali muhit, C va D vitaminlari, laktoza (sut kislotasi), shuningdek to'yinmagan yog'li kislotalar. O'z navbatida, aspirin, oksalat kislotasi, estrogen hosilalari yigirmanchi elementning so'rilishini sezilarli darajada kamaytiradi. Shunday qilib, oksalat kislotasi bilan birlashganda, kaltsiy buyrak toshlarining tarkibiy qismlari bo'lgan suvda erimaydigan birikmalarni beradi. Kaltsiy almashinuvida magniyning o'rni katta - uning etishmasligi bilan kaltsiy suyaklardan "yuviladi" va buyraklar (buyrak toshlari) va mushaklarda to'planadi. Umuman olganda, organizmda yigirmanchi elementni saqlash va chiqarishning murakkab tizimi mavjud, shuning uchun qondagi kaltsiy miqdori aniq tartibga solinadi va to'g'ri ovqatlanish bilan hech qanday kamchilik yoki ortiqcha bo'lmaydi. Uzoq muddatli kaltsiy dietasi kramplar, qo'shma og'riqlar, ich qotishi, charchoq, uyquchanlik, o'sishning kechikishiga olib kelishi mumkin. Ratsionda kaltsiyning uzoq vaqt etishmasligi osteoporozning rivojlanishiga olib keladi. Nikotin, kofein va spirtli ichimliklar organizmdagi kaltsiy etishmasligining sabablaridan biridir, chunki ular siydik bilan uning intensiv chiqarilishiga yordam beradi. Biroq, yigirmanchi elementning (yoki D vitamini) ortiqcha bo'lishi salbiy oqibatlarga olib keladi - giperkalsemiya rivojlanadi, buning natijasida suyaklar va to'qimalarning kuchli kalsifikatsiyasi (asosan siydik tizimiga ta'sir qiladi). Uzoq muddatli kaltsiyning ortiqcha miqdori mushak va asab to'qimalarining faoliyatini buzadi, qon ivishini oshiradi va sinkning suyak hujayralari tomonidan so'rilishini kamaytiradi. Ehtimol, artrozning ko'rinishi, katarakt, qon bosimi bilan bog'liq muammolar. Yuqoridagilardan xulosa qilishimiz mumkinki, o'simlik va hayvon organizmlari hujayralari kaltsiy ionlarining qat'iy belgilangan nisbatlariga muhtoj.
Farmakologiya va tibbiyotda kaltsiy birikmalari vitaminlar, tabletkalar, tabletkalar, in'ektsiyalar, antibiotiklar, shuningdek, ampulalar va tibbiy asboblar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Ma'lum bo'lishicha, erkaklar bepushtligining keng tarqalgan sababi bu tanadagi kaltsiy etishmasligidir! Gap shundaki, spermatozoidning boshi butunlay kaltsiydan iborat bo'lgan o'q shaklidagi shaklga ega, bu elementning etarli miqdori bilan spermatozoid membranani engib, tuxumni urug'lantirishga qodir, bepushtlik etarli emas.
Amerikalik olimlar qonda kaltsiy ionlarining etishmasligi xotiraning zaiflashishiga va aqlning pasayishiga olib kelishini aniqladilar. Misol uchun, AQShning taniqli Science News jurnalida mushuklarning miya hujayralarida qondan ko'ra ko'proq kaltsiy bo'lsa, shartli refleks paydo bo'lishini tasdiqlagan tajribalar haqida ma'lum bo'ldi.
Qishloq xo'jaligida yuqori baholangan kaltsiy siyanamid birikmasi nafaqat azotli o'g'it va karbamid olish manbai - eng qimmatli o'g'it va sintetik qatronlar ishlab chiqarish uchun xom ashyo, balki uni ishlatish mumkin bo'lgan modda sifatida ham qo'llaniladi. paxta maydonlarini yig‘ib-terib olishni mexanizatsiyalash. Gap shundaki, bu birikma bilan ishlov berilgandan so‘ng paxta darhol barglarni to‘kib tashlaydi, bu esa odamlarga paxta terimini mashinalarga qoldirish imkonini beradi.
Kaltsiyga boy oziq-ovqatlar haqida gapirganda, sut mahsulotlari doimo tilga olinadi, ammo sutning o'zi 100 g uchun 120 mg (sigir) dan 170 mg (qo'y) gacha kaltsiyni o'z ichiga oladi; tvorog yanada kambag'al - 100 gramm uchun atigi 80 mg. Sut mahsulotlaridan faqat pishloqda 100 g mahsulot uchun 730 mg (gouda) dan 970 mg (emmental) gacha kaltsiy mavjud. Biroq, yigirmanchi elementning tarkibi bo'yicha rekordchi ko'knori hisoblanadi - 100 gramm ko'knori urug'ida deyarli 1500 mg kaltsiy bor!
Masalan, sovutish zavodlarida ishlatiladigan kaltsiy xlorid CaCl2 ko'plab kimyoviy-texnologik jarayonlarning, xususan, soda ishlab chiqarishning katta chiqindilari hisoblanadi. Biroq, kaltsiy xloridning turli sohalarda keng qo'llanilishiga qaramasdan, uning iste'moli ishlab chiqarishdan sezilarli darajada past. Shu sababli, masalan, soda ishlab chiqaradigan zavodlar yaqinida kaltsiy xlorid sho'r suvidan butun ko'llar hosil bo'ladi. Bunday saqlash havzalari kamdan-kam uchraydi.
Kaltsiy birikmalari qancha iste'mol qilinishini tushunish uchun bir nechta misollar keltirish kerak. Po'lat ishlab chiqarishda ohak fosfor, kremniy, marganets va oltingugurtni yo'qotish uchun ishlatiladi, kislorod-konvertor jarayonida bir tonna po'lat uchun 75 kilogramm ohak iste'mol qilinadi! Yana bir misol, butunlay boshqa soha – oziq-ovqat sanoati. Shakar ishlab chiqarishda kaltsiy saxaratini cho'ktirish uchun xom shakar siropi ohak bilan reaksiyaga kirishadi. Shunday qilib, qamish shakar uchun odatda bir tonna uchun taxminan 3-5 kg ohak kerak, va lavlagi shakar - yuz baravar ko'p, ya'ni har bir tonna shakar uchun taxminan yarim tonna ohak kerak!
Suvning "qattiqligi" - bu suvda erigan kaltsiy va magniy tuzlari tomonidan suvga beriladigan bir qator xususiyatlar. Qattiqlik vaqtinchalik va doimiyga bo'linadi. Vaqtinchalik yoki karbonat qattiqligi suvda eruvchan bikarbonatlar Ca (HCO3) 2 va Mg (HCO3) 2 mavjudligidan kelib chiqadi. Karbonatning qattiqligidan qutulish juda oson - suv qaynayotganda bikarbonatlar suvda erimaydigan kaltsiy va magniy karbonatlariga aylanadi, cho'kadi. Doimiy qattiqlik bir xil metallarning sulfatlari va xloridlari tomonidan yaratilgan, ammo undan qutulish ancha qiyin. Qattiq suv unchalik dahshatli emas, chunki u sovun ko'pikining paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladi va shuning uchun kiyimlarni yomon yuvadi, bug 'qozonlari va qozonxonalarda shkala qatlamini hosil qilishi va shu bilan ularning samaradorligini pasaytiradi va favqulodda vaziyatlarga olib keladi. Qizig'i shundaki, ular qadimgi Rimda suvning qattiqligini qanday aniqlashni bilishgan. Reagent sifatida qizil sharob ishlatilgan - uning bo'yoqlari kaltsiy va magniy ionlari bilan cho'kma hosil qiladi.
Kaltsiyni saqlash uchun tayyorlash jarayoni juda qiziq. Metall kaltsiy uzoq vaqt davomida 0,5 dan 60 kg gacha bo'lgan bo'laklar shaklida saqlanadi. Bu "cho'chqalar" qog'oz qoplarga o'raladi, keyin lehimli va bo'yalgan tikuvli galvanizli temir idishlarga joylashtiriladi. Yog'och qutilarga mahkam yopiq idishlar joylashtiriladi. Og'irligi yarim kilogrammdan kam bo'lgan bo'laklarni uzoq vaqt saqlash mumkin emas - oksidlanganda ular tezda oksid, gidroksid va kaltsiy karbonatga aylanadi.
Hikoya
Metall kaltsiy nisbatan yaqinda olingan - 1808 yilda, ammo insoniyat bu metallning birikmalari bilan juda uzoq vaqtdan beri tanish edi. Qadim zamonlardan beri odamlar qurilish va tibbiyotda ohaktosh, bo'r, marmar, alebastr, gips va boshqa kaltsiy o'z ichiga olgan birikmalardan foydalanganlar. Ohaktosh CaCO3, ehtimol, inson tomonidan ishlatiladigan birinchi qurilish materialidir. U qurilishda ishlatilgan Misr piramidalari va Buyuk Xitoy devori. Rossiyadagi ko'plab ibodatxonalar va cherkovlar, shuningdek, qadimgi Moskva binolarining aksariyati ohaktosh - oq tosh yordamida qurilgan. Shuningdek, ichida Oldingi paytlar ohaktoshni yoqib yuborgan odam so'nmagan ohakni (CaO) oldi, buni Pliniy Elder (eramizning I asr) va Rim armiyasining shifokori Dioskoridning asarlari tasdiqlaydi. dorilar”kaltsiy oksidi uchun “tez ohak” nomini kiritdi, bu kungacha saqlanib qolgan. Va bularning barchasi sof kaltsiy oksidi birinchi marta nemis kimyogari I. tomonidan tasvirlanganiga qaramasdan, keyin faqat 1746 yilda va 1755 yilda kimyogar J. Black, kuyish jarayonini o'rganib, kuyish paytida ohaktoshning ommaviy yo'qolishi sodir bo'lishini aniqladi. karbonat angidrid gazining chiqishi tufayli:
CaCO3 ↔ CO2 + CaO
Giza piramidalarida ishlatiladigan Misr ohaklari qisman suvsizlangan CaSO4 2H2O gipsiga yoki boshqacha aytganda, 2CaSO4∙H2O alabasteriga asoslangan. Bu, shuningdek, Tutankhamun qabridagi barcha gipslarning asosidir. Kuygan gips (alabaster) misrliklar tomonidan sug'orish inshootlarini qurishda bog'lovchi sifatida ishlatilgan. Tabiiy gipsni yoqish yuqori haroratlar, Misr quruvchilari uning qisman suvsizlanishiga erishdilar va molekuladan nafaqat suv, balki oltingugurt angidrid ham ajralib chiqdi. Keyinchalik, suv bilan suyultirilganda, suv va harorat o'zgarishidan qo'rqmaydigan juda kuchli massa olindi.
Rimliklarni haqli ravishda beton ixtirochilari deb atash mumkin, chunki o'z binolarida ular ushbu qurilish materialining navlaridan birini - ezilgan tosh, qum va ohak aralashmasidan foydalanganlar. Bunday betondan sisternalar qurilishi haqida oqsoqol Pliniyning ta'rifi mavjud: "Tsisternalar qurish uchun besh qism sof shag'al qum, ikki qism eng yaxshi o'chirilgan ohak va og'irligi 1 dan oshmaydigan silex (qattiq lava) bo'laklari. har bir kilogramm olinadi, aralashtirgandan so'ng ular pastki qismini siqib chiqaradi va yon yuzalar temir to'qmoqning zarbalari. In nam iqlim Italiyaning betoni eng barqaror material edi.
Ma’lum bo‘lishicha, ular keng qo‘llagan kaltsiy birikmalari insoniyatga qadimdan ma’lum bo‘lgan. Biroq, 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy tana deb hisoblashgan, faqat yangi asr arafasida ohak va boshqa kaltsiy birikmalarining tabiatini o'rganish boshlandi. Shunday qilib, Stahl ohakni tuproqli va suvli printsiplardan tashkil topgan murakkab tana ekanligini taklif qildi va Blek o'yuvchi ohak va "qattiq havo" ni o'z ichiga olgan karbonli ohak o'rtasidagi farqni aniqladi. Antuan Loran Lavuazye kalkerli erni (CaO) elementlar soniga, ya'ni oddiy moddalarga bog'ladi, garchi 1789 yilda u ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini taklif qilgan, ammo buni faqat isbotlash mumkin bo'ladi. "o'jar er" ni (kaltsiy oksidi) parchalash orqali. Va birinchi bo'lib Xamfri Deyvi muvaffaqiyat qozondi. Kaliy va natriy oksidlarini elektroliz bilan muvaffaqiyatli parchalashdan so'ng, kimyogar xuddi shu tarzda ishqoriy tuproq metallarini olishga qaror qildi. Biroq, birinchi urinishlar muvaffaqiyatsiz tugadi - ingliz ohakni havoda va yog 'qatlami ostida elektroliz yo'li bilan parchalashga harakat qildi, keyin ohakni trubkada kaliy metalli bilan kuydirdi va boshqa ko'plab tajribalarni o'tkazdi, ammo hech qanday natija bermadi. Nihoyat, simob katodli qurilmada ohakni elektroliz qilish yo'li bilan amalgamani va undan metall kaltsiyni oldi. Tez orada metall olishning bu usuli I. Berzelius va M. Pontin tomonidan takomillashtirildi.
Yangi element o'z nomini lotincha "calx" so'zidan oldi (genitiv holatda calcis) - ohak, yumshoq tosh. Kalx (kalx) bo'r, ohaktosh, umuman olganda, shag'al tosh deb ataldi, lekin ko'pincha ohak asosidagi ohak. Bu tushuncha qadimgi mualliflar (Vitruvius, Pliniy Elder, Dioscorides) tomonidan ham ohaktoshni yoqish, ohakni o'chirish va ohak tayyorlashni tasvirlab bergan. Keyinchalik, alkimyogarlar davrasida "kalx" odatda qovurish mahsulotini - xususan, metallarni ko'rsatdi. Shunday qilib, masalan, metall oksidlari metall ohak deb ataldi va kuyish jarayonining o'zi kalsinatsiya (kalsinatio) deb nomlandi. Qadimgi rus retsepti bo'yicha adabiyotda najas (loy, loy) so'zi uchraydi, shuning uchun Trinity-Sergius Lavra to'plamida (XV asr) shunday deyilgan: "najas oling, undan pech uchun oltin yasaydilar". Faqat keyinroq “kalx” so‘zi bilan bog‘liq bo‘lgan kal so‘zi go‘ng so‘zining sinonimi bo‘lib qolgan. 19-asr boshidagi rus adabiyotida kaltsiy ba'zan kalkerli erning asosi, kalkerli (Shcheglov, 1830), kalkerli (Iovskiy), kaltsiy, kaltsiy (Gess) deb ataldi.
Tabiatda bo'lish
Kaltsiy sayyoramizdagi eng keng tarqalgan elementlardan biri - tabiatdagi miqdoriy tarkibi bo'yicha beshinchi (metall bo'lmaganlar, faqat kislorod keng tarqalgan - 49,5% va kremniy - 25,3%) va metallar orasida uchinchi (faqat alyuminiy) keng tarqalgan - 7,5% va temir - 5,08%. Klark (er qobig'idagi o'rtacha tarkib) kaltsiy, turli hisob-kitoblarga ko'ra, og'irligi bo'yicha 2,96% dan 3,38% gacha, bu ko'rsatkich taxminan 3% ni tashkil qiladi. Kaltsiy atomining tashqi qobig'ida ikkita valentlik elektron mavjud bo'lib, ularning yadro bilan aloqasi ancha zaifdir. Shu sababli kaltsiy yuqori kimyoviy faollikka ega va tabiatda erkin holda uchramaydi. Shu bilan birga, u turli geokimyoviy tizimlarda faol ravishda ko'chib o'tadi va to'planib, taxminan 400 ta minerallarni hosil qiladi: silikatlar, aluminosilikatlar, karbonatlar, fosfatlar, sulfatlar, borosilikatlar, molibdatlar, xloridlar va boshqalar, bu ko'rsatkich bo'yicha to'rtinchi o'rinni egallaydi. Bazalt magmalarining erishi jarayonida kaltsiy eritmada to'planadi va asosiy tog' jinslarini hosil qiluvchi minerallar tarkibiga kiradi, fraksiyalanish jarayonida magmaning asosiydan kislotali jinslarga differensiallanishida uning miqdori kamayadi. Kaltsiyning asosiy qismi er qobig'ining pastki qismida joylashgan bo'lib, asosiy jinslarda (6,72%) to'planadi; er mantiyasida kaltsiy kam (0,7%) va, ehtimol, er yadrosida ham kamroq (yadroga o'xshash yigirmanchi elementning temir meteoritlarida, atigi 0,02%).
To'g'ri, toshli meteoritlarda kaltsiy klarki 1,4% ni tashkil qiladi (kamdan-kam uchraydigan kaltsiy sulfid), o'rtacha jinslarda - 4,65%, kislotali jinslarda og'irlik bo'yicha 1,58% kaltsiy mavjud. Kaltsiyning asosiy qismi turli jinslarning silikatlari va aluminosilikatlari (granitlar, gneyslar va boshqalar) tarkibida, ayniqsa dala shpati - anortit Ca, shuningdek, diopsid CaMg, vollastonit Ca3 tarkibida mavjud. Cho'kindi jinslar shaklida kaltsiy birikmalari asosan mineral kaltsitdan (CaCO3) tashkil topgan bo'r va ohaktosh bilan ifodalanadi.
Kaltsiy karbonat CaCO3 er yuzidagi eng keng tarqalgan birikmalardan biridir - kaltsiy karbonatiga asoslangan minerallar er yuzasining taxminan 40 million kvadrat kilometrini qoplaydi. Yer yuzasining ko'p qismlarida kaltsiy karbonatning muhim cho'kindi konlari mavjud bo'lib, ular qadimgi davrlarning qoldiqlaridan hosil bo'lgan. dengiz organizmlari- bo'r, marmar, ohaktosh, qobiqli tosh - bularning barchasi kichik aralashmalar bilan CaCO3, kaltsit esa sof CaCO3. Bu minerallarning eng muhimi ohaktosh, aniqrog'i, ohaktoshlardir - axir, har bir kon zichligi, tarkibi va aralashmalar miqdori bilan farqlanadi. Masalan, qobiqli jinslar organik kelib chiqishi ohaktoshidir va kamroq aralashmalarga ega bo'lgan kaltsiy karbonat ohak yoki Islandiya shpatining shaffof kristallarini hosil qiladi. Bo'r kaltsiy karbonatning yana bir keng tarqalgan navidir, ammo marmar, kaltsitning kristalli shakli tabiatda kamroq tarqalgan. Qadimgi geologik davrlarda marmar ohaktoshdan hosil bo'lganligi umumiy qabul qilingan. Er qobig'ining harakati paytida ohaktoshning alohida konlari boshqa jinslar qatlamlari ostida ko'milgan. Yuqori bosim va harorat ta'sirida qayta kristallanish jarayoni sodir bo'ldi va ohaktosh zichroq kristall jinsga - marmarga aylandi. G'alati stalaktitlar va stalagmitlar - mineral aragonit, bu kaltsiy karbonatning yana bir turi. Ortorombik aragonit hosil bo'ladi issiq dengizlar- Aragonit ko'rinishidagi ulkan kaltsiy karbonat qatlamlari Bagama orollari, Florida Keys va Qizil dengiz havzasini hosil qilgan. Ftorit CaF2, dolomit MgCO3 CaCO3, anhidrit CaSO4, fosforit Ca5 (PO4) 3 (OH, CO3) (turli xil aralashmalar bilan) va apatitlar Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH) kabi kaltsiy minerallari ham juda keng tarqalgan. kaltsiy fosfat, alabaster CaSO4 0,5H2O va gips CaSO4 2H2O (kaltsiy sulfat shakllari) va boshqalar. Kaltsiy o'z ichiga olgan minerallarda izomorf o'rnini bosuvchi elementlar - aralashmalar (masalan, natriy, stronsiy, noyob tuproq, radioaktiv va boshqa elementlar) mavjud.
Yigirmanchi elementning katta miqdori mavjud tabiiy suvlar suv va havoda yomon eriydigan CaCO3, yaxshi eriydigan Ca (HCO3) 2 va CO2 oʻrtasida global “karbonat muvozanati” mavjudligi sababli:
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-
Bu reaksiya qayta tiklanadi va yigirmanchi elementni qayta taqsimlash uchun asos bo'ladi - qachon yuqori tarkib suvlarda karbonat angidrid, kaltsiy eritmada bo'ladi va CO2 kam bo'lganida mineral kaltsit CaCO3 cho'kadi va ohaktosh, bo'r, marmarning kuchli konlarini hosil qiladi.
Tirik organizmlar tarkibiga katta miqdordagi kaltsiy kiradi, masalan, gidroksiapatit Ca5 (PO4) 3OH yoki boshqa yozuvda 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 - umurtqali hayvonlarning suyak to'qimalarining asosi, shu jumladan odamlar. Kaltsiy karbonat CaCO3 ko'plab umurtqasiz hayvonlar, tuxum qobig'i, marjon va hatto marvaridlarning qobig'i va qobig'ining asosiy tarkibiy qismidir.
Ilova
Metall kaltsiy juda kam ishlatiladi. Asosan, bu metall (shuningdek, uning gidridi) metallotermik ishlab chiqarishda qiyin qayta tiklanadigan metallar - uran, titan, toriy, tsirkoniy, seziy, rubidiy va bir qator metallarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. noyob tuproq metallari ularning birikmalaridan (oksidlar yoki galogenidlar). Kaltsiy nikel, mis va zanglamaydigan po'lat ishlab chiqarishda qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi. Shuningdek, yigirmanchi element po'lat, bronza va boshqa qotishmalarni deoksidlash, neft mahsulotlaridan oltingugurtni olib tashlash, suvsizlantirish uchun ishlatiladi. organik erituvchilar, argonni azotli aralashmalardan tozalash va elektr vakuum qurilmalarida gazni yutuvchi sifatida. Metall kaltsiy Pb-Na-Ca tizimining ishqalanishga qarshi qotishmalarini (rulmanlarda ishlatiladi), shuningdek, elektr kabellarining qobig'ini tayyorlash uchun ishlatiladigan Pb-Ca qotishmasini ishlab chiqarishda ishlatiladi. Silikokalsiy qotishmasi (Ca-Si-Ca) yuqori sifatli po'latlarni ishlab chiqarishda deoksidlovchi va degasser sifatida ishlatiladi. Kaltsiy alyuminiy qotishmalari uchun qotishma element sifatida ham, magniy qotishmalari uchun modifikatsiya qiluvchi qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Masalan, kaltsiyning kiritilishi alyuminiy rulmanlarning kuchini oshiradi. Sof kaltsiy, shuningdek, qo'rg'oshin doping uchun ishlatiladi, u akkumulyator plitalari, texnik xizmat ko'rsatmaydigan boshlang'ich qo'rg'oshinli akkumulyator batareyalari ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shuningdek, metall kaltsiy BKA yuqori sifatli kaltsiy babbitlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kaltsiy yordamida quyma temirdagi uglerod miqdori tartibga solinadi va vismut qo'rg'oshindan tozalanadi, po'latdan kislorod, oltingugurt va fosfor tozalanadi. Kaltsiy, shuningdek uning alyuminiy va magniy bilan qotishmalari zaxira termal elektr batareyalarida anod sifatida ishlatiladi (masalan, kaltsiy-xromat elementi).
Biroq, yigirmanchi elementning birikmalari ancha keng qo'llaniladi. Va birinchi navbatda gaplashamiz haqida tabiiy birikmalar kaltsiy. Erdagi eng keng tarqalgan kaltsiy birikmalaridan biri CaCO3 karbonatdir. Sof kaltsiy karbonat mineral kaltsit va ohaktosh, bo'r, marmar, qobiqli jinslar - kichik aralashmalar bilan CaCO3. Kaltsiy va magniy karbonat aralashmasi dolomit deb ataladi. Ohaktosh va dolomit, asosan, qurilish materiallari, yo'l sirtlari yoki tuproqni kislotasizlantirish uchun ishlatiladi. Kaltsiy karbonat CaCO3 kaltsiy oksidi (tez ohak) CaO va kaltsiy gidroksidi (o'chirilgan ohak) Ca (OH) 2 ni olish uchun zarurdir. O'z navbatida, CaO va Ca (OH) 2 kimyo, metallurgiya va mashinasozlik sanoatining ko'plab sohalarida asosiy moddalardir - kaltsiy oksidi ham erkin shaklda, ham keramik aralashmalarning bir qismi sifatida o'tga chidamli materiallar ishlab chiqarishda ishlatiladi; katta hajmdagi kaltsiy gidroksid pulpa va qog'oz sanoati uchun zarur. Bundan tashqari, Ca (OH) 2 o'simlik zararkunandalariga qarshi kurashish uchun oqartiruvchi (yaxshi oqartiruvchi va dezinfektsiyalovchi), Berthollet tuzi, soda va ba'zi pestitsidlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Po'lat ishlab chiqarishda katta miqdorda ohak iste'mol qilinadi - oltingugurt, fosfor, kremniy va marganetsni olib tashlash uchun. Metallurgiyadagi ohakning yana bir roli magniy ishlab chiqarishdir. Ohak, shuningdek, po'lat simlarni chizishda va sulfat kislotasi bo'lgan chiqindi tuzlash suyuqliklarini zararsizlantirishda moylash materiali sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, ichimlik va sanoat suvlarini tozalashda eng keng tarqalgan kimyoviy reagent bo'lgan ohak (alum yoki temir tuzlari bilan birgalikda suspenziyalarni koagulyatsiya qiladi va cho'kmalarni olib tashlaydi, shuningdek vaqtincha - gidrokarbonat - qattiqlikni olib tashlash orqali suvni yumshatadi). Kundalik hayotda va tibbiyotda cho'kma kaltsiy karbonat kislota neytrallashtiruvchi vosita, tish pastalarida engil abraziv, dietada qo'shimcha kaltsiy manbai, komponent saqich chaynash va kosmetikadagi plomba. CaCO3 shuningdek, kauchuk, lateks, bo'yoq va emal va plastmassalarda (og'irligi bo'yicha taxminan 10%) issiqlikka chidamliligi, qattiqligi, qattiqligi va ishlov berish qobiliyatini yaxshilash uchun plomba sifatida ishlatiladi.
Kaltsiy ftorid CaF2 alohida ahamiyatga ega, chunki u mineral (ftorit) shaklida ftorning yagona sanoat muhim manbai hisoblanadi! Kaltsiy ftorid (ftorit) optikada (astronomik ob'ektivlar, linzalar, prizmalar) monokristallar shaklida va lazer materiali sifatida ishlatiladi. Gap shundaki, faqat kaltsiy ftoridli ko'zoynaklar butun spektr hududiga o'tkazuvchan. Kaltsiy volfram (sheelit) monokristallar ko'rinishida lazer texnologiyasida, shuningdek, sintilator sifatida ishlatiladi. Sovutish moslamalari va traktorlar va boshqa transport vositalarining shinalarini to'ldirish uchun sho'r suvlarning tarkibiy qismi bo'lgan kaltsiy xlorid CaCl2 muhim ahamiyatga ega. Kaltsiy xlorid yordamida yo'llar va yo'laklar qor va muzdan tozalanadi, bu birikma ko'mir va rudalarni tashish va saqlash vaqtida muzlashdan himoya qilish uchun ishlatiladi, yong'inga chidamli bo'lishi uchun yog'och uning eritmasi bilan singdiriladi. CaCl2 beton aralashmalarida o'rnatish boshlanishini tezlashtirish, betonning dastlabki va yakuniy mustahkamligini oshirish uchun ishlatiladi.
Sun'iy ravishda olingan kaltsiy karbid CaC2 (kaltsiy oksidini koks bilan elektr pechlarida kaltsiylash paytida) asetilen olish va metallarni kamaytirish uchun, shuningdek, kaltsiy siyanamid ishlab chiqarishda ishlatiladi, bu esa o'z navbatida suv bug'lari ta'sirida ammiakni chiqaradi. . Bundan tashqari, kaltsiy siyanamid sintetik qatronlar ishlab chiqarish uchun qimmatbaho o'g'it va xom ashyo bo'lgan karbamid ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kaltsiyni vodorod atmosferasida isitish orqali CaH2 (kaltsiy gidrid) olinadi, u metallurgiyada (metallotermiya) va dala sharoitida vodorod ishlab chiqarishda qo'llaniladi (1 kilogramm kaltsiy gidriddan bir kub metrdan ortiq vodorod olish mumkin). ), masalan, sharlarni to'ldirish uchun ishlatiladi. Laboratoriya amaliyotida kaltsiy gidrid energiyani kamaytiruvchi vosita sifatida ishlatiladi. Mishyak kislotasini ohak bilan neytrallash natijasida olinadigan insektitsid kaltsiy arsenati paxta chig'anoqlari, kuya, tamaki qurti, Kolorado kartoshka qo'ng'iziga qarshi kurashda keng qo'llaniladi. Muhim fungitsidlar mis sulfat va kaltsiy gidroksididan olingan ohak-sulfat spreylari va Bordo aralashmalaridir.
Ishlab chiqarish
Metall kaltsiyni birinchi bo'lib ingliz kimyogari Xamfri Davi oldi. 1808 yilda u anod vazifasini bajaradigan platina plastinkasida ho'l o'chirilgan ohak Ca (OH) 2 simob oksidi HgO bilan elektroliz ishlab chiqardi (simobga botirilgan platina simi katod rolini o'ynadi), buning natijasida Davy simobni haydab, kaltsiy amalgamasini oldi. , kimyogar yangi metallni kashf etdi va uni kaltsiy deb atadi.
Zamonaviy sanoatda erkin metall kaltsiy 75-85% ni tashkil etadigan kaltsiy xlorid CaCl2 eritmasi va kaliy xlorid KCl (CaCl2 va CaF2 aralashmasidan foydalanish mumkin) yoki aluminotermik qaytarilish yo'li bilan olinadi. kaltsiy oksidi CaO 1 170-1 200 ° S haroratda. Elektroliz uchun zarur bo'lgan sof suvsiz kaltsiy xlorid kaltsiy oksidini ko'mir ishtirokida qizdirib xlorlash yoki xlorid kislotaning ohaktoshga ta'sirida olingan CaCl2 ∙ 6H2O ni suvsizlantirish orqali olinadi. Elektrolitik jarayon elektroliz vannasida amalga oshiriladi, unda quruq, tozalangan kaltsiy xlorid tuzi va kaliy xlorid qo'yiladi, bu aralashmaning erish nuqtasini pasaytirish uchun zarurdir. Grafit bloklari vannaning ustiga o'rnatiladi - anod, mis-kaltsiy qotishmasi bilan to'ldirilgan quyma temir yoki po'lat hammom, katod vazifasini bajaradi. Elektroliz jarayonida kaltsiy mis-kaltsiy qotishmasiga o'tib, uni sezilarli darajada boyitadi; ohak sutining xlorlanishiga o'tadi. Boyitilgan mis-kaltsiy qotishmasi to'g'ridan-to'g'ri qotishma sifatida ishlatilishi yoki tozalash (distillash) uchun yuborilishi mumkin, u erda vakuumda distillanadi (1000-1080 ° S haroratda va 13-20 kPa qoldiq bosimda) metall yadro tozaligidagi kalsiy olinadi. Yuqori toza kaltsiy olish uchun u ikki marta distillanadi. Elektroliz jarayoni 680-720 ° S haroratda amalga oshiriladi. Gap shundaki, bu eng ko'p optimal harorat elektrolitik jarayon uchun - pastroq haroratda kaltsiy bilan boyitilgan qotishma elektrolit yuzasiga suzadi va yuqori haroratda CaCl hosil bo'lishi bilan kaltsiy elektrolitda eriydi. Suyuq katodlar bilan elektroliz paytida kaltsiy va qo'rg'oshin yoki kaltsiy va rux qotishmalari muhandislikda to'g'ridan-to'g'ri kaltsiy qotishmalarini qo'rg'oshin bilan (podshipniklar uchun) va rux bilan (ko'pikli beton ishlab chiqarish uchun - qotishma namlik bilan o'zaro ta'sirlashganda, vodorod ajralib chiqadi) olish uchun ishlatiladi. va gözenekli struktura hosil bo'ladi). Ba'zan jarayon faqat erigan elektrolitlar yuzasi bilan aloqa qiladigan temir sovutilgan katod bilan amalga oshiriladi. Kaltsiy ajralib chiqqach, katod asta-sekin ko'tariladi, qotib qolgan elektrolit qatlami bilan atmosfera kislorodidan himoyalangan eritmadan kaltsiy novdasi (50-60 sm) chiqariladi. "Teginish usuli" kaltsiy xlorid, temir, alyuminiy, natriy bilan kuchli ifloslangan kaltsiyni olish uchun ishlatiladi, tozalash argon atmosferasida qayta eritish orqali amalga oshiriladi.
Kaltsiyni olishning yana bir usuli - metallotermik - 1865 yilda mashhur rus kimyogari N. N. Beketov tomonidan nazariy asoslab berilgan. Aluminotermik usul reaksiyaga asoslanadi:
6CaO + 2Al → 3CaO Al2O3 + 3Ca
Briketlar kaltsiy oksidi kukunli alyuminiy bilan aralashmasidan presslanadi, ular xrom-nikel po'latdan yasalgan retortga joylashtiriladi va natijada olingan kaltsiy 1170-1200 ° C va 0,7-2,6 Pa qoldiq bosimida distillanadi. Kaltsiy bug 'shaklida olinadi, keyinchalik u sovuq yuzada kondensatsiyalanadi. Kaltsiyni olishning aluminotermik usuli Xitoy, Frantsiya va boshqa bir qator mamlakatlarda qo'llaniladi. DA sanoat miqyosi Kaltsiy olishning metallotermik usuli Qo'shma Shtatlar tomonidan Ikkinchi Jahon urushi davrida birinchi bo'lib qo'llanilgan. Xuddi shu tarzda, kaltsiyni CaO ni ferrosilikon yoki silikoalyuminiy bilan kamaytirish orqali olish mumkin. Kaltsiy 98-99% tozaligi bilan ingot yoki choyshab shaklida ishlab chiqariladi.
Ikkala usulda ham ijobiy va salbiy tomonlar mavjud. Elektrolitik usul ko'p operatsionli, energiya talab qiladi (1 kg kaltsiy uchun 40-50 kVt soat energiya sarflanadi), bundan tashqari, u ekologik xavfsiz emas, ko'p miqdorda reaktivlar va materiallarni talab qiladi. Biroq, kaltsiyning chiqarilishi bu usul 70-80% ni tashkil qiladi, aluminotermik usulda esa unumdorlik atigi 50-60% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, kaltsiyni olishning metallotermik usuli bilan minus shundaki, takroriy distillashni amalga oshirish kerak, ortiqcha - kam quvvat sarfi va gaz va suyuqlikning zararli chiqindilari yo'qligi.
Yaqinda metall kaltsiy olishning yangi usuli ishlab chiqildi - u kaltsiy karbidining termal dissotsiatsiyasiga asoslangan: vakuumda 1750 ° C gacha qizdirilgan karbid kaltsiy bug'lari va qattiq grafit hosil bo'lishi bilan parchalanadi.
20-asrning o'rtalariga qadar metall kaltsiy juda oz miqdorda ishlab chiqarilgan, chunki u deyarli ishlatilmagan. Misol uchun, Amerika Qo'shma Shtatlarida Ikkinchi Jahon urushi davrida 25 tonnadan ortiq kaltsiy iste'mol qilinmagan, Germaniyada esa atigi 5-10 tonna. Faqat 20-asrning ikkinchi yarmida, kaltsiy ko'plab nodir va o'tga chidamli metallarning faol kamaytiruvchisi ekanligi ma'lum bo'lgach, iste'molning tez o'sishi (yiliga taxminan 100 tonna) va buning natijasida uni ishlab chiqarish. metall boshlandi. Uran tetraflorididan uranni metallotermik qaytarilish komponenti sifatida kaltsiy qo'llaniladigan yadro sanoati rivojlanishi bilan (kaltsiy o'rniga magniy ishlatiladigan AQSh bundan mustasno), talab (yiliga taxminan 2000 tonna). ) yigirma raqamli element uchun, shuningdek, uning ishlab chiqarilishi ko'p marta oshdi. Ustida bu daqiqa Xitoy, Rossiya, Kanada va Frantsiyani metall kaltsiyning asosiy ishlab chiqaruvchilari deb hisoblash mumkin. Bu mamlakatlardan kaltsiy AQSh, Meksika, Avstraliya, Shveytsariya, Yaponiya, Germaniya, Buyuk Britaniyaga yuboriladi. Xitoy metallni shunday hajmlarda ishlab chiqarishni boshlagunga qadar kaltsiy metallining narxi barqaror ravishda oshib bordi, jahon bozorida yigirmanchi elementning ortiqcha qismi paydo bo'ldi, bu esa narxning keskin pasayishiga olib keldi.
Jismoniy xususiyatlar
Metall kaltsiy nima? 1808 yilda ingliz kimyogari Xamfri Deyvi tomonidan olingan bu element kattalar tanasidagi massasi 2 kilogrammgacha bo'lgan metallning xususiyatlari qanday?
Kaltsiy oddiy moddasi kumush-oq rangdagi engil metalldir. Kaltsiyning zichligi faqat 1,54 g / sm3 (20 ° C haroratda), bu temir (7,87 g / sm3), qo'rg'oshin (11,34 g / sm3), oltin (19,3 g / sm3) zichligidan sezilarli darajada kam. ) yoki platina (21,5 g/sm3). Kaltsiy alyuminiy (2,70 g/sm3) yoki magniy (1,74 g/sm3) kabi "vaznsiz" metallardan ham engilroq. Natriy (0,97 g / sm3), kaliy (0,86 g / sm3), litiy (0,53 g / sm3) - yigirmanchi elementdan kamroq zichlik bilan bir nechta metallar "maqtanishi" mumkin. Zichligi bo'yicha kaltsiy rubidiyga juda o'xshaydi (1,53 g / sm3). Kaltsiyning erish nuqtasi 851 °C, qaynash nuqtasi 1480 °C. Xuddi shunday erish (biroz pastroq bo'lsa ham) va boshqa gidroksidi tuproq metallari uchun qaynash nuqtalari stronsiy (770 ° C va 1380 ° C) va bariy (710 ° C va 1640 ° C).
Metall kaltsiy ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud: at normal harorat 443 °C gacha, a-kaltsiy mis tipidagi kubik yuz markazli panjara bilan barqaror, parametrlari bilan: a = 0,558 nm, z = 4, kosmik guruhi Fm3m, atom radiusi 1,97 A, ion radiusi Ca2+ 1,04 A; 443-842 ° S harorat oralig'ida b-kaltsiy a-temir tipidagi kubik tana markazli panjara bilan barqaror bo'lib, parametrlari a = 0,448 nm, z = 2, bo'shliq guruhi Im3m. a-modifikatsiyadan b-modifikatsiyaga o'tishning standart entalpiyasi 0,93 kJ/mol. 0-300 ° S harorat oralig'ida kaltsiy uchun chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti 22 10-6. Yigirmanchi elementning 20 ° C da issiqlik o'tkazuvchanligi 125,6 Vt / (m K) yoki 0,3 kal / (sm sek ° S). 0 dan 100 ° C gacha bo'lgan oraliqda kaltsiyning solishtirma issiqlik sig'imi 623,9 J / (kg K) yoki 0,149 kal / (g ° S) ni tashkil qiladi. 20 ° S da kaltsiyning elektr qarshiligi 4,6 10-8 ohm m yoki 4,6 10-6 ohm sm; harorat koeffitsienti yigirma raqamli elementning elektr qarshiligi 4,57 10-3 (20 ° C da). Kaltsiyning elastiklik moduli 26 Gn / m2 yoki 2600 kgf / mm2; yakuniy kuchlanish kuchi 60 Mn / m2 (6 kgf / mm2); kaltsiy uchun elastiklik chegarasi 4 MN / m2 yoki 0,4 kgf / mm2, oqish quvvati 38 MN / m2 (3,8 kgf / mm2); yigirmanchi elementning nisbiy uzayishi 50%; Brinell kaltsiy qattiqligi 200-300 MN / m2 yoki 20-30 kgf / mm2. Bosimning asta-sekin o'sishi bilan kaltsiy yarimo'tkazgichning xususiyatlarini namoyon qila boshlaydi, lekin so'zning to'liq ma'nosida bitta bo'lib qolmaydi (shu bilan birga, u endi metall emas). Bosimning yanada ortishi bilan kaltsiy metall holatiga qaytadi va o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyon qila boshlaydi (o'ta o'tkazuvchanlik harorati simobdan olti baravar yuqori va boshqa barcha elementlarning o'tkazuvchanligidan ancha yuqori). Kaltsiyning o'ziga xos xulq-atvori ko'p jihatdan stronsiyga o'xshaydi (ya'ni davriy jadvaldagi parallellar saqlanib qoladi).
Elementar kaltsiyning mexanik xususiyatlari boshqa metallar oilasining xususiyatlaridan farq qilmaydi, ular mukammal strukturaviy materiallardir: yuqori toza metall kaltsiy egiluvchan, yaxshi bosilgan va o'ralgan, simga tortilgan, soxtalashtirilgan va kesishga yaroqli. - uni yoqish mumkin stanok. Biroq, strukturaviy materialning barcha bu ajoyib fazilatlariga qaramay, kaltsiy bunday emas - hamma narsaning sababi uning yuqori kimyoviy faolligi. Biroq, kaltsiyning ajralmas ekanligini unutmang strukturaviy material suyak to'qimasi va uning minerallari - qurilish materiali allaqachon ko'p ming yillar davomida.
Kimyoviy xossalari
Kaltsiy atomining tashqi elektron qavatining konfiguratsiyasi 4s2 ga teng, bu birikmalardagi yigirmanchi elementning 2 tasining valentligini aniqlaydi. Tashqi qatlamning ikkita elektroni nisbatan osonlik bilan atomlardan ajralib chiqadi, keyin ular musbat ikki marta zaryadlangan ionlarga aylanadi. Shu sababli, kimyoviy faollik jihatidan kaltsiy gidroksidi metallardan (kaliy, natriy, litiy) bir oz pastroqdir. Ikkinchisi kabi, hatto oddiy xona haroratida ham, kaltsiy kislorod, karbonat angidrid va nam havo bilan osongina o'zaro ta'sir qiladi, shu bilan birga CaO oksidi va Ca (OH) 2 gidroksid aralashmasidan zerikarli kulrang plyonka bilan qoplangan. Shuning uchun kaltsiy mineral moy, suyuq kerosin yoki kerosin qatlami ostida germetik yopiq idishda saqlanadi. Kislorod va havoda qizdirilganda kaltsiy yonadi, yorqin qizil olov bilan yonadi va asosiy oksidi CaO hosil bo'ladi, bu oq, tez yonuvchi modda bo'lib, erish nuqtasi taxminan 2600 ° S ni tashkil qiladi. Kaltsiy oksidi san'atda so'nmagan ohak yoki kuygan ohak sifatida ham tanilgan. Kaltsiy peroksidlari - CaO2 va CaO4 ham olingan. Kaltsiy suv bilan vodorodning chiqishi bilan reaksiyaga kirishadi (standart potentsiallar qatorida kaltsiy vodorodning chap tomonida joylashgan va uni suvdan siqib chiqarishga qodir) va kaltsiy gidroksid Ca (OH) 2 hosil bo'lishi va sovuq suvda. reaktsiya tezligi asta-sekin pasayadi (metall yuzasida kaltsiy gidroksidi bir oz eriydigan qatlam hosil bo'lishi tufayli):
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 + Q
Kaltsiy issiq suv bilan kuchliroq o'zaro ta'sir qiladi, vodorodni tezda almashtiradi va Ca (OH) 2 ni hosil qiladi. Kaltsiy gidroksid Ca (OH) 2 kuchli asos, suvda ozgina eriydi. Kaltsiy gidroksidning to'yingan eritmasi ohak suvi deb ataladi va ishqoriydir. Havoda ohak suvi karbonat angidridning so'rilishi va erimaydigan kaltsiy karbonat hosil bo'lishi tufayli tezda bulutli bo'ladi. Yigirmanchi elementning suv bilan o'zaro ta'sirida sodir bo'ladigan bunday zo'ravon jarayonlarga qaramay, undan farqli o'laroq, ishqoriy metallar, kaltsiyning suv bilan o'zaro ta'siri reaktsiyasi kamroq kuchliroq davom etadi - portlashlar va yonishlarsiz. Umuman olganda, kaltsiyning reaktivligi boshqa gidroksidi tuproq metallariga qaraganda past.
Kaltsiy halogenlar bilan faol birlashadi va shu bilan CaX2 tipidagi birikmalarni hosil qiladi - u sovuqda ftor bilan, 400 ° C dan yuqori haroratlarda esa xlor va brom bilan reaksiyaga kirishib, mos ravishda CaF2, CaCl2 va CaBr2 ni beradi. Ushbu galogenidlar erigan holatda CaX tipidagi kaltsiy monogalidlari bilan hosil bo'ladi - CaF, CaCl, ularda kaltsiy rasmiy ravishda monovalentdir. Bu birikmalar faqat digalidlarning erish nuqtalaridan yuqorida barqarordir (sovuganda ular nomutanosib Ca va CaX2 hosil qiladi). Bundan tashqari, kaltsiy, ayniqsa qizdirilganda, turli xil metall bo'lmaganlar bilan faol o'zaro ta'sir qiladi: qizdirilganda, kaltsiy sulfid CaS oltingugurt bilan olinadi, ikkinchisi oltingugurtni biriktirib, polisulfidlarni (CaS2, CaS4 va boshqalar) hosil qiladi; 300-400 ° S haroratda quruq vodorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, kaltsiy CaH2 gidridini hosil qiladi - vodorod anion bo'lgan ionli birikma. Kaltsiy gidridi CaH2 oq tuzga o'xshash modda bo'lib, vodorodni chiqarish uchun suv bilan kuchli reaksiyaga kirishadi:
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2
Azotli atmosferada qizdirilganda (taxminan 500 ° C), kaltsiy yonadi va ikkita kristalli shaklda ma'lum bo'lgan Ca3N2 nitridini hosil qiladi - yuqori haroratli a va past haroratli b. Ca3N4 nitridi kaltsiy amid Ca(NH2)2 ni vakuumda qizdirish orqali ham olingan. Grafit (uglerod), kremniy yoki fosfor bilan havoga kirmasdan qizdirilganda, kaltsiy mos ravishda kaltsiy karbid CaC2, silitsidlar Ca2Si, Ca3Si4, CaSi, CaSi2 va fosfidlar Ca3P2, CaP va CaP3 ni beradi. Metall bo'lmagan kaltsiy birikmalarining aksariyati suv bilan oson parchalanadi:
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2
Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3
Bor bilan kaltsiy kaltsiy boridi CaB6, xalkogenlar bilan - xalkogenidlar CaS, CaSe, CaTe hosil qiladi. CaS4, CaS5, Ca2Te3 polixalkogenidlari ham ma'lum. Kaltsiy turli metallar - alyuminiy, oltin, kumush, mis, qo'rg'oshin va boshqalar bilan intermetalik birikmalar hosil qiladi. Kaltsiy energiyani qaytaruvchi vosita bo'lib, qizdirilganda deyarli barcha metallarni oksidlari, sulfidlari va galogenidlaridan siqib chiqaradi. Kaltsiy suyuq ammiak NH3 da ko'k rangli eritma hosil bo'lishi bilan yaxshi eriydi, uning bug'lanishi ammiakni chiqaradi [Ca (NH3) 6] - metall o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan oltin rangli qattiq birikma. Kaltsiy tuzlari odatda kislota oksidlarining kaltsiy oksidi bilan o'zaro ta'siri, kislotalarning Ca (OH) 2 yoki CaCO 3 ga ta'siri, almashinuv reaktsiyalari natijasida olinadi. suvli eritmalar elektrolitlar. Ko'pgina kaltsiy tuzlari suvda yaxshi eriydi (CaCl2 xlorid, CaBr2 bromid, CaI2 yodid va Ca(NO3)2 nitrat), ular deyarli har doim kristalli gidratlar hosil qiladi. CaF2 ftorid, CaCO3 karbonat, CaSO4 sulfat, Ca3(PO4)2 ortofosfat, CaC2O4 oksalat va boshqalar suvda erimaydi.
TA’RIF
Kaltsiy- davriy sistemaning yigirmanchi elementi. Belgilanishi - Lotin "kaltsiy" dan Ca. To'rtinchi davrda joylashgan, IIA guruhi. Metalllarga ishora qiladi. Asosiy zaryad - 20.
Kaltsiy tabiatdagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. U yer qobig'ida taxminan 3% (massa) ni o'z ichiga oladi. Bu kaltsiy karbonat CaCO 3 ning tabiiy navlari bo'lgan ohaktosh va bo'r, shuningdek marmarning ko'plab konlari sifatida paydo bo'ladi. Gips CaSO 4 × 2H 2 O, fosforit Ca 3 (PO 4) 2 va nihoyat, turli xil kaltsiy o'z ichiga olgan silikatlar ham ko'p miqdorda uchraydi.
Oddiy modda shaklida kaltsiy juda moslashuvchan qattiq metall oq (1-rasm). Havoda u tezda oksidli qatlam bilan qoplanadi va qizdirilganda yorqin qizg'ish olov bilan yonadi. Kaltsiy sovuq suv bilan nisbatan sekin reaksiyaga kirishadi, lekin tezda vodorodni issiq suvdan siqib chiqaradi va gidroksid hosil qiladi.
Guruch. 1. Kaltsiy. Tashqi ko'rinish.
Kaltsiyning atom va molekulyar og'irligi
Moddaning nisbiy molekulyar massasi (M r) - berilgan molekulaning massasi uglerod atomi massasining 1/12 qismidan necha marta katta ekanligini va elementning nisbiy atom massasini (A r) ko'rsatadigan raqam. necha marta o'rtacha vazn kimyoviy element atomlari uglerod atomi massasining 1/12 qismidan ko'p.
Erkin holatda kaltsiy monotomik Ca molekulalari shaklida mavjud bo'lganligi sababli, uning atom va molekulyar massalari bir xil bo'ladi. Ular 40,078 ga teng.
Kaltsiyning izotoplari
Ma'lumki, tabiatda kaltsiyni to'rtta barqaror izotoplar 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca va 48Ca shaklida topish mumkin, bunda 40Ca izotopi aniq ustunlik qiladi (99,97%). Ularning massa raqamlari mos ravishda 40, 42, 43, 44, 46 va 48 ga teng. 40 Ca kaltsiy izotopi atomining yadrosi yigirma proton va yigirma neytronni o'z ichiga oladi va qolgan izotoplar undan faqat neytronlar soni bilan farq qiladi.
Massalari 34 dan 57 gacha bo'lgan sun'iy kaltsiy izotoplari mavjud, ular orasida eng barqarori 41 Ca, yarimparchalanish davri 102 ming yil.
Kaltsiy ionlari
Kaltsiy atomining tashqi energiya darajasida ikkita valentlik elektron mavjud:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2.
Kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida kaltsiy valentlik elektronlarini beradi, ya'ni. ularning donoridir va musbat zaryadlangan ionga aylanadi:
Ca 0 -2e → Ca 2+.
Kaltsiyning molekulasi va atomi
Erkin holatda kaltsiy monotomik Ca molekulalari shaklida mavjud. Kaltsiy atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:
kaltsiy qotishmalari
Kaltsiy ba'zi qo'rg'oshin qotishmalarining qotishma komponenti bo'lib xizmat qiladi.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Quyidagi o'zgarishlarni amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan reaksiya tenglamalarini yozing: Ca → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → Ca(HCO 3) 2. |
| Javob | Kaltsiyni suvda eritib, siz "ohak suti" deb nomlanuvchi birikmaning bulutli eritmasini olishingiz mumkin - kaltsiy gidroksid: Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2. Karbonat angidridni kaltsiy gidroksid eritmasidan o'tkazib, biz kaltsiy karbonat olamiz: 2Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O. Kaltsiy karbonatga suv qo'shib, bu aralashma orqali karbonat angidridni o'tkazishda biz kaltsiy bikarbonatni olamiz: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2. |