มวลอะตอมสัมพัทธ์ของแคลเซียม คุณสมบัติทางกายภาพของแคลเซียม

แคลเซียม(แคลเซียม), Ca, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม II ของระบบธาตุของ Mendeleev, เลขอะตอม 20, มวลอะตอม 40.08; โลหะแสงสีเงินสีขาว องค์ประกอบตามธรรมชาติเป็นส่วนผสมของไอโซโทปเสถียร 6 ชนิด ได้แก่ 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca และ 48 Ca โดย 40 Ca มีปริมาณมากที่สุด (96, 97%)

สารประกอบ Ca - หินปูน, หินอ่อน, ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับมะนาว - ผลิตภัณฑ์จากการเผาหินปูน) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างแล้วในสมัยโบราณ จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นของแข็งธรรมดา ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier แนะนำว่ามะนาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารที่ซับซ้อน ในปี 1808 G. Davy นำส่วนผสมของปูนขาวเปียกกับปรอทออกไซด์ไปเป็นอิเล็กโทรไลซิสด้วยแคโทดปรอท เตรียม Ca มัลกัม และโดยการกลั่นปรอทออกมา เขาได้โลหะที่เรียกว่า "แคลเซียม" (จากภาษาละติน calx, เพศแคลซิส-มะนาว) .

การแพร่กระจายของแคลเซียมในธรรมชาติในแง่ของความอุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลก Ca อยู่ในอันดับที่ 5 (รองจาก O, Si, Al และ Fe) เนื้อหา 2.96% โดยน้ำหนัก อพยพอย่างแรงและสะสมอยู่ในระบบธรณีเคมีต่างๆ ทำให้เกิดแร่ธาตุ 385 ชนิด (อันดับที่ 4 ในด้านจำนวนแร่ธาตุ) มี Ca เพียงเล็กน้อยในเนื้อโลกและอาจน้อยกว่าในแกนโลกด้วยซ้ำ (0.02% ในอุกกาบาตที่เป็นเหล็ก) Ca มีอิทธิพลเหนือบริเวณส่วนล่างของเปลือกโลก โดยสะสมอยู่ในหินหลัก Ca ส่วนใหญ่มีอยู่ในเฟลด์สปาร์ - Ca anorthite; เนื้อหาในหินพื้นฐานคือ 6.72% ในหินที่เป็นกรด (หินแกรนิตและอื่น ๆ ) 1.58% ในชีวมณฑลความแตกต่างที่ชัดเจนของ Ca เกิดขึ้นซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ "สมดุลคาร์บอเนต": เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับคาร์บอเนต CaCO 3 จะเกิดไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้ Ca(HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2 = Ca 2+ + 2HCO 3- . ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้และเป็นพื้นฐานสำหรับการกระจายตัวของ Ca เมื่อปริมาณ CO 2 ในน้ำสูง Ca จะอยู่ในสารละลาย และเมื่อมีปริมาณ CO 2 ต่ำ แร่แคลไซต์ CaCO 3 จะตกตะกอน กลายเป็นตะกอนหนาของหินปูน ชอล์ก และหินอ่อน

การย้ายถิ่นทางชีวภาพยังมีบทบาทอย่างมากในประวัติศาสตร์ของแคลิฟอร์เนีย ในสิ่งมีชีวิตของธาตุโลหะ Ca เป็นธาตุหลัก เป็นที่ทราบกันว่าสิ่งมีชีวิตมี Ca มากกว่า 10% (มีคาร์บอนมากขึ้น) โดยสร้างโครงกระดูกจากสารประกอบ Ca ซึ่งส่วนใหญ่มาจาก CaCO 3 (สาหร่ายที่เป็นปูน หอยหลายชนิด เอไคโนเดิร์ม ปะการัง เหง้า ฯลฯ) ด้วยการฝังโครงกระดูกในทะเล สัตว์และพืชเกี่ยวข้องกับการสะสมของสาหร่ายปะการังและหินปูนอื่น ๆ จำนวนมหาศาลซึ่งเมื่อตกลงไปในส่วนลึกของโลกและทำให้เกิดแร่ธาตุกลายเป็นหินอ่อนประเภทต่างๆ

พื้นที่กว้างใหญ่ที่มีสภาพอากาศชื้น (เขตป่าไม้ ทุ่งทุนดรา) มีลักษณะขาด Ca - ที่นี่มันถูกชะล้างออกจากดินได้ง่าย สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความอุดมสมบูรณ์ของดินต่ำ ผลผลิตสัตว์เลี้ยงต่ำ ขนาดที่เล็ก และมักเป็นโรคเกี่ยวกับโครงกระดูก ดังนั้นการปูนดินการให้อาหารสัตว์และนกในบ้านจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในทางกลับกัน ในสภาพอากาศแห้ง CaCO 3 ละลายได้ไม่ดีดังนั้นภูมิประเทศของสเตปป์และทะเลทรายจึงอุดมไปด้วย Ca ในบึงเกลือและทะเลสาบเกลือมักสะสมยิปซั่ม CaSO 4 · 2H 2 O

แม่น้ำนำ Ca จำนวนมากลงสู่มหาสมุทร แต่ไม่ได้อยู่ในน้ำทะเล (ปริมาณเฉลี่ย 0.04%) แต่มีความเข้มข้นในโครงกระดูกของสิ่งมีชีวิตและหลังจากการตายของพวกเขาจะถูกสะสมไว้ที่ด้านล่างส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ CaCO 3. ตะกอนปูนขาวกระจายอยู่ทั่วก้นมหาสมุทรที่ระดับความลึกไม่เกิน 4,000 เมตร (ที่ระดับความลึกมากกว่านั้น CaCO 3 จะละลาย และสิ่งมีชีวิตในนั้นมักประสบปัญหาการขาด Ca)

น้ำบาดาลมีบทบาทสำคัญในการอพยพของ Ca ในเทือกเขาหินปูนในบางสถานที่พวกมันจะชะล้าง CaCO 3 อย่างแรงซึ่งสัมพันธ์กับการพัฒนาของคาร์สต์ การก่อตัวของถ้ำ หินย้อย และหินงอก นอกจากแคลไซต์แล้วในทะเลในยุคทางธรณีวิทยาที่ผ่านมายังมีการสะสมของ Ca ฟอสเฟตอย่างกว้างขวาง (เช่นการสะสมของฟอสฟอไรต์ Karatau ในคาซัคสถาน) โดโลไมต์ CaCO 3 · MgCO 3 และในทะเลสาบระหว่างการระเหย - ยิปซั่ม

ตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา การก่อตัวของคาร์บอเนตทางชีวภาพเพิ่มขึ้นและการตกตะกอนทางเคมีของแคลไซต์ลดลง ในทะเลพรีแคมเบรียน (มากกว่า 600 ล้านปีก่อน) ไม่มีสัตว์ที่มีโครงกระดูกปูน พวกมันแพร่หลายตั้งแต่ยุคแคมเบรียน (ปะการัง ฟองน้ำ ฯลฯ) สิ่งนี้สัมพันธ์กับปริมาณ CO 2 ที่สูงในบรรยากาศพรีแคมเบรียน

คุณสมบัติทางกายภาพของแคลเซียมโครงตาข่ายคริสตัลของ Ca รูปแบบ α (เสถียรที่อุณหภูมิปกติ) มีลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่หน้า a = 5.56 Å รัศมีอะตอม 1.97Å, รัศมีไอออนิก Ca 2+ 1.04Å ความหนาแน่น 1.54 ก./ซม.3 (20 °C) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 464 °C รูปแบบ β หกเหลี่ยมจะเสถียร ละลาย 851 °C, ต้ม 1482 °C; ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น 22·10 -6 (0-300 °C); ค่าการนำความร้อนที่ 20 °C 125.6 W/(m K) หรือ 0.3 cal/(cm วินาที °C); ความจุความร้อนจำเพาะ (0-100 °C) 623.9 J/(kg K) หรือ 0.149 cal/(g °C); ความต้านทานไฟฟ้าที่ 20 °C 4.6·10 -8 โอห์ม·เมตร หรือ 4.6·10 -6 โอห์ม·ซม. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้าคือ 4.57·10 -3 (20 °C) โมดูลัสยืดหยุ่น 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); ความต้านทานแรงดึง 60 MN/m 2 (6 kgf/mm 2); ขีดจำกัดความยืดหยุ่น 4 MN/m 2 (0.4 กก./มม. 2) ความแข็งแรงของคราก 38 MN/m 2 (3.8 กก./มม. 2) การยืดตัวสัมพัทธ์ 50%; ความแข็งของบริเนล 200-300 Mn/m2 (20-30 kgf/mm2) แคลเซียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเพียงพอคือพลาสติก กดรีดง่าย และคล้อยตามการตัดได้

คุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียมโครงร่างของเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกของอะตอม Ca 4s 2 โดยที่ Ca ในสารประกอบมีค่าเท่ากับ 2 วาเลนต์ ในทางเคมี Ca มีฤทธิ์มาก ที่อุณหภูมิปกติ Ca จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นในอากาศได้ง่าย ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทหรือภายใต้น้ำมันแร่ เมื่อถูกความร้อนในอากาศหรือออกซิเจน มันจะจุดติดไฟเพื่อให้ CaO ออกไซด์พื้นฐาน เปอร์ออกไซด์ Ca - CaO 2 และ CaO 4 เป็นที่รู้จักกัน Ca ทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับน้ำเย็นในตอนแรก จากนั้นปฏิกิริยาจะช้าลงเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์ม Ca(OH) 2 Ca ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับน้ำร้อนและกรด โดยปล่อย H2 ออกมา (ยกเว้น HNO3 ที่เข้มข้น) โดยจะทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนในช่วงเย็น และกับคลอรีนและโบรมีนที่อุณหภูมิสูงกว่า 400 °C ให้ CaF 2, CaCl 2 และ CaBr 2 ตามลำดับ ในสถานะหลอมเหลว เฮไลด์เหล่านี้ก่อให้เกิดสารประกอบย่อยที่เรียกว่า Ca - CaF, CaCl โดยที่ Ca มีสถานะ monovalent อย่างเป็นทางการ เมื่อ Ca ถูกให้ความร้อนด้วยซัลเฟอร์จะได้แคลเซียมซัลไฟด์ CaS ส่วนหลังจะเติมซัลเฟอร์ทำให้เกิดโพลีซัลไฟด์ (CaS 2, CaS 4 และอื่น ๆ ) เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนแห้งที่อุณหภูมิ 300-400 °C Ca จะทำให้เกิดไฮไดรด์ CaH 2 ซึ่งเป็นสารประกอบไอออนิกซึ่งมีไฮโดรเจนเป็นไอออน ที่ 500 °C Ca และไนโตรเจนให้ Ca 3 N 2 ไนไตรด์; ปฏิกิริยาของ Ca กับแอมโมเนียในช่วงเย็นทำให้เกิดแอมโมเนียเชิงซ้อน Ca 6 เมื่อถูกความร้อนโดยไม่มีการเข้าถึงอากาศด้วยกราไฟท์, ซิลิคอนหรือฟอสฟอรัส, Ca ให้แคลเซียมคาร์ไบด์ CaC 2, ซิลิไซด์ Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 และฟอสไฟด์ Ca 3 P 2 ตามลำดับ Ca ก่อตัวเป็นสารประกอบระหว่างโลหะกับ Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn และอื่นๆ

การได้รับแคลเซียมในอุตสาหกรรม จะได้ Ca ได้สองวิธี: 1) โดยการให้ความร้อนส่วนผสมที่อัดก้อนของ CaO และผง Al ที่อุณหภูมิ 1200 °C ในสุญญากาศ 0.01-0.02 มม. ปรอท ศิลปะ.; ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยา: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al 2 O 3 + 3Ca Ca ไอระเหยควบแน่นบนพื้นผิวเย็น 2) โดยอิเล็กโทรไลซิสของ CaCl 2 และ KCl ละลายด้วยแคโทดทองแดง - แคลเซียมเหลวเตรียมโลหะผสม Cu - Ca (65% Ca) ซึ่ง Ca ถูกกลั่นที่อุณหภูมิ 950-1,000 ° C ในสุญญากาศ 0.1-0.001 มม.ปรอท ศิลปะ.

การใช้แคลเซียมในรูปของโลหะบริสุทธิ์ Ca ถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์สำหรับ U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb และโลหะหายากจากสารประกอบของมัน นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการกำจัดออกซิเดชั่นของเหล็ก บรอนซ์ และโลหะผสมอื่นๆ สำหรับการกำจัดกำมะถันออกจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม สำหรับการทำให้ของเหลวอินทรีย์แห้ง เพื่อการทำให้อาร์กอนบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกจากไนโตรเจน และเป็นตัวดูดซับก๊าซในอุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้า วัสดุต้านการเสียดสีของระบบ Pb-Na-Ca เช่นเดียวกับโลหะผสม Pb-Ca ที่ใช้ในการผลิตเปลือกไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยี สายเคเบิล โลหะผสม Ca-Si-Ca (ซิลิโคแคลเซียม) ถูกใช้เป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์และดีแก๊สเซอร์ในการผลิตเหล็กคุณภาพสูง

แคลเซียมในร่างกาย Ca เป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางชีวภาพที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติของกระบวนการชีวิต มีอยู่ในเนื้อเยื่อและของเหลวทุกชนิดของสัตว์และพืช มีเพียงสิ่งมีชีวิตหายากเท่านั้นที่สามารถพัฒนาได้ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจาก Ca ในสิ่งมีชีวิตบางชนิดปริมาณ Ca ถึง 38%; ในมนุษย์ - 1.4-2% เซลล์ของพืชและสิ่งมีชีวิตในสัตว์ต้องการอัตราส่วน Ca 2+, Na + และ K + ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ พืชได้รับ Ca จากดิน จากความสัมพันธ์กับ Ca พืชจะถูกแบ่งออกเป็น calcephiles และ calcephobes สัตว์ได้รับ Ca จากอาหารและน้ำ Ca จำเป็นต่อการก่อตัวของโครงสร้างเซลล์จำนวนหนึ่ง รักษาความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกได้ตามปกติ เพื่อการปฏิสนธิของไข่ปลาและสัตว์อื่น ๆ และกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์จำนวนหนึ่ง ไอออน Ca 2+ ส่งการกระตุ้นไปยังเส้นใยกล้ามเนื้อ ทำให้เกิดการหดตัว เพิ่มความแข็งแรงของการหดตัวของหัวใจ เพิ่มการทำงานของ phagocytic ของเม็ดเลือดขาว กระตุ้นระบบโปรตีนในเลือดที่ป้องกัน และมีส่วนร่วมในการแข็งตัวของมัน ในเซลล์ Ca เกือบทั้งหมดพบอยู่ในรูปของสารประกอบที่มีโปรตีน กรดนิวคลีอิก ฟอสโฟลิพิด และในสารเชิงซ้อนที่มีฟอสเฟตอนินทรีย์และกรดอินทรีย์ ในพลาสมาเลือดของมนุษย์และสัตว์ชั้นสูง มี Ca เพียง 20-40% เท่านั้นที่สามารถจับกับโปรตีนได้ ในสัตว์ที่มีโครงกระดูกมีการใช้ Ca ถึง 97-99% เป็นวัสดุก่อสร้าง: ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ CaCO 3 (เปลือกหอยหอยปะการัง) ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง - ในรูปของฟอสเฟต สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิดเก็บ Ca ก่อนลอกคราบเพื่อสร้างโครงกระดูกใหม่หรือเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่สำคัญในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย

ปริมาณ Ca ในเลือดของมนุษย์และสัตว์ชั้นสูงถูกควบคุมโดยฮอร์โมนของพาราไธรอยด์และต่อมไทรอยด์ วิตามินดีมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเหล่านี้ การดูดซึม Ca เกิดขึ้นที่ส่วนหน้าของลำไส้เล็ก การดูดซึม Ca จะลดลงเมื่อความเป็นกรดในลำไส้ลดลงและขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของ Ca, P และไขมันในอาหาร อัตราส่วน Ca/P ที่เหมาะสมที่สุดในนมวัวคือประมาณ 1.3 (ในมันฝรั่ง 0.15, ในถั่ว 0.13, ในเนื้อสัตว์ 0.016) หากมี P หรือกรดออกซาลิกมากเกินไปในอาหาร การดูดซึม Ca จะแย่ลง กรดน้ำดีเร่งการดูดซึม อัตราส่วน Ca/ไขมันที่เหมาะสมในอาหารของมนุษย์คือ 0.04-0.08 กรัม Ca ต่อไขมัน 1 กรัม การขับถ่าย Ca ส่วนใหญ่เกิดขึ้นทางลำไส้ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสูญเสียแคลเซียมในนมไปมากในระหว่างการให้นม เมื่อรบกวนการเผาผลาญฟอสฟอรัส-แคลเซียม โรคกระดูกอ่อนจะพัฒนาในสัตว์เล็กและเด็ก และการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและโครงสร้างของโครงกระดูก (osteomalacia) จะพัฒนาในสัตว์ที่โตเต็มวัย

Home / บรรยายปี 1 / เคมีทั่วไปและอินทรีย์ / คำถามที่ 23 แคลเซียม / 2. สมบัติทางกายภาพและเคมี

คุณสมบัติทางกายภาพ แคลเซียมเป็นโลหะอ่อนสีขาวเงินที่ละลายได้ที่อุณหภูมิ 850 องศา C และเดือดที่ 1,482 องศา C. มีความแข็งกว่าโลหะอัลคาไลอย่างมาก

คุณสมบัติทางเคมี. แคลเซียมเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ ดังนั้นภายใต้สภาวะปกติ มันจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและฮาโลเจนในบรรยากาศได้อย่างง่ายดาย:

2 Ca + O2 = 2 CaO (แคลเซียมออกไซด์);

Ca + Br2 = CaBr2 (แคลเซียมโบรไมด์)

แคลเซียมทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส คาร์บอน และอโลหะอื่นๆ เมื่อถูกความร้อน:

Ca + H2 = CaH2 (แคลเซียมไฮไดรด์);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (แคลเซียมไนไตรด์);

Ca + S = CaS (แคลเซียมซัลไฟด์);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (แคลเซียมฟอสไฟด์);

Ca + 2 C = CaC2 (แคลเซียมคาร์ไบด์)

แคลเซียมทำปฏิกิริยาช้าๆ กับน้ำเย็น แต่รุนแรงมากกับน้ำร้อน:

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

แคลเซียมสามารถกำจัดออกซิเจนหรือฮาโลเจนออกจากออกไซด์และเฮไลด์ของโลหะที่มีฤทธิ์น้อย กล่าวคือ มีคุณสมบัติลดลง:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

1. อยู่ในธรรมชาติ
3. ใบเสร็จรับเงิน
4. การสมัคร

www.medkurs.ru

แคลเซียม | ไดเรกทอรี Pesticides.ru

สำหรับหลายๆ คน ความรู้เกี่ยวกับแคลเซียมนั้นจำกัดอยู่เพียงความจริงที่ว่าองค์ประกอบนี้จำเป็นต่อสุขภาพกระดูกและฟันที่แข็งแรง มันมีอยู่ที่อื่น เหตุใดจึงจำเป็น และจำเป็นแค่ไหน ไม่ใช่ทุกคนที่มีความคิด อย่างไรก็ตาม แคลเซียมพบได้ในสารประกอบหลายชนิดที่คุ้นเคย ทั้งจากธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น ชอล์กและมะนาว หินงอกหินย้อยในถ้ำ ฟอสซิลและซีเมนต์โบราณ ยิปซั่มและเศวตศิลา ผลิตภัณฑ์จากนม และยารักษาโรคกระดูกพรุน ทั้งหมดนี้และอีกมากมายมีแคลเซียมสูง

องค์ประกอบนี้ได้รับครั้งแรกโดย G. Davy ในปี 1808 และในตอนแรกไม่ได้ใช้งานอย่างแข็งขันเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันโลหะชนิดนี้มีการผลิตมากเป็นอันดับห้าของโลก และมีความต้องการเพิ่มขึ้นทุกปี การใช้แคลเซียมหลักคือการผลิตวัสดุก่อสร้างและส่วนผสม อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องสร้างไม่เพียงแต่บ้านเท่านั้น แต่ยังจำเป็นต้องสร้างเซลล์ที่มีชีวิตด้วย ในร่างกายมนุษย์ แคลเซียมเป็นส่วนหนึ่งของโครงกระดูก ทำให้กล้ามเนื้อหดตัวได้ ช่วยให้เลือดแข็งตัว ควบคุมการทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหารจำนวนหนึ่ง และทำหน้าที่อื่นๆ อีกมากมาย สิ่งมีชีวิตอื่นๆ มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่ากัน เช่น สัตว์ พืช เห็ดรา และแม้แต่แบคทีเรีย ในขณะเดียวกันความต้องการแคลเซียมก็ค่อนข้างสูงซึ่งทำให้สามารถจัดเป็นธาตุอาหารหลักได้

แคลเซียม Ca เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ของระบบธาตุ Mendeleev เลขอะตอม – 20 มวลอะตอม – 40.08

แคลเซียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ เมื่อเป็นอิสระ อ่อนตัวได้ ค่อนข้างแข็ง สีขาว โดยความหนาแน่นมันเป็นของโลหะเบา

ความหนาแน่น – 1.54 ก./ซม.3
จุดหลอมเหลว – +842 °C,
จุดเดือด – +1495 °C

แคลเซียมมีคุณสมบัติเป็นโลหะเด่นชัด ในสารประกอบทั้งหมด สถานะออกซิเดชันคือ +2

ในอากาศจะมีชั้นออกไซด์ปกคลุมอยู่ และเมื่อถูกความร้อนจะไหม้เป็นเปลวไฟสีแดงสว่าง มันทำปฏิกิริยาช้าๆ กับน้ำเย็น แต่จะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำร้อนอย่างรวดเร็วและเกิดเป็นไฮดรอกไซด์ เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนจะเกิดไฮไดรด์ ที่อุณหภูมิห้องจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนทำให้เกิดไนไตรด์ นอกจากนี้ยังรวมตัวกับฮาโลเจนและซัลเฟอร์ได้อย่างง่ายดาย และลดออกไซด์ของโลหะเมื่อถูกความร้อน

แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในธรรมชาติ ในเปลือกโลกมีเนื้อหาอยู่ที่ 3% ของมวล มันเกิดขึ้นในรูปแบบของการสะสมของชอล์ก หินปูน และหินอ่อน (แคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ชนิดธรรมชาติ) มียิปซั่มสะสมอยู่จำนวนมาก (CaSO4 x 2h3O), ฟอสฟอไรต์ (Ca3(PO4)2) และซิลิเกตที่มีแคลเซียมต่างๆ

น้ำ

. เกลือแคลเซียมมักพบอยู่ในน้ำธรรมชาติเกือบทุกครั้ง ในจำนวนนี้มีเพียงยิปซั่มเท่านั้นที่ละลายได้เล็กน้อย เมื่อน้ำมีคาร์บอนไดออกไซด์ แคลเซียมคาร์บอเนตจะเข้าสู่สารละลายในรูปของไบคาร์บอเนต Ca(HCO3)2

น้ำกระด้าง

. น้ำธรรมชาติที่มีเกลือแคลเซียมหรือแมกนีเซียมจำนวนมากเรียกว่าน้ำกระด้าง

น้ำอ่อน

. เมื่อปริมาณเกลือเหล่านี้มีน้อยหรือขาดไป น้ำจะเรียกว่าอ่อน

ดิน

. ตามกฎแล้วดินจะได้รับแคลเซียมอย่างเพียงพอ และเนื่องจากแคลเซียมมีอยู่ในมวลที่มากกว่าในส่วนที่เป็นพืชของพืช การกำจัดออกพร้อมกับการเก็บเกี่ยวจึงไม่มีนัยสำคัญ

การสูญเสียแคลเซียมจากดินเกิดขึ้นเนื่องจากการชะล้างโดยการตกตะกอน กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบแกรนูเมตริกซ์ของดิน ปริมาณฝน ชนิดของพืช รูปแบบและปริมาณของปุ๋ยปูนขาวและแร่ธาตุ ขึ้นอยู่กับปัจจัยเหล่านี้ การสูญเสียแคลเซียมจากชั้นที่เหมาะแก่การเพาะปลูกมีตั้งแต่หลายสิบถึง 200 – 400 กิโลกรัม/เฮกตาร์ หรือมากกว่า

ปริมาณแคลเซียมในดินประเภทต่างๆ

ดินพอซโซลิกมีแคลเซียม 0.73% (ของวัตถุแห้งในดิน)

ป่าสีเทา – แคลเซียม 0.90%

เชอร์โนเซม - แคลเซียม 1.44%

เซโรเซม – แคลเซียม 6.04%

ในพืชพบแคลเซียมในรูปของฟอสเฟต ซัลเฟต คาร์บอเนต และในรูปของเกลือของกรดเพคติกและออกซาลิก สามารถสกัดแคลเซียมในพืชได้เกือบ 65% ด้วยน้ำ ส่วนที่เหลือได้รับการบำบัดด้วยกรดอะซิติกและกรดไฮโดรคลอริกที่อ่อนแอ แคลเซียมส่วนใหญ่พบได้ในเซลล์ที่แก่ชรา

อาการขาดแคลเซียมตาม:
วัฒนธรรม	อาการขาด
อาการทั่วไป	การฟอกสีฟันของยอด; การฟอกสีใบอ่อน ปลายใบโค้งลง ขอบใบม้วนงอขึ้น
มันฝรั่ง	ใบบนบานได้ไม่ดี จุดที่เติบโตของลำต้นตาย มีแถบสีอ่อนที่ขอบใบซึ่งต่อมามืดลง ขอบใบม้วนงอขึ้น
กะหล่ำปลีขาวและกะหล่ำดอก	ใบของต้นอ่อนมีจุดคลอโรติก (ลายหินอ่อน) หรือมีแถบสีขาวตามขอบ ในพืชเก่าใบจะม้วนงอและมีรอยไหม้ปรากฏขึ้น จุดที่กำลังเติบโตก็ตายไป
	กลีบปลายใบตายไป ดอกไม้ร่วงหล่น; มีจุดดำปรากฏบนผลในส่วนปลายซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามการเจริญเติบโตของผล (ปลายดอกมะเขือเทศเน่า)
	ปลายยอดตายไป ขอบใบอ่อนม้วนงอมีลักษณะขาดและตายในที่สุด ส่วนบนของหน่อตายไป ความเสียหายต่อปลายราก; มีจุดสีน้ำตาลในเนื้อผลไม้ (รูขม); รสชาติของผลไม้แย่ลง ความสามารถทางการตลาดของผลไม้ลดลง

หน้าที่ของแคลเซียม

ผลกระทบขององค์ประกอบนี้ต่อพืชมีหลายแง่มุมและตามกฎแล้วจะเป็นบวก แคลเซียม:

เสริมสร้างการเผาผลาญ
มีบทบาทสำคัญในการเคลื่อนไหวของคาร์โบไฮเดรต
ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสารไนโตรเจน
เร่งการบริโภคโปรตีนสำรองของเมล็ดในระหว่างการงอก
มีบทบาทในกระบวนการสังเคราะห์แสง
ศัตรูที่แข็งแกร่งของแคตไอออนอื่น ๆ ป้องกันการเข้าสู่เนื้อเยื่อพืชมากเกินไป
ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของโปรโตพลาสซึม (ความหนืด, การซึมผ่าน ฯลฯ ) และดังนั้นจึงเป็นกระบวนการปกติของกระบวนการทางชีวเคมีในพืช
สารประกอบแคลเซียมกับสารเพคตินจะเกาะผนังเซลล์แต่ละเซลล์เข้าด้วยกัน
ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์

ควรสังเกตว่าอิทธิพลของสารประกอบแคลเซียม (มะนาว) ต่อการทำงานของเอนไซม์นั้นไม่เพียงแสดงออกมาในการกระทำโดยตรงเท่านั้น แต่ยังเนื่องมาจากการปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของดินและระบบโภชนาการของมันด้วย นอกจากนี้การใส่ปูนในดินยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์วิตามิน

ขาด (ขาด) แคลเซียมในพืช

การขาดแคลเซียมส่งผลต่อการพัฒนาระบบรากเป็นหลัก การก่อตัวของขนรากบนรากจะหยุดลง เซลล์รากชั้นนอกถูกทำลาย

อาการนี้แสดงออกทั้งจากการขาดแคลเซียมและความไม่สมดุลในสารละลายธาตุอาหารนั่นคือความเด่นของไอออนบวกของโซเดียมโพแทสเซียมและไฮโดรเจนที่อยู่ในนั้น

นอกจากนี้การมีไนเตรตไนโตรเจนในสารละลายดินจะเพิ่มปริมาณแคลเซียมไปยังเนื้อเยื่อพืชและลดปริมาณแอมโมเนีย

สัญญาณของการขาดแคลเซียมคาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อมีปริมาณแคลเซียมน้อยกว่า 20% ของความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวกของดิน

อาการ การมองเห็นการขาดแคลเซียมจะพิจารณาจากสัญญาณต่อไปนี้:

รากของพืชมีปลายสีน้ำตาลเสียหาย
จุดเติบโตจะผิดรูปและตายไป
ดอกไม้ รังไข่ และดอกตูมร่วงหล่น
ผลไม้ได้รับความเสียหายจากเนื้อร้าย
ใบไม้มีคลอโรติก;
ปลายยอดตายและหยุดการเจริญเติบโตของลำต้น

กะหล่ำปลี หญ้าชนิต และโคลเวอร์มีความไวสูงต่อการมีแคลเซียม เป็นที่ยอมรับกันว่าพืชชนิดเดียวกันนี้มีลักษณะความไวต่อความเป็นกรดของดินเพิ่มขึ้น

พิษจากแร่ธาตุแคลเซียมส่งผลให้เกิดคลอโรซีสระหว่างหลอดเลือดดำและมีจุดเนื้อตายสีขาว อาจเป็นสีหรือมีวงแหวนศูนย์กลางที่เต็มไปด้วยน้ำ พืชบางชนิดตอบสนองต่อแคลเซียมส่วนเกินโดยการปลูกดอกกุหลาบใบ หน่อที่กำลังจะตาย และใบที่ร่วงหล่น อาการจะคล้ายกับการขาดธาตุเหล็กและแมกนีเซียม

แหล่งที่มาของการเติมแคลเซียมในดินคือปุ๋ยมะนาว พวกเขาแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

หินปูนแข็ง
หินปูนอ่อน
ของเสียอุตสาหกรรมที่มีปริมาณปูนขาวสูง

ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของ CaO และ MgO หินปูนแข็งจะถูกแบ่งออกเป็น:

หินปูน (55–56% CaO และสูงถึง 0.9% MgO);
หินปูนโดโลไมต์ (42–55% CaO และสูงถึง 9% MgO);
โดโลไมต์ (32–30% CaO และ 18–20% MgO)

หินปูน

– ปุ๋ยมะนาวขั้นพื้นฐาน ประกอบด้วย Ca และ Mg ออกไซด์ 75–100% ซึ่งคำนวณเป็น CaCO3

หินปูนโดโลไมต์

. ประกอบด้วยสารออกฤทธิ์ 79–100% (ai) ซึ่งคำนวณเป็น CaCO3 แนะนำให้ใช้ในการปลูกพืชหมุนเวียนกับมันฝรั่ง พืชตระกูลถั่ว ปอ ปอ พืชราก รวมถึงบนดินที่มีพอซโซไลซ์สูง

มาร์ล

. ประกอบด้วย CaCO3 สูงถึง 25–15% และสิ่งสกปรกในรูปของดินเหนียวและทรายสูงถึง 20–40% ทำหน้าที่อย่างช้าๆ แนะนำให้ใช้กับดินเบา

ชอล์ก

. มี CaCO3 90–100% ออกฤทธิ์เร็วกว่าหินปูน เป็นปุ๋ยปูนขาวที่มีคุณค่าในรูปแบบดินละเอียด

มะนาวเผา

(ซีเอโอ). มีปริมาณ CaCO3 มากกว่า 70% มีลักษณะเป็นวัสดุปูนที่ออกฤทธิ์เร็วและแข็งแรง

มะนาวขูด

(แคลเซียม(OH)2). ปริมาณ CaCO3 – 35% หรือมากกว่า นอกจากนี้ยังเป็นปุ๋ยมะนาวที่ออกฤทธิ์เร็วและแรงอีกด้วย

แป้งโดโลไมต์

. ปริมาณ CaCO3 และ MgCO3 ประมาณ 100% การกระทำของมันช้ากว่าปอยปูน โดยทั่วไปจะใช้เมื่อต้องการแมกนีเซียม

ปอยปูน

. ปริมาณ CaCO3 – 15–96% สิ่งเจือปน – ดินเหนียวและทรายสูงถึง 25% P2O5 0.1% ออกฤทธิ์เร็วกว่าหินปูน

ถ่ายอุจจาระสกปรก (ถ่ายอุจจาระ)

. ประกอบด้วย CaCO3 และ Ca(OH)2 ปริมาณมะนาวของ CaO สูงถึง 40% ไนโตรเจนก็มีอยู่เช่นกัน - 0.5% และ P2O5 - 1-2% นี่เป็นของเสียจากโรงงานน้ำตาลหัวบีท ขอแนะนำให้ใช้ไม่เพียงแต่เพื่อลดความเป็นกรดของดินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นที่ปลูกบีทรูทบนดินเชอร์โนเซมด้วย

พายุไซโคลนเถ้าหิน

. วัสดุที่มีฝุ่นแห้ง เนื้อหาของสารออกฤทธิ์คือ 60–70% หมายถึงขยะอุตสาหกรรม

ฝุ่นจากเตาเผาและโรงงานปูนซีเมนต์

. ปริมาณ CaCO3 ต้องเกิน 60% ในทางปฏิบัติใช้ในฟาร์มที่ตั้งอยู่ใกล้กับโรงงานปูนซีเมนต์

ตะกรันโลหะ

. ใช้ในภูมิภาคอูราลและไซบีเรีย ไม่ดูดความชื้น พ่นง่าย ต้องมี CaCO3 อย่างน้อย 80% และมีความชื้นไม่เกิน 2% องค์ประกอบแกรนูเมตริกมีความสำคัญ: 70% - น้อยกว่า 0.25 มม., 90% - น้อยกว่า 0.5 มม.

ปุ๋ยอินทรีย์ ปริมาณ Ca ในรูปของ CaCO3 คือ 0.32–0.40%

แป้งฟอสฟอไรต์ ปริมาณแคลเซียม – 22% CaCO3

ปุ๋ยมะนาวไม่เพียงแต่ใช้เพื่อให้ดินและพืชได้รับแคลเซียมเท่านั้น วัตถุประสงค์หลักของการใช้งานคือการปูนดิน นี่เป็นวิธีการฟื้นฟูทางเคมี มีวัตถุประสงค์เพื่อต่อต้านความเป็นกรดส่วนเกินของดิน ปรับปรุงคุณสมบัติทางเกษตรฟิสิกส์ เคมีเกษตร และชีวภาพ ช่วยให้พืชได้รับแมกนีเซียมและแคลเซียม การระดมและตรึงธาตุหลักและธาตุขนาดเล็ก สร้างสภาพน้ำ ทางกายภาพ กายภาพ และอากาศที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชีวิตของพืชที่ปลูก

ประสิทธิภาพการปูนดิน

ในขณะเดียวกันกับการสนองความต้องการของพืชที่ต้องการแคลเซียมซึ่งเป็นองค์ประกอบของสารอาหารแร่ธาตุ การปูนจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเชิงบวกหลายประการในดิน

ผลของการปูนต่อคุณสมบัติของดินบางชนิด

แคลเซียมส่งเสริมการแข็งตัวของคอลลอยด์ในดินและป้องกันการชะล้าง สิ่งนี้นำไปสู่การไถพรวนได้ง่ายขึ้นและการเติมอากาศที่ดีขึ้น

อันเป็นผลมาจากการปูน:

ดินฮิวมัสทรายเพิ่มความสามารถในการดูดซับน้ำ
บนดินเหนียวหนักจะเกิดการรวมตัวของดินและการเกาะตัวกันซึ่งช่วยเพิ่มการซึมผ่านของน้ำ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรดอินทรีย์จะถูกทำให้เป็นกลาง และไอออน H จะถูกแทนที่จากสารเชิงซ้อนในการดูดซับ สิ่งนี้นำไปสู่การกำจัดความเป็นกรดในการเผาผลาญและลดความเป็นกรดไฮโดรไลติกของดิน ในเวลาเดียวกันพบว่ามีการปรับปรุงองค์ประกอบประจุบวกของคอมเพล็กซ์การดูดซับของดินซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการแทนที่ไอออนไฮโดรเจนและอลูมิเนียมด้วยไอออนบวกของแคลเซียมและแมกนีเซียม สิ่งนี้จะเพิ่มระดับความอิ่มตัวของดินด้วยฐานและเพิ่มความสามารถในการดูดซับ

ผลของการปูนต่อการจัดหาไนโตรเจนให้กับพืช

หลังจากการปูนแล้วสามารถรักษาคุณสมบัติทางเคมีเกษตรเชิงบวกของดินและโครงสร้างของดินได้เป็นเวลาหลายปี ซึ่งจะช่วยสร้างสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการเสริมสร้างกระบวนการทางจุลชีววิทยาที่เป็นประโยชน์สำหรับการระดมสารอาหาร กิจกรรมของแอมโมไนฟายเออร์ ไนตริไฟเออร์ และแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนที่อาศัยอยู่อย่างอิสระในดินจะเพิ่มขึ้น

การปูนช่วยเพิ่มการแพร่กระจายของแบคทีเรียปมและปรับปรุงการจัดหาไนโตรเจนให้กับพืชอาศัย เป็นที่ยอมรับกันว่าปุ๋ยจากแบคทีเรียสูญเสียประสิทธิภาพในดินที่เป็นกรด

ผลของการปูนต่อการจัดหาธาตุขี้เถ้าให้กับพืช

ปูนขาวช่วยให้พืชมีธาตุขี้เถ้า เนื่องจากจะเพิ่มการทำงานของแบคทีเรียที่สลายสารประกอบฟอสฟอรัสอินทรีย์ในดิน และส่งเสริมการเปลี่ยนผ่านของเหล็กและอะลูมิเนียมฟอสเฟตไปเป็นเกลือแคลเซียมฟอสเฟตที่มีอยู่ในพืช การปูนดินที่เป็นกรดช่วยเพิ่มกระบวนการทางจุลชีววิทยาและชีวเคมีซึ่งจะเพิ่มปริมาณไนเตรตรวมถึงฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมในรูปแบบที่ย่อยได้

ผลกระทบของการปูนต่อรูปแบบและความพร้อมใช้งานขององค์ประกอบมหภาคและองค์ประกอบย่อย

การปูนจะเพิ่มปริมาณแคลเซียมและเมื่อใช้แป้งโดโลไมต์ - แมกนีเซียม ในเวลาเดียวกันแมงกานีสและอลูมิเนียมในรูปแบบที่เป็นพิษจะไม่ละลายและผ่านเข้าไปในรูปแบบที่ตกตะกอน ความพร้อมใช้ของธาตุต่างๆ เช่น เหล็ก ทองแดง สังกะสี แมงกานีส กำลังลดลง มีไนโตรเจน ซัลเฟอร์ โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม ฟอสฟอรัส และโมลิบดีนัมเพิ่มมากขึ้น

อิทธิพลของการปูนต่อการกระทำของปุ๋ยที่มีความเป็นกรดทางสรีรวิทยา

การปูนจะเพิ่มประสิทธิภาพของปุ๋ยแร่ที่มีความเป็นกรดทางสรีรวิทยา โดยเฉพาะแอมโมเนียและโปแตช

ผลเชิงบวกของปุ๋ยที่มีความเป็นกรดทางสรีรวิทยาโดยไม่ต้องเติมมะนาวจะจางหายไปและเมื่อเวลาผ่านไปสามารถเปลี่ยนเป็นลบได้ ดังนั้นในพื้นที่ที่มีการปฏิสนธิ ผลผลิตจึงน้อยกว่าในพื้นที่ที่ไม่มีการปฏิสนธิด้วยซ้ำ การรวมกันของการปูนกับการใช้ปุ๋ยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้ 25–50%

เมื่อปูนจะมีการเปิดใช้งานกระบวนการของเอนไซม์ในดินซึ่งจะตัดสินความอุดมสมบูรณ์ทางอ้อม

เรียบเรียงโดย: Grigorovskaya P.I.

เพิ่มหน้า: 05.12.13 00:40

อัปเดตครั้งสุดท้าย: 22/05/57 16:25 น

แหล่งวรรณกรรม:

กลินกา เอ็น.แอล. เคมีทั่วไป. หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย สำนักพิมพ์: เลนินกราด: เคมี, 1985, p. 731

มิเนฟ วี.จี. เคมีเกษตร: หนังสือเรียน – ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2 แก้ไขและขยาย – อ.: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก, สำนักพิมพ์ KolosS, 2547. – 720 หน้า, l. ป่วย.: ป่วย. – (หนังสือเรียนมหาวิทยาลัยคลาสสิก)

Petrov B.A., Seliverstov N.F. ธาตุอาหารแร่ธาตุของพืช คู่มืออ้างอิงสำหรับนักศึกษาและชาวสวน เอคาเทรินเบิร์ก 1998. 79 น.

สารานุกรมสำหรับเด็ก. เล่มที่ 17 เคมี. / ศีรษะ. เอ็ด วีเอ โวโลดิน. – อ.: Avanta +, 2000. – 640 หน้า, ป่วย

Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. เคมีเกษตร / เรียบเรียงโดย B.A. Yagodina. – M.: Kolos, 2002. – 584 หน้า: ill (ตำราเรียนและอุปกรณ์ช่วยสอนสำหรับนักเรียนในสถาบันอุดมศึกษา).

รูปภาพ (ทำใหม่):

แคลเซียม 20 Ca ได้รับอนุญาตภายใต้ CC BY

การขาดแคลเซียมในข้าวสาลี โดย CIMMYT ได้รับอนุญาตภายใต้ CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

แคลเซียมและบทบาทของมันต่อมนุษยชาติ - เคมี

แคลเซียมและบทบาทของมันต่อมนุษยชาติ

การแนะนำ

อยู่ในธรรมชาติ

ใบเสร็จ

คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติทางเคมี

การใช้สารประกอบแคลเซียม

บทบาททางชีวภาพ

บทสรุป

บรรณานุกรม

การแนะนำ

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สองช่วงที่สี่ของระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 20 ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Ca (lat. แคลเซียม) สารแคลเซียมอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7440-70-2) เป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่อ่อนนุ่มและมีปฏิกิริยาซึ่งมีสีขาวเงิน

แม้จะมีธาตุหมายเลข 20 อยู่ทุกหนทุกแห่ง แม้แต่นักเคมีก็ยังไม่เห็นธาตุแคลเซียมทั้งหมด แต่โลหะนี้ทั้งรูปลักษณ์และพฤติกรรมแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากโลหะอัลคาไลซึ่งสัมผัสกับซึ่งเต็มไปด้วยอันตรายจากไฟไหม้และการเผาไหม้ สามารถเก็บไว้ในอากาศได้อย่างปลอดภัย ไม่ติดไฟจากน้ำ สมบัติเชิงกลของธาตุแคลเซียมไม่ได้ทำให้เป็น "แกะดำ" ในตระกูลโลหะ แคลเซียมมีความแข็งแรงและความแข็งเกินกว่าหลายองค์ประกอบ มันสามารถเปิดบนเครื่องกลึง, ดึงเป็นลวด, ปลอมแปลง, กด

แต่ธาตุแคลเซียมแทบไม่เคยถูกนำมาใช้เป็นวัสดุโครงสร้างเลย เขากระตือรือร้นเกินไปสำหรับเรื่องนั้น แคลเซียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ซัลเฟอร์ และฮาโลเจนได้ง่าย แม้ว่าไนโตรเจนและไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาภายใต้เงื่อนไขบางประการก็ตาม สภาพแวดล้อมของคาร์บอนออกไซด์ซึ่งเฉื่อยสำหรับโลหะส่วนใหญ่ ส่งผลเสียต่อแคลเซียม มันเผาไหม้ในบรรยากาศของ CO และ CO2

ประวัติและที่มาของชื่อ

ชื่อของธาตุมาจากภาษาละติน calx (ในกรณีสัมพันธการก calcis) -- "มะนาว", "หินอ่อน" เสนอโดยนักเคมีชาวอังกฤษ ฮัมฟรีย์ เดวี ซึ่งแยกโลหะแคลเซียมด้วยวิธีอิเล็กโทรไลต์ในปี 1808 เดวี่อิเล็กโทรไลต์ส่วนผสมของปูนขาวเปียกและเมอร์คิวริกออกไซด์ HgO บนแผ่นแพลตตินัมซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วบวก แคโทดเป็นลวดแพลตตินัมที่แช่อยู่ในปรอทเหลว จากผลของอิเล็กโทรไลซิส ทำให้ได้แคลเซียมอะมัลกัม หลังจากกลั่นสารปรอทแล้ว เดวีก็ได้รับโลหะที่เรียกว่าแคลเซียม

สารประกอบแคลเซียม - หินปูน หินอ่อน ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับมะนาว - ผลิตภัณฑ์จากการเผาหินปูน) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเมื่อหลายพันปีก่อน จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นของแข็งธรรมดา ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier แนะนำว่ามะนาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารที่ซับซ้อน

อยู่ในธรรมชาติ

เนื่องจากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง แคลเซียมจึงไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

แคลเซียมคิดเป็น 3.38% ของมวลเปลือกโลก (มีมากเป็นอันดับ 5 รองจากออกซิเจน ซิลิคอน อลูมิเนียม และเหล็ก)

ไอโซโทป แคลเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยมีส่วนผสมของไอโซโทป 6 ชนิด ได้แก่ 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca และ 48Ca โดยไอโซโทปที่พบมากที่สุดคือ 96.97%

จากไอโซโทปธรรมชาติของแคลเซียมทั้งหก มีห้าไอโซโทปที่มีความเสถียร ไอโซโทปที่หก 48Ca ซึ่งหนักที่สุดในบรรดาหกไอโซโทปและหายากมาก (ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปเพียง 0.187%) ถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่ามีการสลายเบต้าสองเท่าโดยมีครึ่งชีวิต 5.3 x 1,019 ปี

ในหินและแร่ธาตุ แคลเซียมส่วนใหญ่มีอยู่ในซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกตของหินต่าง ๆ (หินแกรนิต gneisses ฯลฯ ) โดยเฉพาะในเฟลด์สปาร์ - Ca anorthite

ในรูปของหินตะกอน สารประกอบแคลเซียมจะแสดงด้วยชอล์กและหินปูน ซึ่งประกอบด้วยแร่แคลไซต์ (CaCO3) เป็นส่วนใหญ่ แคลเซียมคาร์บอเนตในรูปแบบผลึก - หินอ่อน - พบได้น้อยกว่ามากในธรรมชาติ

แร่ธาตุแคลเซียม เช่น แคลไซต์ CaCO3 แอนไฮไดรต์ CaSO4 เศวตศิลา CaSO4 0.5h3O และยิปซั่ม CaSO4 2h3O ฟลูออไรต์ CaF2 อะพาไทต์ Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) โดโลไมต์ MgCO3 CaCO3 ค่อนข้างแพร่หลาย การมีเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำธรรมชาติจะเป็นตัวกำหนดความกระด้าง

แคลเซียมซึ่งอพยพอย่างแรงในเปลือกโลกและสะสมอยู่ในระบบธรณีเคมีต่างๆ ก่อให้เกิดแร่ธาตุ 385 ชนิด (แร่ธาตุมากเป็นอันดับสี่)

การอพยพในเปลือกโลก ในการอพยพตามธรรมชาติของแคลเซียม "สมดุลคาร์บอเนต" มีบทบาทสำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์บอเนตกับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการก่อตัวของไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้:

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

(สมดุลเลื่อนไปทางซ้ายหรือขวาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์)

การอพยพทางชีวภาพ ในชีวมณฑล สารประกอบแคลเซียมพบได้ในเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชเกือบทั้งหมด (ดูด้านล่าง) พบแคลเซียมจำนวนมากในสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ไฮดรอกซีอะพาไทต์ Ca5(PO4)3OH หรือในอีกรายการหนึ่ง 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 จึงเป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลัง รวมถึงมนุษย์ด้วย เปลือกและเปลือกของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เปลือกไข่ ฯลฯ หลายชนิดทำจากแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตของมนุษย์และสัตว์มี Ca 1.4-2% (โดยมวลเศษส่วน); ในร่างกายมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัม ปริมาณแคลเซียมจะอยู่ที่ประมาณ 1.7 กิโลกรัม (ส่วนใหญ่อยู่ในสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อกระดูก)

ใบเสร็จ

แคลเซียมโลหะอิสระได้มาโดยอิเล็กโทรไลซิสของของเหลวที่ประกอบด้วย CaCl2 (75-80%) และ KCl หรือจาก CaCl2 และ CaF2 รวมถึงการลดปริมาณอะลูมิเนียมความร้อนของ CaO ที่อุณหภูมิ 1170-1200 °C:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองแบบ สูงถึง 443 °C, ?-Ca ที่มีโครงตาข่ายวางตรงกลางลูกบาศก์ (พารามิเตอร์ a = 0.558 nm) มีความเสถียร ส่วนความเสถียรที่สูงกว่าคือ ?-Ca ที่มีโครงตาข่ายวางตรงกลางลูกบาศก์ของประเภท ?-Fe (พารามิเตอร์ a = 0.448 นาโนเมตร) เอนทาลปีมาตรฐาน?การเปลี่ยนผ่าน H0? > ? คือ 0.93 กิโลจูล/โมล

คุณสมบัติทางเคมี

แคลเซียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธทั่วไป แคลเซียมมีฤทธิ์ทางเคมีสูง แต่ต่ำกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธอื่นๆ ทั้งหมด มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้นในอากาศได้ง่าย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพื้นผิวของโลหะแคลเซียมจึงมักจะเป็นสีเทาหม่น ดังนั้นในห้องปฏิบัติการ แคลเซียมมักจะถูกเก็บไว้ เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธอื่นๆ ในขวดที่ปิดสนิทใต้ชั้น น้ำมันก๊าดหรือพาราฟินเหลว

ในชุดค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน แคลเซียมจะอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Ca2+/Ca0 คือ ? 2.84 V ดังนั้นแคลเซียมจึงทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขันแต่ไม่มีการจุดระเบิด:

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

แคลเซียมทำปฏิกิริยากับสารออกฤทธิ์ที่ไม่ใช่โลหะ (ออกซิเจน คลอรีน โบรมีน) ภายใต้สภาวะปกติ:

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

เมื่อได้รับความร้อนในอากาศหรือออกซิเจน แคลเซียมจะจุดติดไฟ แคลเซียมทำปฏิกิริยากับอโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่า (ไฮโดรเจน โบรอน คาร์บอน ซิลิคอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และอื่นๆ) เมื่อถูกความร้อน เช่น:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

แคลเซียมฟอสไฟด์) แคลเซียมฟอสไฟด์ขององค์ประกอบ CaP และ CaP5 เป็นที่รู้จักกัน

2Ca + ศรี = Ca2Si

(แคลเซียมซิลิไซด์) แคลเซียมซิลิไซด์ขององค์ประกอบ CaSi, Ca3Si4 และ CaSi2 เป็นที่รู้จักกันเช่นกัน

ตามกฎแล้วการเกิดปฏิกิริยาข้างต้นจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก (นั่นคือปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน) ในสารประกอบทั้งหมดที่ไม่ใช่โลหะ สถานะออกซิเดชันของแคลเซียมคือ +2 สารประกอบแคลเซียมที่มีอโลหะส่วนใหญ่สามารถย่อยสลายได้ง่ายด้วยน้ำ ตัวอย่างเช่น

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

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

ไอออน Ca2+ ไม่มีสี เมื่อเติมเกลือแคลเซียมที่ละลายน้ำได้ลงในเปลวไฟ เปลวไฟจะเปลี่ยนเป็นสีแดงอิฐ

เกลือแคลเซียม เช่น CaCl2 คลอไรด์, CaBr2 โบรไมด์, CaI2 ไอโอไดด์ และ Ca(NO3)2 ไนเตรต ละลายได้ดีในน้ำ ที่ไม่ละลายในน้ำ ได้แก่ ฟลูออไรด์ CaF2, คาร์บอเนต CaCO3, ซัลเฟต CaSO4, ออร์โธฟอสเฟต Ca3(PO4)2, ออกซาเลต CaC2O4 และอื่นๆ อีกมากมาย

สิ่งสำคัญคือแคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นกรด (ไบคาร์บอเนต) Ca(HCO3)2 ไม่เหมือนกับแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ที่สามารถละลายได้ในน้ำ โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้นำไปสู่กระบวนการดังต่อไปนี้ เมื่อฝนตกเย็นหรือน้ำในแม่น้ำซึ่งอิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์แทรกซึมใต้ดินและตกลงบนหินปูนจะสังเกตเห็นการละลายของพวกมัน:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

ในสถานที่เดียวกับที่น้ำที่อิ่มตัวด้วยแคลเซียมไบคาร์บอเนตมาถึงพื้นผิวโลกและได้รับความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์จะเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ:

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

นี่คือปริมาณสารจำนวนมากที่ถูกถ่ายโอนในธรรมชาติ เป็นผลให้ช่องว่างขนาดใหญ่สามารถก่อตัวใต้ดินและ "น้ำแข็ง" หินที่สวยงาม - หินย้อยและหินงอก - ก่อตัวในถ้ำ

การมีอยู่ของแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่จะเป็นตัวกำหนดความกระด้างชั่วคราวของน้ำ เรียกว่าชั่วคราว เพราะเมื่อน้ำเดือด ไบคาร์บอเนตจะสลายตัว และ CaCO3 จะตกตะกอน ปรากฏการณ์นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าตะกรันก่อตัวในกาต้มน้ำเมื่อเวลาผ่านไป

การใช้โลหะแคลเซียม

โลหะวิทยา

แคลเซียมโลหะบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยาเพื่อการผลิตโลหะหายาก

การผสมโลหะผสม

แคลเซียมบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้กับโลหะผสมตะกั่วที่ใช้ในการผลิตแผ่นแบตเตอรี่และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดสตาร์ทเตอร์ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาซึ่งมีการคายประจุเองต่ำ นอกจากนี้ แคลเซียมที่เป็นโลหะยังใช้สำหรับการผลิตแคลเซียม babbits BKA คุณภาพสูงอีกด้วย

นิวเคลียร์ฟิวชั่น

ไอโซโทป 48Ca เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพและใช้กันทั่วไปมากที่สุดในการผลิตธาตุหนักยิ่งยวดและการค้นพบธาตุใหม่บนตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการใช้ไอออน 48Ca เพื่อสร้างองค์ประกอบที่มีน้ำหนักยิ่งยวดในตัวเร่งปฏิกิริยา นิวเคลียสขององค์ประกอบเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ “โปรเจ็กไทล์” (ไอออน) อื่นๆ หลายร้อยหลายพันเท่า

การใช้สารประกอบแคลเซียม

แคลเซียมไฮไดรด์. ด้วยการให้ความร้อนแคลเซียมในบรรยากาศไฮโดรเจน จะได้ Cah3 (แคลเซียมไฮไดรด์) ซึ่งใช้ในโลหะวิทยา (โลหะวิทยา) และในการผลิตไฮโดรเจนในสนาม

วัสดุเกี่ยวกับแสงและเลเซอร์ แคลเซียมฟลูออไรด์ (ฟลูออไรด์) ใช้ในรูปแบบของผลึกเดี่ยวในทัศนศาสตร์ (วัตถุประสงค์ทางดาราศาสตร์ เลนส์ ปริซึม) และเป็นวัสดุเลเซอร์ แคลเซียม tungstate (scheelite) ในรูปของผลึกเดี่ยวใช้ในเทคโนโลยีเลเซอร์และยังเป็นสารเรืองแสงวาบอีกด้วย

แคลเซียมคาร์ไบด์. แคลเซียมคาร์ไบด์ CaC2 ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตอะเซทิลีนและสำหรับการลดโลหะ เช่นเดียวกับในการผลิตแคลเซียมไซยานาไมด์ (โดยการให้ความร้อนแคลเซียมคาร์ไบด์ในไนโตรเจนที่ 1200 °C ปฏิกิริยาจะคายความร้อน ซึ่งดำเนินการในเตาไซยานาไมด์) .

แหล่งที่มาของสารเคมีในปัจจุบัน แคลเซียม รวมถึงโลหะผสมที่มีอลูมิเนียมและแมกนีเซียม ถูกใช้ในแบตเตอรี่ไฟฟ้าความร้อนสำรองเป็นขั้วบวก (เช่น ธาตุแคลเซียม-โครเมต) แคลเซียมโครเมตใช้ในแบตเตอรี่เช่นแคโทด ลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ดังกล่าวคืออายุการเก็บรักษาที่ยาวนานมาก (ทศวรรษ) ในสภาพที่เหมาะสม ความสามารถในการทำงานในทุกสภาวะ (พื้นที่ แรงดันสูง) พลังงานจำเพาะสูงทั้งในด้านน้ำหนักและปริมาตร ข้อเสีย: อายุการใช้งานสั้น แบตเตอรี่ดังกล่าวถูกใช้เมื่อจำเป็นเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าขนาดมหึมาในช่วงเวลาสั้น ๆ (ขีปนาวุธ, ยานอวกาศบางลำ ฯลฯ )

วัสดุทนไฟ แคลเซียมออกไซด์ทั้งในรูปแบบอิสระและเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมเซรามิกใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟ

ยา. สารประกอบแคลเซียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารต่อต้านฮีสตามีน

แคลเซียมคลอไรด์

แคลเซียมกลูโคเนต

แคลเซียมกลีเซอโรฟอสเฟต

นอกจากนี้สารประกอบแคลเซียมยังรวมอยู่ในยาสำหรับการป้องกันโรคกระดูกพรุนในวิตามินเชิงซ้อนสำหรับหญิงตั้งครรภ์และผู้สูงอายุ

บทบาททางชีวภาพ

แคลเซียมเป็นสารอาหารหลักในร่างกายของพืช สัตว์ และมนุษย์ ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ส่วนใหญ่อยู่ในโครงกระดูกและฟันในรูปของฟอสเฟต โครงกระดูกของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ (ฟองน้ำ ติ่งปะการัง หอย ฯลฯ) ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต (มะนาว) ในรูปแบบต่างๆ แคลเซียมไอออนเกี่ยวข้องกับกระบวนการแข็งตัวของเลือดและยังช่วยรักษาแรงดันออสโมติกของเลือดให้คงที่ แคลเซียมไอออนยังทำหน้าที่เป็นหนึ่งในผู้ส่งสารที่สองที่เป็นสากลและควบคุมกระบวนการภายในเซลล์ที่หลากหลาย - การหดตัวของกล้ามเนื้อ, ภาวะ exocytosis รวมถึงการหลั่งฮอร์โมนและสารสื่อประสาท ฯลฯ ความเข้มข้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึมของเซลล์มนุษย์อยู่ที่ประมาณ 10?7 โมล ในของเหลวระหว่างเซลล์ประมาณ 10 ?3 โมล

ความต้องการแคลเซียมขึ้นอยู่กับอายุ สำหรับผู้ใหญ่ ปริมาณที่ต้องการต่อวันคือ 800 ถึง 1,000 มิลลิกรัม (มก.) และสำหรับเด็กตั้งแต่ 600 ถึง 900 มก. ซึ่งสำคัญมากสำหรับเด็กเนื่องจากมีการเจริญเติบโตอย่างเข้มข้นของโครงกระดูก แคลเซียมส่วนใหญ่ที่เข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมกับอาหารจะพบได้ในผลิตภัณฑ์นม แคลเซียมที่เหลือมาจากเนื้อสัตว์ ปลา และผลิตภัณฑ์จากพืชบางชนิด (โดยเฉพาะพืชตระกูลถั่ว) การดูดซึมเกิดขึ้นทั้งในลำไส้ใหญ่และลำไส้เล็ก และอำนวยความสะดวกโดยสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด วิตามินดีและวิตามินซี แลคโตส และกรดไขมันไม่อิ่มตัว บทบาทของแมกนีเซียมในการเผาผลาญแคลเซียมเป็นสิ่งสำคัญ เมื่อขาดแคลเซียม แคลเซียมจะถูก “ชะล้าง” ออกจากกระดูกและไปสะสมในไต (นิ่วในไต) และกล้ามเนื้อ

แอสไพริน กรดออกซาลิก และอนุพันธ์ของเอสโตรเจนรบกวนการดูดซึมแคลเซียม เมื่อรวมกับกรดออกซาลิก แคลเซียมจะผลิตสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นส่วนประกอบของนิ่วในไต

เนื่องจากมีกระบวนการจำนวนมากที่เกี่ยวข้อง ปริมาณแคลเซียมในเลือดจึงถูกควบคุมอย่างแม่นยำ และด้วยสารอาหารที่เหมาะสม การขาดสารอาหารจะไม่เกิดขึ้น การขาดอาหารเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดตะคริว ปวดข้อ อาการง่วงซึม การเจริญเติบโตบกพร่อง และท้องผูก การขาดสารอาหารในระดับลึกทำให้เกิดตะคริวของกล้ามเนื้อและโรคกระดูกพรุนอย่างต่อเนื่อง การใช้กาแฟและแอลกอฮอล์ในทางที่ผิดอาจทำให้เกิดการขาดแคลเซียม เนื่องจากบางส่วนถูกขับออกทางปัสสาวะ

ปริมาณแคลเซียมและวิตามินดีที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดภาวะแคลเซียมในเลือดสูง ตามมาด้วยการกลายเป็นปูนอย่างรุนแรงในกระดูกและเนื้อเยื่อ (ส่งผลต่อระบบทางเดินปัสสาวะเป็นหลัก) ส่วนเกินในระยะยาวจะรบกวนการทำงานของกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อเส้นประสาท เพิ่มการแข็งตัวของเลือด และลดการดูดซึมสังกะสีจากเซลล์กระดูก ปริมาณสูงสุดที่ปลอดภัยต่อวันสำหรับผู้ใหญ่คือ 1,500 ถึง 1,800 มิลลิกรัม

สินค้า แคลเซียม มก./100 ก

งา783

ตำแย 713

ป่ามาลโลว์ 505

กล้าใหญ่ 412

กาลินโซกา 372

ปลาซาร์ดีนในน้ำมัน 330

ไอวี่ บุดรา 289

หมาโรส 257

อัลมอนด์ 252

ใบหอกกล้าย 248

เฮเซลนัท 226

เมล็ดผักโขม214

วอเตอร์เครส 214

ถั่วเหลืองแห้ง201

เด็กอายุต่ำกว่า 3 ปี - 600 มก.

เด็กอายุ 4 ถึง 10 ปี - 800 มก.

เด็กอายุ 10 ถึง 13 ปี - 1,000 มก.

วัยรุ่นอายุ 13 ถึง 16 ปี - 1,200 มก.

เยาวชนอายุ 16 ปีขึ้นไป - 1,000 มก.

ผู้ใหญ่อายุ 25 ถึง 50 ปี - 800 ถึง 1200 มก.

สตรีมีครรภ์และให้นมบุตร - ตั้งแต่ 1,500 ถึง 2,000 มก.

บทสรุป

แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก มีสิ่งต่างๆ มากมายในธรรมชาติ: เทือกเขาและหินดินเหนียวเกิดจากเกลือแคลเซียม พบได้ในน้ำทะเลและแม่น้ำ และเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์

แคลเซียมล้อมรอบชาวเมืองอย่างต่อเนื่อง: วัสดุก่อสร้างหลักเกือบทั้งหมด - คอนกรีต, แก้ว, อิฐ, ซีเมนต์, มะนาว - มีองค์ประกอบนี้ในปริมาณมาก

โดยธรรมชาติแล้วด้วยคุณสมบัติทางเคมีดังกล่าว แคลเซียมจึงไม่สามารถดำรงอยู่ในธรรมชาติในสภาวะอิสระได้ แต่สารประกอบแคลเซียมทั้งจากธรรมชาติและสังเคราะห์ได้รับความสำคัญอย่างยิ่ง

บรรณานุกรม

1. คณะกรรมการบรรณาธิการ: Knunyants I. L. (หัวหน้าบรรณาธิการ) สารานุกรมเคมี: ใน 5 เล่ม - มอสโก: สารานุกรมโซเวียต, 1990. - ต. 2. - หน้า 293. - 671 หน้า

2. โดโรนิน. N.A. แคลเซียม, Goskhimizdat, 2505. 191 หน้า พร้อมภาพประกอบ

3. ดอตเซนโก เวอร์จิเนีย - โภชนาการบำบัดและป้องกัน - คำถาม. โภชนาการ, 2544 - N1-p.21-25

4. Bilezikian J. P. แคลเซียมและการเผาผลาญของกระดูก // ใน: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

โลกแห่งวิทยาศาสตร์

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบโลหะของกลุ่มย่อยหลัก II ของกลุ่ม 4 ของตารางธาตุองค์ประกอบทางเคมี เป็นของตระกูลโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมแคลเซียมประกอบด้วยเอสอิเล็กตรอน 2 ตัวที่จับคู่กัน

ซึ่งเขาสามารถปลดปล่อยออกมาอย่างกระฉับกระเฉงในระหว่างปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นแคลเซียมจึงเป็นตัวรีดิวซ์และในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันที่ +2 ในธรรมชาติแคลเซียมจะพบได้ในรูปของเกลือเท่านั้น สัดส่วนมวลของแคลเซียมในเปลือกโลกคือ 3.6% แร่ธาตุแคลเซียมตามธรรมชาติที่สำคัญคือแคลไซต์ CaCO3 และพันธุ์ต่างๆ - หินปูนชอล์กหินอ่อน นอกจากนี้ยังมีสิ่งมีชีวิต (เช่น ปะการัง) ซึ่งกระดูกสันหลังประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นส่วนใหญ่ แร่ธาตุแคลเซียมที่สำคัญอีกประการหนึ่ง ได้แก่ โดโลไมต์ CaCO3 MgCO3, ฟลูออไรต์ CaF2, ยิปซั่ม CaSO4 · 2h3O, อะพาไทต์, เฟลด์สปาร์ ฯลฯ แคลเซียมมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิต สัดส่วนมวลของแคลเซียมในร่างกายมนุษย์คือ 1.4-2% เป็นส่วนหนึ่งของฟัน กระดูก เนื้อเยื่อและอวัยวะอื่นๆ มีส่วนร่วมในกระบวนการแข็งตัวของเลือด และกระตุ้นการทำงานของหัวใจ เพื่อให้ร่างกายได้รับแคลเซียมในปริมาณที่เพียงพอ คุณควรบริโภคนมและผลิตภัณฑ์จากนม ผักใบเขียว และปลาอย่างแน่นอน สารแคลเซียมอย่างง่ายคือโลหะสีเงินสีขาวโดยทั่วไป เป็นพลาสติกที่ค่อนข้างแข็ง มีความหนาแน่น 1.54 g/cm3 และมีจุดหลอมเหลว 842? C. ในทางเคมี แคลเซียมมีฤทธิ์มาก ภายใต้สภาวะปกติ มันจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นในอากาศได้ง่าย ดังนั้นจึงเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท เมื่อถูกความร้อนในอากาศ แคลเซียมจะจุดไฟและเกิดออกไซด์: 2Ca + O2 = 2CaO แคลเซียมทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนเมื่อถูกความร้อน และกับฟลูออรีนแม้ในความเย็น ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้คือเฮไลด์ที่สอดคล้องกัน เช่น Ca + Cl2 = CaCl2 เมื่อแคลเซียมถูกให้ความร้อนด้วยซัลเฟอร์ จะเกิดแคลเซียมซัลไฟด์ขึ้น: Ca + S = CaS แคลเซียมยังสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะอื่น ๆ ได้ด้วย การทำปฏิกิริยากับน้ำ นำไปสู่การก่อตัวของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้เล็กน้อยและปล่อยก๊าซไฮโดรเจน :Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3 โลหะแคลเซียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย มันถูกใช้เป็นดอกกุหลาบในการผลิตเหล็กและโลหะผสมและเป็นตัวรีดิวซ์สำหรับการผลิตโลหะทนไฟบางชนิด

แคลเซียมได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของแคลเซียมคลอไรด์หลอมเหลว ดังนั้น แคลเซียมจึงได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2351 โดยฮัมฟรีย์ เดวี

worldofscience.ru

มหาวิทยาลัยเทคนิคปิโตรเลียมแห่งรัฐอูฟา

ภาควิชาเคมีทั่วไปและเคมีวิเคราะห์

ในหัวข้อ “ธาตุแคลเซียม คุณสมบัติ การผลิต การใช้งาน"

จัดทำโดย นักเรียนกลุ่ม BTS-11-01 Prokaev G.L.

รองศาสตราจารย์ Krasko S.A.

การแนะนำ

ประวัติและที่มาของชื่อ

อยู่ในธรรมชาติ

ใบเสร็จ

คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติทางเคมี

การใช้โลหะแคลเซียม

การใช้สารประกอบแคลเซียม

บทบาททางชีวภาพ

บทสรุป

บรรณานุกรม

การแนะนำ

แคลเซียมเรียกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ และจัดเป็นธาตุ S ในระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก แคลเซียมมีอิเล็กตรอนสองตัว ดังนั้นจึงให้สารประกอบ: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 เป็นต้น แคลเซียมเป็นโลหะทั่วไป - มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง ลดโลหะเกือบทั้งหมดจากออกไซด์ของพวกมัน และสร้าง Ca(OH)2 เบสที่ค่อนข้างแข็งแกร่ง

แม้จะมีธาตุหมายเลข 20 อยู่ทุกหนทุกแห่ง แม้แต่นักเคมีก็ยังไม่เห็นธาตุแคลเซียมทั้งหมด แต่โลหะนี้ทั้งรูปลักษณ์และพฤติกรรมนั้นไม่เหมือนกับโลหะอัลคาไลเลยซึ่งสัมผัสได้ซึ่งเต็มไปด้วยอันตรายจากไฟไหม้และการเผาไหม้ สามารถเก็บไว้ในอากาศได้อย่างปลอดภัย ไม่ติดไฟจากน้ำ

ธาตุแคลเซียมแทบไม่เคยถูกนำมาใช้เป็นวัสดุโครงสร้างเลย เขากระตือรือร้นเกินไปสำหรับเรื่องนั้น แคลเซียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ซัลเฟอร์ และฮาโลเจนได้ง่าย แม้ว่าไนโตรเจนและไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาภายใต้เงื่อนไขบางประการก็ตาม สภาพแวดล้อมของคาร์บอนออกไซด์ซึ่งเฉื่อยสำหรับโลหะส่วนใหญ่ ส่งผลเสียต่อแคลเซียม มันเผาไหม้ในบรรยากาศของ CO และ CO2

ประวัติและที่มาของชื่อ

ชื่อของธาตุมาจากภาษาละติน calx (ในกรณีสัมพันธการก calcis) - "มะนาว", "หินอ่อน" เสนอโดยนักเคมีชาวอังกฤษ ฮัมฟรีย์ เดวี ซึ่งแยกโลหะแคลเซียมด้วยวิธีอิเล็กโทรไลต์ในปี 1808 เดวี่อิเล็กโทรไลต์ส่วนผสมของปูนขาวเปียกและเมอร์คิวริกออกไซด์ HgO บนแผ่นแพลตตินัมซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วบวก แคโทดเป็นลวดแพลตตินัมที่แช่อยู่ในปรอทเหลว จากผลของอิเล็กโทรไลซิส ทำให้ได้แคลเซียมอะมัลกัม หลังจากกลั่นสารปรอทแล้ว เดวีก็ได้รับโลหะที่เรียกว่าแคลเซียม

สารประกอบแคลเซียม - หินปูน, หินอ่อน, ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับมะนาว - ผลิตภัณฑ์จากการเผาหินปูน) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเมื่อหลายพันปีก่อน จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นของแข็งธรรมดา ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier แนะนำว่ามะนาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารที่ซับซ้อน

อยู่ในธรรมชาติ

เนื่องจากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง แคลเซียมจึงไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

ไอโซโทป แคลเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยมีส่วนผสมของไอโซโทป 6 ชนิด ได้แก่ 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca และ 48Ca โดยที่พบมากที่สุด - 40Ca - คิดเป็น 96.97%

จากไอโซโทปธรรมชาติของแคลเซียมทั้งหก มีห้าไอโซโทปที่มีความเสถียร ไอโซโทปที่หก 48Ca ซึ่งหนักที่สุดในบรรดาไอโซโทปทั้งหกและหายากมาก (ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปเพียง 0.187%) ถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่ามีการสลายตัวของเบต้าสองเท่าโดยมีครึ่งชีวิต 5.3 ×1019 ปี.

แร่ธาตุแคลเซียม เช่น แคลไซต์ CaCO3, แอนไฮไดรต์ CaSO4, เศวตศิลา CaSO4 0.5H2O และยิปซั่ม CaSO4 2H2O, ฟลูออไรต์ CaF2, อะพาไทต์ Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), โดโลไมต์ MgCO3 CaCO3 ค่อนข้างแพร่หลาย การมีเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำธรรมชาติจะเป็นตัวกำหนดความกระด้าง

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca (HCO3)2 ↔ Ca2+ + 2HCO3ˉ

ใบเสร็จ

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca

นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาวิธีการผลิตแคลเซียมโดยการแยกตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์ไบด์ CaC2

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองแบบ เสถียรได้ถึง 443°C α -Ca พร้อมลูกบาศก์ตาข่าย ความเสถียรสูง β-Ca มีโครงขัดแตะแบบลูกบาศก์ตรงกลาง α -เฟ เอนทาลปีมาตรฐาน ∆H0 การเปลี่ยนแปลง α → β คือ 0.93 กิโลจูล/โมล

แคลเซียมเป็นโลหะเบา (d = 1.55) มีสีเงินขาว มันยากกว่าและละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า (851 ° C) เมื่อเปรียบเทียบกับโซเดียมซึ่งอยู่ถัดจากโซเดียมในตารางธาตุ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีอิเล็กตรอนสองตัวต่อแคลเซียมไอออนในโลหะ ดังนั้นพันธะเคมีระหว่างไอออนกับแก๊สอิเล็กตรอนจึงมีความแข็งแรงมากกว่าพันธะเคมี ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี แคลเซียมวาเลนซ์อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของธาตุอื่น ในกรณีนี้จะเกิดไอออนที่มีประจุสองเท่า

คุณสมบัติทางเคมี

ในชุดค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน แคลเซียมจะอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Ca2+/Ca0 คือ −2.84 V ดังนั้นแคลเซียมจึงทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับน้ำ แต่ไม่มีการจุดระเบิด:

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

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

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

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

Ca + 2P = Ca3P2 (แคลเซียมฟอสไฟด์)

แคลเซียมฟอสไฟด์ขององค์ประกอบ CaP และ CaP5 เป็นที่รู้จักกันเช่นกัน

Ca + Si = Ca2Si (แคลเซียมซิลิไซด์)

แคลเซียมซิลิไซด์ขององค์ประกอบ CaSi, Ca3Si4 และ CaSi2 เป็นที่รู้จักกันเช่นกัน

CaH2+ 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2,N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3

สิ่งสำคัญคือแคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นกรด (ไบคาร์บอเนต) Ca(HCO3) 2 ไม่เหมือนกับแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ที่สามารถละลายได้ในน้ำ โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้นำไปสู่กระบวนการดังต่อไปนี้ เมื่อฝนตกเย็นหรือน้ำในแม่น้ำซึ่งอิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์แทรกซึมใต้ดินและตกลงบนหินปูนจะสังเกตเห็นการละลายของพวกมัน:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O

แคลเซียม โลหะ เคมี กายภาพ

การใช้โลหะแคลเซียมเป็นหลักเป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะ โดยเฉพาะนิกเกิล ทองแดง และเหล็กกล้าไร้สนิม แคลเซียมและไฮไดรด์ยังใช้ในการผลิตโลหะที่ลดปริมาณได้ยาก เช่น โครเมียม ทอเรียม และยูเรเนียม โลหะผสมแคลเซียมตะกั่วใช้ในแบตเตอรี่และโลหะผสมแบริ่ง เม็ดแคลเซียมยังใช้เพื่อกำจัดร่องรอยของอากาศออกจากอุปกรณ์สุญญากาศ เกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมที่ละลายน้ำได้ทำให้เกิดความกระด้างของน้ำโดยรวม หากมีอยู่ในน้ำในปริมาณน้อยก็จะเรียกว่าน้ำอ่อน หากปริมาณเกลือเหล่านี้สูง ถือว่าน้ำกระด้าง ความกระด้างถูกกำจัดโดยการต้ม บางครั้งจึงกลั่นเพื่อกำจัดน้ำให้หมด

โลหะวิทยา

การผสมโลหะผสม

นิวเคลียร์ฟิวชั่น

การใช้สารประกอบแคลเซียม

แคลเซียมไฮไดรด์. ด้วยการให้ความร้อนแคลเซียมในบรรยากาศไฮโดรเจน จะได้ CaH2 (แคลเซียมไฮไดรด์) ซึ่งใช้ในโลหะวิทยา (โลหะวิทยา) และในการผลิตไฮโดรเจนในสนาม

วัสดุออปติคัลและเลเซอร์ แคลเซียมฟลูออไรด์ (ฟลูออไรด์) ใช้ในรูปแบบของผลึกเดี่ยวในทัศนศาสตร์ (วัตถุประสงค์ทางดาราศาสตร์ เลนส์ ปริซึม) และเป็นวัสดุเลเซอร์ แคลเซียม tungstate (scheelite) ในรูปของผลึกเดี่ยวใช้ในเทคโนโลยีเลเซอร์และยังเป็นสารเรืองแสงวาบอีกด้วย

ยา. ในทางการแพทย์ ยา Ca กำจัดความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับการขาด Ca ไอออนในร่างกาย (บาดทะยัก, กล้ามเนื้อกระตุก, โรคกระดูกอ่อน) การเตรียม Ca ช่วยลดความรู้สึกไวต่อสารก่อภูมิแพ้และใช้ในการรักษาโรคภูมิแพ้ (การแพ้เซรั่ม, ไข้ง่วงนอน ฯลฯ ) การเตรียม Ca ช่วยลดการซึมผ่านของหลอดเลือดที่เพิ่มขึ้นและมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ ใช้สำหรับโรคหลอดเลือดอักเสบ การเจ็บป่วยจากรังสี กระบวนการอักเสบ (ปอดบวม เยื่อหุ้มปอดอักเสบ ฯลฯ) และโรคผิวหนังบางชนิด กำหนดให้เป็นสารห้ามเลือดเพื่อปรับปรุงการทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจและเพิ่มผลของการเตรียมดิจิทาลิสเป็นยาแก้พิษสำหรับพิษด้วยเกลือแมกนีเซียม ร่วมกับยาอื่น ๆ จะใช้การเตรียม Ca เพื่อกระตุ้นการทำงาน Ca คลอไรด์ให้ทางปากและทางหลอดเลือดดำ

การเตรียม Ca ยังรวมถึงยิปซั่ม (CaSO4) ที่ใช้ในการผ่าตัดผ้าพันแผลพลาสเตอร์และชอล์ก (CaCO3) ที่กำหนดไว้ภายในเพื่อเพิ่มความเป็นกรดของน้ำย่อยและสำหรับการเตรียมผงฟัน

บทบาททางชีวภาพ

แคลเซียมเป็นสารอาหารหลักในร่างกายของพืช สัตว์ และมนุษย์ ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ส่วนใหญ่อยู่ในโครงกระดูกและฟันในรูปของฟอสเฟต โครงกระดูกของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ (ฟองน้ำ ติ่งปะการัง หอย ฯลฯ) ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต (มะนาว) ในรูปแบบต่างๆ แคลเซียมไอออนเกี่ยวข้องกับกระบวนการแข็งตัวของเลือดและยังช่วยรักษาแรงดันออสโมติกของเลือดให้คงที่ แคลเซียมไอออนยังทำหน้าที่เป็นหนึ่งในผู้ส่งสารที่สองที่เป็นสากลและควบคุมกระบวนการภายในเซลล์ที่หลากหลาย - การหดตัวของกล้ามเนื้อ, ภาวะ exocytosis รวมถึงการหลั่งฮอร์โมนและสารสื่อประสาท ฯลฯ ความเข้มข้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึมของเซลล์มนุษย์อยู่ที่ประมาณ 10−7 โมล ในของเหลวระหว่างเซลล์ประมาณ 10− 3 โมล

แคลเซียมส่วนใหญ่ที่เข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมกับอาหารจะพบได้ในผลิตภัณฑ์นม แคลเซียมที่เหลือมาจากเนื้อสัตว์ ปลา และผลิตภัณฑ์จากพืชบางชนิด (โดยเฉพาะพืชตระกูลถั่ว) การดูดซึมเกิดขึ้นทั้งในลำไส้ใหญ่และลำไส้เล็ก และอำนวยความสะดวกโดยสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด วิตามินดีและวิตามินซี แลคโตส และกรดไขมันไม่อิ่มตัว บทบาทของแมกนีเซียมในการเผาผลาญแคลเซียมเป็นสิ่งสำคัญ เมื่อขาดแคลเซียม แคลเซียมจะถูก “ชะล้าง” ออกจากกระดูกและไปสะสมในไต (นิ่วในไต) และกล้ามเนื้อ

สินค้า แคลเซียม มก./100 ก

งา783

ตำแย 713

กล้าใหญ่ 412

ปลาซาร์ดีนในน้ำมัน 330

ไอวี่ บุดรา 289

หมาโรส 257

อัลมอนด์ 252

ใบหอกกล้าย 248

เฮเซลนัท 226

วอเตอร์เครส 214

ถั่วเหลืองแห้ง201

เด็กอายุต่ำกว่า 3 ปี - 600 มก.

เด็กอายุ 4 ถึง 10 ปี - 800 มก.

เด็กอายุ 10 ถึง 13 ปี - 1,000 มก.

วัยรุ่นอายุ 13 ถึง 16 ปี - 1,200 มก.

เยาวชนอายุ 16 ปีขึ้นไป - 1,000 มก.

ผู้ใหญ่อายุ 25 ถึง 50 ปี - 800 ถึง 1200 มก.

สตรีมีครรภ์และให้นมบุตร - ตั้งแต่ 1,500 ถึง 2,000 มก.

บทสรุป

บรรณานุกรม

1.คณะบรรณาธิการ: Knunyants I. L. (หัวหน้าบรรณาธิการ) สารานุกรมเคมี: ใน 5 เล่ม - มอสโก: สารานุกรมโซเวียต, 1990. - ต. 2. - หน้า 293. - 671 หน้า

2.โดโรนิน. N.A. แคลเซียม, Goskhimizdat, 2505. 191 หน้า พร้อมภาพประกอบ

.ดอตเซนโก วี.เอ. - โภชนาการบำบัดและป้องกัน - คำถาม. โภชนาการ, 2544 - N1-p.21-25

4.Bilezikian J. P. แคลเซียมและการเผาผลาญของกระดูก // ใน: K. L. Becker, ed.

5.ม.ช. Karapetyants, S.I. Drakin - เคมีทั่วไปและอนินทรีย์ 2543 592 หน้า พร้อมภาพประกอบ

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สองซึ่งเป็นช่วงที่สี่ของระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 20 ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Ca (lat. แคลเซียม). สารแคลเซียมอย่างง่ายคือโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่อ่อนนุ่มและมีฤทธิ์ทางเคมีซึ่งมีสีขาวเงิน

แคลเซียมในสิ่งแวดล้อม

มีสิ่งต่างๆ มากมายในธรรมชาติ: เทือกเขาและหินดินเหนียวเกิดจากเกลือแคลเซียม พบได้ในน้ำทะเลและแม่น้ำ และเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์ แคลเซียมคิดเป็น 3.38% ของมวลเปลือกโลก (มีมากเป็นอันดับ 5 รองจากออกซิเจน ซิลิคอน อลูมิเนียม และเหล็ก)

ไอโซโทปของแคลเซียม

แคลเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยมีส่วนผสมของไอโซโทป 6 ชนิด ได้แก่ 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca และ 48 Ca ซึ่งพบมากที่สุด - 40 Ca - คือ 96.97%

จากไอโซโทปธรรมชาติของแคลเซียมทั้งหก มีห้าไอโซโทปที่มีความเสถียร ไอโซโทปที่หก 48 Ca ซึ่งหนักที่สุดในบรรดาไอโซโทปทั้งหกและหายากมาก (ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปเพียง 0.187%) ถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่ามีการสลายเบต้าสองเท่าโดยมีครึ่งชีวิต 5.3 x 10 19 ปี

ปริมาณแคลเซียมในหินและแร่ธาตุ

แคลเซียมส่วนใหญ่มีอยู่ในซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกตของหินต่าง ๆ (หินแกรนิต gneisses ฯลฯ ) โดยเฉพาะในเฟลด์สปาร์ - Ca anorthite

ในรูปของหินตะกอน สารประกอบแคลเซียมจะแสดงด้วยชอล์กและหินปูน ซึ่งประกอบด้วยแร่แคลไซต์เป็นส่วนใหญ่ (CaCO 3) แคลเซียมคาร์บอเนตในรูปแบบผลึก - หินอ่อน - พบได้น้อยกว่ามากในธรรมชาติ

แร่ธาตุแคลเซียม เช่น แคลไซต์ CaCO 3 , แอนไฮไดรต์ CaSO 4 , เศวตศิลา CaSO 4 ·0.5H 2 O และยิปซั่ม CaSO 4 ·2H 2 O, ฟลูออไรต์ CaF 2 , อะพาไทต์ Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), โดโลไมต์ MgCO 3 ·CaCO 3 . การมีเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำธรรมชาติจะเป็นตัวกำหนดความกระด้าง

การอพยพของแคลเซียมในเปลือกโลก

ในการอพยพตามธรรมชาติของแคลเซียม "สมดุลคาร์บอเนต" มีบทบาทสำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์บอเนตกับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการก่อตัวของไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

การโยกย้ายทางชีวภาพมีบทบาทอย่างมาก

ปริมาณแคลเซียมในชีวมณฑล

สารประกอบแคลเซียมพบได้ในเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชเกือบทั้งหมด (ดูด้านล่าง) พบแคลเซียมจำนวนมากในสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ไฮดรอกซีอะพาไทต์ Ca 5 (PO 4) 3 OH หรือในอีกรายการหนึ่ง 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2 จึงเป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลัง รวมถึงมนุษย์ด้วย เปลือกและเปลือกหอยของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เปลือกไข่ ฯลฯ หลายชนิดทำจากแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 ในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตของมนุษย์และสัตว์มี Ca 1.4-2% (โดยมวลเศษส่วน); ในร่างกายมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัม ปริมาณแคลเซียมจะอยู่ที่ประมาณ 1.7 กิโลกรัม (ส่วนใหญ่อยู่ในสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อกระดูก)

การได้รับแคลเซียม

Davy ได้รับแคลเซียมครั้งแรกในปี 1808 โดยใช้อิเล็กโทรไลซิส แต่เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทอื่นๆ ไม่สามารถรับธาตุหมายเลข 20 ได้โดยอิเล็กโทรไลซิสจากสารละลายที่เป็นน้ำ แคลเซียมได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลว

นี่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้พลังงานมาก แคลเซียมคลอไรด์ถูกละลายในอิเล็กโทรไลเซอร์โดยเติมเกลืออื่นๆ (จำเป็นเพื่อลดจุดหลอมเหลวของ CaCl 2)

แคโทดเหล็กสัมผัสเฉพาะพื้นผิวของอิเล็กโทรไลต์เท่านั้น แคลเซียมที่ปล่อยออกมาจะเกาะติดและแข็งตัวอยู่ เมื่อแคลเซียมถูกปล่อยออกมา แคโทดจะค่อยๆ ยกขึ้น และในที่สุดจะได้ “แท่ง” แคลเซียมที่มีความยาว 50...60 ซม. จากนั้นจึงนำออกมา ทุบแคโทดเหล็กออก แล้วกระบวนการก็เริ่มต้นใหม่อีกครั้ง “วิธีการสัมผัส” ทำให้เกิดแคลเซียมที่ปนเปื้อนอย่างหนักกับแคลเซียมคลอไรด์ เหล็ก อลูมิเนียม และโซเดียม ทำให้บริสุทธิ์โดยการละลายในบรรยากาศอาร์กอน

หากแคโทดเหล็กถูกแทนที่ด้วยแคโทดที่ทำจากโลหะที่สามารถผสมกับแคลเซียมได้ จะได้โลหะผสมที่เกี่ยวข้องในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิส สามารถใช้เป็นโลหะผสมหรือแคลเซียมบริสุทธิ์ได้โดยการกลั่นในสุญญากาศทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ นี่คือวิธีการรับโลหะผสมแคลเซียมกับสังกะสี ตะกั่ว และทองแดง

อีกวิธีหนึ่งในการผลิตแคลเซียม - โลหะความร้อน - ได้รับการพิสูจน์ทางทฤษฎีในปี พ.ศ. 2408 โดยนักเคมีชาวรัสเซียชื่อดัง N.N. เบเคตอฟ. แคลเซียมจะถูกรีดิวซ์ด้วยอะลูมิเนียมที่ความดันเพียง 0.01 mmHg อุณหภูมิกระบวนการ 1100...1200°C แคลเซียมจะได้มาในรูปของไอน้ำซึ่งถูกควบแน่นแล้ว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาวิธีการอื่นในการรับองค์ประกอบ ขึ้นอยู่กับการแยกตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์ไบด์ โดยคาร์ไบด์ที่ได้รับความร้อนในสุญญากาศจนถึง 1,750°C จะสลายตัวกลายเป็นไอแคลเซียมและกราไฟท์ที่เป็นของแข็ง

คุณสมบัติทางกายภาพของแคลเซียม

โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองแบบ สูงถึง 443 °C, α-Ca ที่มีโครงตาข่ายวางตรงกลางลูกบาศก์ (พารามิเตอร์ a = 0.558 nm) มีความเสถียร; β-Ca ที่มีตาข่ายที่มีโครงลูกบาศก์วางตรงกลางลำตัวของประเภท α-Fe (พารามิเตอร์ a = 0.448 nm) คือ มีเสถียรภาพมากขึ้น เอนทาลปีมาตรฐาน Δ ชม 0 การเปลี่ยนแปลง α → β คือ 0.93 กิโลจูล/โมล

เมื่อความดันเพิ่มขึ้นทีละน้อย มันเริ่มแสดงคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ แต่จะไม่กลายเป็นเซมิคอนดักเตอร์ในความหมายที่สมบูรณ์ (มันไม่ใช่โลหะอีกต่อไป) เมื่อความดันเพิ่มขึ้นอีก มันจะกลับคืนสู่สถานะโลหะและเริ่มแสดงคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวด (อุณหภูมิของตัวนำยิ่งยวดสูงกว่าอุณหภูมิของปรอทถึงหกเท่า และสูงกว่าองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดในการนำไฟฟ้ามาก) พฤติกรรมเฉพาะของแคลเซียมมีความคล้ายคลึงกับสตรอนเซียมหลายประการ

แม้จะมีธาตุแคลเซียมอยู่ทุกหนทุกแห่ง แม้แต่นักเคมีก็ยังไม่เห็นธาตุแคลเซียมทั้งหมด แต่โลหะนี้ทั้งรูปลักษณ์และพฤติกรรมแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากโลหะอัลคาไลซึ่งสัมผัสกับซึ่งเต็มไปด้วยอันตรายจากไฟไหม้และการเผาไหม้ สามารถเก็บไว้ในอากาศได้อย่างปลอดภัย ไม่ติดไฟจากน้ำ สมบัติเชิงกลของธาตุแคลเซียมไม่ได้ทำให้เป็น "แกะดำ" ในตระกูลโลหะ แคลเซียมมีความแข็งแรงและความแข็งเกินกว่าหลายองค์ประกอบ มันสามารถเปิดบนเครื่องกลึง, ดึงเป็นลวด, ปลอมแปลง, กด

คุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียม

ในชุดค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน แคลเซียมจะอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Ca 2+ /Ca 0 คือ −2.84 V ดังนั้นแคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขัน แต่ไม่มีการจุดระเบิด:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q

2Ca + O 2 = 2CaO, Ca + Br 2 = CaBr 2

Ca + H 2 = CaH 2, Ca + 6B = CaB 6,

3Ca + N 2 = Ca 3 N 2, Ca + 2C = CaC 2,

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (แคลเซียมฟอสไฟด์), แคลเซียมฟอสไฟด์ขององค์ประกอบ CaP และ CaP 5 เป็นที่รู้จักกัน;

2Ca + Si = Ca 2 Si (แคลเซียมซิลิไซด์) แคลเซียมซิลิไซด์ขององค์ประกอบ CaSi, Ca 3 Si 4 และ CaSi 2 ยังเป็นที่รู้จัก

CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,

แคลเซียม 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3

ไอออน Ca 2+ ไม่มีสี เมื่อเติมเกลือแคลเซียมที่ละลายน้ำได้ลงในเปลวไฟ เปลวไฟจะเปลี่ยนเป็นสีแดงอิฐ

เกลือแคลเซียม เช่น CaCl 2 คลอไรด์, CaBr 2 โบรไมด์, CaI 2 ไอโอไดด์ และ Ca(NO 3) 2 ไนเตรต ละลายได้ดีในน้ำ ที่ไม่ละลายในน้ำ ได้แก่ CaF 2 ฟลูออไรด์, CaCO 3 คาร์บอเนต, CaSO 4 ซัลเฟต, Ca 3 (PO 4) 2 ออร์โธฟอสเฟต, CaC 2 O 4 ออกซาเลต และอื่น ๆ อีกมากมาย

สิ่งสำคัญคือกรดแคลเซียมคาร์บอเนต (ไบคาร์บอเนต) Ca(HCO 3) 2 ไม่เหมือนกับแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 ที่สามารถละลายได้ในน้ำ โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้นำไปสู่กระบวนการดังต่อไปนี้ เมื่อฝนตกเย็นหรือน้ำในแม่น้ำซึ่งอิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์แทรกซึมใต้ดินและตกลงบนหินปูนจะสังเกตเห็นการละลายของพวกมัน:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.

การมีอยู่ของแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่จะเป็นตัวกำหนดความกระด้างชั่วคราวของน้ำ เรียกว่าชั่วคราว เพราะเมื่อน้ำเดือด ไบคาร์บอเนตจะสลายตัว และ CaCO 3 จะตกตะกอน ปรากฏการณ์นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าตะกรันก่อตัวในกาต้มน้ำเมื่อเวลาผ่านไป

แอปพลิเคชัน แคลเซียม

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้โลหะแคลเซียมแทบไม่มีประโยชน์เลย ตัวอย่างเช่นสหรัฐอเมริกาก่อนสงครามโลกครั้งที่สองบริโภคแคลเซียมเพียง 10...25 ตันต่อปี เยอรมนี - 5...10 ตัน แต่สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ จำเป็นต้องใช้โลหะที่หายากและทนไฟจำนวนมาก . ปรากฎว่าแคลเซียมเป็นสารรีดิวซ์ที่สะดวกและแอคทีฟสำหรับหลาย ๆ คนและองค์ประกอบนี้เริ่มใช้ในการผลิตทอเรียม, วานาเดียม, เซอร์โคเนียม, เบริลเลียม, ไนโอเบียม, ยูเรเนียม, แทนทาลัมและโลหะทนไฟอื่น ๆ แคลเซียมโลหะบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยาเพื่อการผลิตโลหะหายาก

การใช้โลหะแคลเซียม

ชอล์กธรรมชาติในรูปแบบผงรวมอยู่ในองค์ประกอบสำหรับการขัดโลหะ แต่คุณไม่สามารถแปรงฟันด้วยผงชอล์กธรรมชาติได้ เนื่องจากมีเศษเปลือกหอยและเปลือกหอยของสัตว์ตัวเล็กที่สุดซึ่งมีความแข็งมากและทำลายเคลือบฟัน

การใช้งานแคลเซียมในนิวเคลียร์ฟิวชัน

ไอโซโทป 48 Ca เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพและใช้กันทั่วไปในการผลิตธาตุหนักยิ่งยวดและการค้นพบธาตุใหม่ในตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการใช้ไอออน 48 Ca เพื่อสร้างองค์ประกอบที่หนักยิ่งยวดในตัวเร่งปฏิกิริยา นิวเคลียสขององค์ประกอบเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ "โปรเจ็กไทล์" (ไอออน) อื่น ๆ หลายร้อยหลายพันเท่า แคลเซียมกัมมันตภาพรังสีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในชีววิทยาและการแพทย์เป็นตัวบ่งชี้ไอโซโทปในการศึกษากระบวนการเมแทบอลิซึมของแร่ธาตุในสิ่งมีชีวิต ด้วยความช่วยเหลือดังกล่าว พบว่าในร่างกายมีการแลกเปลี่ยนแคลเซียมไอออนอย่างต่อเนื่องระหว่างพลาสมา เนื้อเยื่ออ่อน และแม้แต่เนื้อเยื่อกระดูก 45Ca ยังมีบทบาทสำคัญในการศึกษากระบวนการเผาผลาญที่เกิดขึ้นในดินและในการศึกษากระบวนการดูดซึมแคลเซียมโดยพืช การใช้ไอโซโทปเดียวกันทำให้สามารถตรวจจับแหล่งที่มาของการปนเปื้อนของเหล็กและเหล็กบริสุทธิ์พิเศษที่มีสารประกอบแคลเซียมในระหว่างกระบวนการถลุง

ความสามารถของแคลเซียมในการจับกับออกซิเจนและไนโตรเจนทำให้สามารถใช้แคลเซียมในการทำให้ก๊าซเฉื่อยบริสุทธิ์และเป็นสารทะเยอทะยานได้ (Getter เป็นสารที่ใช้ในการดูดซับก๊าซและสร้างสุญญากาศลึกในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) ในอุปกรณ์วิทยุสุญญากาศ

การใช้สารประกอบแคลเซียม

สารประกอบแคลเซียมที่ผลิตขึ้นเองบางชนิดเป็นที่รู้จักและแพร่หลายมากกว่าหินปูนหรือยิปซั่ม ดังนั้นผู้สร้างโบราณจึงใช้ Ca(OH)2 และปูนขาวปูนขาว

ซีเมนต์ยังเป็นสารประกอบแคลเซียมที่ได้จากการประดิษฐ์ ขั้นแรก ให้ผสมดินเหนียวหรือทรายกับหินปูนเข้าด้วยกันเพื่อผลิตปูนเม็ด ซึ่งจากนั้นจึงบดเป็นผงสีเทาละเอียด คุณสามารถพูดคุยเกี่ยวกับซีเมนต์ได้มาก (หรือมากกว่าเกี่ยวกับซีเมนต์) นี่คือหัวข้อของบทความอิสระ

เช่นเดียวกับแก้วซึ่งโดยปกติจะมีองค์ประกอบอยู่ด้วย

แคลเซียมไฮไดรด์

ด้วยการให้ความร้อนแคลเซียมในบรรยากาศไฮโดรเจน จะได้ CaH 2 (แคลเซียมไฮไดรด์) ซึ่งใช้ในโลหะวิทยา (โลหะวิทยา) และในการผลิตไฮโดรเจนในสนาม

วัสดุออปติคอลและเลเซอร์

แคลเซียมฟลูออไรด์ (ฟลูออไรด์) ใช้ในรูปแบบของผลึกเดี่ยวในทัศนศาสตร์ (วัตถุประสงค์ทางดาราศาสตร์ เลนส์ ปริซึม) และเป็นวัสดุเลเซอร์ แคลเซียม tungstate (scheelite) ในรูปของผลึกเดี่ยวใช้ในเทคโนโลยีเลเซอร์และยังเป็นสารเรืองแสงวาบอีกด้วย

แคลเซียมคาร์ไบด์

แคลเซียมคาร์ไบด์เป็นสารที่ค้นพบโดยบังเอิญขณะทดสอบการออกแบบเตาเผาแบบใหม่ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ แคลเซียมคาร์ไบด์ CaCl 2 ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการเชื่อมและตัดโลหะโดยอัตโนมัติ เมื่อคาร์ไบด์ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดอะเซทิลีนขึ้น และการเผาไหม้ของอะเซทิลีนในกระแสออกซิเจนทำให้มีอุณหภูมิเกือบ 3000°C เมื่อเร็ว ๆ นี้ อะเซทิลีนและคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้น้อยลงในการเชื่อม และมากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมเคมี

แคลเซียมเหมือนแหล่งกระแสเคมี

แคลเซียม รวมถึงโลหะผสมที่มีอลูมิเนียมและแมกนีเซียม ถูกใช้ในแบตเตอรี่ไฟฟ้าความร้อนสำรองเป็นขั้วบวก (เช่น ธาตุแคลเซียม-โครเมต) แคลเซียมโครเมตใช้ในแบตเตอรี่เช่นแคโทด ลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ดังกล่าวคืออายุการเก็บรักษาที่ยาวนานมาก (ทศวรรษ) ในสภาพที่เหมาะสม ความสามารถในการทำงานในทุกสภาวะ (พื้นที่ แรงดันสูง) พลังงานจำเพาะสูงตามน้ำหนักและปริมาตร ข้อเสีย: อายุการใช้งานสั้น แบตเตอรี่ดังกล่าวถูกใช้เมื่อจำเป็นเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าขนาดมหึมาในช่วงเวลาสั้น ๆ (ขีปนาวุธ, ยานอวกาศบางลำ ฯลฯ )

วัสดุกันไฟจากแคลเซียม

แคลเซียมออกไซด์ทั้งในรูปแบบอิสระและเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมเซรามิกใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟ

ยา

สารประกอบแคลเซียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารต่อต้านฮีสตามีน

แคลเซียมคลอไรด์
แคลเซียมกลูโคเนต
แคลเซียมกลีเซอโรฟอสเฟต

แคลเซียมในร่างกายมนุษย์

แคลเซียมเป็นสารอาหารหลักในร่างกายของพืช สัตว์ และมนุษย์ ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ส่วนใหญ่อยู่ในโครงกระดูกและฟันในรูปของฟอสเฟต โครงกระดูกของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ (ฟองน้ำ ติ่งปะการัง หอย ฯลฯ) ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต (มะนาว) ในรูปแบบต่างๆ ความต้องการแคลเซียมขึ้นอยู่กับอายุ สำหรับผู้ใหญ่ ปริมาณที่ต้องการต่อวันคือ 800 ถึง 1,000 มิลลิกรัม (มก.) และสำหรับเด็กตั้งแต่ 600 ถึง 900 มก. ซึ่งสำคัญมากสำหรับเด็กเนื่องจากมีการเจริญเติบโตอย่างเข้มข้นของโครงกระดูก แคลเซียมส่วนใหญ่ที่เข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมกับอาหารจะพบได้ในผลิตภัณฑ์นม แคลเซียมที่เหลือมาจากเนื้อสัตว์ ปลา และผลิตภัณฑ์จากพืชบางชนิด (โดยเฉพาะพืชตระกูลถั่ว)

แคลเซียมในน้ำกระด้าง

ชุดคุณสมบัติที่กำหนดโดยคำเดียวว่า "ความแข็ง" จะถูกป้อนให้กับน้ำด้วยเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมที่ละลายในน้ำ น้ำกระด้างไม่เหมาะกับหลายสถานการณ์ในชีวิต ก่อให้เกิดชั้นของตะกรันในหม้อไอน้ำและการติดตั้งหม้อไอน้ำ ทำให้ย้อมและซักผ้าได้ยาก แต่เหมาะสำหรับทำสบู่และเตรียมอิมัลชันในการผลิตน้ำหอม ดังนั้น ก่อนหน้านี้ เมื่อวิธีการทำให้น้ำอ่อนตัวยังไม่สมบูรณ์ โรงงานสิ่งทอและน้ำหอมมักจะตั้งอยู่ใกล้แหล่งน้ำที่ "อ่อนตัว"

มีการสร้างความแตกต่างระหว่างความแข็งแกร่งชั่วคราวและถาวร ความกระด้างชั่วคราว (หรือคาร์บอเนต) ถูกส่งไปยังน้ำโดยไฮโดรคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้ Ca(HCO 3) 2 และ Mg(HCO 3) 2 สามารถกำจัดออกได้ด้วยการต้มแบบง่ายๆ ในระหว่างที่ไบคาร์บอเนตจะถูกแปลงเป็นแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำ

ความแข็งคงที่เกิดจากซัลเฟตและคลอไรด์ของโลหะชนิดเดียวกัน และสามารถกำจัดได้แต่จะทำได้ยากกว่ามาก

ผลรวมของความกระด้างทั้งสองประกอบกับความกระด้างของน้ำทั้งหมด มันมีมูลค่าแตกต่างกันในประเทศต่างๆ เป็นเรื่องปกติที่จะต้องแสดงความกระด้างของน้ำด้วยจำนวนมิลลิกรัมเทียบเท่าแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำหนึ่งลิตร หากน้ำหนึ่งลิตรมีค่าน้อยกว่า 4 mEq ถือว่าน้ำอ่อน เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น มันจะรุนแรงมากขึ้น และหากเนื้อหาเกิน 12 หน่วย ก็จะรุนแรงมาก

ความกระด้างของน้ำมักจะถูกกำหนดโดยใช้สารละลายสบู่ เติมสารละลายนี้ (ที่มีความเข้มข้นในระดับหนึ่ง) ทีละหยดลงในปริมาณน้ำที่วัดได้ ตราบใดที่มีไอออน Ca 2+ หรือ Mg 2+ อยู่ในน้ำ ไอออนเหล่านี้จะรบกวนการก่อตัวของฟอง ขึ้นอยู่กับการใช้สารละลายสบู่ก่อนที่โฟมจะปรากฏขึ้น จะคำนวณปริมาณไอออน Ca 2+ และ Mg 2+

สิ่งที่น่าสนใจคือความกระด้างของน้ำถูกกำหนดในลักษณะเดียวกันในกรุงโรมโบราณ มีเพียงไวน์แดงเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์ - สารแต่งสียังก่อให้เกิดการตกตะกอนด้วยแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน

การเก็บแคลเซียม

โลหะแคลเซียมสามารถเก็บไว้เป็นเวลานานเป็นชิ้นที่มีน้ำหนักตั้งแต่ 0.5 ถึง 60 กก. ชิ้นส่วนดังกล่าวจะถูกเก็บไว้ในถุงกระดาษที่วางอยู่ในถังเหล็กชุบสังกะสีที่มีตะเข็บบัดกรีและทาสี กลองที่ปิดสนิทจะถูกวางไว้ในกล่องไม้ ชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 0.5 กก. ไม่สามารถเก็บไว้เป็นเวลานานได้ - พวกมันจะกลายเป็นออกไซด์ไฮดรอกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนตอย่างรวดเร็ว

คำนิยาม

แคลเซียม- องค์ประกอบที่ยี่สิบของตารางธาตุ การกำหนด - Ca จากภาษาละติน "แคลเซียม" ตั้งอยู่ในสมัยที่ 4 หมู่ IIA หมายถึงโลหะ ค่าธรรมเนียมหลักคือ 20

แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ เปลือกโลกมีประมาณ 3% (น้ำหนัก) มันเกิดขึ้นในหินปูนและชอล์กจำนวนมาก เช่นเดียวกับหินอ่อน ซึ่งเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 ตามธรรมชาติ ยิปซั่ม CaSO 4 × 2H 2 O, ฟอสฟอไรต์ Ca 3 (PO 4) 2 และสุดท้ายก็พบซิลิเกตที่มีแคลเซียมหลายชนิดในปริมาณมากเช่นกัน

แคลเซียมเป็นโลหะสีขาวที่อ่อนตัวได้และค่อนข้างแข็ง (รูปที่ 1) ในรูปของสารธรรมดา ในอากาศจะถูกปกคลุมไปด้วยชั้นออกไซด์อย่างรวดเร็ว และเมื่อถูกความร้อนจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีแดงสด แคลเซียมทำปฏิกิริยาค่อนข้างช้ากับน้ำเย็น แต่จะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำร้อนอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดไฮดรอกไซด์

ข้าว. 1. แคลเซียม. รูปร่าง.

มวลอะตอมและโมเลกุลของแคลเซียม

มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร (M r) คือตัวเลขที่แสดงจำนวนครั้งที่มวลของโมเลกุลที่กำหนดมากกว่า 1/12 มวลของอะตอมคาร์บอน และมวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ (A r) คือ มวลเฉลี่ยของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีมีกี่เท่ามากกว่ามวล 1/12 ของอะตอมคาร์บอน

เนื่องจากในสถานะอิสระแคลเซียมมีอยู่ในรูปของโมเลกุล Ca monatomic ค่าของมวลอะตอมและโมเลกุลจึงตรงกัน พวกมันเท่ากับ 40.078.

ไอโซโทปของแคลเซียม

เป็นที่ทราบกันว่าในธรรมชาติแคลเซียมสามารถพบได้ในรูปของไอโซโทปเสถียรสี่ชนิด ได้แก่ 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca และ 48 Ca โดยมีความเด่นที่ชัดเจนของไอโซโทป 40 Ca (99.97%) เลขมวลคือ 40, 42, 43, 44, 46 และ 48 ตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมของไอโซโทปแคลเซียม 40 Ca ประกอบด้วยโปรตอนยี่สิบตัวและนิวตรอนยี่สิบตัวและไอโซโทปที่เหลือแตกต่างจากจำนวนนิวตรอนเท่านั้น

มีไอโซโทปแคลเซียมเทียมที่มีเลขมวลตั้งแต่ 34 ถึง 57 ซึ่งไอโซโทปที่เสถียรที่สุดคือ 41 Ca โดยมีครึ่งชีวิต 102,000 ปี

แคลเซียมไอออน

ที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมแคลเซียมจะมีอิเล็กตรอนสองตัวซึ่งมีความจุ:

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

จากปฏิกิริยาทางเคมี แคลเซียมจะปล่อยเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกไป เช่น เป็นผู้บริจาคและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก:

แคลิฟอร์เนีย 0 -2e → แคลิฟอร์เนีย 2+ .

โมเลกุลแคลเซียมและอะตอม

ในสถานะอิสระ แคลเซียมมีอยู่ในรูปของโมเลกุล Ca ที่มีอะตอมเดี่ยว ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติบางประการที่แสดงถึงอะตอมและโมเลกุลของแคลเซียม:

โลหะผสมแคลเซียม

แคลเซียมทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบผสมในโลหะผสมตะกั่วบางชนิด

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย

เขียนสมการปฏิกิริยาที่สามารถใช้เพื่อดำเนินการแปลงต่อไปนี้:

Ca → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → Ca(HCO 3) 2

คำตอบ

โดยการละลายแคลเซียมในน้ำคุณจะได้สารละลายที่มีเมฆมากของสารประกอบที่เรียกว่า "นมมะนาว" - แคลเซียมไฮดรอกไซด์:

Ca+ 2H 2 O→ Ca(OH) 2 + H 2

โดยการส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์เราจะได้แคลเซียมคาร์บอเนต:

2Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O

โดยการเติมน้ำลงในแคลเซียมคาร์บอเนตและส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านส่วนผสมนี้ต่อไป เราจะได้แคลเซียมไบคาร์บอเนต:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2