ภายใต้สภาวะปกติ แคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับ แคลเซียมและลักษณะเฉพาะของแคลเซียม

แคลเซียม

แคลเซียม-ฉัน; ม.[จากแลต. แคลซ์ (แคลซีส-ไลม์) น. ธาตุเคมี (Ca) โลหะสีขาวเงินที่เป็นส่วนประกอบของหินปูน หินอ่อน เป็นต้น.

◁ แคลเซียม, th, th. K เกลือ

แคลเซียม

(lat. แคลเซียม) องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม II ของระบบธาตุเป็นของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ ชื่อจากลาดพร้าว Calx, สัมพันธการก Calcis - มะนาว โลหะเงินขาว ความหนาแน่น 1.54 g / cm 3 ทีกรุณา 842ºC ที่อุณหภูมิปกติ ออกซิไดซ์ในอากาศได้ง่าย ในแง่ของความชุกในเปลือกโลกนั้นครองอันดับที่ 5 (แร่แคลไซต์, ยิปซั่ม, ฟลูออไรต์, ฯลฯ ) ในฐานะที่เป็นสารรีดิวซ์ที่ใช้งานอยู่ มันถูกใช้เพื่อดึง U, Th, V, Cr, Zn, Be และโลหะอื่นๆ จากสารประกอบของพวกมัน เพื่อกำจัดออกซิไดซ์เหล็ก บรอนซ์ ฯลฯ ซึ่งรวมอยู่ในองค์ประกอบของวัสดุต้านการเสียดสี สารประกอบแคลเซียมใช้ในการก่อสร้าง (ปูนขาว, ซีเมนต์) การเตรียมแคลเซียม - ในยา

แคลเซียม

แคลเซียม (lat. Calcium), Ca (อ่านว่า "แคลเซียม") ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 20 ตั้งอยู่ในคาบที่สี่ในกลุ่ม IIA ของระบบธาตุของธาตุ Mendeleev มวลอะตอม 40.08 อยู่ในจำนวนของธาตุดินอัลคาไลน์ (ซม.โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ).
แคลเซียมธรรมชาติประกอบด้วยส่วนผสมของนิวไคลด์ (ซม.นิวคไลด์)ด้วยเลขมวล 40 (ในส่วนผสมโดยมวล 96.94%), 44 (2.09%), 42 (0.667%), 48 (0.187%), 43 (0.135%) และ 46 (0.003%) โครงแบบอิเลคตรอนชั้นนอก4 ส 2 . ในสารประกอบเกือบทั้งหมด สถานะออกซิเดชันของแคลเซียมคือ +2 (valency II)
รัศมีของอะตอมแคลเซียมที่เป็นกลางคือ 0.1974 นาโนเมตร รัศมีของไอออน Ca 2+ อยู่ระหว่าง 0.114 นาโนเมตร (สำหรับหมายเลขพิกัด 6) ถึง 0.148 นาโนเมตร (สำหรับหมายเลขพิกัด 12) พลังงานไอออไนเซชันตามลำดับของอะตอมแคลเซียมที่เป็นกลางคือ 6.133, 11.872, 50.91, 67.27 และ 84.5 eV ตามลำดับ ในระดับ Pauling ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของแคลเซียมมีค่าประมาณ 1.0 ในรูปแบบอิสระ แคลเซียมเป็นโลหะสีขาวเงิน
ประวัติการค้นพบ
สารประกอบแคลเซียมพบได้ทั่วไปในธรรมชาติ มนุษย์จึงคุ้นเคยกับมันมาตั้งแต่สมัยโบราณ ปูนขาวถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้างมาช้านาน (ซม.มะนาว)(ปูนขาวและปูนขาว) ซึ่งเป็นเวลานานถือเป็นสารธรรมดา "โลก" อย่างไรก็ตาม ในปี 1808 G. Davy นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ (ซม.เดวี ฮัมฟรีย์)จัดการเพื่อให้ได้โลหะใหม่จากมะนาว ในการทำเช่นนี้ Davy ต้องทำการอิเล็กโทรลิซิสด้วยส่วนผสมของปูนขาวชุบน้ำเล็กน้อยกับเมอร์คิวรีออกไซด์ และแยกโลหะใหม่ออกจากอะมัลกัมที่ก่อตัวบนแคโทดของปรอท ซึ่งเขาเรียกว่าแคลเซียม (จากภาษาละติน Calx สกุลกรณีแคลซิส - มะนาว) ในรัสเซียบางครั้งโลหะนี้เรียกว่า "หินปูน"
อยู่ในธรรมชาติ
แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุดในโลก คิดเป็น 3.38% ของมวลเปลือกโลก (อันดับที่ 5 รองจากออกซิเจน ซิลิกอน อะลูมิเนียม และเหล็ก) เนื่องจากไม่พบกิจกรรมทางเคมีที่สูงของแคลเซียมในรูปอิสระในธรรมชาติ แคลเซียมส่วนใหญ่พบในซิลิเกต (ซม.ซิลิเกต)และอะลูมิโนซิลิเกต (ซม.อลูโมซิลิเกต)หินต่างๆ (หินแกรนิต (ซม.หินแกรนิต), เนยส์ (ซม. GNEISS)ฯลฯ). ในรูปของหินตะกอน สารประกอบแคลเซียมจะแสดงด้วยชอล์คและหินปูน ซึ่งประกอบด้วยแร่แคลไซต์เป็นส่วนใหญ่ (ซม.แคลไซต์)(CaCO3). รูปแบบผลึกของแคลไซต์ - หินอ่อน - พบได้ในธรรมชาติไม่บ่อยนัก
แร่ธาตุแคลเซียม เช่น หินปูน มีค่อนข้างแพร่หลาย (ซม.หินปูน)СaCO 3 , แอนไฮไดรต์ (ซม.แอนไฮไดรต์) CaSO 4 และยิปซั่ม (ซม.ฟองเต้าหู้) CaSO 4 2H 2 O ฟลูออไรต์ (ซม.ฟลูออไรต์) CaF 2 อะพาไทต์ (ซม.อะพาไทต์) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), โดโลไมต์ (ซม.โดโลไมต์) MgCO 3 CaCO 3 การมีเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำธรรมชาติจะเป็นตัวกำหนดความกระด้าง (ซม.ความกระด้างของน้ำ). แคลเซียมจำนวนมากเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นไฮดรอกซีอะพาไทต์ Ca 5 (PO 4) 3 (OH) หรือในอีกรายการหนึ่ง 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - พื้นฐานของเนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลังรวมถึงมนุษย์ เปลือกและกระดองของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิด เปลือกไข่ ฯลฯ ทำจากแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3
ใบเสร็จ
โลหะแคลเซียมได้มาจากการอิเล็กโทรลิซิสของโลหะหลอมซึ่งประกอบด้วย CaCl 2 (75-80%) และ KCl หรือจาก CaCl 2 และ CaF 2 รวมทั้งการลดลงของอะลูมิเทอร์มิกของ CaO ที่ 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองครั้ง (ดู Allotropy (ซม. ALLOTROPY)). สูงถึง 443 °C, a-Ca ที่มีโครงตาข่ายตรงกลางลูกบาศก์จะเสถียร (พารามิเตอร์ a = 0.558 นาโนเมตร), b-Ca ที่สูงกว่าจะเสถียรด้วยโครงตาข่ายที่มีโครงลูกบาศก์ตรงกลางของประเภท a-Fe (พารามิเตอร์ a = 0.448 นาโนเมตร). จุดหลอมเหลวของแคลเซียมคือ 839 ° C จุดเดือดคือ 1,484 ° C ความหนาแน่น 1.55 g / cm 3
กิจกรรมทางเคมีของแคลเซียมนั้นสูง แต่ต่ำกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทอื่น ๆ ทั้งหมด มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้นในอากาศได้ง่าย เนื่องจากพื้นผิวของโลหะแคลเซียมมักจะเป็นสีเทาหม่น ดังนั้นในห้องปฏิบัติการ แคลเซียมมักจะถูกเก็บเช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทอื่นๆ ในขวดโหลที่ปิดแน่นภายใต้ชั้น ของน้ำมันก๊าด
ในชุดศักย์มาตรฐาน แคลเซียมจะอยู่ทางซ้ายของไฮโดรเจน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Ca 2+ /Ca 0 คือ -2.84 V เพื่อให้แคลเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขัน:
Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2.
ด้วยอโลหะที่ใช้งานอยู่ (ออกซิเจน คลอรีน โบรมีน) แคลเซียมจะทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะปกติ:
2Ca + O 2 \u003d 2CaO; Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.
เมื่อได้รับความร้อนในอากาศหรือออกซิเจน แคลเซียมจะติดไฟ ด้วยอโลหะที่มีการใช้งานน้อยกว่า (ไฮโดรเจน โบรอน คาร์บอน ซิลิกอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และอื่นๆ) แคลเซียมจะทำปฏิกิริยาเมื่อได้รับความร้อน ตัวอย่างเช่น:
Ca + H 2 \u003d CaH 2 (แคลเซียมไฮไดรด์)
Ca + 6B = CaB 6 (แคลเซียมบอไรด์)
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (แคลเซียมไนไตรด์)
Ca + 2C \u003d CaC 2 (แคลเซียมคาร์ไบด์)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (แคลเซียมฟอสไฟด์), แคลเซียมฟอสไฟด์ขององค์ประกอบ CaP และ CaP 5 เป็นที่รู้จักกัน
2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (แคลเซียมซิลิไซด์), แคลเซียมซิลิไซด์ขององค์ประกอบ CaSi, Ca 3 Si 4 และ CaSi 2 เป็นที่รู้จักกัน
ตามกฎแล้วปฏิกิริยาข้างต้นจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก (เช่นปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นแบบคายความร้อน) ในสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะทั้งหมด สถานะออกซิเดชันของแคลเซียมคือ +2 สารประกอบแคลเซียมส่วนใหญ่ที่มีอโลหะจะสลายตัวได้ง่ายด้วยน้ำ เช่น
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
โดยทั่วไปแล้วแคลเซียมออกไซด์จะเป็นสารพื้นฐาน ในห้องปฏิบัติการและเทคโนโลยี ได้จากการสลายตัวด้วยความร้อนของคาร์บอเนต:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
แคลเซียมออกไซด์ทางเทคนิค CaO เรียกว่าปูนขาว
ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้าง Ca (OH) 2 และปล่อยความร้อนจำนวนมาก:
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2.
Ca (OH) 2 ที่ได้จากวิธีนี้มักเรียกว่าปูนขาวหรือนมมะนาว (ซม.นมมะนาว)เนื่องจากความสามารถในการละลายของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ำต่ำ (0.02 โมล / ลิตรที่ 20 ° C) และเมื่อเติมลงในน้ำจะเกิดสารแขวนลอยสีขาว
เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดออกไซด์ CaO จะสร้างเกลือเช่น:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; CaO + SO 3 \u003d CaSO 4
ไอออน Ca 2+ ไม่มีสี เมื่อเพิ่มเกลือแคลเซียมลงในเปลวไฟ เปลวไฟจะเปลี่ยนเป็นสีแดงอิฐ
เกลือแคลเซียม เช่น CaCl 2 คลอไรด์, CaBr 2 โบรไมด์, CaI 2 ไอโอไดด์ และ Ca(NO 3) 2 ไนเตรต ละลายได้ดีในน้ำ CaF 2 ฟลูออไรด์, CaCO 3 คาร์บอเนต, CaSO 4 ซัลเฟต, Ca 3 (PO 4) 2 ออร์โธฟอสเฟตเฉลี่ย, CaC 2 O 4 ออกซาเลต และอื่นๆ บางชนิดไม่ละลายในน้ำ
สิ่งสำคัญคือข้อเท็จจริงที่ว่าแคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นกรด (ไฮโดรคาร์บอเนต) Ca (HCO 3) 2 แตกต่างจากแคลเซียมคาร์บอเนตทั่วไป CaCO 3 ละลายในน้ำ โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้นำไปสู่กระบวนการต่อไปนี้ เมื่อฝนเย็นหรือน้ำในแม่น้ำที่อิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์แทรกซึมใต้ดินและตกลงบนหินปูนจะสังเกตเห็นการละลายของพวกมัน:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.
ในสถานที่เดียวกับที่น้ำที่อิ่มตัวด้วยแคลเซียมไบคาร์บอเนตมาถึงพื้นผิวโลกและได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ ปฏิกิริยาย้อนกลับจะเกิดขึ้น:
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
ดังนั้นในธรรมชาติจึงมีการถ่ายโอนสารจำนวนมาก ผลที่ตามมาคือ การจุ่มลงขนาดใหญ่สามารถก่อตัวขึ้นใต้ดินได้ (ดู Karst (ซม. Karst (ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ))) และหิน "หยาดน้ำแข็ง" ที่สวยงาม - หินย้อยก่อตัวขึ้นในถ้ำ (ซม. STALAPTITES (การก่อตัวของแร่))และหินงอก (ซม.หินงอก).
การปรากฏตัวของแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่จะกำหนดความกระด้างชั่วคราวของน้ำ (ซม.ความกระด้างของน้ำ). เรียกว่าชั่วคราวเพราะเมื่อต้มน้ำ ไบคาร์บอเนตจะสลายตัว และ CaCO 3 จะตกตะกอน ปรากฏการณ์นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าขนาดก่อตัวขึ้นในกาต้มน้ำเมื่อเวลาผ่านไป
การใช้แคลเซียมและสารประกอบ
แคลเซียมโลหะใช้สำหรับการผลิตยูเรเนียมด้วยความร้อนจากโลหะ (ซม.ยูเรเนียม (องค์ประกอบทางเคมี))ทอเรียม (ซม.ทอเรียม),ไทเทเนียม (ซม.ไทเทเนียม (องค์ประกอบทางเคมี))เซอร์โคเนียม (ซม.เซอร์โคเนียม),ซีเซียม (ซม.ซีเซียม)และรูบิเดียม (ซม.รูบิเดียม).
สารประกอบแคลเซียมธรรมชาติใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารยึดเกาะ (ซีเมนต์ (ซม.ปูนซีเมนต์), ฟองเต้าหู้ (ซม.ฟองเต้าหู้), มะนาว ฯลฯ). ผลการจับตัวกันของปูนขาวนั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเวลาผ่านไป แคลเซียมไฮดรอกไซด์จะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ผลึกแคลไซต์ CaCO3 ที่มีลักษณะคล้ายเข็มจึงก่อตัวขึ้น ซึ่งเติบโตเป็นหิน อิฐ และวัสดุก่อสร้างอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง และเชื่อมเข้าด้วยกันเป็นก้อนเดียว แคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นผลึก - หินอ่อน - วัสดุตกแต่งชั้นดี ชอล์กใช้สำหรับล้างบาป หินปูนปริมาณมากถูกใช้ในการผลิตเหล็กหมู เนื่องจากทำให้สามารถถ่ายโอนสิ่งเจือปนที่ทนไฟของแร่เหล็ก (เช่น ควอตซ์ SiO 2) ไปเป็นตะกรันที่หลอมละลายได้ค่อนข้างต่ำ
สารฟอกขาวมีประสิทธิภาพมากในการฆ่าเชื้อ (ซม.ผงฟอกขาว)- “คลอรีน” Ca(OCl)Cl - ผสมคลอไรด์และแคลเซียมไฮโปคลอไรต์ (ซม.แคลเซียมไฮโปคลอไรท์)ด้วยพลังออกซิไดซ์สูง
แคลเซียมซัลเฟตยังใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งมีอยู่ทั้งในรูปของสารประกอบปราศจากน้ำและในรูปของผลึกไฮเดรต - ที่เรียกว่า "กึ่งน้ำ" ซัลเฟต - เศวตศิลา (ซม. ALEVIZ FRYAZIN (มิลาน)) CaSO 4 0.5H 2 O และสองน้ำซัลเฟต - ยิปซั่ม CaSO 4 2H 2 O ยิปซั่มใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง ประติมากรรม สำหรับการผลิตปูนปั้นและผลิตภัณฑ์ศิลปะต่างๆ ยิปซั่มยังใช้ในทางการแพทย์เพื่อแก้ไขกระดูกในกรณีที่กระดูกหัก
แคลเซียมคลอไรด์ CaCl 2 ใช้ร่วมกับเกลือแกงเพื่อต่อสู้กับไอซิ่งของพื้นผิวถนน แคลเซียมฟลูออไรด์ CaF 2 เป็นวัสดุออปติกที่ดีเยี่ยม
แคลเซียมในร่างกาย
แคลเซียมเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพ (ซม.องค์ประกอบชีวภาพ)มีอยู่อย่างต่อเนื่องในเนื้อเยื่อของพืชและสัตว์ แคลเซียมเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของการเผาผลาญแร่ธาตุของสัตว์และมนุษย์ และแร่ธาตุอาหารของพืช แคลเซียมมีหน้าที่หลากหลายในร่างกาย ประกอบด้วยอะพาไทต์ (ซม.อะพาไทต์)เช่นเดียวกับแคลเซียมซัลเฟตและคาร์บอเนตเป็นส่วนประกอบแร่ธาตุของเนื้อเยื่อกระดูก ร่างกายมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กก. มีแคลเซียมประมาณ 1 กก. แคลเซียมมีส่วนร่วมในการทำงานของช่องไอออน (ซม.ช่องไอออน)ดำเนินการขนส่งสารผ่านเยื่อชีวภาพในการส่งกระแสประสาท (ซม.แรงกระตุ้นประสาท)ในกระบวนการแข็งตัวของเลือด (ซม.การแข็งตัวของเลือด)และการปฏิสนธิ Calciferols ควบคุมการเผาผลาญแคลเซียมในร่างกาย (ซม.แคลซิเฟอโรล)(วิตามินดี). การขาดแคลเซียมหรือส่วนเกินนำไปสู่โรคต่างๆ - โรคกระดูกอ่อน (ซม.ริกเก็ต), กลายเป็นปูน (ซม.แคลซิโนซิส)เป็นต้น ดังนั้นอาหารของมนุษย์ควรมีส่วนประกอบของแคลเซียมในปริมาณที่เหมาะสม (แคลเซียม 800-1500 มก. ต่อวัน) ปริมาณแคลเซียมสูงในผลิตภัณฑ์จากนม (เช่น คอทเทจชีส ชีส นม) ผักบางชนิด และอาหารอื่นๆ การเตรียมแคลเซียมใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์

พจนานุกรมสารานุกรม. 2009 .

คำพ้องความหมาย:

บทนำ

สรรพคุณและประโยชน์ของแคลเซียม

1 คุณสมบัติทางกายภาพ

2 คุณสมบัติทางเคมี

3 ใบสมัคร

รับแคลเซียม

1 การผลิตแคลเซียมและโลหะผสมด้วยไฟฟ้า

2 การเตรียมความร้อน

3 วิธีสุญญากาศความร้อนเพื่อรับแคลเซียม

3.1 วิธีการลดแคลเซียมด้วยอะลูมิเทอร์มิก

3.2 วิธีการลดแคลเซียมด้วยความร้อนแบบซิลิโคเทอร์มิก

ส่วนปฏิบัติ

บรรณานุกรม

บทนำ

องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม II ของระบบธาตุ Mendeleev เลขอะตอม 20 มวลอะตอม 40.08 โลหะเงินสีขาว องค์ประกอบทางธรรมชาติคือส่วนผสมของไอโซโทปเสถียรหกชนิด: 40แคลิฟอร์เนีย, 42แคลิฟอร์เนีย, 43แคลิฟอร์เนีย, 44แคลิฟอร์เนีย, 46แคลิฟอร์เนีย และ 48Ca ซึ่ง 40 เป็นค่าที่พบมากที่สุด แคลิฟอร์เนีย (96.97%)

สารประกอบ Ca - หินปูน หินอ่อน ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับปูนขาว - ผลิตภัณฑ์จากการเผาหินปูน) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างตั้งแต่สมัยโบราณ จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นสารธรรมดา ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier ได้เสนอว่าปูนขาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารเชิงซ้อน ในปี พ.ศ. 2351 G. Davy ให้ส่วนผสมของปูนขาวเปียกกับเมอร์คิวรีออกไซด์เพื่ออิเล็กโทรไลซิสด้วยแคโทดของปรอท เตรียมอะมัลกัมของ Ca และหลังจากขับปรอทออกมา เขาก็ได้โลหะที่เรียกว่า "แคลเซียม" (จากภาษาละติน calx , สกุลเคสแคลซิส-ไลม์).

ความสามารถของแคลเซียมในการจับกับออกซิเจนและไนโตรเจนทำให้สามารถใช้ทำความสะอาดก๊าซเฉื่อยและเป็นตัวรับ (getter คือสารที่ทำหน้าที่ดูดซับก๊าซและสร้างสุญญากาศลึกในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) ในอุปกรณ์วิทยุสุญญากาศ

แคลเซียมยังใช้ในโลหะวิทยาของทองแดง นิกเกิล เหล็กกล้าชนิดพิเศษและสัมฤทธิ์ พวกมันเกี่ยวข้องกับสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายของกำมะถัน ฟอสฟอรัส คาร์บอนส่วนเกิน เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกัน จะใช้โลหะผสมแคลเซียมกับซิลิกอน ลิเธียม โซเดียม โบรอน และอะลูมิเนียม

ในอุตสาหกรรม แคลเซียมหาได้จากสองวิธี:

) โดยให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของผง CaO และ Al ที่อัดก้อนที่อุณหภูมิ 1200 ° C ในสุญญากาศขนาด 0.01 - 0.02 มม. RT ศิลปะ.; ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยา:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

ไอของแคลเซียมควบแน่นบนพื้นผิวที่เย็น

) โดยการอิเล็กโทรลิซิสของการหลอมละลายของ CaCl2 และ KCl ด้วยแคโทดทองแดง-แคลเซียมเหลว เตรียมโลหะผสมของ Cu - Ca (65% Ca) ซึ่งแคลเซียมจะถูกกลั่นที่อุณหภูมิ 950 - 1,000 ° C ในสุญญากาศ 0.1 - 0.001 มม.ปรอท

) วิธีการได้รับการพัฒนาเพื่อให้ได้แคลเซียมโดยการแยกตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์ไบด์ CaC2

แคลเซียมมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติในรูปของสารประกอบต่างๆ ในเปลือกโลกครองอันดับที่ห้าคิดเป็น 3.25% และส่วนใหญ่มักพบในรูปของหินปูน CaCO 3, โดโลไมต์ CaCO 3MgCO 3, ยิปซั่ม CaSO 42H 2O, ฟอสฟอไรต์แคลิฟอร์เนีย 3(ป 4)2 และฟลูออร์สปาร์ CaF 2ไม่นับสัดส่วนแคลเซียมที่มีนัยสำคัญในองค์ประกอบของหินซิลิเกต น้ำทะเลมีแคลเซียมเฉลี่ย 0.04% (wt.)

ในรายวิชานี้ศึกษาคุณสมบัติและการประยุกต์ใช้แคลเซียม ตลอดจนทฤษฎีและเทคโนโลยีของวิธีสุญญากาศ-ความร้อนสำหรับการผลิตแคลเซียม

. สรรพคุณและประโยชน์ของแคลเซียม

.1 คุณสมบัติทางกายภาพ

แคลเซียมเป็นโลหะสีขาวเงิน แต่ทำให้มัวหมองในอากาศเนื่องจากการก่อตัวของออกไซด์บนพื้นผิว เป็นโลหะเหนียวแข็งกว่าตะกั่ว คริสตัลเซลล์ ?-จาก Ca (เสถียรที่อุณหภูมิปกติ) ลูกบาศก์กึ่งกลางใบหน้า a = 5.56 Å . รัศมีอะตอม 1.97 Å , รัศมีไอออนิก Ca 2+, 1,04Å . ความหนาแน่น 1.54 ก./ซม 3(20°ซ). สูงกว่า 464 °C ทรงหกเหลี่ยมที่เสถียร ?-แบบฟอร์ม mp 851 °C, tbp 1482 °C; ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น 22 10 -6 (0-300°C); ค่าการนำความร้อนที่ 20 °C 125.6 W/(m K) หรือ 0.3 cal/(cm s °C); ความจุความร้อนจำเพาะ (0-100 °C) 623.9 j/(kg K) หรือ 0.149 cal/(g °C); ความต้านทานไฟฟ้าที่ 20 °C 4.6 10 -8โอห์ม m หรือ 4.6 10 -6 โอห์ม ซม.; ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้า 4.57 10-3 (20 °C) โมดูลัสความยืดหยุ่น 26 Gn/m 2(2600 กก./มม 2); แรงดึง 60 MN/m 2(6 กก./มม 2); ขีดจำกัดความยืดหยุ่น 4 MN/m 2(0.4 กก./มม 2) กำลังคราก 38 MN/m 2(3.8กก./มม 2); การยืดตัว 50%; ความแข็งของบริเนล 200-300 MN/m 2(20-30กก./มม 2). แคลเซียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเพียงพอคือพลาสติก รีดอย่างดี รีดขึ้นรูปได้

1.2 คุณสมบัติทางเคมี

แคลเซียมเป็นโลหะที่ใช้งานได้ ดังนั้นภายใต้สภาวะปกติ มันจึงทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศและฮาโลเจนได้ง่าย:

Ca + O 2= 2 CaO (แคลเซียมออกไซด์) (1)

แคลิฟอร์เนีย + Br 2= แคลิฟอร์เนียร์ 2(แคลเซียมโบรไมด์). (2)

ด้วยไฮโดรเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส คาร์บอน และอโลหะอื่นๆ แคลเซียมจะทำปฏิกิริยาเมื่อได้รับความร้อน:

Ca + H 2= CaH 2(แคลเซียมไฮไดรด์) (3)

Ca + N 2= แคลิฟอร์เนีย 3เอ็น 2(แคลเซียมไนไตรด์) (4)

Ca + S = CaS (แคลเซียมซัลไฟด์) (5)

Ca + 2 P \u003d Ca 3ร 2(แคลเซียมฟอสไฟด์) (6)

Ca + 2 C \u003d CaC 2 (แคลเซียมคาร์ไบด์) (7)

แคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นอย่างช้าๆ และทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับน้ำร้อน ทำให้มี Ca (OH) 2 ที่เป็นเบสแก่ :

Ca + 2 H 2O \u003d Ca (OH) 2 + ฮ 2 (8)

แคลเซียมเป็นสารรีดิวซ์ที่ให้พลังงานสูง สามารถดึงเอาออกซิเจนหรือฮาโลเจนออกจากออกไซด์และเฮไลด์ของโลหะที่ออกฤทธิ์น้อย กล่าวคือ มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)

Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)

แคลเซียมทำปฏิกิริยารุนแรงกับกรดโดยปล่อยไฮโดรเจน ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน ด้วยไฮโดรเจนแห้งเพื่อสร้าง CaH ไฮไดรด์ 2. เมื่อแคลเซียมถูกทำให้ร้อนด้วยกราไฟต์ จะเกิด CaC คาร์ไบด์ขึ้น 2. แคลเซียมได้มาจากการอิเล็กโทรไลซิสของ CaCl ที่หลอมเหลว 2หรือการลดความร้อนด้วยอะลูมิเทอร์ในสุญญากาศ:

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 อ 3 (11)

โลหะบริสุทธิ์ใช้เพื่อลดสารประกอบ Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U ให้เป็นโลหะ สำหรับการดีออกซิเดชันของเหล็ก

1.3 ใบสมัคร

แคลเซียมถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้น เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับความสำคัญอย่างมากในฐานะตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะหลายชนิด

โลหะบริสุทธิ์ ยูเรเนียมได้มาจากการลดยูเรเนียมฟลูออไรด์ด้วยโลหะแคลเซียม ไทเทเนียมออกไซด์ รวมทั้งออกไซด์ของเซอร์โคเนียม ทอเรียม แทนทาลัม ไนโอเบียม และโลหะหายากอื่นๆ สามารถลดลงได้ด้วยแคลเซียมหรือไฮไดรด์

แคลเซียมเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์และสารกำจัดก๊าซที่ดีในการผลิตทองแดง นิกเกิล โลหะผสมโครเมียม-นิกเกิล เหล็กกล้าชนิดพิเศษ บรอนซ์นิกเกิลและดีบุก ช่วยขจัดกำมะถัน ฟอสฟอรัส คาร์บอนออกจากโลหะและโลหะผสม

แคลเซียมก่อตัวเป็นสารประกอบทนไฟกับบิสมัท ดังนั้นจึงใช้เพื่อทำให้ตะกั่วบริสุทธิ์จากบิสมัท

แคลเซียมถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสมต่างๆ มีส่วนช่วยในการปรับปรุงพื้นผิวของโลหะ ความละเอียด และลดความสามารถในการออกซิไดซ์

โลหะผสมแบริ่งที่มีแคลเซียมใช้กันอย่างแพร่หลาย โลหะผสมตะกั่ว (0.04% Ca) สามารถใช้ทำปลอกหุ้มสายไฟได้

แคลเซียมผสมตะกั่วผสมสารต้านแรงเสียดทานถูกนำมาใช้ในงานวิศวกรรม มีการใช้แร่ธาตุแคลเซียมกันอย่างแพร่หลาย ดังนั้น หินปูนจึงถูกใช้ในการผลิตปูนขาว ซีเมนต์ อิฐซิลิเกต และเป็นวัสดุก่อสร้างโดยตรง ในโลหะวิทยา (ฟลักซ์) ในอุตสาหกรรมเคมีสำหรับการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ โซดา โซดาไฟ สารฟอกขาว ปุ๋ย ใน ผลิตน้ำตาลแก้ว.

ชอล์ค หินอ่อน สปาร์ไอซ์แลนด์ ยิปซั่ม ฟลูออไรต์ ฯลฯ มีความสำคัญในทางปฏิบัติ เนื่องจากความสามารถในการจับกับออกซิเจนและไนโตรเจน แคลเซียมหรือโลหะผสมแคลเซียมกับโซเดียมและโลหะอื่นๆ จึงถูกนำมาใช้เพื่อทำให้ก๊าซมีตระกูลบริสุทธิ์และเป็นตัวรับในอุปกรณ์วิทยุสุญญากาศ แคลเซียมยังใช้เพื่อผลิตไฮไดรด์ซึ่งเป็นแหล่งไฮโดรเจนในสนาม

2. รับแคลเซียม

มีหลายวิธีในการรับแคลเซียม ได้แก่ อิเล็กโทรไลต์ ความร้อน ความร้อนสุญญากาศ

.1 การผลิตแคลเซียมและโลหะผสมด้วยไฟฟ้า

สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ความจริงที่ว่าแคโทดสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ที่หลอมละลายในขั้นต้น ณ จุดที่สัมผัส จะเกิดหยดน้ำโลหะที่เปียกแคโทด ซึ่งเมื่อแคโทดถูกยกขึ้นอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ จะถูกเอาออกจากการหลอมพร้อมกับทำให้แข็งตัว ในกรณีนี้ หยดน้ำที่แข็งตัวจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มแข็งของอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากการเกิดออกซิเดชันและไนไตรดิ้ง โดยการยกแคโทดอย่างต่อเนื่องและระมัดระวัง แคลเซียมจะถูกดึงเข้าไปในแท่ง

2.2 การเตรียมความร้อน

แคลเซียมเคมีอิเล็กโทรไลต์ความร้อน

· กระบวนการคลอไรด์: เทคโนโลยีนี้ประกอบด้วยการหลอมและขจัดน้ำออกจากแคลเซียมคลอไรด์ การหลอมตะกั่ว การได้รับโลหะผสมสองเท่าของตะกั่ว-โซเดียม การได้รับโลหะผสมไตรภาคของตะกั่ว-โซเดียม-แคลเซียม และการเจือจางโลหะผสมที่ประกอบไปด้วยตะกั่วหลังจากกำจัดเกลือออก ปฏิกิริยากับแคลเซียมคลอไรด์เป็นไปตามสมการ

CaCl 2 + นา 2ป 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· กระบวนการคาร์ไบด์: พื้นฐานเพื่อให้ได้โลหะผสมตะกั่วแคลเซียมคือปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมคาร์ไบด์และตะกั่วหลอมเหลวตามสมการ

แคลิฟอร์เนีย 2+ 3Pb = Pb3 Ca+2C (13)

2.3 วิธีสุญญากาศความร้อนเพื่อให้ได้แคลเซียม

วัตถุดิบสำหรับกระบวนการระบายความร้อนด้วยสุญญากาศ

วัตถุดิบในการลดความร้อนของแคลเซียมออกไซด์คือปูนขาวที่ได้จากการเผาหินปูน ข้อกำหนดหลักสำหรับวัตถุดิบมีดังนี้: ปูนขาวต้องบริสุทธิ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และมีสิ่งเจือปนขั้นต่ำที่สามารถลดและเปลี่ยนเป็นโลหะได้พร้อมกับแคลเซียม โดยเฉพาะโลหะอัลคาไลและแมกนีเซียม ควรทำการเผาหินปูนจนกว่าคาร์บอเนตจะสลายตัวอย่างสมบูรณ์ แต่ไม่ควรเผาก่อนที่จะเผา เนื่องจากความสามารถในการลดตัวของวัสดุที่เผาจะต่ำกว่า ผลิตภัณฑ์ที่เป็นเชื้อเพลิงต้องได้รับการปกป้องจากการดูดซับความชื้นและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งการปลดปล่อยออกมาระหว่างการกู้คืนจะลดประสิทธิภาพของกระบวนการ เทคโนโลยีการเผาหินปูนและการแปรรูปผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้นั้นคล้ายคลึงกับการแปรรูปโดโลไมต์สำหรับวิธีซิลิโคเทอร์มิกเพื่อให้ได้แมกนีเซียม

.3.1 วิธีการลดแคลเซียมด้วยอะลูมิเทอร์มิก

แผนภาพของการขึ้นกับอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของการเกิดออกซิเดชันของโลหะจำนวนหนึ่ง (รูปที่ 1) แสดงให้เห็นว่าแคลเซียมออกไซด์เป็นหนึ่งในออกไซด์ที่ทนทานที่สุดและยากต่อการรีดิวซ์ ไม่สามารถลดลงได้ด้วยโลหะอื่นตามปกติ - ที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศค่อนข้างต่ำ ในทางตรงกันข้าม แคลเซียมเองเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดีเยี่ยมสำหรับสารประกอบที่ลดขนาดได้ยากอื่นๆ และเป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์สำหรับโลหะและโลหะผสมหลายชนิด การลดลงของแคลเซียมออกไซด์ด้วยคาร์บอนโดยทั่วไปเป็นไปไม่ได้เนื่องจากการก่อตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแคลเซียมมีความดันไอค่อนข้างสูง ออกไซด์ของแคลเซียมจึงสามารถถูกรีดิวซ์ในสุญญากาศด้วยอะลูมิเนียม ซิลิกอน หรือโลหะผสมตามปฏิกิริยา

CaO + ฉัน? Ca + MeO (14).

จนถึงตอนนี้ มีเพียงวิธีอะลูมิเทอร์มิกในการรับแคลเซียมเท่านั้นที่พบการใช้งานจริง เนื่องจากการลด CaO ด้วยอะลูมิเนียมทำได้ง่ายกว่าการใช้ซิลิกอนมาก มีมุมมองที่แตกต่างกันเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของการลดลงของแคลเซียมออกไซด์กับอะลูมิเนียม L. Pidgeon และ I. Atkinson เชื่อว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของแคลเซียมโมโนอะลูมิเนต:

CaO + 2Al = CaO อัล 2O3 + 3Ca (สิบห้า)

V. A. Pazukhin และ A. Ya. Fisher ระบุว่ากระบวนการนี้ดำเนินไปพร้อมกับการก่อตัวของไตรแคลเซียมอะลูมิเนต:

CaO + 2Al = 3CaO Al 2O 3+ 3Ca (16)

จากข้อมูลของ A. I. Voynitsky การก่อตัวของ Pentacicium Trialuminate นั้นมีความสำคัญในปฏิกิริยา:

CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 + 9Ca (17)

งานวิจัยล่าสุดโดย A. Yu. Taits และ AI Voinitsky ระบุว่าการลดลงของ aluminothermic ของแคลเซียมจะเกิดขึ้นทีละขั้นตอน ในขั้นต้น การปล่อยแคลเซียมจะมาพร้อมกับการก่อตัวของ 3CaO AI 2อ 3ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมออกไซด์และอะลูมิเนียมเกิดเป็น 3CaO 3AI 2อ 3. ปฏิกิริยาดำเนินไปตามรูปแบบต่อไปนี้:

CaO + 6Al = 2 (3CaO อัล 2อ 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca

(3CaO อัล 2อ 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2O 3+ 3Са

CaO + 6A1 \u003d 5CaO 3Al 2O 3+ 9Ca

เนื่องจากการลดลงของออกไซด์เกิดขึ้นจากการปล่อยไอระเหยของแคลเซียม และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาที่เหลืออยู่จะอยู่ในสถานะควบแน่น จึงเป็นไปได้ที่จะแยกและควบแน่นในส่วนที่เย็นของเตาได้อย่างง่ายดาย เงื่อนไขหลักที่จำเป็นสำหรับการลดความร้อนในสุญญากาศของแคลเซียมออกไซด์คืออุณหภูมิสูงและแรงดันตกค้างในระบบต่ำ ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความดันไอสมดุลของแคลเซียมมีดังต่อไปนี้ พลังงานอิสระของปฏิกิริยา (17) ที่คำนวณสำหรับอุณหภูมิ 1124-1728°K แสดงเป็น

ฉ ต \u003d 184820 + 6.95T-12.1 T lg ต.

ดังนั้นการพึ่งพาลอการิทึมของความยืดหยุ่นสมดุลของไอแคลเซียม (มม. ปรอท)

Lg p \u003d 3.59 - 4430 \ T.

L. Pidgeon และ I. Atkinson ได้ทำการทดลองเพื่อหาความดันไอสมดุลของแคลเซียม การวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์โดยละเอียดของปฏิกิริยาการลดลงของแคลเซียมออกไซด์กับอลูมิเนียมนั้นดำเนินการโดย I. I. Matveenko ซึ่งให้การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิต่อไปนี้ของความดันสมดุลของไอแคลเซียม:

แอลพีจี แคลิฟอร์เนีย(1) \u003d 8.64 - 12930\T มม. ปรอท

แอลพีจี แคลิฟอร์เนีย(2) \u003d 8.62 - 11780\T มม. ปรอท

แอลพีจี แคลิฟอร์เนีย(3 )\u003d 8.75 - 12500\T มม. ปรอท

ข้อมูลที่คำนวณและการทดลองจะเปรียบเทียบในตาราง หนึ่ง.

ตารางที่ 1 - ผลของอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นของไอแคลเซียมในระบบ (1), (2), (3), (3), mm Hg

อุณหภูมิ °С ข้อมูลการทดลอง คำนวณในระบบ(1)(2)(3)(3 )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

จากข้อมูลที่นำเสนอพบว่าปฏิสัมพันธ์ในระบบ (2) และ (3) หรือ (3") อยู่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งสอดคล้องกับข้อสังเกต เนื่องจากเพนทาสคาลเซียม ไทรอัลลูมิเนตและไตรแคลเซียม อะลูมิเนทมีอิทธิพลเหนือสิ่งตกค้างของประจุ หลังการลดแคลเซียมออกไซด์ด้วยอลูมิเนียม

ข้อมูลความยืดหยุ่นของสมดุลแสดงให้เห็นว่าการลดลงของแคลเซียมออกไซด์ด้วยอลูมิเนียมเป็นไปได้ที่อุณหภูมิ 1100-1150 ° C เพื่อให้ได้อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ยอมรับได้จริง ความดันตกค้างในระบบ Rost จะต้องต่ำกว่าสมดุล P เท่ากับ เช่น ความไม่เท่าเทียมกัน R เท่ากับ >ป ost และกระบวนการจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิ 1200° การศึกษาพบว่าที่อุณหภูมิ 1,200-1,250 ° การใช้งานสูง (สูงถึง 70-75%) และการบริโภคอลูมิเนียมที่เฉพาะเจาะจงต่ำ (ประมาณ 0.6-0.65 กิโลกรัมต่อกิโลกรัมของแคลเซียม)

จากการตีความทางเคมีของกระบวนการข้างต้น องค์ประกอบที่เหมาะสมคือส่วนผสมที่ออกแบบมาสำหรับการก่อตัวของ 5CaO 3Al ในสารตกค้าง 2อ 3. ในการเพิ่มระดับการใช้อลูมิเนียม การให้แคลเซียมออกไซด์ส่วนเกินจะมีประโยชน์ แต่อย่ามากเกินไป (10-20%) มิฉะนั้นจะส่งผลเสียต่อตัวบ่งชี้กระบวนการอื่น ๆ ด้วยการเพิ่มระดับการบดอลูมิเนียมจากอนุภาค 0.8-0.2 มม. เป็นลบ 0.07 มม. (อ้างอิงจาก V. A. Pazukhin และ A. Ya. Fisher) การใช้อลูมิเนียมในปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นจาก 63.7 เป็น 78%

การใช้อลูมิเนียมยังได้รับผลกระทบจากโหมดการอัดก้อนประจุ ส่วนผสมของปูนขาวและผงอะลูมิเนียมควรอัดก้อนโดยไม่มีสารยึดเกาะ (เพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลในสุญญากาศ) ที่ความดัน 150 กก./ซม. 2. ที่ความดันต่ำ การใช้อลูมิเนียมจะลดลงเนื่องจากการแยกตัวของอลูมิเนียมหลอมเหลวในก้อนที่มีรูพรุนมากเกินไป และที่ความดันสูงขึ้น เนื่องจากก๊าซซึมผ่านได้ไม่ดี ความสมบูรณ์และความเร็วในการกู้คืนยังขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของการบรรจุของก้อนในรีทอร์ทด้วย เมื่อวางโดยไม่มีช่องว่างเมื่อการซึมผ่านของก๊าซของประจุทั้งหมดต่ำ การใช้อลูมิเนียมจะลดลงอย่างมาก

รูปที่ 2 - โครงการรับแคลเซียมด้วยวิธีสุญญากาศความร้อน

เทคโนโลยีทางอลูมิโนเทอร์มอล

รูปแบบเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแคลเซียมโดยวิธีอะลูมิเทอร์มิกแสดงในรูปที่ 2. หินปูนถูกใช้เป็นวัตถุดิบ และใช้ผงอะลูมิเนียมที่เตรียมจากอะลูมิเนียมปฐมภูมิ (ดีกว่า) หรืออะลูมิเนียมทุติยภูมิเป็นตัวรีดิวซ์ อะลูมิเนียมที่ใช้เป็นตัวรีดิวซ์รวมถึงวัตถุดิบไม่ควรมีสิ่งเจือปนของโลหะที่ระเหยง่าย: แมกนีเซียม สังกะสี ด่าง ฯลฯ ที่สามารถระเหยและเปลี่ยนเป็นคอนเดนเสทได้ ต้องคำนึงถึงสิ่งนี้เมื่อเลือกเกรดของอะลูมิเนียมรีไซเคิล

ตามคำอธิบายของ S. Loomis และ P. Staub ในสหรัฐอเมริกา ที่โรงงาน New England Lime Co. ในเมือง Canaan (รัฐคอนเนตทิคัต) แคลเซียมได้มาจากวิธี aluminothermic ใช้ปูนขาวที่มีองค์ประกอบทั่วไปต่อไปนี้ %: 97.5 CaO, 0.65 MgO, 0.7 SiO 2, 0.6 เฟ 2ออนซ์ + อัลออซ 0.09 นา 2โอ+เค 2โอ้ 0.5 ที่เหลือ ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการเผาแล้วบดในโรงสี Raymond ด้วยเครื่องแยกแรงเหวี่ยง ความละเอียดของการบดคือ (60%) ลบ 200 เมช ฝุ่นอะลูมิเนียมใช้เป็นตัวรีดิวซ์ซึ่งเป็นของเสียในการผลิตผงอะลูมิเนียม ปูนขาวที่ถูกเผาจากกรวยปิดและอลูมิเนียมจากถังจะถูกป้อนไปยังตาชั่งตวงยาและจากนั้นไปยังเครื่องผสม หลังจากผสมแล้ว ส่วนผสมจะถูกอัดเป็นก้อนในลักษณะแห้ง ที่โรงงานดังกล่าว แคลเซียมจะลดลงในเตาเผาแบบรีทอร์ต ซึ่งก่อนหน้านี้ใช้เพื่อให้ได้แมกนีเซียมด้วยวิธีซิลิโคเทอร์มิก (รูปที่ 3) เตาเผาถูกทำให้ร้อนด้วยก๊าซเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แต่ละเตามีเตาปฏิกรณ์แนวนอน 20 อัน ทำจากเหล็กทนไฟที่มี Cr 28% และ Ni 15%

รูปที่ 3 - เตา Retort สำหรับการผลิตแคลเซียม

ห่วงยาว 3 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 254 มม. ความหนาของผนัง 28 มม. การลดลงเกิดขึ้นในส่วนที่ร้อนของการโต้กลับ และการควบแน่นเกิดขึ้นในปลายด้านเย็นที่ยื่นออกมาจากสุนทรพจน์ ก้อนจะถูกใส่เข้าไปในรีทอร์ทในถุงกระดาษ จากนั้นจึงใส่คอนเดนเซอร์และปิดรีทอร์ท อากาศถูกสูบออกโดยปั๊มสุญญากาศเชิงกลที่จุดเริ่มต้นของรอบ จากนั้นจึงเชื่อมต่อปั๊มกระจายและความดันตกค้างจะลดลงเหลือ 20 ไมครอน

รีทอร์ตได้รับความร้อนสูงถึง 1200° หลังจาก 12 ชั่วโมง หลังจากโหลดแล้ว รีทอร์ตจะเปิดและเอาออก แคลเซียมที่ได้จะมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกกลวงที่มีมวลหนาแน่นของผลึกขนาดใหญ่ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของปลอกเหล็ก สิ่งเจือปนหลักในแคลเซียมคือแมกนีเซียมซึ่งจะลดลงในตอนแรกและส่วนใหญ่จะเข้มข้นในชั้นที่อยู่ติดกับปลอก เนื้อหาเฉลี่ยของสิ่งเจือปนคือ 0.5-1% Mg, ประมาณ 0.2% Al, 0.005-0.02% Mn, มากถึง 0.02% N, สิ่งเจือปนอื่นๆ - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - พบได้ในช่วง 0.005-0.04% A. Yu Taits และ A. I. Voinitsky ใช้เตาสุญญากาศไฟฟ้ากึ่งโรงงานพร้อมเครื่องทำความร้อนถ่านหินเพื่อรับแคลเซียมด้วยวิธี aluminothermic และบรรลุระดับการใช้อลูมิเนียม 60% ปริมาณการใช้อลูมิเนียมเฉพาะ 0.78 กก. ปริมาณการใช้ประจุเฉพาะของ 4.35 กก. ตามลำดับ และการใช้ไฟฟ้าเฉพาะ 14 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อโลหะ 1 กก.

โลหะที่ได้ ยกเว้นแมกนีเซียมเจือปน มีความบริสุทธิ์ค่อนข้างสูง โดยเฉลี่ยแล้วเนื้อหาของสิ่งสกปรกในนั้นคือ: 0.003-0.004% Fe, 0.005-0.008% Si, 0.04-0.15% Mn, 0.0025-0.004% Cu, 0.006-0.009% N, 0.25% Al

2.3.2 วิธีการลดความร้อนด้วยซิลิโคเทอร์มิก แคลเซียม

วิธีการของซิลโคเทอร์มิกนั้นน่าดึงดูดใจมาก ตัวรีดิวซ์คือ ferrosilicon ตัวรีเอเจนต์มีราคาถูกกว่าอะลูมิเนียมมาก อย่างไรก็ตาม กระบวนการซิลิโคเทอร์มิกนั้นนำไปใช้ได้ยากกว่ากระบวนการอะลูมิเทอร์มิก การลดลงของแคลเซียมออกไซด์โดยซิลิกอนเป็นไปตามสมการ

CaO + ศรี = 2CaO SiO2 + 2Ca (สิบแปด)

ความยืดหยุ่นที่สมดุลของไอแคลเซียมซึ่งคำนวณจากค่าของพลังงานอิสระคือ:

°С1300140015001600P, mm Hg st0.080.150.752.05

ดังนั้น ในสุญญากาศขนาด 0.01 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ. การลดลงของแคลเซียมออกไซด์เป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์ที่อุณหภูมิ 1300° ในทางปฏิบัติ เพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วที่ยอมรับได้ กระบวนการควรดำเนินการที่อุณหภูมิ 1,400-1,500°

ปฏิกิริยารีดักชันของแคลเซียมออกไซด์กับซิลิโคอะลูมินัมทำได้ค่อนข้างง่ายกว่า ซึ่งทั้งอะลูมิเนียมและซิลิกอนของโลหะผสมทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ มีการทดลองแล้วว่าการลดลงด้วยอะลูมิเนียมมีผลเหนือกว่าในตอนเริ่มต้น นอกจากนี้ ปฏิกิริยายังดำเนินต่อไปด้วยการก่อตัวขั้นสุดท้ายของ bCaO 3Al 2ออนซ์ตามโครงร่างด้านบน (รูปที่ 1) การลดลงของซิลิคอนมีความสำคัญที่อุณหภูมิสูงขึ้นเมื่ออะลูมิเนียมส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของ 2CaO SiO 2. โดยสรุป ปฏิกิริยารีดักชันของแคลเซียมออกไซด์กับซิลิโคอะลูมินัมแสดงได้ดังสมการต่อไปนี้

mSi + n Al + (4m +2 ?) CaO \u003d m (2CaO SiO 2) + ?n(5CaO อัล 2O3 ) + (2m +1, 5n) ประมาณ

การวิจัยโดย A. Yu. Taits และ A. I. Voinitsky พบว่าแคลเซียมออกไซด์ลดลง 75% ferrosilicon โดยให้ผลผลิตโลหะ 50-75% ที่อุณหภูมิ 1,400-1,450 °ในสุญญากาศ 0.01-0.03 mm Hg ศิลปะ.; ซิลิโคอะลูมินัมที่มี Si 60-30% และ Al 32-58% (ส่วนที่เหลือเป็นเหล็ก ไททาเนียม ฯลฯ) ช่วยลดแคลเซียมออกไซด์ด้วยผลผลิตโลหะประมาณ 70% ที่อุณหภูมิ 1350-1400 ° ในสุญญากาศ 0.01-0.05 มม. ปรอท ศิลปะ. การทดลองในระดับกึ่งโรงงานได้พิสูจน์ความเป็นไปได้พื้นฐานของการได้รับแคลเซียมบนปูนขาวด้วยเฟอร์โรซิลิคอนและซิลิโคอะลูมินัม ปัญหาหลักของฮาร์ดแวร์คือการเลือกซับในที่ทนทานต่อกระบวนการนี้

เมื่อแก้ปัญหานี้แล้วสามารถนำวิธีการนี้ไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ การสลายตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์ การผลิตโลหะแคลเซียมโดยการสลายตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์

CaC2 = Ca + 2C

ควรถือเป็นสัญญา ในกรณีนี้จะได้กราไฟท์เป็นผลิตภัณฑ์ที่สอง W. Mauderly, E. Moser และ W. Treadwell ซึ่งคำนวณพลังงานอิสระของการก่อตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์จากข้อมูลเทอร์โมเคมี ได้ผลลัพธ์ต่อไปนี้สำหรับความดันไอของแคลเซียมเหนือแคลเซียมคาร์ไบด์บริสุทธิ์:

แคลิฟอร์เนีย \u003d 1.35 - 4505 \ T (1124 - 1712 ° K)

แอลพีจี แคลิฟอร์เนีย \u003d 6.62 - 13523 \ T (1712-2000 ° K)

เห็นได้ชัดว่าแคลเซียมคาร์ไบด์เชิงพาณิชย์จะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงกว่าที่แสดงออกมาเหล่านี้ ผู้เขียนคนเดียวกันรายงานการสลายตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์ไบด์ในชิ้นงานขนาดเล็กที่อุณหภูมิ 1600-1800°C ในสุญญากาศ 1 มม.ปรอท ศิลปะ. ผลผลิตของกราไฟท์คือ 94% ได้รับแคลเซียมในรูปของการเคลือบหนาแน่นบนตู้เย็น A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของกราไฟต์ที่ได้จากการสลายตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์ หลังได้รับความร้อนในสุญญากาศ 0.3-1 มม. ปรอท ศิลปะ. ที่อุณหภูมิ 1630-1750°. กราไฟต์ที่ได้จะแตกต่างจากของ Acheson ตรงเม็ดที่ใหญ่กว่า ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่า และความหนาแน่นรวมที่ต่ำกว่า

3. ภาคปฏิบัติ

ปริมาณแมกนีเซียมที่ไหลออกทุกวันจากเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์สำหรับกระแส 100 kA คือ 960 กก. เมื่อป้อนแมกนีเซียมคลอไรด์ในอ่าง แรงดันไฟฟ้าของตัวตลกในเซลล์คือ 0.6 V. กำหนด:

)เอาต์พุตปัจจุบันที่แคโทด

)ปริมาณคลอรีนที่ได้รับต่อวัน โดยมีเงื่อนไขว่าเอาต์พุตปัจจุบันที่ขั้วบวกจะเท่ากับกระแสเอาต์พุตที่โคด

)MgCl เติมทุกวัน 2เข้าไปในอิเล็กโทรไลเซอร์ โดยที่ MgCl จะหายไป 2 ส่วนใหญ่เกิดจากกากตะกอนและการระเหิด ปริมาณกากตะกอน 0.1 ต่อ 1 ตันของ Mg ที่มี MgCl 2 ในการระเหิด 50% ปริมาณการระเหิดคือ 0.05 ตันต่อ 1 ตันของ Mg ส่วนประกอบของแมกนีเซียมคลอไรด์ที่เทลงไป %: 92 MgCl2 และ 8 NaCl

.ตรวจสอบเอาต์พุตปัจจุบันที่แคโทด:

ม เป็นต้น = ฉัน ?เค มก · ?

?= ม เป็นต้น \ฉัน ?เค มก \u003d 960000\100000 0.454 24 \u003d 0.881 หรือ 88.1%

.กำหนดจำนวน Cl ที่ได้รับต่อวัน:

x \u003d 960000g \ 24 g \ mol \u003d 40000 โมล

การแปลงเป็นปริมาณ:

х=126785.7 ลบ.ม

3.ก) เราพบ MgCl บริสุทธิ์ 2, สำหรับการผลิต 960 กก. Mg.

x \u003d 95 960 \ 24.3 \u003d 3753 กก. \u003d 37.53 ตัน

b) การสูญเสียด้วยกากตะกอน จากส่วนประกอบของแมกนีเซียมอิเล็กโทรไลเซอร์ %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0.8-2 TiO 2, 0.4-1.0 C, 35 MgCl2 .

กก. - 1,000 กก

ม shl \u003d 960 กก. - มวลตะกอนต่อวัน

กากตะกอน 96 กก. ต่อวัน: 96 0.35 (MgCl2 กับกากตะกอน).

c) การสูญเสียด้วยการระเหย:

กก. - 1,000 กก

กก. ระเหิด: 48 0.5 = 24 กก. MgCl 2 กับซับลิเมต

สิ่งที่คุณต้องกรอกใน Mg:

33.6+24=3810.6 กก. MgCl2 ต่อวัน

บรรณานุกรม

พื้นฐานของโลหะวิทยา III

<#"justify">โลหะวิทยาของ Al และ Mg Vetyukov M.M. , Tsyplokov A.M.

กวดวิชา

ต้องการความช่วยเหลือในการเรียนรู้หัวข้อหรือไม่?

ผู้เชี่ยวชาญของเราจะให้คำแนะนำหรือให้บริการสอนพิเศษในหัวข้อที่คุณสนใจ
ส่งใบสมัครระบุหัวข้อทันทีเพื่อค้นหาความเป็นไปได้ในการรับคำปรึกษา

แคลเซียมอยู่ในคาบใหญ่ที่สี่ กลุ่มที่สอง กลุ่มย่อยหลัก หมายเลขประจำธาตุของธาตุคือ 20 ตามตารางธาตุของ Mendeleev น้ำหนักอะตอมของแคลเซียมคือ 40.08 สูตรของออกไซด์สูงสุดคือ CaO แคลเซียมมีชื่อในภาษาลาติน แคลเซียมดังนั้นสัญลักษณ์อะตอมของธาตุคือ Ca

ลักษณะของแคลเซียมเป็นสารอย่างง่าย

ภายใต้สภาวะปกติ แคลเซียมเป็นโลหะสีขาวเงิน มีกิจกรรมทางเคมีสูงองค์ประกอบสามารถสร้างสารประกอบหลายประเภทได้ องค์ประกอบมีค่าสำหรับการสังเคราะห์ทางเคมีทางเทคนิคและอุตสาหกรรม โลหะมีการกระจายอย่างกว้างขวางในเปลือกโลก: ส่วนแบ่งประมาณ 1.5% แคลเซียมอยู่ในกลุ่มของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ: เมื่อละลายในน้ำจะให้ความเป็นด่าง แต่ในธรรมชาติจะเกิดขึ้นในรูปของแร่ธาตุหลายชนิดและ น้ำทะเลมีแคลเซียมเข้มข้นสูง (400 มก./ล.)

โซเดียมบริสุทธิ์

ลักษณะของแคลเซียมขึ้นอยู่กับโครงสร้างของผลึกขัดแตะ องค์ประกอบนี้มีสองประเภท: ลูกบาศก์หน้าเป็นศูนย์กลางและปริมาตรเป็นศูนย์กลาง ประเภทของพันธะในโมเลกุลเป็นโลหะ

แหล่งแคลเซียมตามธรรมชาติ:

• อะพาไทต์;
• เศวตศิลา;
• ยิปซั่ม;
• แคลไซต์;
• ฟลูออไรต์;
• โดโลไมต์

สมบัติทางกายภาพของแคลเซียมและวิธีการผลิตโลหะ

ภายใต้สภาวะปกติ แคลเซียมจะอยู่ในสภาพรวมตัวเป็นของแข็ง โลหะหลอมละลายที่ 842 °C แคลเซียมเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี เมื่อถูกความร้อน มันจะผ่านเป็นของเหลวก่อน จากนั้นจึงกลายเป็นไอและสูญเสียคุณสมบัติของโลหะไป โลหะอ่อนมากและสามารถตัดด้วยมีดได้ เดือดที่อุณหภูมิ 1484 องศาเซลเซียส

ภายใต้ความกดดัน แคลเซียมจะสูญเสียคุณสมบัติของโลหะและการนำไฟฟ้า แต่แล้วคุณสมบัติของโลหะก็ได้รับการฟื้นฟูและคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดก็ปรากฏขึ้น ซึ่งมากกว่าประสิทธิภาพที่เหลือหลายเท่า

เป็นเวลานานแล้วที่แคลเซียมปราศจากสิ่งเจือปนไม่สามารถรับได้: เนื่องจากกิจกรรมทางเคมีที่สูง องค์ประกอบนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ องค์ประกอบนี้ถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 แคลเซียมในฐานะโลหะถูกสังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรกโดย Humphrey Davy นักเคมีชาวอังกฤษ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบคุณลักษณะของการทำงานร่วมกันของการละลายของแร่ธาตุและเกลือที่เป็นของแข็งด้วยกระแสไฟฟ้า ทุกวันนี้ การอิเล็กโทรลิซิสของเกลือแคลเซียม (ส่วนผสมของแคลเซียมและโพแทสเซียมคลอไรด์ ส่วนผสมของแคลเซียมฟลูออไรด์และแคลเซียมคลอไรด์) ยังคงเป็นวิธีการที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในการผลิตโลหะ นอกจากนี้ แคลเซียมยังสกัดจากออกไซด์โดยใช้อะลูมิเทอร์มี ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในโลหะวิทยา

คุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียม

แคลเซียมเป็นโลหะที่ใช้งานได้ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์มากมาย ภายใต้สภาวะปกติ มันทำปฏิกิริยาได้ง่าย ก่อตัวเป็นสารประกอบคู่ที่สอดคล้องกัน: กับออกซิเจน ฮาโลเจน คลิกเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสารประกอบแคลเซียม เมื่อได้รับความร้อน แคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน ไฮโดรเจน คาร์บอน ซิลิกอน โบรอน ฟอสฟอรัส กำมะถัน และสารอื่นๆ ในที่โล่งจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ทันทีดังนั้นจึงถูกเคลือบด้วยสีเทา

ทำปฏิกิริยารุนแรงกับกรด บางครั้งติดไฟ ในเกลือมีแคลเซียมแสดงคุณสมบัติที่น่าสนใจ ตัวอย่างเช่น หินงอกหินย้อยในถ้ำเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตที่ค่อยๆ ก่อตัวขึ้นจากน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์และไบคาร์บอเนตอันเป็นผลมาจากกระบวนการภายในน้ำใต้ดิน

เนื่องจากแคลเซียมมีฤทธิ์สูงในสภาวะปกติ แคลเซียมจึงถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการในภาชนะแก้วที่ปิดสนิทภายใต้ชั้นพาราฟินหรือน้ำมันก๊าด ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแคลเซียมไอออนคือสีของเปลวไฟเป็นสีแดงอิฐ

แคลเซียมทำให้เปลวไฟเป็นสีแดง

โลหะในองค์ประกอบของสารประกอบสามารถระบุได้โดยการตกตะกอนที่ไม่ละลายน้ำของเกลือของธาตุ (ฟลูออไรด์, คาร์บอเนต, ซัลเฟต, ซิลิเกต, ฟอสเฟต, ซัลไฟต์)

ปฏิกิริยาของน้ำกับแคลเซียม

แคลเซียมถูกเก็บไว้ในขวดภายใต้ชั้นของของเหลวป้องกัน ในการสาธิตปฏิกิริยาของน้ำและแคลเซียมเกิดขึ้น คุณไม่สามารถเพียงแค่นำโลหะมาตัดชิ้นส่วนที่ต้องการออก แคลเซียมโลหะในห้องปฏิบัติการนั้นง่ายต่อการใช้ในรูปของขี้กบ

หากไม่มีเศษโลหะและมีเพียงแคลเซียมชิ้นใหญ่ในธนาคาร จะต้องใช้คีมหรือค้อน แคลเซียมชิ้นสำเร็จรูปตามขนาดที่ต้องการวางในกระติกน้ำหรือแก้วน้ำ เศษแคลเซียมวางอยู่ในจานในถุงผ้าโปร่ง

แคลเซียมจมลงสู่ก้นบึ้ง และวิวัฒนาการของไฮโดรเจนก็เริ่มต้นขึ้น (อย่างแรก ในสถานที่ที่มีการแตกหักของโลหะใหม่) ค่อยๆ ปล่อยก๊าซออกจากผิวแคลเซียม กระบวนการนี้คล้ายกับการเดือดอย่างรวดเร็วในขณะเดียวกันก็เกิดการตกตะกอนของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (ปูนขาว)

ปูนขาว

แคลเซียมชิ้นหนึ่งลอยขึ้น ฟองของไฮโดรเจนถูกดึงขึ้นมา หลังจากผ่านไปประมาณ 30 วินาที แคลเซียมจะละลายและน้ำจะเปลี่ยนเป็นสีขาวขุ่นเนื่องจากการก่อตัวของสารละลายไฮดรอกไซด์ หากปฏิกิริยาไม่ได้เกิดขึ้นในบีกเกอร์ แต่อยู่ในหลอดทดลอง สามารถสังเกตการวิวัฒนาการของความร้อนได้: หลอดทดลองจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยาของแคลเซียมกับน้ำไม่ได้จบลงด้วยการระเบิดที่น่าทึ่ง แต่ปฏิสัมพันธ์ของสารทั้งสองดำเนินไปอย่างรุนแรงและดูน่าตื่นเต้น ประสบการณ์นั้นปลอดภัย

หากถุงที่มีแคลเซียมเหลืออยู่ถูกนำออกจากน้ำและลอยอยู่ในอากาศ หลังจากนั้นสักครู่ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาต่อเนื่อง ความร้อนแรงจะเกิดขึ้นและผ้ากอซที่เหลืออยู่จะเดือด หากส่วนหนึ่งของสารละลายขุ่นถูกกรองผ่านกรวยในบีกเกอร์ เมื่อคาร์บอนมอนอกไซด์ CO₂ ถูกส่งผ่านสารละลาย จะเกิดตะกอน สิ่งนี้ไม่ต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ - คุณสามารถเป่าอากาศที่หายใจออกเข้าไปในสารละลายผ่านท่อแก้ว

หน้าแรก / รายวิชาปีที่ 1 / ทั่วไปและเคมีอินทรีย์ / คำถาม 23. แคลเซียม / 2. สมบัติทางกายภาพและเคมี

คุณสมบัติทางกายภาพ แคลเซียมเป็นโลหะอ่อนสีขาวสีเงินที่หลอมละลายที่อุณหภูมิ 850°C C และเดือดที่ 1482 องศา ค. มีความแข็งกว่าโลหะอัลคาไลมาก

คุณสมบัติทางเคมี. แคลเซียมเป็นโลหะที่ใช้งานได้ ดังนั้นภายใต้สภาวะปกติ มันจึงทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศและฮาโลเจนได้ง่าย:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (แคลเซียมออกไซด์);

Ca + Br2 = CaBr2 (แคลเซียมโบรไมด์)

ด้วยไฮโดรเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส คาร์บอน และอโลหะอื่นๆ แคลเซียมจะทำปฏิกิริยาเมื่อได้รับความร้อน:

Ca + H2 = CaH2 (แคลเซียมไฮไดรด์);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (แคลเซียมไนไตรด์);

Ca + S = CaS (แคลเซียมซัลไฟด์);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (แคลเซียมฟอสไฟด์);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (แคลเซียมคาร์ไบด์)

แคลเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นอย่างช้าๆ และรุนแรงมากกับน้ำร้อน:

Ca + 2 H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2

แคลเซียมสามารถดึงเอาออกซิเจนหรือฮาโลเจนออกจากออกไซด์และเฮไลด์ของโลหะที่มีฤทธิ์น้อย กล่าวคือ มีคุณสมบัติรีดิวซ์:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

• 1. อยู่ในธรรมชาติ
• 3. ใบเสร็จรับเงิน
• 4. ใบสมัคร

www.medkurs.ru

แคลเซียม | คู่มือ Pesticides.ru

สำหรับหลายๆ คน ความรู้เกี่ยวกับแคลเซียมจำกัดอยู่เพียงข้อเท็จจริงที่ว่าธาตุนี้จำเป็นต่อกระดูกและฟันที่แข็งแรง มันถูกบรรจุไว้ที่ไหน ทำไมมันถึงจำเป็น และจำเป็นแค่ไหน ไม่ใช่ทุกคนที่มีความคิด อย่างไรก็ตาม แคลเซียมพบได้ในสารประกอบหลายชนิดที่เราคุ้นเคย ทั้งจากธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น ชอล์คและปูนขาว หินงอกหินย้อยในถ้ำ ฟอสซิลและซีเมนต์โบราณ ยิปซั่มและเศวตศิลา ผลิตภัณฑ์จากนมและยาป้องกันโรคกระดูกพรุน ทั้งหมดนี้และอื่น ๆ มีแคลเซียมสูง

G. Davy ได้รับองค์ประกอบนี้เป็นครั้งแรกในปี 1808 และในตอนแรกมันไม่ได้ถูกใช้อย่างแข็งขัน อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันโลหะชนิดนี้เป็นโลหะอันดับที่ 5 ของโลกในแง่ของการผลิต และความต้องการใช้โลหะชนิดนี้เพิ่มขึ้นทุกปี พื้นที่หลักของการใช้แคลเซียมคือการผลิตวัสดุก่อสร้างและส่วนผสม อย่างไรก็ตามมันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างบ้านไม่เพียง แต่ยังรวมถึงเซลล์ที่มีชีวิตด้วย ในร่างกายมนุษย์ แคลเซียมเป็นส่วนหนึ่งของโครงกระดูก ทำให้กล้ามเนื้อหดตัวได้ ทำให้เลือดแข็งตัว ควบคุมการทำงานของเอ็นไซม์ย่อยอาหาร และทำหน้าที่อื่นๆ อีกมากมาย มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็น สัตว์ พืช เชื้อรา หรือแม้แต่แบคทีเรีย ในขณะเดียวกันความต้องการแคลเซียมค่อนข้างสูงซึ่งทำให้สามารถจัดประเภทเป็นธาตุอาหารหลักได้

แคลเซียม (แคลเซียม) Ca เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ของระบบธาตุ Mendeleev เลขอะตอม - 20. มวลอะตอม - 40.08.

แคลเซียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท อยู่ในสถานะอิสระ เหนียว ค่อนข้างแข็ง สีขาว ความหนาแน่นหมายถึงโลหะเบา

• ความหนาแน่น - 1.54 g / cm3
• จุดหลอมเหลว - +842 ° C,
• จุดเดือด - +1495 ° C

แคลเซียมมีคุณสมบัติเป็นโลหะเด่นชัด ในสารประกอบทั้งหมด สถานะออกซิเดชันคือ +2

ในอากาศปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์เมื่อถูกความร้อนจะลุกไหม้เป็นเปลวไฟสีแดงสดใส ทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นอย่างช้าๆ และแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำร้อนอย่างรวดเร็วและเกิดเป็นไฮดรอกไซด์ เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนจะเกิดเป็นไฮไดรด์ ที่อุณหภูมิห้องจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนเพื่อสร้างไนไตรด์ นอกจากนี้ยังรวมตัวกับฮาโลเจนและซัลเฟอร์ได้อย่างง่ายดาย คืนค่าออกไซด์ของโลหะเมื่อถูกความร้อน

แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในธรรมชาติ ในเปลือกโลกมีปริมาณ 3% โดยน้ำหนัก มันเกิดขึ้นในรูปแบบของการสะสมของชอล์ค หินปูน หินอ่อน (แคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ที่หลากหลายตามธรรมชาติ) ในปริมาณมากมีการสะสมของยิปซั่ม (CaSO4 x 2h3O), ฟอสฟอไรต์ (Ca3 (PO4) 2 และซิลิเกตที่มีแคลเซียมหลายชนิด

น้ำ

. เกลือแคลเซียมมีอยู่ในน้ำธรรมชาติเกือบตลอดเวลา ในจำนวนนี้มีเพียงยิปซั่มเท่านั้นที่ละลายได้เล็กน้อย ด้วยปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำ แคลเซียมคาร์บอเนตจะเข้าสู่สารละลายในรูปของไบคาร์บอเนต Ca(HCO3)2

น้ำกระด้าง

. น้ำธรรมชาติที่มีเกลือแคลเซียมหรือแมกนีเซียมจำนวนมากเรียกว่าแข็ง

น้ำอ่อน

. ด้วยปริมาณเกลือเหล่านี้ต่ำหรือไม่มีเลยน้ำจึงเรียกว่าอ่อน

ดิน

. ตามกฎแล้วดินจะได้รับแคลเซียมอย่างเพียงพอ และเนื่องจากแคลเซียมมีอยู่ในมวลที่มากขึ้นในส่วนที่เป็นพืชของพืช การกำจัดแคลเซียมพร้อมกับพืชผลจึงเป็นเรื่องเล็กน้อย

การสูญเสียแคลเซียมจากดินเกิดขึ้นเนื่องจากการชะล้างโดยการตกตะกอน กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของดิน ปริมาณน้ำฝน พันธุ์พืช รูปแบบและปริมาณของปูนขาวและปุ๋ยแร่ธาตุ ขึ้นอยู่กับปัจจัยเหล่านี้ การสูญเสียแคลเซียมจากชั้นดินที่เหมาะแก่การเพาะปลูกมีตั้งแต่หลายสิบถึง 200–400 กก./เฮกตาร์หรือมากกว่านั้น

ปริมาณแคลเซียมในดินประเภทต่างๆ

ดินพอดโซลิกมีแคลเซียม 0.73% (ของวัตถุแห้งของดิน)

ป่าสีเทา - แคลเซียม 0.90%

Chernozems - แคลเซียม 1.44%

Serozems - แคลเซียม 6.04%

ในพืช แคลเซียมจะอยู่ในรูปของฟอสเฟต ซัลเฟต คาร์บอเนต ในรูปของเกลือเพคตินและกรดออกซาลิก เกือบ 65% ของแคลเซียมในพืชสามารถสกัดด้วยน้ำได้ ส่วนที่เหลือจะได้รับการบำบัดด้วยกรดอะซิติกและกรดไฮโดรคลอริกอย่างอ่อน แคลเซียมส่วนใหญ่พบในเซลล์ที่มีอายุมากขึ้น

อาการขาดแคลเซียมตาม:
วัฒนธรรม	อาการขาด
อาการทั่วไป	การทำให้ตายอดขาวขึ้น การทำให้ใบอ่อนขาวขึ้น ปลายใบงอลง; ขอบใบม้วนงอขึ้น
มันฝรั่ง	ใบบนบานไม่ดี จุดเติบโตของลำต้นตาย มีแถบสีอ่อนที่ขอบใบต่อมาจะมืดลง ขอบใบบิดขึ้น;
กะหล่ำปลีขาวและดอกกะหล่ำ	บนใบของต้นไม้เล็กมีจุดคลอโรติก (ลายหินอ่อน) หรือแถบสีขาวตามขอบ ในพืชที่มีอายุมากกว่าใบจะม้วนงอและมีรอยไหม้ จุดเติบโตตาย
	กลีบปลายใบตาย ดอกไม้ร่วงหล่น มีจุดดำปรากฏบนผลที่ปลายยอด ซึ่งเพิ่มขึ้นเมื่อผลโตขึ้น (ผลมะเขือเทศเน่า)
	ตายอดตาย; ขอบใบอ่อนห่อขาดแล้วตาย ส่วนบนของหน่อตาย ความเสียหายต่อปลายราก ในเนื้อของผลไม้ - จุดสีน้ำตาล (ขมขื่น); รสชาติของผลไม้เสื่อมลง ความสามารถทางการตลาดของผลไม้ลดลง

หน้าที่ของแคลเซียม

ผลกระทบขององค์ประกอบนี้ต่อพืชเป็นแบบพหุภาคีและเป็นไปในเชิงบวก แคลเซียม:

• ช่วยเพิ่มการเผาผลาญ
• มีบทบาทสำคัญในการเคลื่อนที่ของคาร์โบไฮเดรต
• มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงของสารไนโตรเจน
• เร่งการบริโภคโปรตีนสำรองของเมล็ดในระหว่างการงอก
• มีบทบาทในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
• ศัตรูที่แข็งแกร่งของไอออนบวกอื่น ๆ ป้องกันไม่ให้เข้าสู่เนื้อเยื่อพืชมากเกินไป
• มันส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของโปรโตพลาสซึม (ความหนืด การซึมผ่าน ฯลฯ) และด้วยเหตุนี้กระบวนการทางชีวเคมีตามปกติในโรงงานจึงเป็นเช่นนั้น
• สารประกอบแคลเซียมกับเพคตินจะเกาะผนังเซลล์แต่ละเซลล์เข้าด้วยกัน
• มีอิทธิพลต่อการทำงานของเอ็นไซม์

ควรสังเกตว่าผลกระทบของสารประกอบแคลเซียม (ปูนขาว) ต่อกิจกรรมของเอนไซม์ไม่เพียงแสดงออกมาในการกระทำโดยตรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของดินและระบบโภชนาการด้วย นอกจากนี้การปูนดินยังส่งผลต่อกระบวนการสังเคราะห์วิตามินอย่างมีนัยสำคัญ

ขาด (ขาด) แคลเซียมในพืช

การขาดแคลเซียมส่วนใหญ่ส่งผลต่อการพัฒนาระบบราก การก่อตัวของรากขนหยุดที่ราก เซลล์ชั้นนอกของรากถูกทำลาย

อาการนี้แสดงออกทั้งจากการขาดแคลเซียมและความไม่สมดุลของสารละลายธาตุอาหาร นั่นคือ โซเดียมโมโนวาเลนต์ โพแทสเซียม และไอออนบวกของไฮโดรเจนอยู่ในนั้น

นอกจากนี้ การมีไนเตรตไนโตรเจนในสารละลายดินช่วยเพิ่มการไหลเวียนของแคลเซียมเข้าสู่เนื้อเยื่อพืช ในขณะที่แอมโมเนียจะลดปริมาณลง

คาดว่าสัญญาณของภาวะขาดแคลเซียมจะเกิดขึ้นเมื่อปริมาณแคลเซียมน้อยกว่า 20% ของความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวกของดิน

อาการ. การมองเห็นการขาดแคลเซียมเกิดจากสัญญาณต่อไปนี้:

• ที่รากของพืชจะสังเกตเห็นปลายสีน้ำตาลที่เสียหาย
• จุดเติบโตมีรูปร่างผิดปกติและตาย
• ดอก รังไข่ และดอกตูมร่วงหล่น
• ผลไม้ได้รับความเสียหายจากเนื้อร้าย
• ใบมีคลอโรติก;
• ตายอดตายและหยุดการเจริญเติบโตของลำต้น

กะหล่ำปลี อัลฟัลฟ่า โคลเวอร์มีความไวสูงต่อแคลเซียม เป็นที่ทราบกันดีว่าพืชชนิดเดียวกันนี้มีลักษณะเฉพาะด้วยความไวต่อความเป็นกรดของดินที่เพิ่มขึ้น

พิษของแคลเซียมจากแร่ส่งผลให้เกิดคลอโรซิสระหว่างเส้นเลือดและมีรอยเนื้อตายสีขาว พวกเขาสามารถเป็นสีหรือมีวงแหวนศูนย์กลางที่เต็มไปด้วยน้ำ พืชบางชนิดตอบสนองต่อแคลเซียมส่วนเกินโดยการเจริญเติบโตของใบเพิ่มขึ้น ยอดตายและใบร่วง อาการจะคล้ายกับการขาดธาตุเหล็กและแมกนีเซียม

แหล่งที่มาของการเติมแคลเซียมในดินคือปุ๋ยมะนาว พวกเขาแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• หินปูนแข็ง
• หินปูนเนื้ออ่อน
• กากอุตสาหกรรมที่มีปริมาณปูนขาวสูง

หินปูนแข็งตามเนื้อหาของ CaO และ MgO แบ่งออกเป็น:

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

หินปูน

- ปุ๋ยมะนาวพื้นฐาน มี 75–100% Ca และ Mg ออกไซด์ในรูปของ CaCO3

หินปูนโดโลมิไนซ์

. ประกอบด้วยสารออกฤทธิ์ (a.i.) 79-100% ในแง่ของ CaCO3 แนะนำให้ใช้ในการปลูกพืชหมุนเวียนกับมันฝรั่ง พืชตระกูลถั่ว ปอ พืชราก และในดินที่มีพอดโซไลซ์มาก

มาร์ล

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

ชอล์ก

. ประกอบด้วย CaCO3 90–100% ออกฤทธิ์เร็วกว่าหินปูน เป็นปุ๋ยปูนขาวที่มีคุณค่าในรูปแบบดินละเอียด

มะนาวเผา

(CaO). เนื้อหาของ CaCO3 มากกว่า 70% มีลักษณะเป็นวัสดุปูนที่แข็งแรงและออกฤทธิ์เร็ว

ปูนขาว

(Ca(OH)2). เนื้อหาของ CaCO3 คือ 35% ขึ้นไป นอกจากนี้ยังเป็นปุ๋ยมะนาวที่แรงและออกฤทธิ์เร็ว

แป้งโดโลไมต์

. เนื้อหาของ CaCO3 และ MgCO3 อยู่ที่ประมาณ 100% ดำเนินการช้ากว่าปอยปูน โดยทั่วไปจะใช้เมื่อต้องการแมกนีเซียม

ปุยปูน

. เนื้อหาของ CaCO3 คือ 15–96% สิ่งเจือปนสูงถึง 25% ดินเหนียวและทราย 0.1% P2O5 ออกฤทธิ์เร็วกว่าหินปูน

อุจจาระโคลน (อุจจาระ)

. ประกอบด้วย CaCO3 และ Ca(OH)2 เนื้อหาของมะนาวใน CaO สูงถึง 40% มีไนโตรเจนอยู่ด้วย - 0.5% และ P2O5 - 1-2% นี่คือของเสียจากโรงงานน้ำตาลหัวบีท ขอแนะนำให้ใช้ไม่เพียง แต่เพื่อลดความเป็นกรดของดิน แต่ยังใช้กับพื้นที่ปลูกหัวผักกาดบนดินเชอร์โนเซม

พายุไซโคลนจากหินดินดาน

. วัสดุบดแห้ง เนื้อหาของสารออกฤทธิ์คือ 60-70% หมายถึง กากอุตสาหกรรม.

ฝุ่นจากเตาเผาและโรงปูน

. เนื้อหาของ CaCO3 ต้องเกิน 60% ในทางปฏิบัติใช้ในฟาร์มที่อยู่ใกล้กับโรงงานปูนซีเมนต์

ตะกรันโลหะ

. ใช้ในภูมิภาคของเทือกเขาอูราลและไซบีเรีย ไม่ดูดความชื้น ฉีดง่าย ต้องมี CaCO3 อย่างน้อย 80% มีความชื้นไม่เกิน 2% องค์ประกอบแบบละเอียดมีความสำคัญ: 70% - น้อยกว่า 0.25 มม., 90% - น้อยกว่า 0.5 มม.

ปุ๋ยอินทรีย์ เนื้อหาของ Ca ในแง่ของ CaCO3 คือ 0.32–0.40%

แป้งฟอสเฟต. ปริมาณแคลเซียมคือ 22% CaCO3

ปุ๋ยมะนาวไม่เพียง แต่ใช้เพื่อให้ดินและพืชมีแคลเซียม วัตถุประสงค์หลักของการใช้งานคือการปูนดิน นี่คือวิธีการถมสารเคมี โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อทำให้ความเป็นกรดของดินส่วนเกินเป็นกลาง ปรับปรุงคุณสมบัติทางเกษตรฟิสิกส์ เคมีเกษตร และชีวภาพ จัดหาแมกนีเซียมและแคลเซียมให้กับพืช ระดมและตรึงองค์ประกอบขนาดใหญ่และองค์ประกอบขนาดเล็ก สร้างสภาวะทางกายภาพของน้ำ กายภาพ และอากาศที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชีวิตของพืชที่เพาะปลูก

ประสิทธิภาพการปูนของดิน

พร้อมกันกับการตอบสนองความต้องการของพืชสำหรับแคลเซียมในฐานะองค์ประกอบของสารอาหารแร่ธาตุ การปูนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกหลายอย่างในดิน

ผลของปูนขาวต่อคุณสมบัติของดินบางชนิด

แคลเซียมส่งเสริมการจับตัวเป็นก้อนของคอลลอยด์ในดินและป้องกันการชะล้าง สิ่งนี้นำไปสู่การพรวนดินที่ง่ายขึ้นและการเติมอากาศที่ดีขึ้น

อันเป็นผลมาจากปูน:

• ดินที่มีซากพืชปนทรายเพิ่มความสามารถในการดูดซับน้ำ
• บนดินเหนียวหนัก ก้อนดินและก้อนดินก่อตัวขึ้นเพื่อปรับปรุงการซึมผ่านของน้ำ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรดอินทรีย์จะถูกทำให้เป็นกลางและไอออน H จะถูกแทนที่จากสารเชิงซ้อนที่ดูดซับ สิ่งนี้นำไปสู่การกำจัดการแลกเปลี่ยนและการลดความเป็นกรดไฮโดรไลติกของดิน ในขณะเดียวกันก็มีการปรับปรุงองค์ประกอบประจุบวกของสารประกอบเชิงซ้อนของดินซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของไฮโดรเจนและไอออนของอะลูมิเนียมเป็นแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนบวก สิ่งนี้จะเพิ่มระดับความอิ่มตัวของดินด้วยฐานและเพิ่มความสามารถในการดูดซับ

ผลกระทบของปูนขาวต่อการจัดหาพืชด้วยไนโตรเจน

หลังจากใส่ปูนแล้ว คุณสมบัติทางเคมีเกษตรที่เป็นบวกของดินและโครงสร้างของดินสามารถคงอยู่ได้นานหลายปี สิ่งนี้มีส่วนช่วยในการสร้างสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการเสริมสร้างกระบวนการทางจุลชีววิทยาที่เป็นประโยชน์เพื่อระดมสารอาหาร เพิ่มกิจกรรมของแอมโมนิไฟเออร์ ไนตริไฟเออร์ แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนซึ่งอาศัยอยู่อย่างอิสระในดิน

ปูนขาวช่วยเพิ่มการแพร่พันธุ์ของแบคทีเรียก้อนกลมและปรับปรุงการจัดหาไนโตรเจนไปยังพืชอาศัย เป็นที่ยอมรับแล้วว่าปุ๋ยแบคทีเรียสูญเสียประสิทธิภาพในดินที่เป็นกรด

ผลกระทบของปูนขาวต่อการจัดหาพืชที่มีธาตุเถ้า

ปูนขาวมีส่วนช่วยในการจัดหาธาตุเถ้าให้กับพืช เนื่องจากกิจกรรมของแบคทีเรียที่ย่อยสลายสารประกอบฟอสฟอรัสอินทรีย์ในดินและส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของธาตุเหล็กและอลูมิเนียมฟอสเฟตเป็นเกลือแคลเซียมฟอสเฟตที่พืชได้รับนั้นได้รับการปรับปรุง การใส่ปูนในดินที่เป็นกรดจะช่วยเพิ่มกระบวนการทางจุลชีววิทยาและชีวเคมี ซึ่งจะช่วยเพิ่มปริมาณไนเตรต รวมทั้งรูปแบบที่ดูดซึมได้ของฟอสฟอรัสและโพแทสเซียม

ผลกระทบของปูนขาวต่อรูปแบบและการมีอยู่ของธาตุอาหารหลักและธาตุอาหารรอง

การปูนจะเพิ่มปริมาณแคลเซียมและเมื่อใช้แป้งโดโลไมต์ - แมกนีเซียม ในขณะเดียวกัน แมงกานีสและอะลูมิเนียมในรูปแบบที่เป็นพิษจะไม่ละลายน้ำและผ่านเข้าสู่รูปที่ตกตะกอน ความพร้อมของธาตุต่างๆ เช่น เหล็ก ทองแดง สังกะสี แมงกานีสกำลังลดลง ไนโตรเจน กำมะถัน โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม ฟอสฟอรัส และโมลิบดีนัมมีมากขึ้น

ผลของปูนขาวต่อการกระทำของปุ๋ยที่เป็นกรดทางสรีรวิทยา

ปูนขาวเพิ่มประสิทธิภาพของปุ๋ยแร่ธาตุที่เป็นกรดทางสรีรวิทยาโดยเฉพาะแอมโมเนียและโพแทช

ผลบวกของปุ๋ยที่เป็นกรดทางสรีรวิทยาจะจางหายไปโดยไม่ต้องใช้มะนาวและเมื่อเวลาผ่านไปอาจกลายเป็นผลลบได้ ดังนั้นในพื้นที่ที่มีการปฏิสนธิ ผลผลิตที่ได้จึงน้อยกว่าพื้นที่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิด้วยซ้ำ การผสมผสานระหว่างปูนขาวกับการใช้ปุ๋ยจะเพิ่มประสิทธิภาพได้ 25–50%

ปูนขาวกระตุ้นกระบวนการของเอนไซม์ในดิน ซึ่งตัดสินความอุดมสมบูรณ์โดยอ้อม

เรียบเรียงโดย: Grigorovskaya P.I.

เพิ่มหน้า: 05.12.13 00:40 น

อัพเดทล่าสุด: 05/22/14 16:25 น

แหล่งวรรณกรรม:

กลินก้า เอ็น.แอล. เคมีทั่วไป. หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย. สำนักพิมพ์: L: Chemistry, 1985, p. 731

Mineev V. G. เคมีเกษตร: ตำราเรียน - ฉบับที่ 2 แก้ไขและเพิ่มเติม - ม.: สำนักพิมพ์ MGU, สำนักพิมพ์ KolosS, 2547 - 720 p., L. ป่วย.: ป่วย. – (แบบเรียนมหาวิทยาลัยแบบคลาสสิก).

Petrov ปริญญาตรี, Seliverstov N.F. แร่ธาตุอาหารของพืช คู่มืออ้างอิงสำหรับนักเรียนและชาวสวน. Yekaterinburg, 1998. 79 น.

สารานุกรมสำหรับเด็ก. เล่มที่ 17. เคมี. / ศีรษะ. เอ็ด เวอร์จิเนีย โวโลดิน. - M.: Avanta +, 2000. - 640 p., ill.

Yagodin B.A. , Zhukov Yu.P. , Kobzarenko V.I. เคมีเกษตร / เรียบเรียงโดย ศศ.บ. Yagodina - M.: Kolos, 2002. - 584 p.: silt (ตำราและสื่อการสอนสำหรับนักเรียนของสถาบันการศึกษาระดับสูง)

ภาพ (มาสเตอร์):

แคลเซียม 20 Ca ภายใต้ใบอนุญาต CC BY

ภาวะขาดแคลเซียมในข้าวสาลี โดย CIMMYT ได้รับอนุญาตภายใต้ CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

แคลเซียมและบทบาทต่อมนุษยชาติ -- เคมี

แคลเซียมและบทบาทต่อมนุษยชาติ

บทนำ

อยู่ในธรรมชาติ

ใบเสร็จ

คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติทางเคมี

การใช้สารประกอบแคลเซียม

บทบาททางชีวภาพ

บทสรุป

บรรณานุกรม

บทนำ

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สองซึ่งเป็นช่วงเวลาที่สี่ของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 20 ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ Ca (lat. Calcium) แคลเซียมที่เป็นสสารอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7440-70-2) เป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสีขาวสีเงินที่อ่อน ทำปฏิกิริยาได้

แม้จะมีอยู่ทั่วไปของธาตุ #20 แม้แต่นักเคมีก็ยังไม่เห็นธาตุแคลเซียม แต่โลหะนี้ทั้งภายนอกและในพฤติกรรมนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากโลหะอัลคาไล การสัมผัสซึ่งเต็มไปด้วยอันตรายจากไฟและการเผาไหม้ สามารถเก็บในอากาศได้อย่างปลอดภัย ไม่ติดไฟจากน้ำ คุณสมบัติเชิงกลของธาตุแคลเซียมไม่ได้ทำให้เป็น "แกะดำ" ในตระกูลโลหะ: แคลเซียมมีความแข็งแกร่งและความแข็งมากกว่าแคลเซียมหลายตัว มันสามารถเปิดเครื่องกลึง, วาดเป็นลวด, ปลอมแปลง, กด

ถึงกระนั้นแคลเซียมที่เป็นองค์ประกอบก็แทบไม่เคยใช้เป็นวัสดุโครงสร้างเลย เขากระตือรือร้นเกินไปสำหรับสิ่งนั้น แคลเซียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ซัลเฟอร์ ฮาโลเจนได้ง่าย แม้ว่าไนโตรเจนและไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาภายใต้เงื่อนไขบางประการ สภาพแวดล้อมของคาร์บอนออกไซด์ซึ่งเฉื่อยสำหรับโลหะส่วนใหญ่นั้นมีความก้าวร้าวต่อแคลเซียม มันเผาไหม้ในบรรยากาศของ CO และ CO2

ประวัติและที่มาของชื่อ

ชื่อขององค์ประกอบมาจาก lat Calx (ในกรณีสัมพันธการก Calcis) -- "ปูนขาว", "หินเนื้ออ่อน" มันถูกเสนอโดยนักเคมีชาวอังกฤษ Humphrey Davy ซึ่งในปี 1808 ได้แยกโลหะแคลเซียมด้วยวิธีอิเล็กโทรไลต์ เดวี่อิเล็กโทรไลซ์ส่วนผสมของปูนขาวแบบเปียกกับปรอทออกไซด์ HgO บนแผ่นแพลทินัมซึ่งเป็นขั้วบวก ลวดทองคำขาวที่แช่อยู่ในปรอทเหลวทำหน้าที่เป็นแคโทด จากผลของอิเล็กโทรลิซิสทำให้ได้แคลเซียมอะมัลกัม เดวี่ได้ขับสารปรอทออกไปแล้วได้รับโลหะที่เรียกว่าแคลเซียม

สารประกอบแคลเซียม - หินปูน หินอ่อน ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับปูนขาว - ผลิตภัณฑ์จากหินปูนที่เผาไหม้) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเป็นเวลาหลายพันปีมาแล้ว จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นพืชที่เรียบง่าย ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier ได้เสนอว่าปูนขาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารเชิงซ้อน

อยู่ในธรรมชาติ

เนื่องจากไม่พบกิจกรรมทางเคมีที่สูงของแคลเซียมในรูปอิสระในธรรมชาติ

แคลเซียมคิดเป็น 3.38% ของมวลเปลือกโลก (อันดับที่ 5 รองจากออกซิเจน ซิลิกอน อะลูมิเนียม และเหล็ก)

ไอโซโทป แคลเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบของส่วนผสมของไอโซโทปหกชนิด: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca และ 48Ca ซึ่งที่พบมากที่สุด - 40Ca - คือ 96.97%

จากไอโซโทปแคลเซียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ 6 ชนิด มี 5 ชนิดที่เสถียร ไอโซโทป 48Ca ที่หก ซึ่งเป็นไอโซโทปที่หนักที่สุดในหกและหายากมาก (ไอโซโทปที่มีอยู่มากมายเพียง 0.187%) เพิ่งถูกค้นพบว่ามีการสลายตัวแบบเบตาสองเท่าโดยมีครึ่งชีวิต 5.3 × 1019 ปี

ในหินและแร่ แคลเซียมส่วนใหญ่มีอยู่ในองค์ประกอบของซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกตของหินต่างๆ (หินแกรนิต ไนส์ ฯลฯ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเฟลด์สปาร์ - แอนนอร์ไทต์ Ca

ในรูปของหินตะกอน สารประกอบแคลเซียมจะแสดงด้วยชอล์คและหินปูน ซึ่งประกอบด้วยแร่แคลไซต์ (CaCO3) เป็นส่วนใหญ่ รูปแบบผลึกของแคลไซต์หินอ่อนนั้นพบได้น้อยกว่าในธรรมชาติ

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

แคลเซียมซึ่งเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วในเปลือกโลกและสะสมในระบบธรณีเคมีต่างๆ ก่อให้เกิดแร่ธาตุ 385 ชนิด (อันดับสี่ในแง่ของจำนวนแร่ธาตุ)

การอพยพในเปลือกโลก. ในการย้ายถิ่นตามธรรมชาติของแคลเซียม "สมดุลคาร์บอเนต" มีบทบาทสำคัญที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนตกับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์กับการก่อตัวของไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้:

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

(สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้ายหรือขวาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์)

การอพยพทางชีวภาพ ในชีวมณฑล สารประกอบแคลเซียมพบได้ในเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชเกือบทุกชนิด (ดูด้านล่าง) แคลเซียมจำนวนมากเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ไฮดรอกซีอะพาไทต์ Ca5 (PO4) 3OH หรือในอีกทางหนึ่ง 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 เป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลัง รวมถึงมนุษย์ด้วย เปลือกและกระดองของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิด เปลือกไข่ ฯลฯ ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตของมนุษย์และสัตว์ 1.4-2% Ca (โดยมวลส่วน); ในร่างกายมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กก. ปริมาณแคลเซียมอยู่ที่ประมาณ 1.7 กก. (ส่วนใหญ่อยู่ในองค์ประกอบของสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อกระดูก)

ใบเสร็จ

แคลเซียมโลหะอิสระได้มาจากการอิเล็กโทรไลซิสของของหลอมที่ประกอบด้วย CaCl2 (75-80%) และ KCl หรือจาก CaCl2 และ CaF2 ตลอดจนการลดลงของอะลูมิเทอร์มิกของ CaO ที่ 1170-1200 °C:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองครั้ง สูงถึง 443 °C เสถียร ?-Ca ที่มีโครงตาข่ายตรงกลางลูกบาศก์ (พารามิเตอร์ a = 0.558 nm) สูงกว่าความเสถียร ?-Ca ที่มีโครงตาข่ายที่มีโครงลูกบาศก์ตรงกลางของประเภท ?-Fe (พารามิเตอร์ a = 0.448 nm) . เอนทัลปีมาตรฐาน การเปลี่ยนผ่าน H0 > ? เท่ากับ 0.93 กิโลจูล/โมล

คุณสมบัติทางเคมี

แคลเซียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั่วไป กิจกรรมทางเคมีของแคลเซียมนั้นสูง แต่ต่ำกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทอื่น ๆ ทั้งหมด มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้นในอากาศได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากพื้นผิวของโลหะแคลเซียมมักจะเป็นสีเทาหม่น ดังนั้นแคลเซียมจึงมักจะถูกเก็บในห้องปฏิบัติการ เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทอื่นๆ ในขวดโหลที่ปิดแน่นภายใต้ชั้น น้ำมันก๊าดหรือพาราฟินเหลว

ในชุดศักย์มาตรฐาน แคลเซียมจะอยู่ทางซ้ายของไฮโดรเจน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Ca2+/Ca0 คือ ?2.84 V เพื่อให้แคลเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขัน แต่ไม่มีการจุดระเบิด:

Ca + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2 ^ + Q.

ด้วยอโลหะที่ใช้งานอยู่ (ออกซิเจน คลอรีน โบรมีน) แคลเซียมจะทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะปกติ:

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

เมื่อได้รับความร้อนในอากาศหรือออกซิเจน แคลเซียมจะติดไฟ ด้วยอโลหะที่มีการใช้งานน้อยกว่า (ไฮโดรเจน โบรอน คาร์บอน ซิลิกอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และอื่นๆ) แคลเซียมจะทำปฏิกิริยาเมื่อได้รับความร้อน ตัวอย่างเช่น:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

แคลเซียมฟอสไฟด์) แคลเซียมฟอสไฟด์ขององค์ประกอบ CaP และ CaP5 เป็นที่รู้จักกันเช่นกัน

2Ca + ศรี = Ca2Si

(แคลเซียมซิลิไซด์), แคลเซียมซิลิไซด์ขององค์ประกอบ CaSi, Ca3Si4 และ CaSi2 เป็นที่รู้จักกัน

ตามกฎแล้วปฏิกิริยาข้างต้นจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก (นั่นคือปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน) ในสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะทั้งหมด สถานะออกซิเดชันของแคลเซียมคือ +2 สารประกอบแคลเซียมส่วนใหญ่ที่มีอโลหะจะสลายตัวได้ง่ายด้วยน้ำ เช่น

CaH2 + 2H2O \u003d 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 CaF2 ฟลูออไรด์, CaCO3 คาร์บอเนต, CaSO4 ซัลเฟต, Ca3(PO4)2 ออร์โธฟอสเฟต, CaC2O4 ออกซาเลต และอื่นๆ บางชนิดไม่ละลายในน้ำ

สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือข้อเท็จจริงที่ว่าแคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นกรด (ไฮโดรคาร์บอเนต) Ca(HCO3)2 แตกต่างจากแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 คือละลายในน้ำ โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้นำไปสู่กระบวนการต่อไปนี้ เมื่อฝนเย็นหรือน้ำในแม่น้ำที่อิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์แทรกซึมใต้ดินและตกลงบนหินปูนจะสังเกตเห็นการละลายของพวกมัน:

CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (HCO3) 2.

ในสถานที่เดียวกับที่น้ำที่อิ่มตัวด้วยแคลเซียมไบคาร์บอเนตมาถึงพื้นผิวโลกและได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ ปฏิกิริยาย้อนกลับจะเกิดขึ้น:

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

ดังนั้นในธรรมชาติจึงมีการถ่ายโอนสารจำนวนมาก เป็นผลให้เกิดช่องว่างขนาดใหญ่ใต้ดินและหินที่สวยงาม "น้ำแข็งย้อย" - หินงอกหินย้อย - ก่อตัวขึ้นในถ้ำ

การปรากฏตัวของแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่จะกำหนดความกระด้างชั่วคราวของน้ำ เรียกว่าชั่วคราวเพราะเมื่อต้มน้ำ ไบคาร์บอเนตจะสลายตัว และ CaCO3 จะตกตะกอน ปรากฏการณ์นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าขนาดก่อตัวขึ้นในกาต้มน้ำเมื่อเวลาผ่านไป

การใช้โลหะแคลเซียม

โลหะแคลเซียมใช้เป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะโดยเฉพาะนิกเกิล ทองแดง และเหล็กกล้าไร้สนิม แคลเซียมและไฮไดรด์ยังใช้เพื่อให้ได้โลหะที่คืนสภาพได้ยาก เช่น โครเมียม ทอเรียม และยูเรเนียม โลหะผสมของแคลเซียมกับตะกั่วใช้ในแบตเตอรี่และโลหะผสมของตลับลูกปืน เม็ดแคลเซียมยังใช้เพื่อขจัดร่องรอยของอากาศออกจากอุปกรณ์ดูดฝุ่นด้วยไฟฟ้า

เมทัลเทอร์มี

แคลเซียมโลหะบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะเพื่อให้ได้โลหะหายาก

โลหะผสม

แคลเซียมบริสุทธิ์ใช้สำหรับโลหะผสมตะกั่ว ซึ่งใช้สำหรับการผลิตแผ่นแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดสตาร์ทเตอร์ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาและมีการคายประจุต่ำ นอกจากนี้ แคลเซียมโลหะยังใช้สำหรับการผลิตแคลเซียมแบบแบบบิต BKA คุณภาพสูง

นิวเคลียร์ฟิวชั่น

ไอโซโทป 48Ca เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตธาตุหนักยิ่งยวดและการค้นพบธาตุใหม่ในตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการใช้ไอออน 48Ca เพื่อผลิตธาตุหนักยิ่งยวดในเครื่องเร่งความเร็ว นิวเคลียสของธาตุเหล่านี้จะก่อตัวขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อใช้ "โพรเจกไทล์" (ไอออน) อื่นๆ หลายร้อยหลายพันเท่า

การใช้สารประกอบแคลเซียม

แคลเซียมไฮไดรด์ โดยการให้ความร้อนแก่แคลเซียมในบรรยากาศไฮโดรเจน จะได้ Cah3 (แคลเซียมไฮไดรด์) ซึ่งใช้ในโลหะวิทยา (โลหะความร้อน) และในการผลิตไฮโดรเจนในภาคสนาม

วัสดุออปติกและเลเซอร์ แคลเซียม ฟลูออไรด์ (ฟลูออไรต์) ใช้ในรูปของผลึกเดี่ยวในออปติก (วัตถุประสงค์ทางดาราศาสตร์ เลนส์ ปริซึม) และเป็นวัสดุเลเซอร์ แคลเซียม tungstate (scheelite) ในรูปของผลึกเดี่ยวถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีเลเซอร์และยังเป็นประกายไฟ

แคลเซียมคาร์ไบด์. แคลเซียมคาร์ไบด์ CaC2 ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ได้อะเซทิลีนและเพื่อลดโลหะ เช่นเดียวกับในการผลิตแคลเซียมไซยานาไมด์ (โดยการให้ความร้อนแคลเซียมคาร์ไบด์ในไนโตรเจนที่ 1200 ° C ปฏิกิริยาจะคายความร้อน ดำเนินการในเตาเผาไซยานาไมด์)

แหล่งที่มาของกระแสเคมี แคลเซียม ตลอดจนโลหะผสมกับอะลูมิเนียมและแมกนีเซียม ถูกใช้ในแบตเตอรี่ไฟฟ้าความร้อนสำรองเป็นขั้วบวก (เช่น ธาตุแคลเซียม-โครเมต) แคลเซียมโครเมตใช้ในแบตเตอรี่เช่นแคโทด คุณสมบัติของแบตเตอรี่ดังกล่าวคืออายุการเก็บรักษาที่ยาวนานมาก (ทศวรรษ) ในสภาพการใช้งาน ความสามารถในการทำงานในทุกสภาวะ (พื้นที่ ความดันสูง) พลังงานจำเพาะสูงโดยน้ำหนักและปริมาตร ข้อเสียคือระยะเวลาสั้น แบตเตอรี่ดังกล่าวถูกใช้เมื่อจำเป็นต้องสร้างพลังงานไฟฟ้าจำนวนมหาศาลในช่วงเวลาสั้นๆ (ขีปนาวุธ ยานอวกาศบางลำ ฯลฯ)

วัสดุทนไฟ. แคลเซียมออกไซด์ทั้งในรูปแบบอิสระและเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมเซรามิก ใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟ

ยา. สารประกอบแคลเซียมถูกใช้เป็นยาต้านฮีสตามีนกันอย่างแพร่หลาย

แคลเซียมคลอไรด์

แคลเซียมกลูโคเนต

แคลเซียมกลีเซอโรฟอสเฟต

นอกจากนี้ สารประกอบแคลเซียมยังถูกนำไปใช้ในการเตรียมการเพื่อป้องกันโรคกระดูกพรุน เป็นวิตามินคอมเพล็กซ์สำหรับสตรีมีครรภ์และผู้สูงอายุ

บทบาททางชีวภาพ

แคลเซียมเป็นธาตุอาหารหลักที่พบได้ทั่วไปในพืช สัตว์ และมนุษย์ ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ ส่วนใหญ่พบในโครงกระดูกและฟันในรูปของฟอสเฟต โครงกระดูกของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ (ฟองน้ำ ติ่งปะการัง หอย ฯลฯ) ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต (มะนาว) ในรูปแบบต่างๆ แคลเซียมไอออนมีส่วนร่วมในกระบวนการแข็งตัวของเลือดเช่นเดียวกับการรักษาแรงดันออสโมติกของเลือดให้คงที่ แคลเซียมไอออนยังทำหน้าที่เป็นหนึ่งในผู้ส่งสารที่สองสากลและควบคุมกระบวนการภายในเซลล์ที่หลากหลาย - การหดตัวของกล้ามเนื้อ เอกโซไซโทซิส รวมถึงการหลั่งฮอร์โมนและสารสื่อประสาท ฯลฯ ความเข้มข้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึมของเซลล์มนุษย์อยู่ที่ประมาณ 10–7 โมล ในของเหลวระหว่างเซลล์ประมาณ 10 ?3 โมล

ความต้องการแคลเซียมขึ้นอยู่กับอายุ สำหรับผู้ใหญ่ค่าเผื่อรายวันที่ต้องการคือตั้งแต่ 800 ถึง 1,000 มิลลิกรัม (มก.) และสำหรับเด็กตั้งแต่ 600 ถึง 900 มก. ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเด็กเนื่องจากโครงกระดูกมีการเจริญเติบโตอย่างเข้มข้น แคลเซียมส่วนใหญ่ที่เข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมอาหารจะพบในผลิตภัณฑ์นม แคลเซียมที่เหลือพบในเนื้อสัตว์ ปลา และอาหารจากพืชบางชนิด (พืชตระกูลถั่วมีมากเป็นพิเศษ) การดูดซึมเกิดขึ้นทั้งในลำไส้ใหญ่และลำไส้เล็ก และเอื้ออำนวยโดยสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด วิตามินดีและวิตามินซี แลคโตส และกรดไขมันไม่อิ่มตัว บทบาทของแมกนีเซียมในการเผาผลาญแคลเซียมก็มีความสำคัญเช่นกัน หากขาดแคลเซียม แคลเซียมจะถูก "ชะล้าง" ออกจากกระดูกและสะสมอยู่ในไต (นิ่วในไต) และกล้ามเนื้อ

การดูดซึมแคลเซียมถูกขัดขวางโดยแอสไพริน กรดออกซาลิก อนุพันธ์ของฮอร์โมนเอสโตรเจน เมื่อรวมกับกรดออกซาลิก แคลเซียมจะให้สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นส่วนประกอบของนิ่วในไต

เนื่องจากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับแคลเซียมจำนวนมาก ปริมาณแคลเซียมในเลือดจึงถูกควบคุมอย่างแม่นยำ และด้วยโภชนาการที่เหมาะสม การขาดสารอาหารจึงไม่เกิดขึ้น การงดอาหารเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดตะคริว ปวดข้อ ง่วงนอน การเจริญเติบโตบกพร่อง และท้องผูก การขาดสารอาหารในระดับลึกจะนำไปสู่การเป็นตะคริวของกล้ามเนื้อถาวรและโรคกระดูกพรุน การใช้กาแฟและแอลกอฮอล์ในทางที่ผิดอาจเป็นสาเหตุของการขาดแคลเซียม เนื่องจากส่วนหนึ่งของแคลเซียมจะถูกขับออกทางปัสสาวะ

ปริมาณแคลเซียมและวิตามินดีที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดภาวะแคลเซียมในเลือดสูง ตามด้วยการกลายเป็นแคลเซียมของกระดูกและเนื้อเยื่ออย่างรุนแรง (ส่วนใหญ่ส่งผลต่อระบบทางเดินปัสสาวะ) ส่วนเกินเป็นเวลานานขัดขวางการทำงานของกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อประสาท เพิ่มการแข็งตัวของเลือด และลดการดูดซึมสังกะสีจากเซลล์กระดูก ขนาดยาที่ปลอดภัยสูงสุดต่อวันสำหรับผู้ใหญ่คือ 1,500 ถึง 1,800 มิลลิกรัม

ผลิตภัณฑ์ แคลเซียม มก./100 ก

งา 783

ตำแย 713

ป่าชบา 505

กล้าใหญ่ 412

กาลินโซกา 372

ปลาซาร์ดีนในน้ำมัน330

หน่อไม้เลื้อย289

โรสฮิปสุนัข257

อัลมอนด์ 252

ต้นแปลนทินรูปใบหอก. 248

เฮเซลนัท 226

เมล็ดบานไม่รู้โรย214

วอเตอร์เครส214

ถั่วเหลืองแห้ง 201

เด็กอายุต่ำกว่า 3 ปี - 600 มก.

เด็กอายุ 4 ถึง 10 ปี - 800 มก.

เด็กอายุ 10 ถึง 13 ปี - 1,000 มก.

วัยรุ่น 13 ถึง 16 ปี - 1200 มก.

เยาวชนอายุ 16 ปีขึ้นไป - 1,000 มก.

ผู้ใหญ่อายุ 25 ถึง 50 ปี - 800 ถึง 1200 มก.

สตรีมีครรภ์และให้นมบุตร - 1,500 ถึง 2,000 มก.

บทสรุป

แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุดในโลก มีอยู่มากมายในธรรมชาติ: เทือกเขาและหินดินเหนียวเกิดจากเกลือแคลเซียม พบได้ในน้ำทะเลและแม่น้ำ และเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตในพืชและสัตว์

แคลเซียมล้อมรอบชาวเมืองอย่างต่อเนื่อง: วัสดุก่อสร้างหลักเกือบทั้งหมด - คอนกรีต, แก้ว, อิฐ, ซีเมนต์, ปูนขาว - มีองค์ประกอบนี้ในปริมาณที่มาก

โดยธรรมชาติแล้วด้วยคุณสมบัติทางเคมีเช่นนี้ แคลเซียมจึงไม่สามารถพบได้ในธรรมชาติในสภาวะอิสระ แต่สารประกอบแคลเซียม - ทั้งจากธรรมชาติและเทียม - มีความสำคัญยิ่ง

บรรณานุกรม

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

2. โดโรนิน N. A. Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 หน้าพร้อมภาพประกอบ

3. ดอทเซ็นโก เวอร์จิเนีย - โภชนาการเพื่อการรักษาและการป้องกัน - ถาม โภชนาการ 2544 - N1-p.21-25

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

www.e-ng.ru

โลกแห่งวิทยาศาสตร์

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบโลหะของกลุ่มย่อยหลัก II ของกลุ่มที่ 4 ของระบบธาตุเคมี อยู่ในตระกูลโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ระดับพลังงานชั้นนอกของอะตอมแคลเซียมมี s-อิเล็กตรอน 2 คู่

ซึ่งเขาสามารถให้พลังงานระหว่างปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นแคลเซียมจึงเป็นตัวรีดิวซ์และในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันที่ +2 โดยธรรมชาติแล้วแคลเซียมจะเกิดขึ้นในรูปของเกลือเท่านั้น เศษส่วนมวลของแคลเซียมในเปลือกโลกคือ 3.6% แร่แคลเซียมธรรมชาติหลักคือแคลไซต์ CaCO3 และพันธุ์ต่างๆ - หินปูน ชอล์ก หินอ่อน นอกจากนี้ยังมีสิ่งมีชีวิต (เช่น ปะการัง) ซึ่งกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต แร่ธาตุแคลเซียมที่สำคัญ ได้แก่ โดโลไมต์ CaCO3 MgCO3 ฟลูออไรต์ CaF2 ยิปซั่ม CaSO4 2h3O อะพาไทต์ เฟลด์สปาร์ เป็นต้น แคลเซียมมีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต สัดส่วนมวลของแคลเซียมในร่างกายมนุษย์คือ 1.4-2% เป็นส่วนหนึ่งของฟัน กระดูก เนื้อเยื่อและอวัยวะอื่น ๆ มีส่วนร่วมในกระบวนการแข็งตัวของเลือด กระตุ้นการทำงานของหัวใจ เพื่อให้ร่างกายได้รับแคลเซียมในปริมาณที่เพียงพอจำเป็นต้องบริโภคนมและผลิตภัณฑ์จากนม, ผักสีเขียว, ปลา สารแคลเซียมที่เรียบง่ายคือโลหะเงินสีขาวทั่วไป เป็นพลาสติกค่อนข้างแข็ง มีความหนาแน่น 1.54 g/cm3 และมีจุดหลอมเหลว 842? C. ทางเคมี แคลเซียมมีบทบาทมาก ภายใต้สภาวะปกติ จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นในอากาศได้ง่าย จึงเก็บในภาชนะที่ปิดสนิท เมื่อได้รับความร้อนในอากาศแคลเซียมจะติดไฟและเกิดเป็นออกไซด์: 2Ca + O2 = 2CaO แคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนเมื่อได้รับความร้อนและกับฟลูออรีนแม้ในที่เย็น ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้คือเฮไลด์ที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น: Ca + Cl2 = CaCl2 เมื่อแคลเซียมถูกให้ความร้อนกับกำมะถันจะเกิดแคลเซียมซัลไฟด์: Ca + S = CaS แคลเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะอื่น ๆ ได้เช่นกัน การทำปฏิกิริยากับน้ำ นำไปสู่การก่อตัวของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ที่ละลายได้ไม่ดีและวิวัฒนาการของก๊าซไฮโดรเจน : Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3 โลหะแคลเซียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย มันถูกใช้เป็น rozkisnik ในการผลิตเหล็กและโลหะผสม เป็นตัวรีดิวซ์สำหรับการผลิตโลหะทนไฟบางชนิด

แคลเซียมได้มาจากการอิเล็กโทรไลซิสของแคลเซียมคลอไรด์ที่ละลาย ดังนั้นแคลเซียมจึงได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2351 โดย Humphry Davy

worldofscience.ru

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สองซึ่งเป็นช่วงเวลาที่สี่ของระบบธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 20 ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ Ca (lat. Calcium) แคลเซียมที่เป็นสสารอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7440-70-2) เป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสีขาวเงินที่มีปฏิกิริยาอ่อนและมีปฏิกิริยา

ประวัติและที่มาของชื่อ

ชื่อขององค์ประกอบมาจาก lat Calx (ในกรณีสัมพันธการก Calcis) - "มะนาว", "หินอ่อน" มันถูกเสนอโดยนักเคมีชาวอังกฤษ Humphrey Davy ซึ่งในปี 1808 ได้แยกโลหะแคลเซียมด้วยวิธีอิเล็กโทรไลต์ เดวี่อิเล็กโทรไลซ์ส่วนผสมของปูนขาวแบบเปียกกับปรอทออกไซด์ HgO บนแผ่นแพลทินัมซึ่งเป็นขั้วบวก ลวดทองคำขาวที่แช่อยู่ในปรอทเหลวทำหน้าที่เป็นแคโทด จากผลของอิเล็กโทรลิซิสทำให้ได้แคลเซียมอะมัลกัม เดวี่ได้ขับสารปรอทออกไปแล้วได้รับโลหะที่เรียกว่าแคลเซียม
สารประกอบแคลเซียม - หินปูน หินอ่อน ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับปูนขาว - ผลิตภัณฑ์จากหินปูนที่เผาไหม้) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเป็นเวลาหลายพันปีมาแล้ว จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นพืชที่เรียบง่าย ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier ได้เสนอว่าปูนขาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารเชิงซ้อน

ใบเสร็จ

แคลเซียมโลหะอิสระได้มาจากการอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมซึ่งประกอบด้วย CaCl 2 (75-80%) และ KCl หรือจาก CaCl 2 และ CaF 2 รวมทั้งการลดลงของอะลูมิเทอร์มิกของ CaO ที่ 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al → CaAl 2 O 4 + 3Ca

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองครั้ง สูงถึง 443 °C, α-Ca ที่มีโครงตาข่ายแบบลูกบาศก์ตรงกลางใบหน้าจะเสถียร (พารามิเตอร์ a = 0.558 นาโนเมตร) เหนือ β-Ca จะเสถียรด้วยโครงตาข่ายที่มีโครงแบบลูกบาศก์ตรงกลางของประเภท α-Fe (พารามิเตอร์ a = 0.448 นาโนเมตร). เอนทัลปีมาตรฐาน ΔH 0 ของการเปลี่ยนผ่าน α → β คือ 0.93 กิโลจูล/โมล
เมื่อความดันเพิ่มขึ้นทีละน้อย มันเริ่มแสดงคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ แต่ไม่ได้กลายเป็นเซมิคอนดักเตอร์ในความหมายเต็มของคำ (มันไม่ได้เป็นโลหะอีกต่อไป) ด้วยความดันที่เพิ่มขึ้น มันจะกลับสู่สถานะโลหะและเริ่มแสดงคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวด (อุณหภูมิของตัวนำยิ่งยวดสูงกว่าปรอทถึงหกเท่า และสูงกว่าองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดในการนำไฟฟ้า) พฤติกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของแคลเซียมนั้นคล้ายคลึงกันหลายประการกับสตรอนเชียม (เช่น ความคล้ายคลึงกันในตารางธาตุจะถูกรักษาไว้)

คุณสมบัติทางเคมี

แคลเซียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั่วไป กิจกรรมทางเคมีของแคลเซียมนั้นสูง แต่ต่ำกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทอื่น ๆ ทั้งหมด มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้นในอากาศได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากพื้นผิวของโลหะแคลเซียมมักจะเป็นสีเทาหม่น ดังนั้นแคลเซียมจึงมักจะถูกเก็บในห้องปฏิบัติการ เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทอื่นๆ ในขวดโหลที่ปิดแน่นภายใต้ชั้น น้ำมันก๊าดหรือพาราฟินเหลว