Метални и неметални свойства на калция. Химични и физични свойства на калция, взаимодействието му с водата. Калцият и неговата роля за човечеството - Химия

КАЛЦИЙ (на латински калций), Ca, химичен елемент II група на кратката форма (2-ра група на дългата форма) периодична система; отнася се до алкалоземни метали; атомен номер 20; атомна маса 40,078. В природата има 6 стабилни изотопа: 40 Ca (96,941%), 42 Ca (0,647%), 43 Ca (0,135%), 44 Ca (2,086%), 46 Ca (0,004%), 48 Ca (0,187%) ; изкуствено получени радиоизотопи с масови числа 34-54.

Справка по история.Много естествени калциеви съединения са били известни в древни времена и са били широко използвани в строителството (например гипс, вар, мрамор). За първи път металният калций е изолиран от G. Davy през 1808 г. по време на електролизата на смес от CaO и HgO оксиди и последващо разлагане на образуваната калциева амалгама. Името идва от латинското calx ( Генитив calcis) - вар, мек камък.

Разпространение в природата. Съдържанието на калций в земната корае 3,38% тегловни. Поради високата си химическа активност не се среща в свободно състояние. Най-разпространените минерали са анортит Ca, анхидрит CaSO 4, апатит Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), гипс CaSO 4 2H 2 O, калцит и арагонит CaCO 3, перовскит CaTiO 3, флуорит CaF 2, шеелит CaWO 4 . Калциевите минерали са част от седиментни (например варовик), магмени и метаморфни скали. Калциевите съединения се намират в живите организми: те са основните компоненти на костната тъкан на гръбначните животни (хидроксиапатит, флуорапатит), коралови скелети, черупки на мекотели (калциев карбонат и фосфати) и др. Наличието на Ca 2+ йони определя твърдостта на водата .

Имоти. Външна конфигурация електронна обвивкакалциев атом 4s 2 ; в съединенията проявява степен на окисление +2, рядко +1; Електроотрицателност по Полинг 1.00, атомен радиус 180 pm, радиус на йони Ca 2+ 114 pm (координационен номер 6). калцият е сребристо-бял мек метал; до 443 °С, модификацията с кубична лицевоцентрирана кристална решетка е стабилна, над 443 °С - с кубична тялоцентрирана решетка; t pl 842°С, t kip 1484 °С, плътност 1550 kg/m3; топлопроводимост 125,6 W/(m K).

Калцият е метал с висока химическа активност (съхранява се в херметически затворени съдове или под слой минерално масло). При нормални условия той лесно взаимодейства с кислород (образува се калциев оксид CaO), при нагряване - с водород (CaH 2 хидрид), халогени (калциеви халиди), бор (CaB 6 борид), въглерод (калциев карбид CaC 2), силиций (Ca силициди 2 Si, CaSi, CaSi 2, Ca 3 Si 4), азот (Ca 3 N 2 нитрид), фосфор (Ca 3 P 2, CaP, CaP 5 фосфиди), халкогени (CaX халкогениди, където X е S, Се, тези). Калцият взаимодейства с други метали (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn и др.), за да образува интерметални съединения. Металният калций реагира с вода, за да образува калциев хидроксид Ca(OH) 2 и H 2 . Енергично взаимодейства с повечето киселини, образувайки съответните соли (например калциев нитрат, калциев сулфат, калциеви фосфати). Разтваря се в течен амоняк, за да образува тъмносин разтвор с метална проводимост. Когато амонякът се изпари, от такъв разтвор се отделя амоняк. Постепенно калцият реагира с амоняка, за да образува амида Ca(NH 2) 2 . Той образува различни комплексни съединения, като най-голямо значение имат комплексите с кислород-съдържащи полидентатни лиганди, например Ca комплексонати.

Биологична роля. Калцият се отнася до биогенни елементи. Дневната потребност на човека от калций е около 1 г. В живите организми калциевите йони участват в процесите на мускулно съкращаване и предаването на нервните импулси.

Разписка. Металният калций се получава чрез електролитни и металотермични методи. Електролитичният метод се основава на електролизата на разтопен калциев хлорид със сензорен катод или течен медно-калциев катод. Калцият се отдестилира от получената медно-калциева сплав при температура 1000-1080 °C и налягане 13-20 kPa. Металотермичният метод се основава на редукция на калция от неговия оксид с алуминий или силиций при 1100-1200 °C. Така се получава алуминат или калциев силикат, както и газообразен калций, който след това се кондензира. Световно производство на калциеви съединения и материали, съдържащи калций, около 1 милиард тона годишно (1998 г.).

Приложение. Калцият се използва като редуциращ агент при производството на много метали (Rb, Cs, Zr, Hf, V и др.). Калциевите силициди, както и калциевите сплави с натрий, цинк и други метали, се използват като деоксидатори и десулфуратори за някои сплави и масла, за пречистване на аргон от кислород и азот и като абсорбатор на газ във вакуумни устройства. CaCl 2 хлоридът се използва като изсушаващ агент при химически синтез, гипсът се използва в медицината. Калциевите силикати са основните компоненти на цимента.

Литература: Родякин В. В. Калцият, неговите съединения и сплави. М., 1967; Spitsyn V.I., Martynenko L.I. Неорганична химия. М., 1994. Част 2; Неорганична химия / Под редакцията на Ю. Д. Третяков. М., 2004. Т. 2.

Л. Н. Комисарова, М. А. Рюмин.

История на калция

Калцият е открит през 1808 г. от Хъмфри Дейви, който чрез електролиза на гасена вар и живачен оксид получава калциева амалгама в резултат на дестилацията на живак, от който остава металът, който получава името калций.на латински варЗвучи като калкс, именно това име е избрано от английския химик за откритото вещество.

Калцият е елемент от основната подгрупа II от група IV от периода на периодичната система от химични елементи D.I. Менделеев, има атомен номер 20 и атомна маса 40,08. Прието обозначение- Ca (от латински - калций).

Физични и химични свойства

Калцият е реактивен мек алкален металсребро- бял цвят. Поради взаимодействието с кислорода и въглеродния диоксид, повърхността на метала потъмнява, така че калцият се нуждае от специален режим на съхранение - плътно затворен контейнер, в който металът се излива със слой течен парафин или керосин.

Калцият е най-известният от микроелементите, необходими за човек, дневната нужда от него е от 700 до 1500 mg за здрав възрастен, но се увеличава по време на бременност и кърмене, това трябва да се има предвид и калцият трябва да бъде приемани под формата на лекарства.

Да бъдеш сред природата

Калцият има много висока химическа активност, следователно в свободна (чиста) форма не се среща в природата. Независимо от това, той е петият най-разпространен в земната кора, под формата на съединения се намира в седиментни (варовик, креда) и скали (гранит), аноритният фелдшпат съдържа много калций.

Той е широко разпространен в живите организми, присъствието му се среща в растенията, животните и човешките организми, където присъства предимно в състава на зъбите и костната тъкан.

Усвояване на калций

Пречка за нормалното усвояване на калция от храните е консумацията на въглехидрати под формата на сладки и алкали, които неутрализират солната киселина на стомаха, която е необходима за разтварянето на калция. Процесът на усвояване на калция е доста сложен, така че понякога не е достатъчно да се набавя само с храната, е необходим допълнителен прием на микроелемента.

Взаимодействие с другите

За да се подобри абсорбцията на калций в червата, е необходимо, което има тенденция да улесни процеса на усвояване на калций. При прием на калций (под формата на добавки) в процеса на хранене, усвояването се блокира, но приемането на калциеви добавки отделно от храната не влияе по никакъв начин на този процес.

Почти целият калций в тялото (1 до 1,5 кг) се намира в костите и зъбите. Калцият участва в процесите на възбудимост на нервната тъкан, мускулната контрактилност, процесите на кръвосъсирване, част е от ядрото и мембраните на клетките, клетъчните и тъканните течности, има противоалергично и противовъзпалително действие, предотвратява ацидозата, активира редица ензими и хормони. Калцият също участва в регулирането на пропускливостта на клетъчната мембрана и има обратен ефект.

Признаци на дефицит на калций

Признаците за липса на калций в организма са такива, на пръв поглед несвързани симптоми:

• нервност, влошаване на настроението;
• сърцебиене;
• конвулсии, изтръпване на крайниците;
• забавяне на растежа и деца;
• високо кръвно налягане;
• разслояване и чупливост на ноктите;
• болка в ставите, понижаване на "прага на болка";
• обилна менструация.

Причини за дефицит на калций

Причините за калциев дефицит могат да бъдат небалансирани диети (особено гладуване), ниско съдържание на калций в храната, тютюнопушене и пристрастяване към кафе и кофеинови напитки, дисбактериоза, бъбречни заболявания, щитовидна жлеза, бременност, периоди на кърмене и менопауза.

Излишъкът от калций, който може да възникне при прекомерна консумация на млечни продукти или неконтролиран прием на лекарства, се характеризира със силна жажда, гадене, повръщане, загуба на апетит, слабост и повишено уриниране.

Използването на калций в живота

Калцият е намерил приложение в металотермичното производство на уран, под формата на естествени съединения се използва като суровина за производството на гипс и цимент, като средство за дезинфекция (всеки знае белина).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

калций- двадесетият елемент от периодичната таблица. Обозначение - Ca от латинското "калций". Намира се в четвърти период, група IIA. Отнася се за метали. Основният заряд е 20.

Калцият е един от най-разпространените елементи в природата. Съдържа приблизително 3% (масови) в земната кора. Среща се като множество отлагания на варовик и тебешир, както и мрамор, които са естествени разновидности на калциев карбонат CaCO 3 . В големи количества се срещат и гипс CaSO 4 × 2H 2 O, фосфорит Ca 3 (PO 4) 2 и накрая различни калций-съдържащи силикати.

Като проста субстанциякалцият е ковък, сравнително твърд бял метал (фиг. 1). Във въздуха бързо се покрива със слой оксид и при нагряване изгаря с ярък червеникав пламък. Калцият реагира сравнително бавно със студена вода, но от топла водабързо измества водорода, образувайки хидроксид.

Ориз. 1. Калций. Външен вид.

Атомно и молекулно тегло на калция

Относителната молекулна маса на веществото (M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 от масата на въглероден атом и относителната атомна маса на елемент (Ar r) е колко пъти средната маса на атомите на химичен елемент е по-голяма от 1/12 масата на въглероден атом.

Тъй като в свободно състояние калцият съществува под формата на едноатомни Ca молекули, стойностите на неговата атомна и молекулна маса са еднакви. Те са равни на 40,078.

Изотопи на калций

Известно е, че в природата калцият може да се намери под формата на четири стабилни изотопа 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, с ясно преобладаване на изотопа 40Ca (99,97%). Масовите им числа са съответно 40, 42, 43, 44, 46 и 48. Ядрото на атома на калциевия изотоп 40 Ca съдържа двадесет протона и двадесет неутрона, а останалите изотопи се различават от него само по броя на неутроните.

Съществуват изкуствени калциеви изотопи с масови числа от 34 до 57, сред които най-стабилен е 41 Ca с период на полуразпад от 102 хиляди години.

Калциеви йони

Отвън енергийно нивоКалциевият атом има два електрона, които са валентни:

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

Като резултат химическо взаимодействиекалцият дарява своите валентни електрони, т.е. е техен донор и се превръща в положително зареден йон:

Ca 0 -2e → Ca 2+.

Молекула и атом на калций

В свободно състояние калцият съществува под формата на едноатомни Ca молекули. Ето някои свойства, които характеризират калциевия атом и молекула:

калциеви сплави

Калцият служи като легиращ компонент на някои оловни сплави.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

калций(Калций), Ca, химичен елемент от група II на периодичната система на Менделеев, атомен номер 20, атомна маса 40,08; сребристо-бял лек метал. Естественият елемент е смес от шест стабилни изотопа: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca и 48 Ca, от които 40 Ca е най-разпространеният (96,97%).

Съединенията на Ca - варовик, мрамор, гипс (както и вар - продукт на изгаряне на варовик) се използват в строителството от древни времена. До края на 18-ти век химиците смятали вар за проста субстанция. През 1789 г. А. Лавоазие предполага, че вар, магнезият, барит, алуминиев оксид и силициев диоксид са сложни вещества. През 1808 г. Г. Дейви, подлагайки смес от мокра гасена вар с живачен оксид на електролиза с живачен катод, приготви амалгама от Са и след като изтласка живак от нея, той получи метал, наречен "Калций" (от лат. calx , род дело калцис - вар) .

Разпределение на калций в природата.По отношение на изобилието в земната кора Са заема 5-то място (след O, Si, Al и Fe); съдържание 2,96% тегл. Той енергично мигрира и се натрупва в различни геохимични системи, образувайки 385 минерала (4-ти по брой минерали). Има малко Ca в земната мантия и вероятно още по-малко в земното ядро ​​(0,02% в железните метеорити). В долната част на земната кора преобладава Ca, натрупвайки се в основни скали; по-голямата част от Ca е затворена в фелдшпат - анортит Ca; съдържание в основни скали 6,72%, в кисели (гранити и други) 1,58%. В биосферата настъпва изключително рязко диференциране на Ca, свързано главно с "карбонатното равновесие": когато въглеродният диоксид взаимодейства с CaCO 3 карбонат, се образува разтворим бикарбонат Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \ u003d Ca (HCO 3) 2 \u003d Ca 2+ + 2HCO 3-. Тази реакция е обратима и е в основата на преразпределението на Са. При високо съдържание на CO 2 във водите, Ca е в разтвор, а при ниско съдържание на CO 2 минералът калцит CaCO 3 се утаява, образувайки мощни отлагания от варовик, тебешир и мрамор.

Биогенната миграция също играе огромна роля в историята на Ca. В живата материя от елементи-метали главният е Ca. Известни са организми, които съдържат повече от 10% Ca (повече въглерод), като изграждат скелета си от Ca съединения, главно CaCO 3 (варовити водорасли, много мекотели, бодлокожи, корали, коренища и др.). С погребението на скелетите на морето. Животните и растенията са свързани с натрупването на колосални маси от водорасли, корали и други варовици, които, потъвайки в дълбините на земята и минерализирайки се, се превръщат в различни видове мрамор.

Огромни райони с влажен климат (горски зони, тундра) се характеризират с дефицит на Ca - тук той лесно се извлича от почвата. Това е свързано с ниско плодородие на почвата, ниска продуктивност на домашните животни, малките им размери и често заболявания на скелета. Така голямо значениеима варуване на почвата, хранене на домашни животни и птици и др. Напротив, CaCO 3 е слабо разтворим в сух климат, така че степните и пустинните пейзажи са богати на Ca. Гипсът CaSO 4 2H 2 O често се натрупва в солените блата и солените езера.

Реките внасят много Ca в океана, но той не се задържа в океанската вода (средно съдържание е 0,04%), а се концентрира в скелетите на организмите и след смъртта им се отлага на дъното главно под формата на CaCO 3 . Варовиковите тини са широко разпространени на дъното на всички океани на дълбочини не повече от 4000 m (CaCO 3 се разтваря на големи дълбочини, организмите там често изпитват дефицит на Ca).

Подземните води играят важна роля в миграцията на Ca. Във варовиковите масиви те енергично извличат на места CaCO 3, което се свързва с развитието на карст, образуването на пещери, сталактити и сталагмити. В допълнение към калцита, в моретата от минали геоложки ери, отлагането на Ca фосфати (например, фосфоритните находища в Каратау в Казахстан), доломит CaCO 3 ·MgCO 3 и гипс по време на изпаряване е широко разпространено в моретата от минали геоложки епохи .

В хода на геоложката история образуването на биогенен карбонат се увеличава, докато химическото утаяване на калцит намалява. В докамбрийските морета (преди над 600 милиона години) не е имало животни с варовития скелет; те са получили широко разпространение още от камбрия (корали, гъби и др.). Това се дължи на високото съдържание на CO 2 в докамбрийската атмосфера.

Физични свойства на калция.Кристалната решетка на α-формата на Ca (стабилна при обикновена температура) е кубична с лицево центриране, a = 5.56Å. Атомен радиус 1.97Å, йонен радиус Ca 2+ 1.04Å. Плътност 1,54 g/cm3 (20 °C). Над 464 °C, хексагоналната β-форма е стабилна. t pl 851 °C, t kip 1482 °C; температурен коефициентлинейно разширение 22 10 -6 (0-300 °C); топлопроводимост при 20 °C 125,6 W/(m K) или 0,3 cal/(cm s °C); специфичен топлинен капацитет (0-100 °C) 623,9 j/(kg K) или 0,149 cal/(g °C); електрическо съпротивление при 20 °C 4,6 10 -8 ohm m или 4,6 10 -6 ohm cm; температурен коефициент на електрическо съпротивление 4,57 10 -3 (20 °C). Модул на еластичност 26 Gn / m 2 (2600 kgf / mm 2); якост на опън 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); граница на еластичност 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), граница на провлачване 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); удължение 50%; Твърдост по Бринел 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Калцият с достатъчно висока чистота е пластичен, добре пресован, валцуван и може да се обработва.

Химични свойства на калция.Конфигурацията на външната електронна обвивка на атома Ca 4s 2, според която Ca в съединенията е 2-валентен. Химически Са е много активен. При обикновени температури Ca лесно взаимодейства с кислорода и влагата във въздуха, така че се съхранява в херметически затворени съдове или под минерално масло. Когато се нагрява във въздух или кислород, той се запалва, давайки основния оксид CaO. Известни са също пероксидите Ca-CaO 2 и CaO 4. Отначало Ca реагира бързо със студена вода, след това реакцията се забавя поради образуването на Ca(OH) 2 филм. Ca взаимодейства енергично с топла водаи киселини, освобождаващи H2 (с изключение на концентрирана HNO3). Реагира с флуор на студено, а с хлор и бром - над 400 ° C, давайки съответно CaF 2, CaCl 2 и CaBr 2. Тези халогениди в разтопено състояние образуват с Ca така наречените подсъединения - CaF, CaCl, в които Ca е формално едновалентен. При нагряване на Ca със сяра се получава калциев сулфид CaS, последният добавя сяра, образувайки полисулфиди (CaS 2, CaS 4 и други). Взаимодействайки със сух водород при 300-400 ° C, Ca образува хидрид CaH 2 - йонно съединение, в което водородът е анион. При 500 °C Ca и азот дават Ca3N2 нитрид; взаимодействието на Са с амоняк в студа води до комплексния амоняк Са 6 . Когато се нагрява без достъп до въздух с графит, силиций или фосфор, Ca дава съответно калциев карбид CaC 2 , силициди Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 и фосфид Ca 3 P 2 . Ca образува интерметални съединения с Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn и др.

Получаване на калций.В промишлеността Ca се получава по два начина: 1) чрез нагряване на брикетирана смес от CaO и Al на прах при 1200 ° C във вакуум от 0,01-0,02 mm Hg. Изкуство.; освободен от реакцията: 6CaO + 2 Al \u003d 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Ca пара кондензира върху студена повърхност; 2) чрез електролиза на стопилка от CaCl 2 и KCl с течен медно-калциев катод се получава сплав от Cu - Ca (65% Ca), от която Ca се дестилира при температура 950-1000 ° C в вакуум от 0,1-0,001 mm Hg. Изкуство.

Използването на калций.Под формата на чист метал, Са се използва като редуциращ агент за U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и някои редкоземни метали от техните съединения. Използва се също за деоксидиране на стомани, бронзи и други сплави, за отстраняване на сяра от петролни продукти, за дехидратация на органични течности, за пречистване на аргон от азотни примеси и като абсорбатор на газ в електрически вакуумни устройства. Антифрикционните материали от системата Pb-Na-Ca, както и сплавите Pb-Ca, които се използват за производството на електрически корпуси, са получили голямо приложение в технологиите. кабели. Сплав Ca-Si-Ca (силикокалций) се използва като деоксидант и дегазатор при производството на висококачествени стомани.

калций в организма.Са е един от биогенните елементи, необходими за нормалното протичане на жизнените процеси. Присъства във всички тъкани и течности на животните и растенията. Само редки организми могат да се развиват в среда, лишена от Ca. В някои организми съдържанието на Са достига 38%; при хората - 1,4-2%. Клетките на растителните и животинските организми се нуждаят от строго определени съотношения на йони Ca 2+ , Na + и K + в извънклетъчната среда. Растенията получават Ca от почвата. Според връзката им с Ca растенията се делят на калцефили и калцефоби. Животните получават Ca от храната и водата. Са е необходим за образуването на редица клетъчни структури, поддържане на нормалната пропускливост на външните клетъчни мембрани, за оплождане на яйцата на риби и други животни и активиране на редица ензими. Ca 2+ йони предават възбуждане на мускулното влакно, предизвиквайки свиването му, увеличават силата на сърдечните контракции, повишават фагоцитната функция на левкоцитите, активират системата защитни протеиникръв, участват в нейната коагулация. В клетките почти целият Ca е под формата на съединения с протеини, нуклеинова киселина, фосфолипиди, в комплекси с неорганични фосфати и органични киселини. В кръвната плазма на хора и висши животни само 20-40% Ca могат да бъдат свързани с протеини. При животни със скелет до 97-99% от целия Ca се използва като строителен материал: при безгръбначни, главно под формата на CaCO 3 (черупки на мекотели, корали), при гръбначни, под формата на фосфати. Много безгръбначни съхраняват Ca преди линеене, за да изградят нов скелет или да осигурят жизненоважни функции при неблагоприятни условия.

Съдържанието на Ca в кръвта на хората и висшите животни се регулира от хормоните на паращитовидната и щитовидната жлеза. В тези процеси най-важна роля играе витамин D. Усвояването на Ca се извършва в предната част на тънките черва. Асимилацията на Ca се влошава с намаляване на киселинността в червата и зависи от съотношението на Ca, P и мазнините в храната. Оптималното съотношение Ca/P в кравето мляко е около 1,3 (в картофите 0,15, в боба 0,13, в месото 0,016). При излишък на P или оксалова киселина в храната, усвояването на Ca се влошава. Жлъчните киселини ускоряват усвояването му. Оптималното съотношение Ca/мазнина в човешката храна е 0,04-0,08 g Ca на 1 g мазнини. Екскрецията на Са става главно през червата. Бозайниците по време на лактация губят много Ca с мляко. При нарушения на фосфорно-калциевия метаболизъм при млади животни и деца се развива рахит, при възрастни животни - промяна в състава и структурата на скелета (остеомалация).

Калцият се намира в четвъртия голям период, втората група, основната подгрупа, поредният номер на елемента е 20. Според периодичната таблица на Менделеев атомното тегло на калция е 40,08. Формулата на най-високия оксид е CaO. Калцият има латинско име калций, така че символът на атома на елемента е Ca.

Характеристика на калция като просто вещество

При нормални условия калцият е сребристо-бял метал. Притежавайки висока химическа активност, елементът е в състояние да образува много съединения от различни класове. Елементът е ценен за технически и промишлен химичен синтез. Металът е широко разпространен в земната кора: неговият дял е около 1,5%. Калцият принадлежи към групата на алкалоземните метали: когато се разтваря във вода, той дава алкали, но в природата се среща под формата на множество минерали и. Морската вода съдържа калций във високи концентрации (400 mg/l).

Характеристиките на калция зависят от структурата на неговата кристална решетка. Този елемент има два вида от него: кубичен лице-центричен и обемно-центричен. Типът на връзката в молекулата е метален.

Естествени източници на калций:

• апатит;
• алабастър;
• гипс;
• калцит;
• флуорит;
• доломит.

Физични свойства на калция и методи за получаване на метал

При нормални условия калцият е в твърдо агрегатно състояние. Металът се топи при 842 °C. Калцият е добър електрически и топлопроводник. При нагряване той преминава първо в течност, а след това в състояние на пара и губи своите метални свойства. Металът е много мек и може да се реже с нож. Кипи при 1484 °C.

Под налягане калцият губи своите метални свойства и електрическа проводимост. Но след това металните свойства се възстановяват и се появяват свойствата на свръхпроводник, няколко пъти по-големи от останалите в тяхната производителност.

Дълго време не беше възможно да се получи калций без примеси: поради високата си химическа активност този елемент не се среща в природата в чиста форма. Артикулът е отворен в началото на XIXвек. Калцият като метал е синтезиран за първи път от британския химик Хъмфри Дейви. Ученият открива особеностите на взаимодействието на стопилки на твърди минерали и соли с токов удар. В днешно време електролизата на калциеви соли (смеси от калциев и калиев хлорид, смеси от калциев флуорид и калциев хлорид) остава най-актуалният метод за производство на метал. Калцият също се извлича от неговия оксид с помощта на алуминотермия, метод, разпространен в металургията.

Химични свойства на калция

Калцият е активен метал, който влиза в много взаимодействия. При нормални условия той лесно реагира, образувайки съответните бинарни съединения: с кислород, халогени. Кликнете, за да научите повече за калциевите съединения. Когато се нагрява, калцият реагира с азот, водород, въглерод, силиций, бор, фосфор, сяра и други вещества. На открито той незабавно взаимодейства с кислород и въглероден диоксид, поради което се покрива със сиво покритие.

Реагира бурно с киселини, понякога се запалва. В солите калцият проявява интересни свойства. Например, пещерните сталактити и сталагмити са калциев карбонат, образуван постепенно от вода, въглероден диоксид и бикарбонат в резултат на процеси вътре в подземните води.

Поради високата си активност в нормално състояние, калцият се съхранява в лаборатории в тъмни запечатани стъклени съдове под слой от парафин или керосин. Качествена реакция към калциевия йон е оцветяването на пламъка в наситен тухлено-червен цвят.

Металът в състава на съединенията може да бъде идентифициран чрез неразтворимо утаяване на някои соли на елемента (флуорид, карбонат, сулфат, силикат, фосфат, сулфит).

Реакция на вода с калций

Калцият се съхранява в буркани под слой защитна течност. За да проведете, демонстрирайки как протича реакцията на вода и калций, не можете просто да вземете метала и да отрежете желаното парче от него. Металният калций в лабораторията е по-лесен за използване под формата на стърготини.

Ако няма метални стърготини и има само големи парчета калций в банката, ще са необходими клещи или чук. Готовото парче калций с желания размер се поставя в колба или чаша с вода. Калциевите стърготини се поставят в чиния в торбичка от марля.

Калцият потъва на дъното и започва отделянето на водород (първо, на мястото, където се намира прясното счупване на метала). Постепенно се отделя газ от калциевата повърхност. Процесът наподобява бързо кипене, като в същото време се образува утайка от калциев хидроксид (гасена вар).

Парче калций изплува нагоре, прихванато от мехурчета водород. След около 30 секунди калцият се разтваря и водата става мътна бяла поради образуването на хидроксидна каша. Ако реакцията се провежда не в чаша, а в епруветка, може да се наблюдава отделяне на топлина: епруветката бързо се нагрява. Реакцията на калция с вода не завършва със зрелищна експлозия, но взаимодействието на двете вещества протича бурно и изглежда грандиозно. Изживяването е безопасно.

Ако торбичката с останалия калций се извади от водата и се държи във въздуха, след известно време, в резултат на протичащата реакция, ще настъпи силно нагряване и останалото в марлята ще заври. Ако част от мътния разтвор се филтрира през фуния в чаша, тогава ще се образува утайка, когато въглеродният оксид CO₂ премине през разтвора. Това не изисква въглероден диоксид - можете да издухате издишания въздух в разтвора през стъклена тръба.