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

КАЛЦИЙ (лат. Calcium), Ca, химичен елементГрупа II кратка форма (2-ра група дълга форма) периодичната таблица; се отнася 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 са получени радиоизотопи с масови числа 34-54.

Историческа справка.Много естествени калциеви съединения са били известни в древността и са били широко използвани в строителството (например гипс, вар, мрамор). Калциевият метал е изолиран за първи път от G. Davy през 1808 г. по време на електролиза на смес от CaO и HgO оксиди и последващото разлагане на получената калциева амалгама. Името идва от латинското calx ( Родителен падеж calcis) - вар, мек камък.

Разпространение в природата. Съдържание на калций в земната корае 3,38% тегловни. Поради високата химическа активност не се среща в свободно състояние. Най-често срещаните 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 се намират в седиментни (като 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 Са 2+ йони определя твърдостта на водата.

Имоти. Външна конфигурация електронна обвивкакалциев атом 4s 2; в съединенията проявява степен на окисление +2, рядко +1; Електроотрицателност на Полинг 1,00, атомен радиус 180 pm, Ca 2+ йонен радиус 114 pm ( координационен номер 6). калцият е сребристо-бял мек метал; до 443 °C стабилна е модификацията с кубична лицево-центрирана кристална решетка, над 443 °C - с кубична тялоцентрирана решетка; точка на топене 842°C, точка на кипене 1484°C, плътност 1550 kg/m 3 ; топлопроводимост 125,6 W/(m K).

Калцият е метал с висока химическа активност (съхранява се в херметически затворени контейнери 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 (нитрид Ca 3 N 2), фосфор (фосфиди Ca 3 P 2, CaP, CaP 5), халкогени (халкогениди от състава CaX, където X е S, Se, Тези). Калцият взаимодейства с други метали (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn и др.), за да образува интерметални съединения. Калциевият метал реагира с вода, за да образува калциев хидроксид Ca(OH) 2 и H 2 . Реагира енергично 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 амид Ca(NH2)2. Образува различни комплексни съединения, най-важните са комплекси с кислородсъдържащи полидентатни лиганди, например Ca комплексонати.

Биологична роля. Калцият е биогенен елемент. Дневната нужда на човека от калций е около 1 г. В живите организми калциевите йони участват в процесите на мускулно съкращение и предаване на нервните импулси.

Касова бележка. Калциевият метал се произвежда чрез електролитни и металотермични методи. Електролитният метод се основава на електролиза на разтопен калциев хлорид със сензорен катод или течен медно-калциев катод. Калцият се дестилира от получената медно-калциева сплав при температура 1000-1080 °C и налягане 13-20 kPa. Металотермичният метод се основава на редукцията на калций от неговия оксид с алуминий или силиций при 1100-1200 °C. Това произвежда калциев алуминат или силикат, както и калциев газ, който след това се кондензира. Световното производство на калциеви съединения и материали, съдържащи калций, е 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 сплавите на калций с натрий, цинк и други метали, се използват като дезоксиданти и десулфуризатори на някои сплави и масла, за пречистване на аргон от кислород и азот и в електрически вакуумни устройства като абсорбер на газ. CaCl 2 хлоридът се използва като десикант в химическия синтез, гипсът се използва в медицината. Калциевите силикати са основните компоненти на цимента.

Лит .: Родякин В. В. Калций, неговите съединения и сплави. М., 1967; Спицин В. И., Мартиненко Л. И. 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 процеса на дестилация на живак, от който остава металът, т.нар. калций.На латиница варЗвучи като калкс, именно това име е избрано от английския химик за откритото вещество.

Калцият е елемент от главната подгрупа II на група IV на периодичната таблица на химичните елементи D.I. Менделеев, има атомно число 20 и атомна маса 40,08. Приета нотация- Ca (от латински - калций).

Физични и химични свойства

Калцият е химически активен мек алкален металсребро- бяло. Поради взаимодействието с кислорода и въглеродния диоксид, повърхността на метала става матова, така че калцият изисква специален режим на съхранение - плътно затворен контейнер, в който металът е напълнен със слой течен парафин или керосин.

Калцият е най-известният от необходимите на човека микроелементи, дневната нужда от него варира от 700 до 1500 mg за здрав възрастен човек, но се увеличава по време на бременност и кърмене, това трябва да се има предвид и калцият трябва да се набавя в формата на препаратите.

Да бъдеш сред природата

Калцият има много висока химическа активност, поради което не се среща в природата в свободна (чиста) форма. Въпреки това, той е петият най-често срещан в земната кора; намира се под формата на съединения в седиментни (варовик, креда) и скали (гранит); фелдшпатният анорит съдържа много калций.

Той е доста широко разпространен в живите организми, присъствието му е установено в растения, животни и хора, където присъства главно в зъбите и костната тъкан.

Усвояване на калций

Пречка за нормалното усвояване на калция от храните е консумацията на въглехидрати под формата на сладкиши и алкали, които неутрализират солна киселинастомаха, необходими за разтваряне на калций. Процесът на усвояване на калций е доста сложен, така че понякога не е достатъчно да се получи само от храната, необходим е 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 абсорбция на калций. Когато приемате калций (под формата на добавки) по време на хранене, абсорбцията се блокира, но приемането на калциеви добавки отделно от храната не засяга този процес по никакъв начин.

Почти целият калций в тялото (1 до 1,5 kg) се намира в костите и зъбите. Калцият участва в процесите на възбудимост на нервната тъкан, контрактилитета на мускулите, процесите на кръвосъсирване, влиза в състава на ядрото и мембраните на клетките, клетъчните и тъканните течности, има антиалергични и противовъзпалителни ефекти, предотвратява ацидозата и активира брой ензими и хормони. Калцият също участва в регулирането на пропускливостта на клетъчната мембрана и има обратен ефект.

Признаци на калциев дефицит

Признаците за недостиг на калций в организма са следните, на пръв поглед несвързани симптоми:

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

Причини за калциев дефицит

Причините за недостиг на калций могат да включват небалансирано хранене (особено гладуване), ниско съдържание на калций в храната, тютюнопушене и пристрастяване към кафе и напитки, съдържащи кофеин, дисбактериоза, бъбречни заболявания, заболявания на щитовидната жлеза, бременност, кърмене и менопауза.

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

Използване на калций в живота

Калцият е намерил приложение в металотермичното производство на уран, под формата на природни съединения се използва като суровина за производството на гипс и цимент, като средство за дезинфекция (известен 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. Земната кора съдържа приблизително 3% (тегл.). Среща се в множество находища на варовик и креда, както и мрамор, които са естествени разновидности на калциевия карбонат CaCO 3 . Гипс CaSO 4 × 2H 2 O, фосфорит Ca 3 (PO 4) 2 и накрая различни силикати, съдържащи калций, също се намират в големи количества.

Като просто веществокалцият е ковък, доста твърд, бял метал (фиг. 1). Във въздуха бързо се покрива със слой оксид, а при нагряване гори с ярък червеникав пламък. СЪС студена водакалцият реагира относително бавно, но бързо измества водорода от гореща вода, образувайки хидроксид.

Ориз. 1. Калций. Външен вид.

Атомна и молекулна маса на калций

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

Тъй като в свободно състояние калцият съществува под формата на моноатомни Ca молекули, стойностите на неговите атомни и молекулни маси съвпадат. 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 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca и 48 Ca, с явно преобладаване на изотопа 40 Ca (99,97%). Техните масови 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 изотопи на калций с масови числа от 34 до 57, сред които най-стабилен е 41 Ca с период на полуразпад 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 химично взаимодействиекалцият отдава валентните си 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 моноатомни Са молекули. Ето някои свойства, характеризиращи калциевия атом и молекула:

Калциеви сплави

Калцият служи като легиращ компонент в 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. Природният 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-изобилен (96, 97%).

Ca съединения - варовик, мрамор, гипс (както и вар - продукт от калциниране на варовик) са били използвани в строителството още в древността. До края на 18 век химиците смятат вар за просто вещество. През 1789 г. А. Лавоазие предполага, че вар, магнезий, 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, приготвя Ca амалгама и чрез дестилиране на живак от нея получава метал, наречен "калций" (от латински calx, пол calcis - вар) .

Разпространение на калция в природата.По изобилие в земната кора Ca се нарежда на 5-то място (след O, Si, Al и Fe); съдържание 2,96% тегл. Той мигрира енергично и се натрупва в различни геохимични системи, образувайки 385 минерала (4-то място по брой минерали). В мантията на Земята има малко Ca и вероятно още по-малко в ядрото на Земята (0,02% в железните метеорити). Ca преобладава в долната част на земната кора, натрупвайки се в основните скали; по-голямата част от Са се съдържа във фелдшпат - Ca анортит; съдържанието в основни скали е 6,72%, в кисели скали (гранити и др.) 1,58%. В биосферата възниква изключително рязка диференциация на Ca, свързана главно с „карбонатното равновесие“: когато въглеродният диоксид взаимодейства с карбонат CaCO 3, се образува разтворим бикарбонат Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-. Тази реакция е обратима и е в основата на преразпределението на Ca. Когато съдържанието на CO 2 във водите е високо, Ca е в разтвор, а когато съдържанието на CO 2 е ниско, минералът калцит CaCO 3 се утаява, образувайки дебели отлагания от варовик, креда и мрамор.

Биогенната миграция също играе огромна роля в историята на Ca. В живата материя на металните елементи Ca е основният. Известни са организми, които съдържат повече от 10% Ca (повече въглерод), изграждайки своя скелет от Ca съединения, главно от CaCO 3 (варовити водорасли, много мекотели, бодлокожи, корали, коренища и др.). С погребението на скелети в морето. животни и растения са свързани с натрупването на колосални маси от водорасли, корали и други варовици, които, потапяйки се в дълбините на земята и минерализирайки се превръщат в различни видове мрамор.

Обширните райони с влажен климат (горски зони, тундра) се характеризират с дефицит на Ca - тук той лесно се измива от почвата. Това е свързано с ниско плодородие на почвата, ниска продуктивност на домашните животни, малкия им размер и често заболявания на скелета. Ето защо голямо значениеима варуване на почви, хранене на домашни животни и птици и др. Напротив, в сух климат CaCO 3 е трудно да се разтвори, поради което ландшафтите на степите и пустините са богати на Ca. В солените блата и солените езера често се натрупва гипс CaSO 4 · 2H 2 O.

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

Подземните води играят важна роля в миграцията на Ca. Във варовиковите масиви на места те интензивно излугват CaCO 3, което е свързано с развитието на карста, образуването на пещери, сталактити и сталагмити. В допълнение към калцита, в моретата от минали геоложки епохи е имало широко разпространено отлагане на Ca фосфати (например фосфоритните находища Каратау в Казахстан), доломит CaCO 3 ·MgCO 3 и в лагуни по време на изпаряване - гипс.

В хода на геоложката история образуването на биогенни карбонати се увеличава и химичното утаяване на калцит намалява. В докамбрийските морета (преди повече от 600 милиона години) не е имало животни с варовити скелети; те са широко разпространени от камбрия (корали, гъби и др.). Това е свързано с високото съдържание на CO 2 в докамбрийската атмосфера.

Физични свойства на калция.Кристалната решетка на α-формата Ca (стабилна при обикновени температури) е лицево-центрирана кубична, a = 5,56 Å. Атомен радиус 1.97Å, Ca 2+ йонен радиус, 1.04Å. Плътност 1,54 g/cm 3 (20 °C). Над 464 °C хексагоналната β-форма е стабилна. t топи се 851 °C, t кипи 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 sec °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; температурният коефициент на електрическо съпротивление е 4,57·10 -3 (20 °C). Еластичен модул 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); 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); относително удължение 50%; Твърдост по Бринел 200-300 Mn/m2 (20-30 kgf/mm2). Калцият с достатъчно висока чистота е пластичен, лесно се пресова, навива и се поддава на рязане.

Химични свойства на калция.Конфигурацията на външната електронна обвивка на атома Ca 4s 2, според която Ca в съединенията е 2-валентен. Химически Ca е много активен. При нормални температури Ca лесно взаимодейства с кислорода и влагата във въздуха, така че се съхранява в херметически затворени контейнери или под минерално масло. При нагряване във въздух или кислород той се запалва, за да даде основния оксид CaO. Известни са и пероксидите Ca - CaO 2 и CaO 4. Ca реагира бързо със студена вода в началото, след това реакцията се забавя поради образуването на Ca (OH) 2 филм. Ca взаимодейства енергично с топла водаи киселини, отделящи Н2 (с изключение на концентрираната HNO3). Реагира с флуор на студено, а с хлор и бром - над 400 °C, давайки съответно CaF 2, CaCl 2 и CaBr 2. В разтопено състояние тези халогениди образуват така наречените подсъединения с Ca - CaF, CaCl, в които Ca формално е едновалентен. Когато Ca се нагрява 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 азотът дават Ca3N2 нитрид; взаимодействието на Ca с амоняка на студено води до сложен амоняк Ca 6. При нагряване без достъп на 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 прах при 1200 °C във вакуум от 0,01-0,02 mm Hg. Изкуство.; освободен при реакцията: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al 2 O 3 + 3Ca Парите на Ca кондензират върху студена повърхност; 2) чрез електролиза на стопилката CaCl 2 и KCl с течен медно-калциев катод се получава Cu - Ca сплав (65% Ca), от която Ca се дестилира при температура 950-1000 ° C във вакуум от 0,1-0,001 mm Hg. Изкуство.

Приложение на калций.Под формата на чист метал Ca се използва като редуциращ агент за U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и някои редкоземни метали от техните съединения. Използва се също за дезоксидиране на стомани, бронз и други сплави, за отстраняване на сяра от петролни продукти, за дехидратиране на органични течности, за пречистване на аргон от азотни примеси и като газов абсорбер в електрически вакуумни устройства. Антифрикционните материали от системата Pb-Na-Ca, както и сплавите Pb-Ca, използвани за производството на електрически черупки, са широко използвани в технологията. кабели Ca-Si-Ca сплавта (силикокалций) се използва като деоксидант и дегазатор при производството на висококачествени стомани.

Калций в тялото. Ca е един от биогенните елементи, необходими за нормалното протичане на жизнените процеси. Той присъства във всички тъкани и течности на животни и растения. Само редки организми могат да се развиват в среда, лишена от Ca. В някои организми съдържанието на Ca достига 38%; при хора - 1,4-2%. Клетките на растителните и животинските организми изискват строго определени съотношения на Ca 2+, Na + и K + йони в извънклетъчната среда. Растенията получават Ca от почвата. Въз основа на връзката им с Ca растенията се делят на калцефили и калцефоби. Животните получават Ca от храна и вода. Ca е необходим за образуването на редица клетъчни структури, поддържане на нормалната пропускливост на външните клетъчни мембрани, за оплождане на яйца на риби и други животни и активиране на редица ензими. Ca 2+ йони предават възбуждане на мускулните влакна, причинявайки тяхното свиване, увеличават силата на сърдечните контракции, повишават фагоцитната функция на левкоцитите и активират системата защитни протеиникръв, участват в нейното съсирване. В клетките почти целият Ca се намира под формата на съединения с протеини, нуклеинова киселина, фосфолипиди, в комплекси с неорганични фосфати и органични киселини. В кръвната плазма на хората и висшите животни само 20-40% от Са може да се свърже с протеини. При животни със скелет до 97-99% от целия Ca се използва като строителен материал: при безгръбначните главно под формата на CaCO 3 (черупки на мекотели, корали), при гръбначните - под формата на фосфати. Много безгръбначни съхраняват Ca преди линеене, за да изградят нов скелет или да осигурят жизнени функции при неблагоприятни условия.

Съдържанието на Ca в кръвта на хората и висшите животни се регулира от хормони на паращитовидните и щитовидните жлези. Ключова роля в тези процеси играе витамин D. Абсорбцията на Са става в предната част на тънките черва. Усвояването на Ca се влошава с намаляване на чревната киселинност и зависи от съотношението на Ca, P и мазнини 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). Ако в храната има излишък на P или оксалова киселина, абсорбцията на Ca се влошава. Жлъчните киселини ускоряват усвояването му. Оптималното съотношение Ca/мазнини в човешката храна е 0,04-0,08 g Ca на 1 g мазнина. Екскрецията на Ca се извършва главно през червата. Бозайниците губят много Ca в млякото по време на лактация. При нарушения на фосфорно-калциевия метаболизъм се развива рахит при млади животни и деца, а при възрастни се развиват промени в състава и структурата на скелета (остеомалация).

Калцият се намира в четвъртия основен 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.

Характеристики на калция като просто вещество

При нормални условия калцият е сребристо-бял метал. Имайки висока химическа активност, елементът е способен да образува много съединения от различни класове. Елементът е ценен за технически и индустриални химични синтези. Металът е широко разпространен в земната кора: делът му е около 1,5%. Калцият принадлежи към групата на алкалоземните метали: когато се разтвори във вода, той дава алкали, но в природата се среща под формата на множество минерали и. Морска водасъдържа калций във високи концентрации (400 mg/l).

Характеристиките на калция зависят от структурата на неговата кристална решетка. Този елемент има два вида: кубичен лицево-центричен и обемно-центричен. Видът на връзката в молекулата е метална.

Естествени източници на калций:

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

Физични свойства на калция и методи за получаване на метала

При нормални условия калцият е в твърдо агрегатно състояние. Металът се топи при 842 °C. Калцият е добър електрически и топлинен проводник. При нагряване преминава първо в течно, а след това в парообразно състояние и губи металните си свойства. Металът е много мек и може да се реже с нож. Кипи при 1484 °C.

Под налягане калцият губи своите метални свойства и електропроводимост. Но след това металните свойства се възстановяват и се появяват свойствата на свръхпроводник, няколко пъти по-високи от останалите.

Дълго време не беше възможно да се получи калций без примеси: поради високата си химична активност този елемент не се среща в природата в чист вид. Артикулът е отворен в началото на XIXвек. Калцият като метал за първи път е синтезиран от британския химик Хъмфри Дейви. Ученият открива особеностите на взаимодействието на стопилките на твърди минерали и соли с токов удар. Днес електролизата на калциеви соли (смес от калциев и калиев хлорид, смес от флуорид и калциев хлорид) остава най-подходящият метод за производство на метал. Калцият също се извлича от неговия оксид с помощта на алуминотермия, често срещан метод 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. При нагряване калцият реагира с азот, водород, въглерод, силиций, бор, фосфор, сяра и други вещества. На открито той незабавно взаимодейства с кислород и въглероден диоксид и поради това се покрива със сиво покритие.

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

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

Металът в състава на съединенията може да бъде идентифициран чрез неразтворими утайки 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 демонстрация как протича реакцията на вода и калций, не можете просто да извадите метала и да отрежете желаното парче от него. По-лесно е да използвате калциев метал в лабораторията под формата на стърготини.

Ако няма метални стърготини и в буркана има само големи парчета калций, ще ви трябват клещи или чук. Готовото парче калций с необходимия размер се поставя в колба или чаша вода. Калциевите стърготини се поставят в купа в марлена торбичка.

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

Парче калций изплува, уловено от водородни мехурчета. След около 30 секунди калцият се разтваря и водата става мътна бяла поради образуването на хидроксидна суспензия. Ако реакцията се извършва не в чаша, а в епруветка, можете да наблюдавате отделянето на топлина: епруветката бързо се нагрява. Реакцията на калций с вода не завършва със зрелищна експлозия, но взаимодействието на двете вещества протича енергично и изглежда грандиозно. Изживяването е безопасно.

Ако торбата 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 останалият калций в марлята ще заври. Ако част от мътния разтвор се филтрира през фуния в чаша, тогава, когато въглеродният окис CO₂ премине през разтвора, ще се образува утайка. Това не изисква въглероден диоксид - можете да издухате издишания въздух в разтвора през стъклена тръба.