Il calcio si trova nel quarto grande periodo, il secondo gruppo, il sottogruppo principale, il numero di serie dell'elemento è 20. Secondo la tavola periodica di Mendeleev, il peso atomico del calcio è 40,08. La formula dell'ossido più alto è CaO. Il calcio ha un nome latino calcio, quindi il simbolo dell'atomo dell'elemento è Ca.

Caratterizzazione del calcio come sostanza semplice

In condizioni normali, il calcio è un metallo bianco argenteo. Avendo un'elevata attività chimica, l'elemento è in grado di formare molti composti di classi diverse. L'elemento è di pregio per sintesi chimiche tecniche e industriali. Il metallo è molto diffuso la crosta terrestre: la sua quota è di circa l'1,5%. Il calcio appartiene al gruppo dei metalli alcalino terrosi: disciolto in acqua, dà alcali, ma in natura si presenta sotto forma di molteplici minerali e. Acqua di mare contiene calcio in alte concentrazioni (400 mg/l).

sodio puro

Le caratteristiche del calcio dipendono dalla struttura del suo reticolo cristallino. Questo elemento ne ha due tipi: centrato sulla faccia cubica e centrato sul volume. Il tipo di legame nella molecola è metallico.

Fonti naturali di calcio:

• apatite;
• alabastro;
• gesso;
• calcite;
• fluorite;
• dolomite.

Proprietà fisiche del calcio e metodi di produzione del metallo

In condizioni normali, il calcio è nel solido stato di aggregazione. Il metallo fonde a 842 °C. Il calcio è un buon conduttore elettrico e termico. Quando riscaldato, passa prima in un liquido, quindi in uno stato di vapore e perde le sue proprietà metalliche. Il metallo è molto morbido e può essere tagliato con un coltello. Bolle a 1484 °C.

Sotto pressione, il calcio perde le sue proprietà metalliche e la conduttività elettrica. Ma poi le proprietà metalliche vengono ripristinate e compaiono le proprietà di un superconduttore, parecchie volte superiori al resto nelle loro prestazioni.

Per molto tempo non è stato possibile ottenere calcio senza impurità: a causa della sua elevata attività chimica, questo elemento non si trova in natura nella sua forma pura. L'oggetto è stato aperto inizio XIX secolo. Il calcio come metallo fu sintetizzato per la prima volta dal chimico britannico Humphrey Davy. Lo scienziato ha scoperto le caratteristiche dell'interazione dei fusi di minerali solidi e sali con elettro-shock. Oggigiorno, l'elettrolisi dei sali di calcio (miscele di cloruri di calcio e potassio, miscele di fluoruro di calcio e cloruro di calcio) rimane il metodo più rilevante per la produzione del metallo. Il calcio viene anche estratto dal suo ossido utilizzando l'alluminotermia, un metodo comune in metallurgia.

Proprietà chimiche del calcio

Calcio - metallo attivo, che entra in molte interazioni. In condizioni normali, reagisce facilmente, formando i corrispondenti composti binari: con ossigeno, alogeni. Clicca per saperne di più sui composti del calcio. Quando riscaldato, il calcio reagisce con azoto, idrogeno, carbonio, silicio, boro, fosforo, zolfo e altre sostanze. All'aria aperta, interagisce istantaneamente con ossigeno e anidride carbonica, quindi si ricopre di un rivestimento grigio.

Reagisce violentemente con gli acidi, a volte infiammandosi. Nei sali, il calcio esibisce proprietà interessanti. Ad esempio, le stalattiti e le stalagmiti delle caverne sono carbonato di calcio, formato gradualmente dall'acqua, diossido di carbonio e bicarbonato a seguito di processi all'interno delle acque sotterranee.

A causa della sua elevata attività allo stato normale, il calcio viene immagazzinato nei laboratori in vetreria sigillata scura sotto uno strato di paraffina o cherosene. Una reazione qualitativa allo ione calcio è la colorazione della fiamma in un ricco colore rosso mattone.

Il calcio fa diventare la fiamma rossa

Il metallo nella composizione dei composti può essere identificato dai precipitati insolubili di alcuni sali dell'elemento (fluoruro, carbonato, solfato, silicato, fosfato, solfito).

La reazione dell'acqua con il calcio

Il calcio viene conservato in barattoli sotto uno strato di liquido protettivo. Per condurre, dimostrando come avviene la reazione di acqua e calcio, non puoi semplicemente prendere il metallo e tagliarne il pezzo desiderato. Calcio metallico dentro condizioni di laboratorio più facile da usare sotto forma di patatine.

Se non ci sono trucioli di metallo e ci sono solo grandi pezzi di calcio nella banca, saranno necessarie pinze o un martello. Il pezzo finito di calcio della dimensione desiderata viene posto in una fiaschetta o in un bicchiere d'acqua. I trucioli di calcio vengono posti in un piatto in un sacchetto di garza.

Il calcio affonda sul fondo e inizia l'evoluzione dell'idrogeno (prima, nel punto in cui si trova la frattura fresca del metallo). A poco a poco, il gas viene rilasciato dalla superficie del calcio. Il processo ricorda una rapida ebollizione, allo stesso tempo si forma un precipitato di idrossido di calcio (calce spenta).

spegnimento della calce

Un pezzo di calcio galleggia, raccolto da bolle di idrogeno. Dopo circa 30 secondi, il calcio si dissolve e l'acqua diventa di colore bianco torbido a causa della formazione di un impasto liquido di idrossido. Se la reazione viene condotta non in un becher, ma in una provetta, si può osservare uno sviluppo di calore: la provetta diventa rapidamente calda. La reazione del calcio con l'acqua non si esaurisce con un'esplosione spettacolare, ma l'interazione delle due sostanze procede violentemente e appare spettacolare. L'esperienza è sicura.

Se la borsa con il calcio rimanente viene rimossa dall'acqua e trattenuta nell'aria, dopo un po', a seguito della reazione in corso, si verificherà un forte riscaldamento e il resto nella garza bolle. Se parte della soluzione torbida viene filtrata attraverso un imbuto in un becher, quando il monossido di carbonio CO₂ viene fatto passare attraverso la soluzione, si formerà un precipitato. Ciò non richiede anidride carbonica: puoi soffiare l'aria espirata nella soluzione attraverso un tubo di vetro.

Storia del calcio

Il calcio fu scoperto nel 1808 da Humphry Davy, il quale, per elettrolisi di grassello di calce e ossido di mercurio, ottenne un amalgama di calcio, a seguito della distillazione del mercurio da cui restava il metallo, che prese il nome calcio. in latino lime suona come calx, fu questo nome che fu scelto dal chimico inglese per la sostanza scoperta.

Il calcio è un elemento del periodo principale del sottogruppo II gruppo IV sistema periodico elementi chimici D.I. Mendeleev, ha un numero atomico di 20 e una massa atomica di 40,08. La designazione accettata è Ca (dal latino - Calcio).

Proprietà fisiche e chimiche

Il calcio è un metallo alcalino reattivo, morbido, bianco argento. A causa dell'interazione con ossigeno e anidride carbonica, la superficie del metallo si appanna, quindi il calcio necessita di un regime di conservazione speciale: un contenitore ben chiuso in cui il metallo viene versato con uno strato di paraffina liquida o cherosene.

Il calcio è il più noto degli oligoelementi necessari per una persona, il fabbisogno giornaliero va da 700 a 1500 mg per un adulto sano, ma aumenta durante la gravidanza e l'allattamento, questo deve essere preso in considerazione e il calcio dovrebbe essere assunto sotto forma di farmaci.

Essere nella natura

Il calcio ha un'attività chimica molto elevata, quindi, in forma libera (pura), non si trova in natura. Tuttavia, è il quinto più comune nella crosta terrestre, sotto forma di composti si trova nei sedimentari (calcare, gesso) e nelle rocce (granito), il feldspato anorite contiene molto calcio.

È ampiamente distribuito negli organismi viventi, la sua presenza si trova nelle piante, negli organismi animali e umani, dove è presente principalmente nella composizione dei denti e del tessuto osseo.

Assorbimento del calcio

Un ostacolo al normale assorbimento del calcio dagli alimenti è il consumo di carboidrati sotto forma di dolci e alcali, che neutralizzano l'acido cloridrico dello stomaco, necessario per sciogliere il calcio. Il processo di assorbimento del calcio è piuttosto complicato, quindi a volte non è sufficiente ottenerlo solo con il cibo, è necessario un ulteriore apporto del microelemento.

Interazione con gli altri

Per migliorare l'assorbimento del calcio nell'intestino, è necessario, che tende a facilitare il processo di assorbimento del calcio. Quando si assume calcio (sotto forma di integratori) nel processo di alimentazione, l'assorbimento viene bloccato, ma l'assunzione di integratori di calcio separatamente dal cibo non influisce in alcun modo su questo processo.

Quasi tutto il calcio del corpo (da 1 a 1,5 kg) si trova nelle ossa e nei denti. Il calcio è coinvolto nei processi di eccitabilità del tessuto nervoso, contrattilità muscolare, processi di coagulazione del sangue, fa parte del nucleo e delle membrane delle cellule, dei fluidi cellulari e tissutali, ha effetti antiallergici e antinfiammatori, previene l'acidosi, attiva una serie di enzimi e ormoni. Il calcio è anche coinvolto nella regolazione della permeabilità della membrana cellulare e ha l'effetto opposto.

Segni di carenza di calcio

I segni di una mancanza di calcio nel corpo sono tali, a prima vista, sintomi non correlati:

• nervosismo, deterioramento dell'umore;
• cardiopalmo;
• convulsioni, intorpidimento degli arti;
• ritardo di crescita e bambini;
• alta pressione sanguigna;
• delaminazione e fragilità delle unghie;
• dolore alle articolazioni, abbassando la "soglia del dolore";
• mestruazioni abbondanti.

Cause di carenza di calcio

Le cause della carenza di calcio possono essere diete squilibrate (soprattutto fame), basso contenuto di calcio negli alimenti, fumo e dipendenza da caffè e bevande contenenti caffeina, disbatteriosi, malattie renali, tiroide, gravidanza, periodi di allattamento e menopausa.

L'eccesso di calcio, che può verificarsi con il consumo eccessivo di latticini o l'assunzione incontrollata di farmaci, è caratterizzato da sete grave, nausea, vomito, perdita di appetito, debolezza e aumento della minzione.

L'uso del calcio nella vita

Il calcio ha trovato applicazione nella produzione metallotermica dell'uranio, sotto forma di composti naturali viene utilizzato come materia prima per la produzione di gesso e cemento, come mezzo di disinfezione (tutti sanno candeggina).

Università tecnica petrolifera statale di Ufa

Dipartimento di Generale e chimica analitica»

Presentazione sul tema: "L'elemento calcio. Proprietà, ottenimento, applicazione "

Preparato da uno studente del gruppo BTS-11-01 Prokaev G.L.

Professore Associato Krasko SA

introduzione

Storia e origine del nome

Essere nella natura

Ricevuta

Proprietà fisiche

Proprietà chimiche

Applicazioni del calcio metallico

L'uso di composti di calcio

Ruolo biologico

Conclusione

Bibliografia

introduzione

Il calcio è un elemento del sottogruppo principale del secondo gruppo, il quarto periodo del sistema periodico di elementi chimici di D. I. Mendeleev, con numero atomico 20. È designato dal simbolo Ca (lat. Calcio). La semplice sostanza calcio (numero CAS: 7440-70-2) è un metallo alcalino terroso morbido, reattivo, bianco argento.

Il calcio è chiamato metallo alcalino terroso, è classificato come elemento S. A livello elettronico esterno, il calcio ha due elettroni, quindi fornisce composti: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3, ecc. Il calcio appartiene ai metalli tipici: ha un'elevata affinità per l'ossigeno, riduce quasi tutti i metalli dai loro ossidi e forma una base Ca (OH) 2 abbastanza forte.

Nonostante l'ubiquità dell'elemento n. 20, anche i chimici non hanno visto il calcio elementare. Ma questo metallo, sia esternamente che nel comportamento, non è affatto simile metalli alcalini, il cui contatto è irto di pericolo di incendi e ustioni. Può essere tranquillamente conservato in aria, non si accende dall'acqua.

Il calcio elementare non è quasi mai usato come materiale strutturale. È troppo attivo per quello. Il calcio reagisce facilmente con ossigeno, zolfo, alogeni. Anche con azoto e idrogeno, in determinate condizioni, reagisce. L'ambiente degli ossidi di carbonio, inerte per la maggior parte dei metalli, è aggressivo per il calcio. Brucia in un'atmosfera di CO e CO2.

Storia e origine del nome

Il nome dell'elemento deriva dal lat. calx (nel caso genitivo calcis) - "calce", "pietra tenera". Fu proposto dal chimico inglese Humphrey Davy, che nel 1808 isolò il calcio metallico con il metodo elettrolitico. Davy ha elettrolizzato una miscela di calce spenta bagnata con ossido di mercurio HgO su una lastra di platino, che era l'anodo. Un filo di platino immerso in mercurio liquido fungeva da catodo. Come risultato dell'elettrolisi, è stata ottenuta l'amalgama di calcio. Dopo aver scacciato il mercurio da esso, Davy ricevette un metallo chiamato calcio.

I composti del calcio - calcare, marmo, gesso (così come la calce - un prodotto della combustione del calcare) sono stati usati nelle costruzioni per diversi millenni fa. Fino alla fine del 18° secolo, i chimici consideravano la calce un semplice organismo. Nel 1789, A. Lavoisier suggerì che calce, magnesia, barite, allumina e silice sono sostanze complesse.

Essere nella natura

A causa dell'elevata attività chimica del calcio in forma libera in natura non si trova.

Il calcio rappresenta il 3,38% della massa della crosta terrestre (5° posto in abbondanza dopo ossigeno, silicio, alluminio e ferro).

Isotopi. Il calcio si trova in natura come una miscela di sei isotopi: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca e 48Ca, tra i quali il più comune - 40Ca - è del 96,97%.

Dei sei isotopi di calcio presenti in natura, cinque sono stabili. È stato recentemente scoperto che il sesto isotopo 48Ca, il più pesante dei sei e piuttosto raro (la sua abbondanza isotopica è solo dello 0,187%), subisce un doppio decadimento beta con un'emivita di 5,3 ×1019 anni.

nelle rocce e nei minerali. La maggior parte del calcio è contenuta nella composizione di silicati e alluminosilicati di varie rocce (graniti, gneiss, ecc.), in particolare nel feldspato - anortite Ca.

Sotto forma di rocce sedimentarie, i composti del calcio sono rappresentati da gesso e calcare, costituiti principalmente dal minerale calcite (CaCO3). La forma cristallina della calcite - marmo - si trova in natura molto meno frequentemente.

Sono abbastanza diffusi minerali di calcio come calcite CaCO3, anidrite CaSO4, alabastro CaSO4 0.5H2O e gesso CaSO4 2H2O, fluorite CaF2, apatite Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomite MgCO3 CaCO3. La presenza di sali di calcio e magnesio nell'acqua naturale ne determina la durezza.

Il calcio, che migra vigorosamente nella crosta terrestre e si accumula in vari sistemi geochimici, forma 385 minerali (il quarto per numero di minerali).

Migrazione nella crosta terrestre. Nella migrazione naturale del calcio, un ruolo significativo è svolto dall '"equilibrio carbonatico", associato alla reazione reversibile dell'interazione del carbonato di calcio con acqua e anidride carbonica con la formazione di bicarbonato solubile:

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

(l'equilibrio si sposta a sinistra oa destra a seconda della concentrazione di anidride carbonica).

migrazione biogenica. Nella biosfera, i composti del calcio si trovano in quasi tutti i tessuti animali e vegetali (vedi anche sotto). Una quantità significativa di calcio fa parte degli organismi viventi. Quindi, l'idrossiapatite Ca5(PO4)3OH, o, in un'altra notazione, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 è la base del tessuto osseo dei vertebrati, compreso l'uomo; gusci e gusci di molti invertebrati, gusci d'uovo, ecc. sono composti da carbonato di calcio CaCO3 Nei tessuti viventi di esseri umani e animali, 1,4-2% di Ca (per frazione di massa); in un corpo umano che pesa 70 kg, il contenuto di calcio è di circa 1,7 kg (principalmente nella composizione della sostanza intercellulare del tessuto osseo).

Ricevuta

Il calcio metallico libero si ottiene per elettrolisi di una massa fusa costituita da CaCl2 (75-80%) e KCl o da CaCl2 e CaF2, nonché per riduzione alluminotermica di CaO a 1170-1200 °C:

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

È stato anche sviluppato un metodo per ottenere calcio mediante dissociazione termica del carburo di calcio CaC2

Proprietà fisiche

Il calcio metallico esiste in due modifiche allotropiche. Resistente fino a 443°C α -Ca con reticolo cubico, più stabile β-Ca con un reticolo cubico a corpo centrato del tipo α -Fe. Entalpia standard ΔH0 transizione α → β è 0,93 kJ/mol.

Il calcio è un metallo leggero (d = 1,55), di colore bianco-argento. È più duro e si scioglie di più alta temperatura(851°C) rispetto al sodio, che si trova accanto ad esso nella tavola periodica. Questo perché ci sono due elettroni per ione calcio nel metallo. Ecco perchè legame chimico tra ioni e gas di elettroni, è più forte di quello del sodio. In reazioni chimiche gli elettroni di valenza del calcio passano agli atomi di altri elementi. In questo caso si formano ioni a doppia carica.

Proprietà chimiche

Il calcio è un tipico metallo alcalino terroso. L'attività chimica del calcio è elevata, ma inferiore a quella di tutti gli altri metalli alcalino terrosi. Reagisce facilmente con l'ossigeno, l'anidride carbonica e l'umidità nell'aria, motivo per cui la superficie del calcio metallico è solitamente di colore grigio opaco, quindi il calcio viene solitamente conservato in laboratorio, come altri metalli alcalino terrosi, in un barattolo ben chiuso sotto uno strato di cherosene o paraffina liquida.

Nella serie dei potenziali standard, il calcio si trova a sinistra dell'idrogeno. Il potenziale dell'elettrodo standard della coppia Ca2+/Ca0 è −2,84 V, quindi il calcio reagisce attivamente con l'acqua, ma senza accensione:

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

Con i non metalli attivi (ossigeno, cloro, bromo), il calcio reagisce in condizioni normali:

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

Se riscaldato in aria o ossigeno, il calcio si accende. Con non metalli meno attivi (idrogeno, boro, carbonio, silicio, azoto, fosforo e altri), il calcio interagisce quando riscaldato, ad esempio:

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

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

Ca + 2P = Ca3P2 (fosfuro di calcio),

Sono anche noti fosfuri di calcio di composizioni di CaP e CaP5;

Ca + Si = Ca2Si (siliciuro di calcio),

Sono anche noti siliciuri di calcio delle composizioni CaSi, Ca3Si4 e CaSi2.

Il corso delle reazioni di cui sopra, di regola, è accompagnato dal rilascio un largo numero calore (cioè queste reazioni sono esotermiche). In tutti i composti con non metalli, lo stato di ossidazione del calcio è +2. La maggior parte dei composti di calcio con non metalli vengono facilmente decomposti dall'acqua, ad esempio:

CaH2 + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + 2H2, N2 + 3H2O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH3.

Lo ione Ca2+ è incolore. Quando i sali di calcio solubili vengono aggiunti alla fiamma, la fiamma diventa rosso mattone.

I sali di calcio come CaCl2 cloruro, CaBr2 bromuro, CaI2 ioduro e Ca(NO3)2 nitrato sono altamente solubili in acqua. Il fluoruro di CaF2, il carbonato di CaCO3, il solfato di CaSO4, l'ortofosfato di Ca3(PO4)2, l'ossalato di CaC2O4 e alcuni altri sono insolubili in acqua.

Importante è il fatto che, a differenza del carbonato di calcio CaCO3, il carbonato di calcio acido (idrocarbonato) Ca(HCO3) 2 è solubile in acqua. In natura, questo porta ai seguenti processi. Quando la pioggia fredda o l'acqua di fiume, satura di anidride carbonica, penetra nel sottosuolo e cade sui calcari, si osserva la loro dissoluzione:

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

Negli stessi luoghi in cui l'acqua satura di bicarbonato di calcio affiora sulla superficie terrestre e viene riscaldata dai raggi solari, si verifica la reazione inversa:

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

Quindi in natura c'è un trasferimento di grandi masse di sostanze. Di conseguenza, nel sottosuolo possono formarsi enormi lacune e nelle grotte si formano bellissimi "ghiaccioli" di pietra - stalattiti e stalagmiti.

La presenza di bicarbonato di calcio disciolto nell'acqua determina in gran parte la durezza temporanea dell'acqua. Si chiama temporaneo perché quando l'acqua viene bollita, il bicarbonato si decompone e il CaCO3 precipita. Questo fenomeno porta, ad esempio, al fatto che nel tempo si formano delle squame nel bollitore.

calcio metallo chimico fisico

L'uso principale del calcio metallico è come agente riducente nella produzione di metalli, in particolare nichel, rame e acciaio inossidabile. Il calcio e il suo idruro vengono utilizzati anche per ottenere metalli di difficile recupero come cromo, torio e uranio. Vengono utilizzate leghe di calcio con piombo batterie ricaricabili e leghe per cuscinetti. I granuli di calcio vengono utilizzati anche per rimuovere le tracce di aria dai dispositivi di elettrovuoto. I sali solubili di calcio e magnesio determinano la durezza complessiva dell'acqua. Se sono presenti nell'acqua in piccole quantità, l'acqua è chiamata morbida. Con un alto contenuto di questi sali, l'acqua è considerata dura. La durezza viene eliminata mediante ebollizione; l'acqua viene talvolta distillata per eliminarla completamente.

Metaltermia

Il calcio metallico puro è ampiamente utilizzato in metallotermia per ottenere metalli rari.

Legatura

Il calcio puro viene utilizzato per legare il piombo, che viene utilizzato per la produzione di piastre batteria, batterie al piombo-acido di avviamento esenti da manutenzione con bassa autoscarica. Inoltre, il calcio metallico viene utilizzato per la produzione di babbit di calcio di alta qualità BKA.

Fusione nucleare

L'isotopo 48Ca è il materiale più efficiente e ampiamente utilizzato per la produzione di elementi superpesanti e la scoperta di nuovi elementi nella tavola periodica. Ad esempio, nel caso dell'utilizzo di ioni 48Ca per produrre elementi superpesanti negli acceleratori, i nuclei di questi elementi si formano centinaia e migliaia di volte in modo più efficiente rispetto a quando si utilizzano altri "proiettili" (ioni).

L'uso di composti di calcio

idruro di calcio. Riscaldando il calcio in atmosfera di idrogeno si ottiene il CaH2 (idruro di calcio), che viene utilizzato in metallurgia (metallotermia) e nella produzione di idrogeno in campo.

Materiali ottici e laser. Il fluoruro di calcio (fluorite) viene utilizzato sotto forma di cristalli singoli nell'ottica (obiettivi astronomici, lenti, prismi) e come materiale laser. Il tungstato di calcio (scheelite) sotto forma di cristalli singoli viene utilizzato nella tecnologia laser e anche come scintillatore.

Carburo di Calcio. Il carburo di calcio CaC2 è ampiamente utilizzato per ottenere acetilene e per ridurre i metalli, oltre che nella produzione di calciocianammide (riscaldando il carburo di calcio in azoto a 1200°C, la reazione è esotermica, effettuata in forni di cianammide).

Fonti di corrente chimica. Il calcio, così come le sue leghe con alluminio e magnesio, sono utilizzati nelle batterie elettriche termiche di riserva come anodo (ad esempio un elemento cromato di calcio). Il cromato di calcio viene utilizzato in batterie come il catodo. Una caratteristica di tali batterie è una durata di conservazione estremamente lunga (decenni) in condizioni utilizzabili, la capacità di funzionare in qualsiasi condizione (spazio, alte pressioni), un'elevata energia specifica in peso e volume. Lo svantaggio è la breve durata. Tali batterie vengono utilizzate dove è necessario creare una colossale energia elettrica per un breve periodo (missili balistici, alcuni veicoli spaziali, ecc.).

Materiali refrattari. L'ossido di calcio, sia in forma libera che come parte di miscele ceramiche, viene utilizzato nella produzione di materiali refrattari.

Medicinali. In medicina, i farmaci Ca eliminano i disturbi associati alla mancanza di ioni Ca nel corpo (con tetania, spasmofilia, rachitismo). I preparati di Ca riducono l'ipersensibilità agli allergeni e sono usati per trattare malattie allergiche (malattia da siero, febbre del sonno, ecc.). I preparati di Ca riducono l'aumento della permeabilità vascolare e hanno un effetto antinfiammatorio. Sono usati per vasculite emorragica, malattie da radiazioni, processi infiammatori (polmonite, pleurite, ecc.) E alcune malattie della pelle. È prescritto come agente emostatico, per migliorare l'attività del muscolo cardiaco e potenziare l'effetto dei preparati digitalici, come antidoto per l'avvelenamento con sali di magnesio. Insieme ad altri farmaci, i preparati di Ca sono usati per stimolare il travaglio. Il cloruro di calcio viene somministrato per bocca e per via endovenosa.

I preparati a base di Ca includono anche il gesso (CaSO4), utilizzato in chirurgia per i calchi in gesso, e il gesso (CaCO3), somministrato per via orale con una maggiore acidità del succo gastrico e per la preparazione di polvere di denti.

Ruolo biologico

Il calcio è un macronutriente comune nelle piante, negli animali e nell'uomo. Negli esseri umani e in altri vertebrati, la maggior parte si trova nello scheletro e nei denti sotto forma di fosfati. Gli scheletri della maggior parte dei gruppi di invertebrati (spugne, polipi corallini, molluschi, ecc.) sono composti da varie forme di carbonato di calcio (calce). Gli ioni di calcio sono coinvolti nei processi di coagulazione del sangue e nel mantenimento di una pressione osmotica costante del sangue. Gli ioni calcio servono anche come uno dei secondi messaggeri universali e regolano una varietà di processi intracellulari: contrazione muscolare, esocitosi, inclusa la secrezione di ormoni e neurotrasmettitori, ecc. La concentrazione di calcio nel citoplasma delle cellule umane è di circa 10-7 mol, nei fluidi intercellulari circa 10-3 mol.

La maggior parte del calcio che entra nel corpo umano con il cibo si trova nei latticini, il calcio rimanente si trova nella carne, nel pesce e in alcuni alimenti vegetali (i legumi sono particolarmente ricchi). L'assorbimento avviene sia nell'intestino tenue che crasso ed è facilitato da un ambiente acido, vitamina D e vitamina C, lattosio e acidi grassi insaturi. Anche il ruolo del magnesio nel metabolismo del calcio è importante, con la sua carenza, il calcio viene "lavato via" dalle ossa e depositato nei reni (calcoli renali) e nei muscoli.

L'assimilazione del calcio è impedita dall'aspirina, dall'acido ossalico, dai derivati ​​degli estrogeni. Combinandosi con l'acido ossalico, il calcio dà composti insolubili in acqua che sono componenti dei calcoli renali.

A causa del gran numero di processi associati al calcio, il contenuto di calcio nel sangue è regolato con precisione e con una corretta alimentazione non si verifica carenza. L'assenza prolungata dalla dieta può causare crampi, dolori articolari, sonnolenza, difetti di crescita e stitichezza. Una carenza più profonda porta a crampi muscolari permanenti e osteoporosi. L'abuso di caffè e alcol può essere la causa della carenza di calcio, poiché una parte di esso viene escreta nelle urine.

Dosi eccessive di calcio e vitamina D possono causare ipercalcemia, seguita da un'intensa calcificazione di ossa e tessuti (che interessano principalmente il sistema urinario). Un eccesso prolungato interrompe il funzionamento dei muscoli e dei tessuti nervosi, aumenta la coagulazione del sangue e riduce l'assorbimento di zinco da parte delle cellule ossee. La dose massima giornaliera sicura per un adulto è compresa tra 1500 e 1800 milligrammi.

Prodotti Calcio, mg/100 g

Sesamo 783

Ortica 713

Piantaggine grande 412

Sardine sott'olio 330

Edera Budra 289

Rosa canina 257

Mandorla 252

Piantaggine lanceolato. 248

Nocciola 226

Crescione 214

Fagioli di soia secchi 201

Bambini sotto i 3 anni - 600 mg.

Bambini da 4 a 10 anni - 800 mg.

Bambini da 10 a 13 anni - 1000 mg.

Adolescenti dai 13 ai 16 anni - 1200 mg.

Giovani dai 16 anni in su - 1000 mg.

Adulti da 25 a 50 anni - da 800 a 1200 mg.

Donne in gravidanza e allattamento - da 1500 a 2000 mg.

Conclusione

Il calcio è uno degli elementi più abbondanti sulla terra. Ce n'è molto in natura: catene montuose e rocce argillose sono formate da sali di calcio, si trova nelle acque marine e fluviali e fa parte di organismi vegetali e animali.

Il calcio circonda costantemente i cittadini: quasi tutti i principali materiali da costruzione - cemento, vetro, mattoni, cemento, calce - contengono questo elemento in quantità significative.

Naturalmente, avendo tale proprietà chimiche, il calcio non si trova in natura allo stato libero. Ma i composti del calcio, sia naturali che artificiali, sono diventati di fondamentale importanza.

Bibliografia

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Calcio(Calcio), Ca, un elemento chimico del gruppo II del sistema periodico di Mendeleev, numero atomico 20, massa atomica 40.08; metallo leggero bianco argento. L'elemento naturale è una miscela di sei isotopi stabili: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca e 48 Ca, di cui 40 Ca è il più comune (96,97%).

I composti di Ca - calcare, marmo, gesso (così come la calce - un prodotto della combustione del calcare) sono stati usati nelle costruzioni fin dall'antichità. Fino alla fine del 18° secolo i chimici consideravano la calce una sostanza semplice. Nel 1789, A. Lavoisier suggerì che calce, magnesia, barite, allumina e silice sono sostanze complesse. Nel 1808 G. Davy, sottoponendo ad elettrolisi con catodo di mercurio una miscela di grassello di calce bagnata con ossido di mercurio, preparò un amalgama di Ca e, dopo averne espulso il mercurio, ottenne un metallo chiamato "Calcium" (dal latino calx , genere caso calcis - lime) .

Distribuzione del calcio in natura. In termini di abbondanza nella crosta terrestre, Ca occupa il 5° posto (dopo O, Si, Al e Fe); contenuto 2,96% in peso. Migra vigorosamente e si accumula in vari sistemi geochimici, formando 385 minerali (4° posto per numero di minerali). C'è poco Ca nel mantello terrestre e, probabilmente, anche meno nel nucleo terrestre (0,02% nei meteoriti di ferro). Ca predomina nella parte inferiore della crosta terrestre, accumulandosi nelle rocce basiche; la maggior parte di Ca è racchiusa in feldspato - anortite Ca; contenuto in rocce basiche 6,72%, in acidi (graniti e altri) 1,58%. Nella biosfera si verifica una differenziazione eccezionalmente netta di Ca, principalmente associata all '"equilibrio carbonatico": quando l'anidride carbonica interagisce con il carbonato di CaCO 3, si forma il bicarbonato solubile Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \ u003d Ca (HCO 3) 2 \u003d Ca 2+ + 2HCO 3-. Questa reazione è reversibile ed è alla base della ridistribuzione del Ca. Con un alto contenuto di CO 2 nelle acque, Ca è in soluzione, e con un basso contenuto di CO 2 precipita la calcite minerale CaCO 3 formando potenti depositi di calcare, gesso e marmo.

Anche la migrazione biogenica gioca un ruolo enorme nella storia di Ca. Nella materia vivente da elementi-metalli, Ca è il principale. Sono noti organismi che contengono più del 10% di Ca (più carbonio), costruendo il loro scheletro da composti di Ca, principalmente CaCO 3 (alghe calcaree, molti molluschi, echinodermi, coralli, rizomi, ecc.). Con la sepoltura degli scheletri del mare. Animali e piante sono associati all'accumulo di colossali masse di alghe, coralli e altri calcari, che, immergendosi nelle profondità della terra e mineralizzandosi, si trasformano in vari tipi di marmo.

Enormi aree a clima umido (zone forestali, tundra) sono caratterizzate da una carenza di Ca - qui è facilmente lisciabile dal suolo. Ciò è associato alla bassa fertilità del suolo, alla bassa produttività degli animali domestici, alle loro piccole dimensioni e spesso a malattie scheletriche. Ecco perchè Grande importanza ha calcinazione del suolo, nutre animali domestici e uccelli, ecc. Al contrario, CaCO 3 è scarsamente solubile in un clima secco, quindi i paesaggi della steppa e del deserto sono ricchi di Ca. Il gesso CaSO 4 2H 2 O si accumula spesso nelle saline e nei laghi salati.

I fiumi portano molto Ca nell'oceano, ma non vi rimane acqua dell'oceano(contenuto medio 0,04%), ma concentrato negli scheletri degli organismi e dopo la loro morte si deposita sul fondo principalmente sotto forma di CaCO 3 . I limi calcarei sono diffusi sul fondo di tutti gli oceani a una profondità non superiore a 4000 m (il CaCO 3 si dissolve a grandi profondità, gli organismi spesso sperimentano una carenza di Ca).

Le acque sotterranee svolgono un ruolo importante nella migrazione di Ca. Nei massicci calcarei, in alcuni punti, lisciviano vigorosamente CaCO 3, che è associato allo sviluppo del carsismo, alla formazione di grotte, stalattiti e stalagmiti. Oltre alla calcite, nei mari delle passate ere geologiche, era diffusa la deposizione di fosfati di Ca (ad esempio i depositi di fosforite di Karatau in Kazakistan), di dolomite CaCO 3 ·MgCO 3 e gesso nelle lagune durante l'evaporazione.

In occasione storia geologica la formazione di carbonato biogenico è aumentata, mentre è diminuita la precipitazione chimica della calcite. Nei mari precambriani (oltre 600 milioni di anni fa) non esistevano animali con scheletro calcareo; si sono diffusi fin dal Cambriano (coralli, spugne, ecc.). Ciò è attribuito all'alto contenuto di CO 2 nell'atmosfera del Precambriano.

Proprietà fisiche del calcio. Il reticolo cristallino della forma α di Ca (stabile a temperatura ordinaria) è cubico a facce centrate, a = 5,56Å. Raggio atomico 1,97 Å, raggio ionico Ca 2+ 1,04 Å. Densità 1,54 g/cm3 (20 °C). Al di sopra di 464 °C, la forma β esagonale è stabile. t pl 851 °C, t kip 1482 °C; coefficiente di temperatura di dilatazione lineare 22 10 -6 (0-300 °C); conducibilità termica a 20 °C 125,6 W/(m K) o 0,3 cal/(cm s °C); calore specifico(0-100°C) 623,9 J/(kg K) o 0,149 cal/(g°C); resistività elettrica a 20 °C 4,6 10 -8 ohm mo 4,6 10 -6 ohm cm; coefficiente di temperatura della resistenza elettrica 4,57 10 -3 (20 °C). Modulo di elasticità 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); resistenza alla trazione 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); limite elastico 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), carico di snervamento 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); allungamento 50%; Durezza Brinell 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Il calcio di purezza sufficientemente elevata è plastico, ben pressato, laminato e può essere lavorato a macchina.

Proprietà chimiche del calcio. La configurazione del guscio elettronico esterno dell'atomo Ca 4s 2, secondo il quale Ca nei composti è 2-valente. Chimicamente Ca è molto attivo. A temperature normali, Ca interagisce facilmente con l'ossigeno e l'umidità nell'aria, quindi viene immagazzinato in contenitori ermeticamente chiusi o sotto olio minerale. Quando riscaldato in aria o ossigeno, si accende, dando l'ossido di base CaO. Sono anche noti perossidi Ca-CaO 2 e CaO 4. DA acqua fredda Ca reagisce rapidamente all'inizio, poi la reazione rallenta a causa della formazione di un film di Ca(OH) 2. Il Ca reagisce vigorosamente con l'acqua calda e gli acidi, liberando H 2 (tranne HNO 3 concentrato). Reagisce con il fluoro al freddo e con cloro e bromo - sopra i 400 ° C, dando rispettivamente CaF 2, CaCl 2 e CaBr 2. Questi alogenuri allo stato fuso formano con Ca i cosiddetti sottocomposti - CaF, CaCl, in cui Ca è formalmente monovalente. Quando Ca viene riscaldato con zolfo, si ottiene solfuro di calcio CaS, quest'ultimo aggiunge zolfo, formando polisolfuri (CaS 2, CaS 4 e altri). Interagendo con l'idrogeno secco a 300-400 ° C, Ca forma un idruro CaH 2 - un composto ionico in cui l'idrogeno è un anione. A 500 °C Ca e azoto danno Ca 3 N 2 nitruro; l'interazione del Ca con l'ammoniaca al freddo porta all'ammoniaca complessa Ca 6 . Quando riscaldato senza accesso all'aria con grafite, silicio o fosforo, Ca fornisce rispettivamente carburo di calcio CaC 2 , siliciuri Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 e fosfuro Ca 3 P 2 . Ca forma composti intermetallici con Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn e altri.

Ottenere il calcio. Nell'industria il Ca si ottiene in due modi: 1) riscaldando una miscela bricchettata di CaO e polvere di Al a 1200°C in un vuoto di 0,01-0,02 mm Hg. Arte.; rilasciato dalla reazione: 6CaO + 2 Al \u003d 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Il vapore di Ca si condensa su una superficie fredda; 2) per elettrolisi di una massa fusa di CaCl 2 e KCl con un catodo di rame-calcio liquido, si prepara una lega di Cu - Ca (65% Ca), da cui si distilla il Ca ad una temperatura di 950-1000 ° C in un vuoto di 0,1-0,001 mm Hg. Arte.

L'uso del calcio. Sotto forma di metallo puro, Ca è usato come agente riducente per U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb e alcuni metalli delle terre rare dai loro composti. Viene utilizzato anche per la disossidazione di acciai, bronzi e altre leghe, per la rimozione dello zolfo dai prodotti petroliferi, per la disidratazione liquidi organici, per la purificazione dell'argon dalle impurità dell'azoto e come assorbitore di gas nei dispositivi elettrici sottovuoto. I materiali antifrizione del sistema Pb-Na-Ca, così come le leghe Pb-Ca, che vengono utilizzate per la produzione di gusci elettrici, hanno ricevuto grandi applicazioni nella tecnologia. cavi. La lega Ca-Si-Ca (silicocalcium) viene utilizzata come disossidante e degassante nella produzione di acciai di alta qualità.

calcio nel corpo. Il Ca è uno degli elementi biogenici necessari per il normale corso dei processi vitali. È presente in tutti i tessuti e fluidi di animali e piante. Solo organismi rari possono svilupparsi in un ambiente privo di Ca. In alcuni organismi il contenuto di Ca raggiunge il 38%; nell'uomo - 1,4-2%. Le cellule di organismi vegetali e animali necessitano di rapporti rigorosamente definiti di ioni Ca 2+ , Na + e K + nei mezzi extracellulari. Le piante ottengono Ca dal suolo. In base alla loro relazione con il Ca, le piante si dividono in calcefili e calcefobi. Gli animali ottengono Ca dal cibo e dall'acqua. Il Ca è necessario per la formazione di numerose strutture cellulari, per il mantenimento della normale permeabilità delle membrane cellulari esterne, per la fecondazione delle uova di pesci e altri animali e per l'attivazione di numerosi enzimi. Gli ioni Ca 2+ trasmettono l'eccitazione alla fibra muscolare, provocandone la contrazione, aumentano la forza delle contrazioni cardiache, aumentano la funzione fagocitica dei leucociti, attivano il sistema delle proteine ​​del sangue protettive e partecipano alla sua coagulazione. Nelle cellule, quasi tutto il Ca è sotto forma di composti con proteine, acidi nucleici, fosfolipidi, in complessi con fosfati inorganici e acidi organici. Nel plasma sanguigno dell'uomo e degli animali superiori, solo il 20-40% di Ca può essere associato alle proteine. Negli animali con uno scheletro, fino al 97-99% di tutto il Ca viene utilizzato come materiale da costruzione: negli invertebrati, principalmente sotto forma di CaCO 3 (conchiglie di molluschi, coralli), nei vertebrati, sotto forma di fosfati. Molti invertebrati immagazzinano Ca prima della muta per costruire un nuovo scheletro o per fornire funzioni vitali in condizioni avverse.

Il contenuto di Ca nel sangue degli esseri umani e degli animali superiori è regolato dagli ormoni delle ghiandole paratiroidi e tiroidee. ruolo critico la vitamina D svolge un ruolo in questi processi L'assorbimento del Ca avviene nella parte anteriore dell'intestino tenue. L'assimilazione di Ca peggiora con una diminuzione dell'acidità nell'intestino e dipende dal rapporto tra Ca, P e grasso negli alimenti. Il rapporto Ca/P ottimale nel latte vaccino è di circa 1,3 (nelle patate 0,15, nei fagioli 0,13, nella carne 0,016). Con un eccesso di P o di acido ossalico nel cibo, l'assorbimento di Ca si deteriora. Gli acidi biliari ne accelerano l'assorbimento. Il rapporto ottimale Ca/grasso nel cibo umano è 0,04-0,08 g di Ca per 1 g di grasso. L'escrezione di Ca avviene principalmente attraverso l'intestino. I mammiferi durante l'allattamento perdono molto Ca con il latte. Con le violazioni del metabolismo del fosforo-calcio negli animali giovani e nei bambini, il rachitismo si sviluppa, negli animali adulti, un cambiamento nella composizione e nella struttura dello scheletro (osteomalacia).

CALCIO (calcio latino), Ca, elemento chimico del gruppo II della forma corta (2° gruppo della forma lunga) del sistema periodico; si riferisce a metalli alcalino terrosi; numero atomico 20; massa atomica 40.078. In natura, ci sono 6 isotopi stabili: 40 Ca (96,941%), 42 Ca (0,647%), 43 Ca (0,135%), 44 Ca (2,086%), 46 Ca (0,004%), 48 Ca (0,187%) ; radioisotopi ottenuti artificialmente con numeri di massa 34-54.

Riferimento storico. Molti composti naturali del calcio erano conosciuti nell'antichità ed erano ampiamente usati nelle costruzioni (ad esempio gesso, calce, marmo). Il calcio metallico fu isolato per la prima volta da G. Davy nel 1808 durante l'elettrolisi di una miscela di ossidi di CaO e HgO e la successiva decomposizione dell'amalgama di calcio formatosi. Il nome deriva dal latino calx (genitivo calcis) - calce, pietra tenera.

Distribuzione in natura. Il contenuto di calcio nella crosta terrestre è del 3,38% in peso. A causa della sua elevata attività chimica, non si presenta allo stato libero. I minerali più comuni sono anortite Ca, anidrite CaSO 4, apatite Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), gesso CaSO 4 2H 2 O, calcite e aragonite CaCO 3, perovskite CaTiO 3, fluorite CaF 2, scheelite CaWO quattro. I minerali di calcio fanno parte delle rocce sedimentarie (ad esempio calcare), ignee e metamorfiche. I composti del calcio si trovano negli organismi viventi: sono i componenti principali dei tessuti ossei dei vertebrati (idrossiapatite, fluorapatite), scheletri di coralli, gusci di molluschi (carbonato di calcio e fosfati), ecc. La presenza di ioni Ca 2+ determina la durezza dell'acqua .

Proprietà. La configurazione del guscio elettronico esterno dell'atomo di calcio è 4s 2 ; nei composti presenta uno stato di ossidazione di +2, raramente +1; Elettronegatività di Pauling 1.00, raggio atomico 180 pm, raggio ionico Ca 2+ 114 pm (coordinazione numero 6). il calcio è un metallo tenero bianco argenteo; fino a 443 °С, la modifica con un reticolo cristallino cubico centrato sulla faccia è stabile, sopra 443 °С - con un reticolo cubico centrato sul corpo; t pl 842°С, t kip 1484 °С, densità 1550 kg/m3; conducibilità termica 125,6 W/(m·K).

Il calcio è un metallo ad alta attività chimica (conservato in recipienti ermeticamente chiusi o sotto uno strato di olio minerale). In condizioni normali, interagisce facilmente con l'ossigeno (si forma ossido di calcio CaO), quando riscaldato - con idrogeno (CaH 2 idruro), alogeni (alogenuri di calcio), boro (CaB 6 boruro), carbonio (carburo di calcio CaC 2), silicio (Ca siliciuri 2 Si, CaSi, CaSi 2, Ca 3 Si 4), azoto (Ca 3 N 2 nitruro), fosforo (Ca 3 P 2, CaP, CaP 5 fosfuri), calcogeni (Calcogenuri CaX, dove X è S, Se, quelli). Il calcio interagisce con altri metalli (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn, ecc.) per formare composti intermetallici. Il calcio metallico reagisce con l'acqua per formare idrossido di calcio Ca(OH) 2 e H 2 . Interagisce vigorosamente con la maggior parte degli acidi, formando i sali corrispondenti (ad esempio nitrato di calcio, solfato di calcio, fosfati di calcio). Si dissolve in ammoniaca liquida per formare una soluzione blu scuro con conducibilità metallica. Quando l'ammoniaca evapora, l'ammoniaca viene rilasciata da tale soluzione. Gradualmente, il calcio reagisce con l'ammoniaca per formare l'ammide Ca(NH 2) 2 . Forma vari composti complessi, i complessi con ligandi polidentati contenenti ossigeno, ad esempio i complessi di Ca, sono della massima importanza.

Ruolo biologico. Il calcio appartiene nutrienti. Il fabbisogno umano giornaliero di calcio è di circa 1 g Negli organismi viventi, gli ioni calcio sono coinvolti nei processi di contrazione muscolare e nella trasmissione degli impulsi nervosi.

Ricevuta. Il calcio metallico si ottiene con metodi elettrolitici e metallotermici. Il metodo elettrolitico si basa sull'elettrolisi del cloruro di calcio fuso con un catodo tattile o un catodo di rame-calcio liquido. Il calcio viene distillato dalla lega rame-calcio risultante ad una temperatura di 1000-1080 °C e ad una pressione di 13-20 kPa. Il metodo metallotermico si basa sulla riduzione del calcio dal suo ossido con alluminio o silicio a 1100-1200 °C. Questo produce alluminato o silicato di calcio, nonché calcio gassoso, che viene poi condensato. Produzione mondiale di composti di calcio e materiali contenenti calcio, circa 1 miliardo di tonnellate/anno (1998).

Applicazione. Il calcio è usato come agente riducente nella produzione di molti metalli (Rb, Cs, Zr, Hf, V, ecc.). I siliciuri di calcio, così come le leghe di calcio con sodio, zinco e altri metalli, sono usati come disossidanti e desolforanti per alcune leghe e oli, per purificare l'argon dall'ossigeno e dall'azoto e come assorbitori di gas nei dispositivi sottovuoto. Il cloruro di CaCl 2 è usato come agente essiccante nella sintesi chimica, il gesso è usato in medicina. I silicati di calcio sono i componenti principali del cemento.

Lett.: Rodyakin VV Calcio, suoi composti e leghe. M., 1967; Spitsyn VI, Martynenko LI Chimica inorganica. M., 1994. Parte 2; Chimica inorganica / A cura di Yu. D. Tretyakov. M., 2004. T. 2.

L. N. Komissarova, M. A. Ryumin.