Кальций

Кальцийхимический элемент с атомным номером 20 в периодической системе, обозначается символом Ca (лат. Calcium), мягкий щелочноземельный металл серебристо-серого цвета.

Кальций (Ca)

Атомный номер

20

Внешний вид

Умеренно твёрдый,
серебристо-белый металл

Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)

40,078 а. е. м. (г/моль)

Радиус атома

197 пм

Энергия ионизации
(первый электрон)

589,4 (6,11) кДж/моль (эВ)

Электронная конфигурация

[Ar] 4s2

Химические свойства
Ковалентный радиус

174 пм

Радиус иона

(+2e) 99 пм

Электроотрицательность
(по Полингу)

1,00

Электродный потенциал

-2,76В

Степени окисления

2

Термодинамические свойства
Плотность

1,55 г/см³

Удельная теплоёмкость

0,653 Дж/(K·моль)

Теплопроводность

(201) Вт/(м·K)

Температура плавления

1112 K

Теплота плавления

9,20 кДж/моль

Температура кипения

1757 K

Теплота испарения

153,6 кДж/моль

Молярный объём

29,9 см³/моль

Кристаллическая решётка
Структура решётки

кубическая объёмноцентрированая

Период решётки

5,580 Å

Отношение c/a

n/a

Температура Дебая

230,00 K

Содержание

История и происхождение названия

Название элемента происходит от лат. calx, calcis — известь («мягкий камень»). Оно было предложено англ. химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви смешивал влажную гашёную известь с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция.

Нахождение в природе

Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. В организме человека и животного 1,4-2 % Са3(РО4)2 и 13 % СаСО3.

Получение

Кальций в природе не существует в чистом виде. Этот элемент содержится в таких минералах и осадочных породах, как мел, известняк, гипс или флюорит. Сталактиты и сталагмиты также содержат в основном карбонат кальция.

Свойства

Химические свойства

Кальций — типичный щелочноземельный металл. Кальций активно, но без воспламенения, реагирует с водой с выделением водорода и разогревом. Поэтому хранят кальций в ампулах; или в банках, под слоем жидкого парафина.

Растворим в кислотах (медленно в плавиковой).

При нагревании сгорает в воздухе (с образованием оксида и нитрида) и в кислороде, пламя имеет оранжево-желтый цвет.

Реагирует со всеми галогенами.

При нагревании кальция в водороде образует гидрид, а в азоте нитрид.

С бором кальций образует гексаборид (очень химически инертный), а с кремнием силициды.

Применение

Применение металлического кальция

Металлотермия

Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редких металлов.

Ядерный синтез

Изотоп 48Ca наиболее эффективный и употребительный материал для производства сверхтяжелых элементов, и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Например в случае использования ионов 48Ca для получения сверхтяжелых элементов на ускорителях, ядра этих элементов образуются в сотни и тысячи раз эффективней чем при использовании других «снарядов»(ионов).

Применение соединений кальция

Легирование сплавов

Чистый кальций применяется для легирования свинца идущего на изготовление аккумуляторных пластин необслуживаемых стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с малым саморазрядом. Так же металлический кальций идет на производство качественных кальциевых баббитов БКА.

Гидрид кальция

Нагреванием кальция в атмосфере водорода получают CaH (гидрид кальция) используемый в металлургии (металлотермии) и при получении водорода в полевых условиях.

Оптика

Фторид кальция (флюорит) применяется в виде монокристаллов в оптике (астрономические объективы, линзы, призмы), и как лазерный материал.

Лазерные материалы

Вольфрамат кальция (шеелит) в виде монокристаллов применяется в лазерной технике.

Карбид кальция

Карбид кальция широко применяется для получения ацетилена, и для восстановления металлов, а так же при получении цианамида кальция (нагреванием карбида кальция в азоте при 1200°C идет экзотермически, проводится в цианамидных печах).

Химические источники тока

Кальций, а так же его сплавы с алюминием и магнием используются в резервных тепловых электрических батареях в качестве анода(например кальций-хроматный элемент). Хромат кальция используется в таких батареях в качестве катода. Особенность таких батарей — чрезвычайно долгий срок хранения (десятилетия) в пригодном состоянии, возможность эксплуатации в любых условиях (космос, высокие давления), большая удельная энергия по весу и объему. Недостаток в недолгом сроке действия. Такие батареи используются там где необходимо на короткий срок создать колоссальную электрическую мощность (баллистические ракеты, некоторые космические аппараты и.т.д).

Огнеупорные материалы

Оксид кальция в свободном виде так и в составе керамических смесей применяется в производстве огнеупорных материалов.

Лекарственные средства

Соединения кальция широко применяются в качестве антигистаминного средства.

Кроме того, соединения кальция вводят в состав препаратов для профилактики остеопороза, в витаминные комплексы для беременных и пожилых.

Биологическая роль

В организме животных ионы кальция играют существенную роль (кальциевые каналы).

Кальций — важнейший элемент для формирования скелета (см. витамин Д).

С возрастом в организме усиливаются процессы, связанные с потерей ионов кальция, что приводит к остеопорозу (в отсутствие коррекции).

Изотопы

Из шести природных изотопов кальция пять стабильны. Шестой изотоп 48Ca, самый тяжелый из шести и весьма редкий (его изотопная распространённость равна всего 0,187 %), как было недавно обнаружено, испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 5,3×1019 лет.

См. также

Соединения кальция

Ссылки

Литература

  • Доронин. Н. А. Кальций, Госхимиздат, 1962. 191 стр. с илл.


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home