Ludwig XIV. wurde geboren. Andere biografische Materialien

Natürliche Calciumverbindungen (Kreide, Marmor, Kalkstein, Gips) und die Produkte ihrer einfachsten Verarbeitung (Kalk) sind den Menschen seit der Antike bekannt. Im Jahr 1808 elektrolysierte der englische Chemiker Humphry Davy feuchten gelöschten Kalk (Kalziumhydroxid) mit einer Quecksilberkathode und gewann Kalziumamalgam (eine Legierung aus Kalzium und Quecksilber). Aus dieser Legierung erhielt Davy durch Abdestillieren von Quecksilber reines Kalzium.
Er schlug auch den Namen eines neuen chemischen Elements vor, ausgehend vom lateinischen „calx“, das den Namen von Kalkstein, Kreide und anderen weichen Steinen bezeichnet.

In der Natur finden und erhalten:

Calcium ist das fünfthäufigste Element in Erdkruste(mehr als 3 %), bildet viele Gesteine, von denen viele auf Kalziumkarbonat basieren. Einige dieser Gesteine ​​sind organischen Ursprungs (Muschelgestein), was die wichtige Rolle von Kalzium in der belebten Natur zeigt. Natürliches Kalzium ist eine Mischung aus 6 Isotopen mit Massenzahlen von 40 bis 48, wobei 40 Ca 97 % ausmacht. Gesamtzahl. Kernreaktionen Es wurden auch andere Calciumisotope erhalten, beispielsweise radioaktives 45 Ca.
Zum Erhalten einfache Substanz Calcium, Elektrolyse geschmolzener Salze oder Aluminothermie werden verwendet:
4CaO + 2Al = Ca(AlO 2) 2 + 3Ca

Physikalische Eigenschaften:

Ein silbergraues Metall mit kubisch flächenzentriertem Gitter, deutlich härter als Alkali Metalle. Schmelzpunkt 842 °C, Siedepunkt 1484 °C, Dichte 1,55 g/cm 3 . Bei hohen Drücken und Temperaturen von etwa 20 K geht es in den supraleitenden Zustand über.

Chemische Eigenschaften:

Calcium ist nicht so aktiv wie Alkalimetalle, muss aber unter einer Mineralölschicht oder in dicht verschlossenen Metallfässern gelagert werden. Bereits bei normalen Temperaturen reagiert es mit Sauerstoff und Stickstoff der Luft sowie mit Wasserdampf. Beim Erhitzen verbrennt es an der Luft mit rot-orangefarbener Flamme und bildet mit einer Beimischung von Nitriden ein Oxid. Wie Magnesium verbrennt auch Kalzium in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid weiter. Beim Erhitzen reagiert es mit anderen Nichtmetallen und bildet Verbindungen, deren Zusammensetzung nicht immer offensichtlich ist, zum Beispiel:
Ca + 6B = CaB 6 oder Ca + P => Ca 3 P 2 (auch CaP oder CaP 5)
In all seinen Verbindungen hat Calcium die Oxidationsstufe +2.

Die wichtigsten Verbindungen:

Calciumoxid CaO- („Branntkalk“)-Substanz Weiß, ein alkalisches Oxid, reagiert heftig mit Wasser („löscht“) und bildet ein Hydroxid. Erhalten durch thermische Zersetzung von Calciumcarbonat.

Calciumhydroxid Ca(OH) 2- („gelöschter Kalk“) weißes Pulver, schwer wasserlöslich (0,16 g/100 g), starkes Alkali. Zum Nachweis von Kohlendioxid wird eine Lösung („Kalkwasser“) verwendet.

Calciumcarbonat CaCO 3- die Basis der meisten natürlichen Calciummineralien (Kreide, Marmor, Kalkstein, Muschelgestein, Calcit, Islandspat). In reiner Form ist die Substanz weiß oder farblos. Kristalle zersetzen sich beim Erhitzen (900–1000 °C) und bilden Kalziumoxid. Nicht p-rim, reagiert mit Säuren, kann sich in mit Kohlendioxid gesättigtem Wasser lösen und in Bicarbonat umwandeln: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2. Der umgekehrte Prozess führt zur Entstehung von Kalziumkarbonatablagerungen, insbesondere von Formationen wie Stalaktiten und Stalagmiten
Es kommt in der Natur auch als Bestandteil von Dolomit CaCO 3 *MgCO 3 vor

Calciumsulfat CaSO 4- eine weiße Substanz, in der Natur CaSO 4 * 2H 2 O („Gips“, „Selenit“). Letzteres verwandelt sich bei vorsichtigem Erhitzen (180 °C) in CaSO 4 *0,5H 2 O („gebrannter Gips“, „Alabaster“) – ein weißes Pulver, das mit Wasser vermischt wieder CaSO 4 *2H 2 O bildet in Form eines festen, recht haltbaren Materials. In Wasser schwer löslich, kann es sich in überschüssiger Schwefelsäure unter Bildung von Hydrogensulfat lösen.

Calciumphosphat Ca 3 (PO 4) 2- („Phosphorit“), unlöslich, unter Einfluss starke Säuren geht in löslichere Calciumhydro- und Dihydrogenphosphate über. Rohstoffe für die Phosphorproduktion, Phosphorsäure, Phosphordünger. Calciumphosphate sind auch in Apatiten enthalten, natürlichen Verbindungen mit der ungefähren Formel Ca 5 3 Y, wobei Y = F, Cl oder OH bzw. Fluor, Chlor oder Hydroxylapatit. Apatite sind neben Phosphorit Teil des Knochenskeletts vieler lebender Organismen, darunter und Mann.

Calciumfluorid CaF 2 - (natürlich:„Fluorit“, „Flussspat“), eine unlösliche Substanz von weißer Farbe. Natürliche Mineralien weisen aufgrund von Verunreinigungen eine Vielzahl von Farben auf. Leuchtet im Dunkeln bei Erhitzung und UV-Bestrahlung. Es erhöht die Fließfähigkeit („Schmelzbarkeit“) von Schlacken bei der Herstellung von Metallen, was seinen Einsatz als Flussmittel erklärt.

Calciumchlorid CaCl 2- farblos Christus. Es ist gut wasserlöslich. Bildet kristallines Hydrat CaCl 2 *6H 2 O. Wasserfreies („geschmolzenes“) Calciumchlorid ist ein gutes Trockenmittel.

Calciumnitrat Ca(NO 3) 2- („Calciumnitrat“) farblos. Christus. Es ist gut wasserlöslich. Komponente pyrotechnische Zusammensetzungen, die der Flamme eine rot-orange Farbe verleihen.

Calciumcarbid CaС 2- reagiert mit Wasser unter Bildung von Acetylen, zum Beispiel: CaС 2 + H 2 O = С 2 H 2 + Ca(OH) 2

Anwendung:

Calciummetall Wird als starkes Reduktionsmittel bei der Herstellung einiger schwer rückgewinnbarer Metalle („Kalziothermie“) verwendet: Chrom, Seltenerdelemente, Thorium, Uran usw. In der Metallurgie von Kupfer, Nickel, Spezialstählen und Bronzen, Kalzium und Seine Legierungen werden verwendet, um schädliche Verunreinigungen wie Schwefel, Phosphor und überschüssigen Kohlenstoff zu entfernen.
Calcium wird auch verwendet, um kleine Mengen Sauerstoff und Stickstoff zu binden, wenn ein Hochvakuum erzeugt und Inertgase gereinigt werden.
48 Ca-Ionen mit Neutronenüberschuss werden für die Synthese neuer chemischer Elemente verwendet, beispielsweise Element Nr. 114, . Ein weiteres Calciumisotop, 45Ca, wird in der Forschung als radioaktiver Tracer verwendet biologische Rolle Kalzium und seine Migration in die Umwelt.

Das Hauptanwendungsgebiet zahlreicher Calciumverbindungen ist die Herstellung von Baustoffen (Zement, Baumischungen, Gipskartonplatten etc.).

Calcium ist eines der Makroelemente in lebenden Organismen und bildet Verbindungen, die für den Aufbau beider Elemente notwendig sind inneres Skelett Wirbeltiere und das Äußere vieler Wirbelloser, Eierschalen. Calciumionen sind auch an der Regulierung intrazellulärer Prozesse beteiligt und bestimmen die Blutgerinnung. Kalziummangel im Kindesalter führt zu Rachitis, im Alter zu Osteoporose. Die Kalziumquelle sind Milchprodukte, Buchweizen, Nüsse und die Aufnahme wird durch Vitamin D erleichtert. Bei Kalziummangel kommen verschiedene Medikamente zum Einsatz: Calcex, Calciumchloridlösung, Calciumgluconat etc.
Der Massenanteil von Kalzium im menschlichen Körper beträgt 1,4-1,7 %, Tagesbedarf 1-1,3 g (je nach Alter). Eine übermäßige Kalziumaufnahme kann zu Hyperkalzämie führen – der Ablagerung seiner Verbindungen im Körper innere Organe, die Bildung von Blutgerinnseln in Blutgefäßen. Quellen:
Kalzium (Element) // Wikipedia. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Calcium (Zugriffsdatum: 01.03.2014).
Beliebte Bibliothek chemischer Elemente: Kalzium. // URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (01.03.2014).

DEFINITION

Kalzium- das zwanzigste Element des Periodensystems. Bezeichnung - Ca vom lateinischen „Kalzium“. Befindet sich in der vierten Periode, Gruppe IIA. Bezieht sich auf Metalle. Die Grundgebühr beträgt 20.

Calcium ist eines der häufigsten Elemente in der Natur. Die Erdkruste enthält etwa 3 % (Gew.). Es kommt in Form zahlreicher Ablagerungen von Kalkstein und Kreide sowie Marmor vor, die darstellen natürliche Sorten Calciumcarbonat CaCO 3 . IN große Mengen Es werden auch Gips CaSO 4 × 2H 2 O, Phosphorit Ca 3 (PO 4) 2 und schließlich verschiedene kalziumhaltige Silikate gefunden.

In Form einer einfachen Substanz ist Kalzium durchaus formbar hartes Metall weiß (Abb. 1). An der Luft überzieht es sich schnell mit einer Oxidschicht und brennt beim Erhitzen mit heller rötlicher Flamme. Calcium reagiert relativ langsam mit kaltem Wasser, aber heißes Wasser verdrängt schnell Wasserstoff und bildet Hydroxid.

Reis. 1. Kalzium. Aussehen.

Atom- und Molekülmasse von Kalzium

Die relative Molekülmasse einer Substanz (Mr) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und die relative Atommasse Element (A r) - wie oft Durchschnittsgewicht Atome eines chemischen Elements haben mehr als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms.

Da Calcium im freien Zustand in Form monoatomarer Ca-Moleküle vorliegt, sind die Werte seiner atomaren und Molekulargewicht zusammenpassen. Sie betragen 40,078.

Isotope von Kalzium

Es ist bekannt, dass Kalzium in der Natur in vier Formen vorkommt stabile Isotope 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca und 48 Ca, wobei das 40 Ca-Isotop deutlich vorherrscht (99,97 %). Ihre Massenzahlen betragen 40, 42, 43, 44, 46 bzw. 48. Der Kern eines Atoms des Calciumisotops 40 Ca enthält zwanzig Protonen und zwanzig Neutronen, die übrigen Isotope unterscheiden sich davon nur durch die Anzahl der Neutronen.

Existieren Künstliche Isotope Kalzium mit Massenzahlen von 34 bis 57, von denen 41 Ca mit einer Halbwertszeit von 102.000 Jahren das stabilste ist.

Calciumionen

Draußen Energielevel Das Calciumatom hat zwei Elektronen, die Valenzelektronen sind:

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

Ergebend chemische Wechselwirkung Kalzium gibt es ab Valenzelektronen, d.h. ist ihr Donor und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:

Ca 0 -2e → Ca 2+ .

Calciummolekül und -atom

Im freien Zustand liegt Calcium in Form einatomiger Ca-Moleküle vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Calciumatom und -molekül charakterisieren:

Calciumlegierungen

Calcium dient in einigen Bleilegierungen als Legierungsbestandteil.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Kalzium(Kalzium), Ca, Chemisches Element Gruppe II Periodensystem Mendelejew, Ordnungszahl 20, Atomgewicht 40,08; Silber Weiss Leichtmetall. Natürliches Element ist eine Mischung aus sechs stabilen Isotopen: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca und 48 Ca, von denen 40 Ca am häufigsten vorkommt (96,97 %).

Ca-Verbindungen – Kalkstein, Marmor, Gips (sowie Kalk – ein Produkt der Kalzinierung von Kalkstein) sind bereits vorhanden Antike wurden im Bauwesen verwendet. Bis zum Ende des 18. Jahrhunderts beschäftigten sich Chemiker mit Kalk einfacher Körper. Im Jahr 1789 schlug A. Lavoisier vor, dass Kalk, Magnesia, Schwerspat, Aluminiumoxid und Kieselsäure komplexe Substanzen seien. Im Jahr 1808 stellte G. Davy ein Ca-Amalgam her, indem er eine Mischung aus feuchtem gelöschtem Kalk und Quecksilberoxid einer Elektrolyse mit einer Quecksilberkathode unterzog. Durch die Destillation von Quecksilber daraus erhielt er ein Metall namens „Calcium“ (von lateinisch calx, Geschlecht). calcis - Kalk).

Verteilung von Kalzium in der Natur. In Bezug auf die Häufigkeit in der Erdkruste liegt Ca an fünfter Stelle (nach O, Si, Al und Fe); Gehalt 2,96 Gew.-%. Es wandert stark und reichert sich in verschiedenen geochemischen Systemen an und bildet 385 Mineralien (4. Platz in der Anzahl der Mineralien). Es gibt wenig Ca im Erdmantel und wahrscheinlich sogar noch weniger Erdkern(in Eisenmeteoriten 0,02 %). Ca überwiegt im unteren Teil der Erdkruste und reichert sich in den Hauptgesteinen an; Großer Teil Ca ist in Feldspat enthalten – Ca-Anorthit; der Gehalt beträgt in basischen Gesteinen 6,72 %, in sauren Gesteinen (Granite und andere) 1,58 %. In der Biosphäre kommt es zu einer außergewöhnlich starken Differenzierung von Ca, die hauptsächlich mit dem „Karbonatgleichgewicht“ verbunden ist: Wenn Kohlendioxid mit Karbonat CaCO 3 interagiert, entsteht lösliches Bikarbonat Ca(HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2 = Ca 2+ + 2HCO 3- . Diese Reaktion ist reversibel und die Grundlage für die Ca-Umverteilung. Bei hohem CO 2 -Gehalt im Wasser liegt Ca in Lösung, bei niedrigem CO 2 -Gehalt fällt das Mineral Calcit CaCO 3 aus und bildet dicke Ablagerungen aus Kalkstein, Kreide und Marmor.

Ca spielt auch in der Geschichte eine große Rolle biogene Migration. In der lebenden Materie der Metallelemente ist Ca das Hauptelement. Es sind Organismen bekannt, die mehr als 10 % Ca (mehr Kohlenstoff) enthalten und ihr Skelett aus Ca-Verbindungen, hauptsächlich aus CaCO 3, aufbauen (Kalkalgen, viele Weichtiere, Stachelhäuter, Korallen, Rhizome usw.). Mit der Bestattung von Skeletten auf See. Tiere und Pflanzen sind mit der Ansammlung kolossaler Massen von Algen, Korallen und anderen Kalksteinen verbunden, in die sie eintauchen irdische Tiefen und mineralisierend, verwandeln sich in Verschiedene Arten Marmor.

Riesige Gebiete mit feuchtes Klima(Waldgebiete, Tundra) zeichnen sich durch einen Mangel an Ca aus – hier wird es leicht aus dem Boden ausgelaugt. Dies ist mit einer geringen Bodenfruchtbarkeit, einer geringen Produktivität der Haustiere, ihrer geringen Größe und häufig Skeletterkrankungen verbunden. Deshalb sehr wichtig Es dient der Kalkung von Böden, der Fütterung von Haustieren und Vögeln usw. Im Gegensatz dazu ist CaCO 3 in trockenen Klimazonen schwer aufzulösen, daher sind Steppen- und Wüstenlandschaften reich an Ca. In Salzwiesen und Salzseen fällt häufig Gips CaSO 4 · 2H 2 O an.

Flüsse bringen viel Ca ins Meer, aber es bleibt nicht dort Meereswasser(durchschnittlicher Gehalt 0,04 %) und konzentriert sich in den Skeletten von Organismen und lagert sich nach deren Tod hauptsächlich in Form von CaCO 3 am Boden ab. Kalkhaltiger Schlick ist auf dem Boden aller Ozeane in Tiefen von maximal 4000 m weit verbreitet (in größeren Tiefen löst sich CaCO 3 auf und Organismen leiden dort häufig an Ca-Mangel).

Spielen eine wichtige Rolle bei der Ca-Migration Das Grundwasser. In Kalksteinmassiven wird CaCO 3 mancherorts stark ausgelaugt, was mit der Entstehung von Karst, der Bildung von Höhlen, Stalaktiten und Stalagmiten verbunden ist. Zusätzlich zu Calcit kam es in den Meeren vergangener geologischer Epochen zu weit verbreiteten Ablagerungen von Ca-Phosphaten (z. B. den Karatau-Phosphoritvorkommen in Kasachstan), Dolomit CaCO 3 ·MgCO 3 und in Lagunen während der Verdunstung von Gips.

Während geologische Geschichte Die biogene Karbonatbildung nahm zu und chemische Fällung Calcit nahm ab. In den präkambrischen Meeren (vor über 600 Millionen Jahren) gab es keine Tiere mit Kalkskeletten; sie kauften breite Verwendung ausgehend vom Kambrium (Korallen, Schwämme usw.). Dies hängt mit dem hohen CO 2 -Gehalt in der präkambrischen Atmosphäre zusammen.

Physikalische Eigenschaften von Kalzium. Das Kristallgitter der α-Form Ca (stabil bei normalen Temperaturen) ist kubisch flächenzentriert, a = 5,56 Å. Atomradius 1,97 Å, Ionenradius Ca 2+ , 1,04 Å. Dichte 1,54 g/cm 3 (20 °C). Oberhalb von 464 °C ist die hexagonale β-Form stabil. t schmilzt bei 851 °C, t siedet bei 1482 °C; Temperaturkoeffizient lineare Erweiterung 22·10 -6 (0–300 °C); Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C 125,6 W/(m·K) oder 0,3 cal/(cm·s·°C); spezifische Wärmekapazität (0-100 °C) 623,9 J/(kg K) oder 0,149 cal/(g °C); elektrischer Widerstand bei 20 °C 4,6·10 -8 Ohm·m oder 4,6·10 -6 Ohm·cm; Der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands beträgt 4,57·10 -3 (20 °C). Elastizitätsmodul 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); Zugfestigkeit 60 MN/m 2 (6 kgf/mm 2); Elastizitätsgrenze 4 MN/m 2 (0,4 kgf/mm 2), Streckgrenze 38 MN/m 2 (3,8 kgf/mm 2); relative Dehnung 50 %; Brinellhärte 200–300 Mn/m2 (20–30 kgf/mm2). Calcium von ausreichend hoher Reinheit ist plastisch, lässt sich leicht pressen, rollen und schneiden.

Chemische Eigenschaften von Calcium. Externe Konfiguration Elektronenhülle Atom Ca 4s 2, wonach Ca in Verbindungen 2-wertig ist. Chemisch gesehen ist Ca sehr aktiv. Bei normalen Temperaturen interagiert Ca leicht mit Sauerstoff und Feuchtigkeit in der Luft und wird daher in hermetisch verschlossenen Behältern oder unter Mineralöl gelagert. Wenn es in Luft oder Sauerstoff erhitzt wird, entzündet es sich und gibt ab basisches Oxid CaO. Bekannt sind auch die Peroxide Ca - CaO 2 und CaO 4. Ca reagiert zunächst schnell mit kaltem Wasser, dann verlangsamt sich die Reaktion aufgrund der Bildung eines Ca(OH) 2-Films. Ca interagiert intensiv mit heißes Wasser und Säuren, wobei H2 freigesetzt wird (außer konzentriertes HNO3). In der Kälte reagiert es mit Fluor und bei über 400 °C mit Chlor und Brom zu CaF 2, CaCl 2 bzw. CaBr 2. Im geschmolzenen Zustand bilden diese Halogenide mit Ca sogenannte Unterverbindungen – CaF, CaCl, in denen Ca formal einwertig ist. Beim Erhitzen von Ca mit Schwefel entsteht Calciumsulfid CaS, dieses fügt Schwefel hinzu und bildet Polysulfide (CaS 2, CaS 4 und andere). Bei der Wechselwirkung mit trockenem Wasserstoff bei 300–400 °C bildet Ca das Hydrid CaH 2 - ionische Verbindung, in dem Wasserstoff ein Anion ist. Bei 500 °C ergeben Ca und Stickstoff Ca 3 N 2 -Nitrid; Die Wechselwirkung von Ca mit Ammoniak in der Kälte führt zu komplexem Ammoniak Ca 6. Beim Erhitzen ohne Luftzugang mit Graphit, Silizium oder Phosphor ergibt Ca jeweils Calciumcarbid CaC 2, Silizide Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 und Phosphid Ca 3 P 2. Ca bildet intermetallische Verbindungen mit Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn und anderen.

Kalzium gewinnen. In der Industrie wird Ca auf zwei Arten gewonnen: 1) durch Erhitzen einer brikettierten Mischung aus CaO- und Al-Pulver auf 1200 °C in einem Vakuum von 0,01–0,02 mm Hg. Kunst.; Durch die Reaktion freigesetzt: 6CaO + 2 Al = 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Ca-Dämpfe kondensieren an kalte Oberfläche; 2) Durch Elektrolyse der CaCl 2- und KCl-Schmelze mit einer flüssigen Kupfer-Kalzium-Kathode wird eine Cu-Ca-Legierung (65 % Ca) hergestellt, aus der Ca bei einer Temperatur von 950-1000 °C im Vakuum abdestilliert wird von 0,1-0,001 mm Hg. Kunst.

Anwendung von Calcium. In Form von reinem Metall wird Ca als Reduktionsmittel für U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb und einige Seltenerdmetalle aus ihren Verbindungen verwendet. Es wird auch zur Desoxidation von Stählen, Bronzen und anderen Legierungen, zur Entfernung von Schwefel aus Erdölprodukten, zur Entwässerung organischer Flüssigkeiten, zur Reinigung von Argon von Stickstoffverunreinigungen und als Gasabsorber in elektrischen Vakuumgeräten verwendet. Tolle Anwendung In der Technik wurden Gleitwerkstoffe des Pb-Na-Ca-Systems sowie Pb-Ca-Legierungen gewonnen, die zur Herstellung von Elektrogehäusen verwendet werden. Kabel Die Ca-Si-Ca-Legierung (Siliziumkalzium) wird als Desoxidationsmittel und Entgaser bei der Herstellung hochwertiger Stähle verwendet.

Kalzium im Körper. Ca ist eines der biogenen Elemente, die für den normalen Ablauf notwendig sind Lebensprozesse. Es kommt in allen Geweben und Flüssigkeiten von Tieren und Pflanzen vor. In einer Umgebung ohne Ca können sich nur seltene Organismen entwickeln. In einigen Organismen erreicht der Ca-Gehalt 38 %; beim Menschen - 1,4-2%. Zellen pflanzlicher und tierischer Organismen benötigen streng definierte Verhältnisse von Ca 2+-, Na +- und K +-Ionen in extrazellulären Umgebungen. Pflanzen beziehen Ca aus dem Boden. Aufgrund ihrer Beziehung zu Ca werden Pflanzen in Calcephile und Calcephobe unterteilt. Tiere nehmen Ca über Nahrung und Wasser auf. Ca ist für die Bildung der Reihe notwendig Zellstrukturen, Aufrechterhaltung der normalen Durchlässigkeit von außen Zellmembranen, zur Befruchtung der Eier von Fischen und anderen Tieren und zur Aktivierung einer Reihe von Enzymen. Ca 2+ -Ionen übertragen die Erregung auf die Muskelfaser, wodurch diese sich zusammenzieht, die Stärke der Herzkontraktionen erhöht, die Phagozytenfunktion von Leukozyten erhöht, das System der schützenden Blutproteine ​​aktiviert und an der Gerinnung beteiligt ist. In Zellen kommt fast das gesamte Ca in Form von Verbindungen mit Proteinen vor, Nukleinsäuren, Phospholipide, in Komplexen mit anorganischen Phosphaten und organischen Säuren. Im Blutplasma von Menschen und höheren Tieren können nur 20–40 % des Ca an Proteine ​​gebunden werden. Bei Tieren mit Skelett werden bis zu 97-99 % des gesamten Ca als Baustoff verwendet: bei Wirbellosen hauptsächlich in Form von CaCO 3 (Molluskenschalen, Korallen), bei Wirbeltieren – in Form von Phosphaten. Viele Wirbellose speichern Ca vor der Häutung, um ein neues Skelett aufzubauen oder zu versorgen Lebensfunktionen unter ungünstigen Bedingungen.

Der Ca-Gehalt im Blut von Menschen und höheren Tieren wird durch Hormone der Nebenschilddrüse und der Schilddrüse reguliert. Die wichtigste Rolle Bei diesen Prozessen spielt Vitamin D eine Rolle. Die Ca-Absorption erfolgt im vorderen Bereich Dünndarm. Die Ca-Absorption verschlechtert sich mit abnehmendem Säuregehalt im Darm und hängt vom Verhältnis von Ca, P und Fett in der Nahrung ab. Das optimale Ca/P-Verhältnis in Kuhmilch liegt bei etwa 1,3 (in Kartoffeln 0,15, in Bohnen 0,13, in Fleisch 0,016). Bei einem Überschuss an P oder Oxalsäure in der Nahrung verschlechtert sich die Ca-Aufnahme. Gallensäuren beschleunigen die Aufnahme. Das optimale Ca/Fett-Verhältnis in der menschlichen Nahrung beträgt 0,04–0,08 g Ca pro 1 g Fett. Die Ca-Ausscheidung erfolgt hauptsächlich über den Darm. Säugetiere verlieren während der Stillzeit viel Ca in der Milch. Bei Störungen des Phosphor-Kalzium-Stoffwechsels kommt es bei Jungtieren und Kindern zu Rachitis und bei erwachsenen Tieren zu Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur des Skeletts (Osteomalazie).

Calcium befindet sich in der vierten Hauptperiode, der zweiten Gruppe, der Hauptuntergruppe. Ordnungsnummer Element - 20. Gemäß Periodensystem Mendelejew, das Atomgewicht von Kalzium beträgt 40,08. Formel höheres Oxid- SaO. Calcium hat einen lateinischen Namen Kalzium, also ist das Atomsymbol des Elements Ca.

Eigenschaften von Kalzium als einfache Substanz

Bei normale Bedingungen Calcium ist ein silberweißes Metall. Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität ist das Element in der Lage, viele Verbindungen zu bilden verschiedene Klassen. Das Element ist wertvoll für technische und industrielle chemische Synthesen. Das Metall ist in der Erdkruste weit verbreitet: Sein Anteil beträgt etwa 1,5 %. Calcium gehört zur Gruppe der Erdalkalimetalle: In Wasser gelöst bildet es Alkalien, in der Natur kommt es jedoch in Form mehrerer Mineralien vor. Meerwasser enthält Calcium in hoher Konzentration (400 mg/l).

Die Eigenschaften von Kalzium hängen von seiner Struktur ab Kristallgitter. Es gibt zwei Typen dieses Elements: kubisch-flächenzentriert und volumenzentriert. Die Art der Bindung im Molekül ist metallisch.

Natürliche Kalziumquellen:

• Apatite;
• Alabaster;
• Gips;
• Calcit;
• Fluorit;
• Dolomit.

Physikalische Eigenschaften von Kalzium und Methoden zur Gewinnung des Metalls

Unter normalen Bedingungen kommt Kalzium in fester Form vor Aggregatzustand. Das Metall schmilzt bei 842 °C. Calcium ist ein guter elektrischer und thermischer Leiter. Beim Erhitzen geht es zunächst in einen flüssigen und dann in einen dampfförmigen Zustand über und verliert seine metallischen Eigenschaften. Das Metall ist sehr weich und kann mit einem Messer geschnitten werden. Siedet bei 1484 °C.

Unter Druck verliert Kalzium seine metallischen Eigenschaften und seine elektrische Leitfähigkeit. Aber dann werden die metallischen Eigenschaften wiederhergestellt und die Eigenschaften eines Supraleiters erscheinen, deren Leistung um ein Vielfaches höher ist als die der anderen.

Lange Zeit war es nicht möglich, Calcium ohne Verunreinigungen zu gewinnen: Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität kommt dieses Element in der Natur nicht in reiner Form vor. Der Artikel wurde geöffnet Anfang des 19. Jahrhunderts Jahrhundert. Calcium als Metall wurde erstmals vom britischen Chemiker Humphry Davy synthetisiert. Der Wissenschaftler entdeckte die Besonderheiten der Wechselwirkung von Schmelzen fester Mineralien und Salze mit elektrischer Schock. Am häufigsten wird heute noch die Elektrolyse von Calciumsalzen (Gemische aus Calcium- und Kaliumchloriden, Gemische aus Fluorid und Calciumchlorid) durchgeführt in relevanter Weise Metall gewinnen. Calcium wird auch mithilfe der Aluminothermie, einer in der Metallurgie üblichen Methode, aus seinem Oxid gewonnen.

Chemische Eigenschaften von Kalzium

Kalzium - aktives Metall, viele Interaktionen eingehend. Unter normalen Bedingungen reagiert es leicht unter Bildung des entsprechenden binäre Verbindungen: mit Sauerstoff, Halogenen. Klicken Sie hier, um mehr über Kalziumverbindungen zu erfahren. Beim Erhitzen reagiert Kalzium mit Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff, Silizium, Bor, Phosphor, Schwefel und anderen Substanzen. An draußen interagiert sofort mit Sauerstoff und Kohlendioxid und wird daher mit einem grauen Belag bedeckt.

Reagiert heftig mit Säuren und kann sich manchmal entzünden. In Salzen kommt Kalzium vor interessante Eigenschaften. Höhlenstalaktiten und Stalagmiten beispielsweise bestehen aus Kalziumkarbonat, das sich durch Prozesse im Grundwasser nach und nach aus Wasser, Kohlendioxid und Bikarbonat bildet.

Wegen hohe Aktivität V normale Vorraussetzungen Kalzium wird in Laboratorien in dunklen, verschlossenen Glasbehältern unter einer Paraffin- oder Kerosinschicht gelagert. Qualitative Reaktion für Calciumionen – Färbung der Flamme in einer satten ziegelroten Farbe.

Das Metall in der Zusammensetzung von Verbindungen kann durch unlösliche Niederschläge einiger Salze des Elements (Fluorid, Carbonat, Sulfat, Silikat, Phosphat, Sulfit) identifiziert werden.

Reaktion von Wasser mit Kalzium

Calcium wird in Gläsern unter einer schützenden Flüssigkeitsschicht gelagert. Um zu demonstrieren, wie die Reaktion von Wasser und Kalzium abläuft, kann man nicht einfach das Metall herausnehmen und das gewünschte Stück davon abschneiden. Im Labor lässt sich Calciummetall einfacher in Form von Spänen verwenden.

Wenn keine Metallspäne vorhanden sind und sich nur große Kalziumbrocken im Glas befinden, benötigen Sie eine Zange oder einen Hammer. Fertiges Stück Kalzium die richtige Größe in eine Flasche oder ein Glas mit Wasser geben. Kalziumspäne werden in einem Mullbeutel in eine Schüssel gegeben.

Kalzium sinkt zu Boden und die Freisetzung von Wasserstoff beginnt (zuerst an der Stelle, an der sich der frische Bruch des Metalls befindet). Allmählich wird Gas von der Oberfläche des Kalziums freigesetzt. Der Vorgang ähnelt einem heftigen Sieden, gleichzeitig bildet sich ein Niederschlag aus Calciumhydroxid (gelöschter Kalk).

Ein Stück Kalzium schwimmt auf, gefangen in Wasserstoffblasen. Nach etwa 30 Sekunden löst sich das Kalzium auf und das Wasser wird durch die Bildung einer Hydroxidsuspension trübweiß. Wird die Reaktion nicht im Becherglas, sondern im Reagenzglas durchgeführt, kann man die Freisetzung von Wärme beobachten: Das Reagenzglas wird schnell heiß. Die Reaktion von Kalzium mit Wasser endet nicht mit einer spektakulären Explosion, aber die Wechselwirkung der beiden Stoffe verläuft heftig und sieht spektakulär aus. Die Erfahrung ist sicher.

Wird der Beutel mit dem restlichen Kalzium aus dem Wasser genommen und an die Luft gehalten, kommt es nach einiger Zeit durch die ablaufende Reaktion zu einer starken Erhitzung und das restliche Kalzium in der Gaze kocht. Wenn ein Teil der trüben Lösung durch einen Trichter in ein Glas filtriert wird, bildet sich beim Durchleiten von Kohlenmonoxid CO₂ durch die Lösung ein Niederschlag. Dazu ist kein Kohlendioxid erforderlich – Sie können ausgeatmete Luft durch ein Glasröhrchen in die Lösung blasen.

Sao– Calciumoxid oder Branntkalk, gewonnen durch die Zersetzung von Kalkstein: CaCO 3 = CaO + CO 2 ist ein Oxid Alkalisches Erdmetall, daher interagiert es aktiv mit Wasser: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2

Ca(OH) 2 – Calciumhydroxid oder gelöschter Kalk, daher wird die Reaktion CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 als Löschen von Kalk bezeichnet. Wird die Lösung filtriert, entsteht Kalkwasser – dabei handelt es sich um eine alkalische Lösung, die die Farbe von Phenolphthalein ins Purpur ändert.

Löschkalk wird häufig im Bauwesen verwendet. Seine Mischung mit Sand und Wasser ist ein gutes Bindemittel. Unter dem Einfluss von Kohlendioxid erhärtet die Mischung Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O.

Gleichzeitig verwandelt sich ein Teil des Sandes und der Mischung in Silikat Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O.

Die Gleichungen Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O und CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 spielen in der Natur und bei der Gestaltung des Erscheinungsbildes unseres Planeten eine große Rolle. Kohlendioxid in Form eines Bildhauers und Architekten schafft unterirdische Paläste in den Schichten von Karbonatgesteinen. Es ist in der Lage, Hunderte und Tausende Tonnen Kalkstein unter der Erde zu bewegen. Durch Risse im Gestein dringt Wasser mit darin gelöstem Kohlendioxid in die Kalksteinschicht ein und bildet Hohlräume – Caster-Höhlen. Calciumbicarbonat kommt nur in Lösung vor. Grundwasser bewegt sich in der Erdkruste und verdunstet unter geeigneten Bedingungen Wasser: Ca(HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO 2 , So entstehen Stalaktiten und Stalagmiten, deren Entstehungsschema vom berühmten Geochemiker A.E. vorgeschlagen wurde. Fersmann. Auf der Krim gibt es viele Castrum-Höhlen. Die Wissenschaft untersucht sie Speläologie.

Calciumcarbonat wird im Bauwesen verwendet CaCO3- Kreide, Kalkstein, Marmor. Sie alle haben unseren Bahnhof gesehen: Er ist mit weißem Marmor aus dem Ausland geschmückt.

Erfahrung: Durch ein Rohr in eine Lösung aus Kalkwasser blasen, es wird trüb .

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + N 2 UM

Fließt zum gebildeten Sediment Essigsäure, Sieden wird beobachtet, weil Kohlendioxid wird freigesetzt.

CaCO 3 +2CH 3 COOH = Ca(CH 3 SOO) 2 +H 2 O + CO 2

DIE GESCHICHTE DER CARBONATBRÜDER.

Drei Brüder leben auf der Erde
Aus der Carbonate-Familie.
Der ältere Bruder ist ein hübscher MARBLE,
Herrlich im Namen Kararas,
Ein ausgezeichneter Architekt. Er
Gebautes Rom und der Parthenon.
Jeder kennt KALKSTEIN,
Deshalb heißt es auch so.
Berühmt für seine Arbeit
Ein Haus hinter dem Haus bauen.
Sowohl fähig als auch fähig
Kleiner weicher Bruder MEL.
Schau, wie er zeichnet,
Dieses CaCO 3!
Brüder lieben es, herumzutollen
Im heißen Ofen erhitzen,
Dann entstehen CaO und CO 2 .
Das ist Kohlendioxid
Jeder von euch kennt ihn,
Wir atmen es aus.
Nun, das ist SaO -
Heiß gebrannter Branntkalk.
Fügen Sie Wasser hinzu,
Gründlich mischen,
Damit es keinen Ärger gibt,
Wir schützen unsere Hände
Gut geknetete Limette, aber aufgeschlitzt!
Limettenmilch
Die Wände sind leicht weiß getüncht.
Das helle Haus wurde fröhlich,
Kalk in Kreide verwandeln.
Hokuspokus für das Volk:
Du musst nur durch das Wasser blasen,
Wie einfach es ist
In Milch verwandelt!
Und jetzt ist es ziemlich clever
Ich bekomme Limonade:
Milch plus Essig. Ja!
Schaum strömt über den Rand!
Alles ist in Sorgen, alles ist in Arbeit
Von Morgengrauen bis Morgengrauen -
Diese Brüder Carbonates,
Diese CaCO 3!

Wiederholung: CaO– Calciumoxid, Branntkalk;
Ca(OH) 2 – Calciumhydroxid (gelöschter Kalk, Kalkwasser, Kalkmilch, je nach Konzentration der Lösung).
Allgemein - das Gleiche chemische Formel Ca(OH)2. Unterschied: Kalkwasser ist eine transparente gesättigte Lösung von Ca(OH) 2 und Kalkmilch ist eine weiße Suspension von Ca(OH) 2 in Wasser.
CaCl 2 - Calciumchlorid, Calciumchlorid;
CaCO 3 – Calciumcarbonat, Kreide, Muschelmarmor, Kalkstein.
L/R: Sammlungen. Als nächstes demonstrieren wir eine Sammlung von Mineralien, die im Schullabor verfügbar sind: Kalkstein, Kreide, Marmor, Muschelgestein.
CaS0 4 ∙ 2H 2 0 - Calciumsulfat-Kristallhydrat, Gips;
CaCO 3 - Calcit, Calciumcarbonat ist Teil vieler Mineralien, die 30 Millionen km 2 auf der Erde bedecken.

Das wichtigste dieser Mineralien ist Kalkstein. Muschelgesteine, Kalksteine ​​organischen Ursprungs. Es wird bei der Herstellung von Zement, Kalziumkarbid, Soda, Kalk aller Art und in der Metallurgie verwendet. Kalkstein ist die Grundlage der Bauindustrie; viele Baumaterialien werden daraus hergestellt.

Kreide Es ist nicht nur Zahnpulver und Schulkreide. Dies ist auch ein wertvoller Zusatzstoff bei der Herstellung von Papier (gestrichen - höchste Qualität) und Gummi; beim Bau und bei der Sanierung von Gebäuden - als Tünche.

Marmor ist ein dichtes kristallines Gestein. Es gibt ein farbiges - weißes, aber meistens färben verschiedene Verunreinigungen es in verschiedenen Farben. Reinweißer Marmor ist selten und wird hauptsächlich für Arbeiten von Bildhauern verwendet (Statuen von Michelangelo, Rodin). Im Bauwesen wird farbiger Marmor als Verkleidungsmaterial verwendet ( Moskauer Metro) oder sogar als Hauptbaumaterial von Palästen (Taj Mahal).

In der Welt der interessanten Dinge „Taj Mahal MAUSOLEUM“

Shah Jahan aus der Großmogul-Dynastie hielt fast ganz Asien in Angst und Gehorsam. Im Jahr 1629 starb Mumzat Mahal, Shah Jahans geliebte Frau, im Alter von 39 Jahren bei der Geburt eines Kindes auf einem Feldzug (es war ihr 14. Kind, allesamt Jungen). Sie war ungewöhnlich schön, klug, klug, der Kaiser gehorchte ihr in allem. Vor ihrem Tod bat sie ihren Mann, ein Grab zu bauen, sich um die Kinder zu kümmern und nicht zu heiraten. Der traurige König schickte seine Gesandten in alle großen Städte, die Hauptstädte der Nachbarstaaten – nach Buchara, Samarkand, Bagdad, Damaskus, um sie zu finden und einzuladen die besten Meister- Zum Gedenken an seine Frau beschloss der König, das beste Gebäude der Welt zu errichten. Gleichzeitig schickten Boten Pläne für die besten Gebäude Asiens und die besten Baumaterialien nach Agra (Indien). Sie brachten sogar Malachit aus Russland und dem Ural mit. Die Obermaurer kamen aus Delhi und Kandahar; Architekten – aus Istanbul, Samarkand; Dekorateure – aus Buchara; Gärtner – aus Bengalen; die Künstler kamen aus Damaskus und Bagdad, und er war für alles verantwortlich berühmter Meister Ustad-Isa.

Gemeinsam wurde über 25 Jahre hinweg ein Bauwerk aus Kreidemarmor errichtet, das von grünen Gärten, blauen Brunnen und einer Moschee aus rotem Sandstein umgeben war. 20.000 Sklaven errichteten dieses 75 m hohe Wunder (25-stöckiges Gebäude). In der Nähe wollte ich mir ein zweites Mausoleum aus schwarzem Marmor bauen, aber ich hatte keine Zeit. Er wurde von seinem eigenen Sohn (dem Zweiten) vom Thron gestürzt und tötete auch alle seine Brüder.

Der Herrscher und Herr von Agra verbrachte die letzten Jahre seines Lebens damit, aus dem engen Fenster seines Gefängnisses zu schauen. Sieben Jahre lang bewunderte mein Vater seine Schöpfung. Als der Vater erblindete, baute der Sohn für ihn ein Spiegelsystem, damit der Vater das Mausoleum bewundern konnte. Er wurde im Taj Mahal neben seinem Mumtaz begraben.

Wer das Mausoleum betritt, sieht Kenotaphe – falsche Gräber. Die ewigen Ruhestätten des Großkhans und seiner Frau befinden sich unten im Keller. Da ist alles eingelegt Edelsteine, die wie lebendig leuchten, und die mit Blumen verflochtenen Zweige märchenhafter Bäume schmücken in komplizierten Mustern die Wände des Grabes. Türkisblauer Lapislazuli, grünschwarze Jade und rote Amethyste wurden von den besten Schnitzern gefertigt und feiern die Liebe von Shah Jahal und Mumzat Mahal.

Jeden Tag strömen Touristen nach Agra, um das Wahre zu sehen Weltwunder - das Taj Mahal-Mausoleum, als würde es über dem Boden schweben.

CaCO 3 - Das Baumaterial Exoskelett von Weichtieren, Korallen, Muscheln usw., Eierschalen. (Abbildungen bzw Tiere der Korallenbiozönose“ und Ausstellung einer Sammlung von Meereskorallen, Schwämmen, Muschelgestein).