Кальцій входить до складу. Атомна та молекулярна маса кальцію

Уфімський Державний Нафтовий Технічний Університет

Кафедра «Загальна та аналітична хімія»

на тему: Елемент кальцій. Властивості, отримання, застосування»

Підготував студент гурту БТС-11-01 Прокаєв Г.Л.

Доцент Красько С.О.

Вступ

Історія та походження назви

Знаходження у природі

Отримання

Фізичні властивості

Хімічні властивості

Застосування металевого кальцію

Застосування сполук кальцію

Біологічна роль

Висновок

Список літератури

Вступ

Кальцій - елемент головної підгрупи другої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 20. Позначається символом Ca (лат. Calcium). Проста речовина кальцій (CAS-номер: 7440-70-2) – м'який, хімічно активний лужноземельний метал сріблясто-білого кольору.

Кальцій називається лужноземельним металом, його відносять до S-елементів. На зовнішньому електронному рівні кальцій має два електрони, тому він дає сполуки: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 і т.д. Кальцій відноситься до типових металів - він має велику спорідненість до кисню, відновлює майже всі метали з їх оксидів, утворює досить сильну основу Ca(OH)2.

Незважаючи на повсюдну поширеність елемента №20, навіть хіміки не всі бачили елементарний кальцій. Адже цей метал і зовні і за поведінкою зовсім не схожий на лужні метали, спілкування з якими загрожує небезпекою пожеж та опіків. Його можна спокійно зберігати на повітрі, він не спалахує від води.

Як конструкційний матеріал елементарний кальцій майже не застосовується. Для цього він надто активний. Кальцій легко реагує із киснем, сіркою, галогенами. Навіть із азотом і воднем за певних умов він входить у реакції. Середовище оксидів вуглецю, інертне для більшості металів, для кальцію - агресивне. Він згоряє в атмосфері CO та CO2.

Історія та походження назви

Назва елемента походить від латів. calx (у родовому відмінку calcis) - "вапно", "м'який камінь". Воно було запропоновано англійським хіміком Хемфрі Деві, який у 1808 р. виділив металевий кальцій електролітичним методом. Деві піддав електролізу суміш вологого гашеного вапна з оксидом ртуті HgO на платиновій пластині, яка була анодом. Катодом служив платиновий дріт, занурений у рідку ртуть. В результаті електролізу виходила амальгама кальцію. Відігнавши з неї ртуть, Деві отримав метал, названий кальцієм.

Сполуки кальцію – вапняк, мармур, гіпс (а також вапно – продукт випалу вапняку) застосовувалися у будівельній справі вже кілька тисячоліть тому. До кінця XVIII століття хіміки вважали вапно простим тілом. У 1789 році А. Лавуазьє припустив, що вапно, магнезія, барит, глинозем і кремнезем - складні речовини.

Знаходження у природі

Через високу хімічну активність кальцій у вільному вигляді у природі не зустрічається.

Перед кальцію припадає 3,38 % маси земної кори (5-е місце за поширеністю після кисню, кремнію, алюмінію і заліза).

Ізотопи. Кальцій зустрічається у природі у вигляді суміші шести ізотопів: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca та 48Ca, серед яких найпоширеніший – 40Ca – становить 96,97 %.

З шести природних ізотопів кальцію п'ять стабільні. Шостий ізотоп 48Ca, найважчий із шести і дуже рідкісний (його ізотопна поширеність дорівнює всього 0,187%), як було нещодавно виявлено, відчуває подвійний бета-розпад з періодом напіврозпаду 5,3 ×1019 років.

У гірських породах та мінералах. Більшість кальцію міститься у складі силікатів і алюмосилікатів різних гірських порід (граніти, гнейси тощо. п.), особливо у польовому шпаті - анортиті Ca.

У вигляді осадових порід сполуки кальцію представлені крейдою та вапняками, що складаються переважно з мінералу кальциту (CaCO3). Кристалічна форма кальциту - мармур - зустрічається у природі набагато рідше.

Досить поширені такі мінерали кальцію, як кальцит CaCO3, ангідрит CaSO4, алебастр CaSO4·0.5H2O і гіпс CaSO4·2H2O, флюорит CaF2, апатити Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломіт MgCO3·CaCO3. Присутністю солей кальцію та магнію у природній воді визначається її жорсткість.

Кальцій, що енергійно мігрує в земній корі і накопичується в різних геохімічних системах, утворює 385 мінералів (четверте місце за кількістю мінералів).

Міграція у земній корі. У природній міграції кальцію істотну роль відіграє «карбонатна рівновага», пов'язана з оборотною реакцією взаємодії карбонату кальцію з водою та вуглекислим газом з утворенням розчинного гідрокарбонату:

СаСО3 + H2O + CO2 ↔ Са (НСО3)2 ↔ Ca2+ + 2HCO3ˉ

(Рівновага зміщується вліво або вправо в залежності від концентрації вуглекислого газу).

Біогенна міграція. У біосфері сполуки кальцію знаходяться практично у всіх тваринних і рослинних тканинах (див. нижче). Значна кількість кальцію входить до складу живих організмів. Так, гідроксіапатит Ca5(PO4)3OH, або, в іншому записі, 3Ca3(PO4)2·Са(OH)2 - основа кісткової тканини хребетних, у тому числі людини; з карбонату кальцію CaCO3 складаються раковини та панцирі багатьох безхребетних, яєчна шкаралупа та ін. У живих тканинах людини та тварин 1,4-2 % Са (за масовою часткою); у тілі людини масою 70 кг вміст кальцію - близько 1,7 кг (переважно у складі міжклітинної речовини кісткової тканини).

Отримання

Вільний металевий кальцій отримують електролізом розплаву, що складається з CaCl2 (75-80 %) і KCl або CaCl2 і CaF2, а також алюмінотермічним відновленням CaO при 1170-1200 °C:

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Розроблено також спосіб одержання кальцію термічною дисоціацією карбіду кальцію CaC2

Фізичні властивості

Метал кальцій існує у двох алотропних модифікаціях. До 443°C стійкий α -Ca з кубічними гратами, вище стійкий β-Ca з кубічною об'ємно-центрованою решіткою типу α -Fe. Стандартна ентальпія ΔH0 переходу α → β становить 0,93 кДж/моль.

Кальцій – легкий метал (d=1,55), сріблясто-білого кольору. Він твердіший і плавиться при вищій температурі (851 °С) в порівнянні з натрієм, який розташований поруч з ним у періодичній системі. Це пояснюється тим, що на один іон кальцію в металі припадає два електрони. Тому хімічний зв'язок між іонами та електронним газом у нього міцніший, ніж у натрію. За хімічних реакцій валентні електрони кальцію переходять до атомів інших елементів. При цьому утворюються двозарядні іони.

Хімічні властивості

Кальцій – типовий лужноземельний метал. Хімічна активність кальцію висока, але нижча, ніж решти лужноземельних металів. Він легко взаємодіє з киснем, вуглекислим газом і вологою повітря, через що поверхня металевого кальцію зазвичай тьмяно сіра, тому в лабораторії кальцій зазвичай зберігають, як і інші лужноземельні метали, у щільно закритій банці під шаром гасу або рідкого парафіну.

У ряді стандартних потенціалів кальцій розташований ліворуч від водню. Стандартний електродний потенціал пари Ca2+/Ca0 −2,84, так що кальцій активно реагує з водою, але без запалення:

2Н2О = Ca(ОН)2 + Н2 + Q.

З активними неметалами (киснем, хлором, бромом) кальцій реагує за звичайних умов:

Са + О2 = 2СаО, Са + Br2 = CaBr2.

При нагріванні на повітрі чи кисні кальцій запалюється. З менш активними неметалами (воднем, бором, вуглецем, кремнієм, азотом, фосфором та іншими) кальцій вступає у взаємодію при нагріванні, наприклад:

Са + Н2 = СаН2, Ca + 6B = CaB6,

Ca + N2 = Ca3N2, Са + 2С = СаС2,

Са + 2Р = Са3Р2 (фосфід кальцію),

відомі також фосфіди кальцію складів СаР та СаР5;

Ca + Si = Ca2Si (силіцид кальцію),

відомі також силіциди кальцію складів CaSi, Ca3Si4 та CaSi2.

Перебіг зазначених вище реакцій, зазвичай, супроводжується виділенням великої кількості теплоти (тобто ці реакції - екзотермічні). У всіх з'єднаннях з неметалами ступінь окиснення кальцію +2. Більшість сполук кальцію з неметалами легко розкладається водою, наприклад:

CaH2+ 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2,N2 + 3Н2О = 3Са(ОН)2 + 2NH3.

Іон Ca2+ безбарвний. При внесенні в полум'я розчинних солей кальцію полум'я забарвлюється цегляно-червоний колір.

Такі солі кальцію, як хлорид CaCl2, бромід CaBr2, йодид CaI2 і нітрат Ca(NO3)2, добре розчиняються у воді. Нерозчинні у воді фторид CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат СаС2О4 та деякі інші.

Важливе значення має та обставина, що, на відміну від карбонату кальцію СаСО3, кислий карбонат кальцію (гідрокарбонат) Са(НСО3) 2 у воді розчинний. У природі це призводить до наступних процесів. Коли холодна дощова або річкова вода, насичена вуглекислим газом, проникає під землю та потрапляє на вапняки, то спостерігається їх розчинення:

СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2.

У тих же місцях, де вода, насичена гідрокарбонатом кальцію, виходить на поверхню землі та нагрівається сонячним промінням, протікає зворотна реакція:

Са(НСО3)2 = СаСО3 + СО2 + Н2О.

Так у природі відбувається перенесення великих мас речовин. В результаті під землею можуть утворитися величезні провали, а в печерах утворюються гарні кам'яні бурульки - сталактити та сталагміти.

Наявність у воді розчиненого гідрокарбонату кальцію багато в чому визначає тимчасову твердість води. Тимчасової її називають тому, що при кип'ятінні води гідрокарбонат розкладається, і осад випадає СаСО3. Це явище призводить, наприклад, до того, що в чайнику з часом утворюється накип.

кальцій металевий хімічний фізичний

Головне застосування металевого кальцію – це використання його як відновника при отриманні металів, особливо нікелю, міді та нержавіючої сталі. Кальцій і його гідрид використовуються також для отримання металів, що важко відновлюються, таких, як хром, торій і уран. Сплави кальцію зі свинцем знаходять застосування в акумуляторних батареях та підшипникових сплавах. Кальцієві гранули також використовуються для видалення слідів повітря з електровакуумних приладів. Розчинні солі кальцію та магнію зумовлюють загальну жорсткість води. Якщо вони є у воді в невеликих кількостях, то вода називається м'якою. При великому вмісті цих солей вода вважається твердою. Жорсткість усувається при кип'ятінні, для повного усунення воду іноді переганяють.

Металотермія

Чистий металевий кальцій широко застосовується у металотермії при отриманні рідкісних металів.

Легування сплавів

Чистий кальцій застосовується для легування свинцю, що йде на виготовлення акумуляторних пластин, стартерних свинцево-кислотних акумуляторів з малим саморозрядом. Також металевий кальцій йде на виробництво якісних кальцієвих бабітів БКА.

Ядерний синтез

Застосування сполук кальцію

Гідрид кальцію. Нагріванням кальцію в атмосфері водню отримують CaH2 (гідрид кальцію), що використовується в металургії (металотермії) та при отриманні водню в польових умовах.

Оптичні та лазерні матеріали. Фторид кальцію (флюорит) застосовується як монокристалів в оптиці (астрономічні об'єктиви, лінзи, призми) і як лазерний матеріал. Вольфрамат кальцію (шееліт) у вигляді монокристалів застосовується в лазерній техніці, а також як сцинтилятор.

Карбід кальцію. Карбід кальцію CaC2 широко застосовується для одержання ацетилену та для відновлення металів, а також при отриманні ціанаміду кальцію (нагріванням карбіду кальцію в азоті при 1200 °C, реакція йде екзотермічно, проводиться в ціанамідних печах).

Хімічні джерела струму Кальцій, а також його сплави з алюмінієм та магнієм використовуються в резервних теплових електричних батареях як анод (наприклад кальцій-хроматний елемент). Хромат кальцію використовується в таких батареях як катод. Особливість таких батарей - надзвичайно довгий термін зберігання (десятиліття) у придатному стані, можливість експлуатації в будь-яких умовах (космос, високий тиск), велика питома енергія за вагою та обсягом. Нестача у недовгому терміні дії. Такі батареї використовуються там, де необхідно на короткий термін створити колосальну електричну потужність (балістичні ракети, деякі космічні апарати тощо).

Вогнетривкі матеріали. Оксид кальцію, як у вільному вигляді, так і у складі керамічних сумішей, застосовується у виробництві вогнетривких матеріалів.

Лікарські засоби. У медицині препаратів Са усуває порушення, пов'язані з нестачею іонів Са в організмі (при тетанії, спазмофілії, рахіті). Препарати Са знижують підвищену чутливість до алергенів та використовуються для лікування алергічних захворювань (сироваткова хвороба, сонна лихоманка та ін.). Препарати Са зменшують підвищену проникність судин та мають протизапальну дію. Їх застосовують при геморагічному васкуліті, променевій хворобі, запальних процесах (пневманія, плеврит та ін.) та деяких шкірних захворюваннях. Призначають як кровоспинний засіб, для покращення діяльності серцевого м'яза та посилення дії препаратів наперстянки, як протиотрути при отруєнні солями магнію. Разом з іншими засобами препарати Са застосовують для стимулювання родової діяльності. Хлористий Са вводять через рот і внутрішньовенно.

До препаратів Са відносяться також гіпс (СаSO4), що застосовується в хірургії для гіпсових пов'язок, і крейда (СаСО3), що призначається внутрішньо при підвищеній кислотності шлункового соку і для приготування зубного порошку.

Біологічна роль

Кальцій – поширений макроелемент в організмі рослин, тварин та людини. В організмі людини та інших хребетних більша його частина міститься в скелеті та зубах у вигляді фосфатів. З різних форм карбонату кальцію (повістки) складаються скелети більшості груп безхребетних (губки, коралові поліпи, молюски та ін.). Іони кальцію беруть участь у процесах зсідання крові, а також у забезпеченні постійного осмотичного тиску крові. Іони кальцію також служать одним з універсальних вторинних посередників і регулюють різні внутрішньоклітинні процеси - м'язове скорочення, екзоцитоз, в тому числі секрецію гормонів і нейромедіаторів та ін. Концентрація кальцію в цитоплазмі клітин людини становить близько 10-7 моль, в міжклітинних рідинах 3 моль.

Велика частина кальцію, що надходить в організм людини з їжею, міститься в молочних продуктах, кальцій, що залишився, припадає на м'ясо, рибу, і деякі рослинні продукти (особливо багато містять бобові). Всмоктування відбувається як у товстому, так і тонкому кишечнику та полегшується кислим середовищем, вітаміном Д та вітаміном С, лактозою, ненасиченими жирними кислотами. Немаловажна роль магнію в кальцієвому обміні, при його нестачі кальцій «вимивається» з кісток і осаджується в нирках (ниркові камені) та м'язах.

Засвоєнню кальцію перешкоджають аспірин, щавлева кислота, похідні естрогенів. З'єднуючись із щавлевою кислотою, кальцій дає нерозчинні у воді сполуки, які є компонентами каменів у нирках.

Вміст кальцію в крові через велику кількість пов'язаних з ним процесів точно регулюється, і при правильному харчуванні дефіциту не виникає. Тривала відсутність у раціоні може спричинити судоми, біль у суглобах, сонливість, дефекти росту, а також запори. Глибокіший дефіцит призводить до постійних м'язових судом та остеопорозу. Зловживання кавою та алкоголем можуть бути причинами дефіциту кальцію, оскільки частина його виводиться із сечею.

Надлишкові дози кальцію і вітаміну Д можуть викликати гіперкальцемію, після якої слідує інтенсивна кальцифікація кісток і тканин (в основному зачіпає сечовидільну систему). Тривалий надлишок порушує функціонування м'язових та нервових тканин, збільшує згортання крові та зменшує засвоюваність цинку клітинами кісткової тканини. Максимальна добова доза становить для дорослого від 1500 до 1800 міліграм.

Продукти Кальцій, мг/100 г

Кунжут 783

Кропива 713

Подорожник великий 412

Сардини в олії 330

Будра плющеподібна 289

Шипшина собача 257

Мигдаль 252

Подорожник ланцетоліст. 248

Лісовий горіх 226

Крес-салат 214

Соя боби сухі 201

Діти до 3 років – 600 мг.

Діти віком від 4 до 10 років – 800 мг.

Діти віком від 10 до 13 років – 1000 мг.

Підлітки від 13 до 16 років – 1200 мг.

Молодь від 16 і старше – 1000 мг.

Дорослі від 25 до 50 років – від 800 до 1200 мг.

Вагітні та годуючі грудьми жінки – від 1500 до 2000 мг.

Висновок

Кальцій - одне із найпоширеніших елементів Землі. У природі його дуже багато: із солей кальцію утворені гірські масиви та глинисті породи, він є в морській та річковій воді, входить до складу рослинних та тваринних організмів.

Кальцій постійно оточує городян: майже всі основні будматеріали – бетон, скло, цегла, цемент, вапно – містять цей елемент у значних кількостях.

Природно, що, маючи такі хімічні властивості, кальцій не може перебувати в природі у вільному стані. Натомість сполуки кальцію – і природні та штучні – набули першочергового значення.

Список літератури

1.Редкол.: Кнунянц І. Л. (гл. ред.) Хімічна енциклопедія: в 5 т. - Москва: Радянська енциклопедія, 1990. - Т. 2. - С. 293. - 671 с

2.Доронін. Н. А. Кальцій, Держхіміздат, 1962. 191 стор з іл.

.Доценко В.О. - Лікувально-профілактичне харчування. - Зап. харчування, 2001 - N1-с.21-25

4.Bilezikian J. P. Calcium and bone metabolism // In: K. L. Becker, ed.

5.М.Х. Карапет'янц, С.І. Дракін - Загальна та неорганічна хімія, 2000. 592 стор з іл.

Кальцій - елемент головної підгрупи другої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 20. Позначається символом Ca (лат. Calcium). Проста речовина кальцій – м'який, хімічно активний лужноземельний метал сріблясто-білого кольору.

Кальцій у навколишньому середовищі

У природі його дуже багато: із солей кальцію утворені гірські масиви та глинисті породи, він є в морській та річковій воді, входить до складу рослинних та тваринних організмів. Перед кальцію припадає 3,38 % маси земної кори (5-е місце за поширеністю після кисню, кремнію, алюмінію і заліза).

Ізотопи кальцію

Кальцій зустрічається у природі у вигляді суміші шести ізотопів: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca та 48 Ca, серед яких найпоширеніший – 40 Ca – становить 96,97 %.

Із шести природних ізотопів кальцію п'ять стабільні. Шостий ізотоп 48 Ca, найважчий з шести і дуже рідкісний (його ізотопна поширеність дорівнює всього 0,187%), як було нещодавно виявлено, відчуває подвійний розпад бета з періодом напіврозпаду 5,3×10 19 років.

Вміст кальцію в гірських породах та мінералах

Більшість кальцію міститься у складі силікатів і алюмосилікатів різних гірських порід (граніти, гнейси тощо. п.), особливо у польовому шпаті - анортиті Ca.

У вигляді осадових порід сполуки кальцію представлені крейдою та вапняками, що складаються переважно з мінералу кальциту (CaCO 3). Кристалічна форма кальциту - мармур - зустрічається у природі набагато рідше.

Досить поширені такі мінерали кальцію, як кальцит CaCO 3 , ангідрит CaSO 4 , алебастр CaSO 4 ·0.5H 2 O і гіпс CaSO 4 ·2H 2 O, флюорит CaF 2 , апатити Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), доломіт MgCO 3 ·CaCO 3 . Присутністю солей кальцію та магнію у природній воді визначається її жорсткість.

Міграція кальцію у земній корі

У природній міграції кальцію істотну роль відіграє «карбонатна рівновага», пов'язана з оборотною реакцією взаємодії карбонату кальцію з водою та вуглекислим газом з утворенням розчинного гідрокарбонату:

СаСО 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Са (НСО 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

(Рівновага зміщується вліво або вправо в залежності від концентрації вуглекислого газу).

Велику роль грає біогенна міграція.

Вміст кальцію у біосфері

З'єднання кальцію знаходяться практично у всіх тварин і рослинних тканинах (див. нижче). Значна кількість кальцію входить до складу живих організмів. Так, гідроксіапатит Ca 5 (PO 4) 3 OH, або, в іншому записі, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Са(OH) 2 - основа кісткової тканини хребетних, у тому числі людини; з карбонату кальцію CaCO 3 складаються раковини та панцирі багатьох безхребетних, яєчна шкаралупа та ін. У живих тканинах людини та тварин 1,4-2 % Са (за масовою часткою); у тілі людини масою 70 кг вміст кальцію - близько 1,7 кг (переважно у складі міжклітинної речовини кісткової тканини).

Отримання кальцію

Кальцій вперше отримано Деві у 1808 р. за допомогою електролізу. Але, як і інші лужні та лужноземельні метали, елемент №20 не можна отримати електролізом із водних розчинів. Кальцій отримують при електроліз його розплавлених солей.

Це складний та енергоємний процес. В електролізер розплавляють хлорид кальцію з добавками інших солей (вони потрібні для того, щоб знизити температуру плавлення СаСl 2).

Сталевий катод стосується тільки поверхні електроліту; кальцій, що виділяється, прилипає і застигає на ньому. У міру виділення кальцію катод поступово піднімають і зрештою отримують кальцієву «штангу» довжиною 50...60 см. Тоді її виймають, відбивають від сталевого катода і починають процес спочатку. «Методом торкання» одержують кальцій сильно забруднений хлористим кальцієм, залізом, алюмінієм, натрієм. Очищають його переплавленням в атмосфері аргону.

Якщо сталевий катод замінити катодом із металу, здатного сплавлятися з кальцієм, то при електролізі буде виходити відповідний сплав. Залежно від призначення його можна використовувати як сплав, або відгоном у вакуумі отримати чистий кальцій. Так отримують сплави кальцію з цинком, свинцем та міддю.

Інший метод отримання кальцію – металотермічний – був теоретично обґрунтований ще 1865 р. відомим російським хіміком Н.М. Бекетова. Кальцій відновлюють алюмінієм при тиску всього 0,01 мм ртутного стовпа. Температура процесу 1100...1200°C. Кальцій виходить при цьому у вигляді пари, яку потім конденсують.

В останні роки розроблено ще один спосіб одержання елемента. Він заснований на термічній дисоціації карбіду кальцію: розпечений у вакуумі до 1750°C карбід розкладається з утворенням парів кальцію та твердого графіту.

Фізичні властивості кальцію

Метал кальцій існує у двох алотропних модифікаціях. До 443 °C стійкий α-Ca з кубічною гранецентрованою решіткою (параметр а = 0,558 нм), вище стійкий β-Ca з кубічною об'ємно-центрованою решіткою типу α-Fe (параметр a = 0,448 нм). Стандартна ентальпія Δ H 0 переходу α → β становить 0,93 кДж/моль.

При поступовому підвищенні тиску починає виявляти властивості напівпровідника, не стає напівпровідником у сенсі цього терміну (металом теж є). При подальшому підвищенні тиску повертається в металевий стан і починає проявляти надпровідні властивості (температура надпровідності в шість разів вище, ніж у ртуті, і набагато перевершує провідність всі інші елементи). Унікальна поведінка кальцію схожа багато в чому на стронцій.

Незважаючи на повсюдну поширеність елемента, навіть хіміки не всі бачили елементарний кальцій. Адже цей метал і зовні і за поведінкою зовсім несхожий на лужні метали, спілкування з якими загрожує небезпекою пожеж і опіків. Його можна спокійно зберігати на повітрі, він не спалахує від води. Механічні властивості елементарного кальцію не роблять його «білою вороною» в сім'ї металів: за міцністю та твердістю кальцій перевершує багато з них; його можна обточувати на токарному верстаті, витягувати у дріт, кувати, пресувати.

І все-таки як конструкційний матеріал елементарний кальцій майже не застосовується. Для цього він надто активний. Кальцій легко реагує із киснем, сіркою, галогенами. Навіть із азотом і воднем за певних умов він входить у реакції. Середовище оксидів вуглецю, інертне для більшості металів, для кальцію – агресивне. Він згоряє в атмосфері CO та CO 2 .

Хімічні властивості кальцію

У ряді стандартних потенціалів кальцій розташований ліворуч від водню. Стандартний електродний потенціал пари Ca 2+ /Ca 0 −2,84, так що кальцій активно реагує з водою, але без запалення:

Ca + 2Н 2 О = Ca(ОН) 2 + Н 2 + Q.

З активними неметалами (киснем, хлором, бромом) кальцій реагує за звичайних умов:

2Са + О2 = 2СаО, Са + Br2 = CaBr2.

Са + Н 2 = СаН 2, Ca + 6B = CaB 6

3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 Са + 2С = СаС 2

3Са + 2Р = Са 3 Р 2 (фосфід кальцію), відомі також фосфіди кальцію складів СаР і СаР 5;

2Ca + Si = Ca 2 Si (силіцид кальцію), відомі також силіциди кальцію складів CaSi, Ca 3 Si 4 і CaSi 2 .

СаН 2 + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + 2Н 2

Ca 3 N 2 + 3Н 2 О = 3Са(ОН) 2 + 2NH 3 .

Іон Ca 2+ безбарвний. При внесенні в полум'я розчинних солей кальцію полум'я забарвлюється цегляно-червоний колір.

Такі солі кальцію, як хлорид CaCl 2 , бромід CaBr 2 , іодид CaI 2 і нітрат Ca(NO 3) 2 добре розчинні у воді. Нерозчинні у воді фторид CaF 2 карбонат CaCO 3 сульфат CaSO 4 ортофосфат Ca 3 (PO 4) 2 оксалат СаС 2 Про 4 і деякі інші.

Важливе значення має та обставина, що, на відміну від карбонату кальцію СаСО 3 кислий карбонат кальцію (гідрокарбонат) Са(НСО 3) 2 у воді розчинний. У природі це призводить до наступних процесів. Коли холодна дощова або річкова вода, насичена вуглекислим газом, проникає під землю та потрапляє на вапняки, то спостерігається їх розчинення:

СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2 .

Са(НСО 3) 2 = СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О.

Наявність у воді розчиненого гідрокарбонату кальцію багато в чому визначає тимчасову твердість води. Тимчасової її називають тому, що при кип'ятінні води гідрокарбонат розкладається, і осад випадає СаСО 3 . Це явище призводить, наприклад, до того, що в чайнику з часом утворюється накип.

Застосування кальцію

До останнього часу металевий кальцій майже не знаходив застосування. США, наприклад, до Другої світової війни споживали на рік лише 10...25 т кальцію, Німеччина – 5...10 т. Але для розвитку нових галузей техніки потрібні багато рідкісних і тугоплавких металів. З'ясувалося, що кальції – дуже зручний та активний відновник багатьох з них, і елемент стали застосовувати при отриманні торію, ванадію, цирконію, берилію, ніобію, урану, танталу та інших тугоплавких металів. Чистий металевий кальцій широко застосовується у металотермії при отриманні рідкісних металів.

Застосування металевого кальцію

Природна крейда у вигляді порошку входить до складу для полірування металів. Але чистити зуби порошком з природної крейди не можна, оскільки він містить залишки раковин і панцирів дрібних тварин, які мають підвищену твердість і руйнують зубну емаль.

Використаннякальціюу ядерному синтезі

Ізотоп 48 Ca - найбільш ефективний та вживаний матеріал для виробництва надважких елементів та відкриття нових елементів таблиці Менделєєва. Наприклад, у разі використання іонів 48 Ca для отримання надважких елементів на прискорювачах ядра цих елементів утворюються в сотні та тисячі разів ефективніше, ніж при використанні інших «снарядів» (іонів). Радіоактивний кальцій широко використовують у біології та медицині як ізотопний індикатор при вивченні процесів мінерального обміну в живому організмі. З його допомогою встановлено, що в організмі відбувається безперервний обмін іонами кальцію між плазмою, м'якими тканинами та навіть кістковою тканиною. Велику роль зіграв 45 Са також щодо обмінних процесів, що відбуваються в грунтах, і при дослідженні процесів засвоєння кальцію рослинами. За допомогою цього ж ізотопу вдалося виявити джерела забруднення сталі та надчистого заліза сполуками кальцію в процесі виплавки.

Здатність кальцію зв'язувати кисень і азот дозволила застосувати його для очищення інертних газів і як геттер (Геттер - речовина, що служить для поглинання газів і створення глибокого вакууму в електронних приладах) у вакуумній радіоапаратурі.

Застосування сполук кальцію

Деякі сполуки кальцію, одержувані штучним шляхом, стали навіть більш відомими та звичними, ніж вапняки чи гіпс. Так, гашене Са(OH) 2 і негашене СаО вапно застосовували ще будівельники давнини.

Цемент – це також сполука кальцію, отримана штучним шляхом. Спочатку обпалюють суміш глини або піску з вапняком і одержують клінкер, який потім розмелюють тонкий сірий порошок. Про цемент (вірніше про цементи) можна розповідати дуже багато, це тема самостійної статті.

Те саме відноситься і до скла, до складу якого теж зазвичай входить елемент.

Гідрид кальцію

Нагріванням кальцію в атмосфері водню отримують CaH 2 (гідрид кальцію), що використовується в металургії (металотермії) та при отриманні водню в польових умовах.

Оптичні та лазерні матеріали

Фторид кальцію (флюорит) застосовується як монокристалів в оптиці (астрономічні об'єктиви, лінзи, призми) і як лазерний матеріал. Вольфрамат кальцію (шееліт) у вигляді монокристалів застосовується в лазерній техніці, а також як сцинтилятор.

Карбід кальцію

Карбід кальцію – речовина, відкрита випадково під час випробування нової конструкції печі. Ще недавно карбід кальцію CaCl 2 використовували головним чином для автогенного зварювання та різання металів. При взаємодії карбіду з водою утворюється ацетилен, горіння ацетилену в струмені кисню дозволяє отримувати температуру майже 3000°C. Останнім часом ацетилен, а разом з ним і карбід все менше витрачаються для зварювання і все більше – у хімічній промисловості.

Кальцій якхімічне джерело струму

Кальцій, а також його сплави з алюмінієм та магнієм використовуються в резервних теплових електричних батареях як анод (наприклад кальцій-хроматний елемент). Хромат кальцію використовується в таких батареях як катод. Особливість таких батарей - надзвичайно довгий термін зберігання (десятиліття) у придатному стані, можливість експлуатації в будь-яких умовах (космос, високі тиски), велика питома енергія за вагою та обсягом. Нестача у недовгому терміні дії. Такі батареї використовуються там, де необхідно на короткий термін створити колосальну електричну потужність (балістичні ракети, деякі космічні апарати тощо).

Вогнетривкі матеріали зкальцію

Оксид кальцію, як у вільному вигляді, так і у складі керамічних сумішей, застосовується у виробництві вогнетривких матеріалів.

Лікарські засоби

Сполуки кальцію широко застосовують як антигістамінний засіб.

Хлорид кальцію
Глюконат кальцію
Гліцерофосфат кальцію

Крім того, сполуки кальцію вводять до складу препаратів для профілактики остеопорозу, вітамінні комплекси для вагітних і літніх.

Кальцій в організмі людини

Кальцій – поширений макроелемент в організмі рослин, тварин та людини. В організмі людини та інших хребетних більша його частина міститься в скелеті та зубах у вигляді фосфатів. З різних форм карбонату кальцію (повістки) складаються скелети більшості груп безхребетних (губки, коралові поліпи, молюски та ін.). Потреба кальцію залежить від віку. Для дорослих необхідна денна норма становить від 800 до 1000 міліграмів (мг), а для дітей – від 600 до 900 мг, що для дітей дуже важливо через інтенсивне зростання кістяка. Велика частина кальцію, що надходить в організм людини з їжею, міститься в молочних продуктах, кальцій, що залишився, припадає на м'ясо, рибу, і деякі рослинні продукти (особливо багато містять бобові).

Кальцій у твердій воді

Комплекс властивостей, що визначаються одним словом "жорсткість", воді надають розчинені в ній солі кальцію та магнію. Жорстка вода непридатна у багатьох випадках життя. Вона утворює шар накипу в парових котлах і котельних установках, ускладнює забарвлення та прання тканин, але годиться для варіння мила та приготування емульсій у парфумерному виробництві. Тому раніше, коли способи пом'якшення води були недосконалі, текстильні та парфумерні підприємства зазвичай розміщувалися поблизу джерел «м'якої» води.

Розрізняють жорсткість тимчасову та постійну. Тимчасову (або карбонатну) жорсткість надають воді розчинних гідрокарбонатів Са(НCO 3) 2 і Mg(HCO 3) 2 . Усунути її можна простим кип'ятінням, при якому гідрокарбонати перетворюються на нерозчинні у воді карбонати кальцію та магнію.

Постійна жорсткість створюється сульфатами та хлоридами тих же металів. І її можна усунути, але зробити це набагато складніше.

Сума обох жорсткостей складає загальну жорсткість води. Оцінюють її у різних країнах по-різному. Прийнято виражати жорсткість води числом міліграм-еквівалентів кальцію та магнію в одному літрі води. Якщо в літрі води менше 4 мг-екв, вода вважається м'якою; зі збільшенням їх концентрації – дедалі жорсткішою і, якщо зміст перевищує 12 одиниць, – дуже жорсткої.

Жорсткість води зазвичай визначають за допомогою розчину мила. Такий розчин (певної концентрації) додають краплями до відміреної кількості води. Поки у воді є іони Са 2+ або Mg 2+, вони заважатимуть утворенню піни. За витратами мильного розчину до появи піни обчислюють вміст іонів Са2+ та Mg2+.

Цікаво, що аналогічним шляхом визначали жорсткість води ще Стародавньому Римі. Тільки реактивом служило червоне вино – його барвники також утворюють осад з іонами кальцію та магнію.

Зберігання кальцію

Металевий кальцій довго зберігати можна у шматках вагою від 0,5 до 60 кг. Такі шматки зберігають у паперових мішках, вкладених у залізні оцинковані барабани з пропаяними та пофарбованими швами. Щільно закриті барабани укладають у дерев'яні ящики. Шматки вагою менше 0,5 кг довго зберігати не можна – вони швидко перетворюються на окис, гідроксид та карбонат кальцію.

Серед усіх елементів періодичної системи можна виділити кілька таких, без яких не просто розвиваються різні захворювання у живих організмів, а взагалі неможливо нормально жити і рости. Один із таких – кальцій.

Цікаво, що коли йдеться про цей метал, як просту речовину, то жодної користі для людини вона не має, навіть шкоди. Однак варто лише згадати про іони Са 2+, як відразу виникає маса пунктів, що характеризують їхнє важливе значення.

Положення кальцію в періодичній системі

Характеристика кальцію, як і будь-якого іншого елемента, починається із зазначення його місця положення у періодичній системі. Адже вона дає можливість багато дізнатися про цей атом:

заряд ядра;
кількість електронів та протонів, нейтронів;
ступінь окислення, вищий та нижчий;
електронну конфігурацію та інші важливі речі.

Розглянутий нами елемент розташовується в четвертому великому періоді другий групі, головній підгрупі і має порядковий номер 20. Також хімічна таблиця Менделєєва показує атомну вагу кальцію - 40,08, що є усередненим значенням існуючих ізотопів атома.

Ступінь окислення одна, завжди постійна, дорівнює +2. Формула СаО. Латинська назва елемента calcium, звідси символ атома Са.

Характеристика кальцію як простої речовини

За звичайних умов даний елемент є металом, сріблясто-білого кольору. Формула кальцію як простої речовини – Са. Внаслідок високої хімічної активності здатний утворювати безліч сполук, що належать до різних класів.

У твердому агрегатному стані до складу організму людини не входить, тому є значення для промислових і технічних потреб (в основному хімічні синтези).

Є одним із найпоширеніших за часткою у земній корі металів, близько 1,5 %. Належить до групи лужноземельних, тому що при розчиненні у воді дає луги, але в природі зустрічається у вигляді множинних мінералів та солей. Дуже багато кальцію (400 мг/л) включено до складу морської води.

Кристалічна решітка

Характеристика кальцію пояснюється будовою кристалічної решітки, яка в нього може бути двох типів (оскільки існує альфа і бета форма):

кубічна гранецентрична;
об'ємноцентрична.

Тип зв'язку в молекулі - металеві, у вузлах решітки, як і у всіх металів - атом-іони.

Знаходження у природі

Існує кілька основних речовин у природі, які містять цей елемент.

Морська вода.
Гірські породи та мінерали.
Живі організми (раковини та панцирі, кісткові тканини тощо).
Підземні води у земній корі.

Можна позначити такі види гірських порід та мінералів, які є природними джерелами кальцію.

Доломіт - суміш карбонату кальцію та магнію.
Флюорит – фторид кальцію.
Гіпс - CaSO 4 · 2H 2 O.
Кальцит – крейда, вапняк, мармур – карбонат кальцію.
Алебастр - CaSO 4 · 0.5H 2 O.
Апатити.

Усього виділяють близько 350 різних мінералів та гірських порід, які містять кальцій.

Способи отримання

У вільному вигляді виділити метал довгий час не вдавалося, тому що його хімічна активність висока, у природі у чистому вигляді не зустрінеш. Тому до XIX століття (1808 року) аналізований елемент був ще однією загадкою, яку несла таблиця Менделєєва.

Кальцій як метал зумів синтезувати англійський хімік Гемфрі Деві. Саме він першим виявив особливості взаємодії розплавів твердих мінералів та солей з електричним струмом. На сьогоднішній день досі найактуальнішим способом отримання металу є електроліз його солей, таких як:

суміш хлоридів кальцію та калію;
суміш фториду та хлориду кальцію.

Також можна отримати кальцій з його оксиду за допомогою поширеного в металургії методу алюмінотермії.

Фізичні властивості

Характеристика кальцію за фізичними параметрами можна описати кількома пунктами.

Агрегатний стан – за звичайних умов твердий.
Температура плавлення – 842 0 С.
Метал м'який, може різатись ножем.
Колір – сріблясто-білий, блискучий.
Має хороші провідникові та теплопровідні властивості.
При тривалому нагріванні перетворюється на рідкий, потім пароподібний стан, втрачаючи металеві властивості. Температура кипіння 1484 0 С.

Фізичні властивості кальцію мають одну особливість. Коли на метал виявляється тиск, то він у якийсь момент часу втрачає свої металеві властивості та здатність до електропровідності. Однак при подальшому збільшенні впливу знову відновлюється і проявляє себе як надпровідник, який у кілька разів перевищує за даними показниками інші елементи.

Хімічні властивості

Активність цього металу дуже висока. Тому існує безліч взаємодій, які вступає кальцій. Реакції з усіма неметалами для нього – звичайна справа, адже як відновник він дуже сильний.

За нормальних умов легко реагує з утворенням відповідних бінарних сполук: галогенами, киснем.
При нагріванні: водень, азот, вуглець, кремній, фосфор, бор, сірка та інші.
На відкритому повітрі одразу взаємодіє з вуглекислим газом та киснем, тому покривається сірим нальотом.
З кислотами реагує бурхливо, іноді із запаленням.

Цікаві властивості кальцію виявляються, коли йдеться про нього у складі солей. Так, гарні печерні виростають на стелі та стінах, це не що інше, як утворений згодом з води, вуглекислого газу та гідрокарбонату під впливом процесів усередині підземних вод.

Враховуючи, наскільки метал активний у звичайному стані, зберігають його у лабораторіях, як і лужні. У темному скляному посуді, із щільно закритою кришкою та під шаром гасу або парафіну.

Якісна реакція на іон кальцію – це забарвлення полум'я в красивий, насичений цегляно-червоний колір. Також ідентифікувати метал у складі сполук можна за нерозчинними випадаючими осадами деяких його солей (карбонат кальцію, фторид, сульфат, фосфат, силікат, сульфіт).

З'єднання металу

Різновиди сполук металу такі:

оксид;
гідроксид;
солі кальцію (середні, кислі, основні, подвійні, комплексні).

Оксид кальцію відомий як СаО використовується для створення будівельного матеріалу (повістки). Якщо загасити оксид водою, то вийде відповідний гідроксид, що виявляє властивості лугу.

Велике практичне значення мають саме різні солі кальцію, що використовуються у різних галузях господарства. Які саме є солі, ми вже згадували вище. Наведемо приклади за типами цих сполук.

Середні солі - карбонат СаСО 3 фосфат Са 3 (РО 4) 2 та інші.
Кислі - гідросульфат CaHSO 4 .
Основні - гідрокарбонат (СаОН) 3 PO 4 .
Комплексні – Cl 2.
Подвійні - 5Ca(NO 3) 2 *NH 4 NO 3 *10H 2 O.

Саме формі сполук даного класу кальцій має значення для біологічних систем, оскільки джерелом іонів для організму є солі.

Біологічна роль

Чим важливий кальцій для організму людини? Причин кілька.

Саме іони цього елемента входять до складу міжклітинної речовини та тканинної рідини, беручи участь у регуляції механізмів збудження, вироблення гормонів та нейромедіаторів.
Кальцій накопичується в кістках, зубної емалі у кількості близько 2,5% від загальної маси тіла. Це досить багато і відіграє важливу роль у зміцненні цих структур, збереженні їхньої міцності та стійкості. Зростання організму без цього неможливе.
Згортання крові також залежить від аналізованих іонів.
Входить до складу серцевого м'яза, беручи участь у його збудженні та скороченні.
Є учасником процесів екзоцитозу та інших внутрішньоклітинних змін.

Якщо кількість споживаного кальцію буде недостатньо, то можливий розвиток таких захворювань, як:

рахіт;
остеопороз;
захворювання крові.

Добова норма для дорослої людини – 1000 мг, а для дітей віком від 9 років 1300 мг. Щоб не допустити надлишок цього елемента в організмі, слід не перевищувати зазначеної дози. В іншому випадку можуть розвинутись захворювання кишечника.

Для решти живих істот кальцій не менш важливий. Наприклад, багато хто хоч і не має кістяка, проте зовнішні засоби зміцнення їх також є утвореннями цього металу. Серед них:

молюски;
мідії та устриці;
губки;
коралові поліпи.

Всі вони носять на своїй спині або в принципі формують у процесі життєдіяльності якийсь зовнішній кістяк, що захищає їх від зовнішніх впливів та хижаків. Основна складова його - солі кальцію.

Хребетні тварини, як і людина, потребують іонів для нормального росту і розвитку і отримують їх з їжею.

Є багато варіантів, за допомогою яких можна заповнити недостатню норму елемента в організмі. Найкраще, звичайно, природні методи – продукти, що містять потрібний атом. Однак якщо це з якихось причин недостатньо або неможливо, медичний шлях також є прийнятним.

Так, список продуктів, що містять кальцій, приблизно такий:

молочні та кисломолочні вироби;
риба;
зелень;
зернові культури (гречка, рис, випічка з цільнозернового борошна);
деякі цитрусові (апельсини, мандарини);
бобові;
всі горіхи (особливо, мигдаль та волоські).

Якщо ж на якісь продукти алергія або не можна вживати їх з іншої причини, заповнити рівень потрібного елемента в організмі допоможуть кальцій містять препарати.

Всі вони являють собою солі цього металу, що володіють здатністю легко засвоюватися організмом, швидко всмоктуючи кров і кишечник. Серед них найпопулярнішими і використовуються такі.

Хлорид кальцію - розчин для ін'єкцій або для прийому внутрішньо дорослим та дітям. Відрізняється концентрацією солі у складі, використовується для "гарячих уколів", оскільки викликає саме таке відчуття при вколюванні. Є форми із фруктовим соком для полегшення прийому всередину.
Випускається таблетками (0,25 або 0,5 г), так і розчинами для внутрішньовенних ін'єкцій. Часто у вигляді таблеток містить різноманітні фруктові добавки.
Лактат кальцію – випускається у таблетках по 0,5 г.

З нього складний кістковий скелет, але організм не здатний виробляти елемент самостійно. Мова про кальцій. Дорослим жінкам і чоловікам на добу необхідно отримувати не менше 800 міліграмів лужноземельного металу. Витягти його вдається з вівсянки, фундуку, молока, ячної крупи, сметани, квасолі, мигдалю.

Кальційміститься і в гороху, гірчиці, сирі. Щоправда, якщо поєднувати їх із солодощами, кавою, колою та продуктами, багатими на щавлеву кислоту, засвоюваність елемента падає.

Шлункове середовище стає лужним, кальцій захоплюється в нерозчинні та виводиться з організму. Кістки та зуби починають руйнуватися. Що ж такого в елементі, раз він став одним із найважливіших для живих істот і чи є речовині застосування поза їхніми організмами?

Хімічні та фізичні властивості кальцію

У періодичній системі елемент посідає 20 місце. Воно знаходиться в головній підгрупі другої групи. Період, до якого належить кальцій, четвертий. Це означає, що з атома речовини 4 електронних рівня. На них розташовано 20 електронів, на що вказує атомний номер елемента. Він свідчить і про його заряд — +20.

Кальцій в організмі, як і природі, – лужноземельний метал. Значить, у чистому вигляді елемент сріблясто-білий, блискучий та легкий. Твердість лужноземельних металів вища, ніж у лужних.

Показник кальцію - близько 3-х балів по . Таку ж твердість має, наприклад, гіпс. 20-ий елемент ріжеться ножем, але значно складніше, ніж кожен з просто лужних металів.

У чому суть назви «лужноземельний»? Так кальцій та інші метали його групи назвали алхіміки. Оксиди елементів вони називали землями. Оксиди речовин групи кальціюповідомляють воді лужне середовище.

Однак, радій, барій, як і 20-ий елемент, зустрічаються не тільки в поєднанні з киснем. У природі багато солей кальцію. Найвідоміша з них – мінерал кальцит. Вуглекисла форма металу - відомі крейда, вапняк і гіпс. Кожен із них, це карбонат кальцію.

Є у 20-го елемента та леткі сполуки. Вони забарвлюють полум'я в оранжево-червоний, що стає одним із маркерів для визначення речовин.

Горять усі лужноземельні метали легко. Щоб кальцій вступив у реакцію з киснем, достатньо нормальних умов. Тільки ось у природі елемент не зустрічається у чистому вигляді, лише у з'єднаннях.

Оксі кальцію- Плівка, якою покривається метал, опинися він на повітрі. Наліт жовтуватий. У ньому приховані не лише стандартні оксиди, а й перекиси, нітриди. Вияви кальцій не на повітрі, а у воді, він витіснить з неї водень.

При цьому випадає осад - гідроксид кальцію. Залишки чистого металу спливають на поверхню, що підштовхуються бульбашками водню. Така сама схема працює і з кислотами. Із соляною, наприклад, в осад випадає хлорид кальціюта виділяється водень.

Для деяких реакцій необхідна підвищена температура. Якщо вона дійде до 842 градусів, кальцій можнарозплавити. При 1484-х за шкалою Цельсія метал закипає.

Розчин кальцію, як і чистий елемент, добре проводить тепло та електричний струм. Але якщо речовина сильно нагріта, металеві властивості губляться. Тобто їх немає ні в розплавленого, ні в газоподібного кальцію.

В людини елемент представлений і твердим, і рідким агрегатним станами. Розм'якшений кальцій вода, яка є в , переносить легше. За межами кісток знаходиться лише 1% 20 речовини.

Однак його транспортування по тканинах відіграє важливу роль. Кальцій крові регулює скорочення м'язів, у тому числі серцевих, підтримує в нормі артеріальний тиск.

Застосування кальцію

У чистому вигляді метал знаходить застосування у . Вони йдуть на акумуляторні грати. Присутність у металі кальцію на 10-13% знижує саморозряд батарей. Це особливо важливо для стаціонарних моделей. З суміші свинцю та 20-го елемента виготовляють, так само підшипники. Один із сплавів так і називається – підшипниковий.

На фото продукти, які містять кальцій

У сталь лужноземельний метал додають, щоб очистити сплав від домішок сірки. Відновлювальні властивості кальцію придатні і при виробництві урану, хрому, цезію, рубідії, .

Який кальційзастосовують у чорній металургії? Той самий чистий. Різниця у призначенні елемента. Тепер він грає роль . Це добавка до сплавів, що знижує температуру їх формування та полегшує відділення шлаків. Гранули кальціюзасипають в електровакуумні прилади, щоб видалити сліди повітря.

48-й ізотоп кальцію має попит на атомних підприємствах. Там виробляють надважкі елементи. Сировину одержують на прискорювачах ядер. Розганяють їх з допомогою іонів – своєрідних снарядів. Якщо їх ролі виступає Ca48, ефективність синтезу збільшується у сотні разів проти використанням іонів інших речовин.

В оптиці 20-ий елемент цінують вже як з'єднання. Фторид та вольфрамат кальцію стають лінзами, об'єктивами та призмами астрономічних приладів. Трапляються мінерали і в лазерній техніці.

Фторид кальцію геологи називають флюоритом, а вольфрамід - шеелітом. Для оптичної промисловості відбирають їх монокристали, тобто окремі, великі агрегати з безперервними гратами та чіткою формою.

У медицині так само прописують не чистий метал, а речовини на його основі. Вони легше засвоюються організмом. Глюконат кальцію- Найдешевший засіб, використовується при остеопорозі. Препарат « Кальцій Магній» прописують підліткам, вагітним жінкам та літнім громадянам.

Їм БАД потрібен, щоб забезпечити підвищену потребу організму у 20-му елементі, уникнути патологій розвитку. Кальцієво-фосфорний обмін регулює «Кальцій Д3». «Д3» у назві кошти говорить про наявність у ньому вітаміну D. Він рідкісний, але необхідний повноцінного засвоєння кальцію.

Інструкціядо «Кальцію нікомед3»вказує, що препарат відноситься до фармацевтичних складів комбінованої дії. Те ж говориться і про хлористого кальцію. Він не тільки заповнює дефіцит 20-го елемента, а й рятує від інтоксикацій, а також здатний замістити плазму крові. При деяких патологічних станах це необхідно.

В аптеках виставлено і препарат « Кальцій – кислотааскорбінова». Такий дует прописують під час вагітності, під час годування груддю. Потребують добавки і підлітки.

Видобуток кальцію

Кальцій у продуктах, мінералах, сполуках, відомий людству з давніх давен. У чистому вигляді метал виділили лише 1808-го року. Успіх посміхнувся Хемфрі Деві. Англійський фізик видобув кальцій шляхом електролізу розплавлених солей елемента. Цей спосіб застосовують і зараз.

Проте, промисловці частіше вдаються до другого методу, відкритого вже після досліджень Хемфрі. Кальцій відновлюють із його оксиду. Реакцію запускають порошком, іноді. Взаємодія проходить за умов вакууму при підвищених температурах. Вперше виділили кальцій таким шляхом у середині минулого століття, у США.

Ціна кальцію

Виробників металевого кальцію небагато. Так, у Росії поставками займається, переважно, Чапецький Механічний завод. Він знаходиться в Удмуртії. Підприємство торгує гранулами, стружкою та шматковим металом. Цінник за тонну сировини тримається в районі 1500 доларів.

Товар пропонують деякі хімічні лабораторії, наприклад, суспільство «Російський Хімік». Останнє, пропонує 100-грамовий кальцію. Відгукисвідчать, що це порошок під олією. Вартість однієї упаковки – 320 рублів.

Окрім пропозицій купити реальний кальцій, в інтернеті торгують і бізнес-плани щодо його виробництва. Приблизно за 70 сторінок теоретичних викладок просять близько 200 рублів. Більшість планів складено у 2015-му році, тобто ще не втратили актуальності.

Історія кальцію

Кальцій був відкритий в 1808 році Хемфрі Деві, який шляхом електролізу гашеного вапна і оксиду ртуті отримав амальгаму кальцію, в результаті процесу вигонки ртуті з якої і залишився метал, що отримав назву кальцію.Латиною вапнозвучить як calx, саме ця назва була обрана англійським хіміком для відкритої речовини.

Кальцій є елементом головної підгрупи ІІ групи IV періоду періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва має атомний номер 20 і атомну масу 40,08. Прийняте позначення – Ca (від латинського – Calcium).

Фізичні та хімічні властивості

Кальцій є хімічно активним м'яким лужним металом сріблясто-білого кольору. Через взаємодію з киснем і вуглекислим газом поверхня металу тьмяніє, тому кальцій потребує особливого режиму зберігання - обов'язково щільно закрита ємність, в якій метал заливають шаром рідкого парафіну або гасу.

Кальцій - найбільш відомий з необхідних людині мікроелементів, добова потреба у ньому становить від 700 до 1500 мг для здорової дорослої людини, але вона збільшується під час вагітності та лактації, це потрібно враховувати та отримувати кальцій у вигляді препаратів.

Знаходження у природі

Кальцій має дуже високу хімічну активність, тому у вільному (чистому) вигляді не зустрічається у природі. Тим не менш, є п'ятим за поширеністю в земній корі, у вигляді сполук є в осадових (вапняк, крейда) та гірських породах (граніт), багато кальцію містить польовий шпат анорит.

У живих організмах поширений досить широко, його наявність виявлено в рослинах, організмах тварин і людини, де він присутній, в основному, у складі зубів та кісткової тканини.

Засвоюваність кальцію

Перешкодою для нормального засвоєння кальцію з харчових продуктів є вживання в їжу вуглеводів у вигляді солодощів та лугів, що нейтралізують соляну кислоту шлунка, необхідну для розчинення кальцію. Процес засвоєння кальцію досить складний, тому іноді недостатньо отримувати його тільки з їжею, потрібний додатковий прийом мікроелемента.

Взаємодія з іншими

Для поліпшення всмоктування кальцію в кишечнику необхідний, який має властивість полегшувати процес засвоєння кальцію. При прийомі кальцію (у вигляді добавок) в процесі їжі відбувається блокування всмоктування, але прийом препаратів кальцію окремо від їжі не впливає на цей процес.

Майже весь кальцій організму (від 1 до 1,5 кг) знаходиться у кістках та зубах. Кальцій бере участь у процесах збудливості нервової тканини, скоротливості м'язів, процесах згортання крові, входить до складу ядра і мембран клітин, клітинних і тканинних рідин, має антиалергічну та протизапальну дію, запобігає ацидозу, активує ряд ферментів і гормонів. Кальцій також бере участь у регуляції проникності клітинних мембран, має дію, протилежну.

Ознаки нестачі кальцію

Ознаками нестачі кальцію в організмі є такі, на перший погляд, не пов'язані між собою симптоми:

знервованість, погіршення настрою;
прискорене серцебиття;
судоми, оніміння кінцівок;
уповільнення зростання та дітей;
підвищений артеріальний тиск;
розшарування та ламкість нігтів;
біль у суглобах, зниження «больового порога»;
рясні менструації.

Причини нестачі кальцію

Причинами нестачі кальцію можуть бути незбалансовані дієти (особливо голодування), низький вміст кальцію в їжі, куріння та захоплення кавою та кофеїнсодержащими напоями, дисбактеріоз, хвороби нирок, щитовидної залози, вагітність, періоди лактації та менопаузи.

Надлишок кальцію, який може виникнути при надмірному вживанні молочних продуктів або неконтрольованому прийомі препаратів, характеризується сильною спрагою, нудотою, блюванням, втратою апетиту, слабкістю та посиленим сечовиділенням.

Застосування кальцію у житті

Кальцій знайшов застосування в металотермічному одержанні урану, у вигляді природних сполук використовується як сировина для виробництва гіпсу та цемент, як засіб дезінфекції (усім відома) хлорка).