A kalcium jellemzése. a kalcium tulajdonságai. Kalcium képlet

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 05:29

A periódusos rendszer összes eleme között több is van, amelyek nélkül nem csak az élő szervezetekben lehetséges különféle betegségek kialakulása, de általában lehetetlen normálisan élni és növekedni. Ezek egyike a kalcium.

Érdekes, hogy ha erről a fémről van szó, mint egyszerű anyagról, akkor az embernek semmi haszna, még kára sincs. Mindazonáltal csak a Ca²⁺ ionokat kell megemlítenünk, hiszen rögtön pontok tömege jellemzi fontosságukat.

A kalcium helyzete a periódusos rendszerben

A kalcium jellemzése, mint minden más elem, a periódusos rendszerben elfogl alt helyének jelzésével kezdődik. Végül is ez lehetővé teszi, hogy sokat tanuljunk erről az atomról:

• alaptöltés;
• elektronok és protonok, neutronok száma;
• oxidációs állapot, magasabb és alacsonyabb;
• elektronikus konfiguráció és egyéb fontos dolgok.

Az általunk vizsgált elem a második csoport, a fő alcsoport negyedik nagy periódusában található, és sorozatszáma 20. A kémiai periódusos táblázat a kalcium atomtömegét is mutatja - 40,08, ami az átlag. ennek meglévő izotópjainak értékeatom.

Az oxidációs állapot egy, mindig állandó, egyenlő +2-vel. A magasabb oxid CaO képlete. Az elem latin neve kalcium, ezért a Ca atom szimbóluma.

A kalcium mint egyszerű anyag jellemzése

Normál körülmények között ez az elem ezüstfehér fém. A kalcium képlete egyszerű anyagként Ca. Magas kémiai aktivitásának köszönhetően számos különböző osztályba tartozó vegyületet képes képezni.

Szilárd halmazállapotban az emberi szervezetben nem szerepel, ezért ipari és műszaki igényekhez (főleg kémiai szintézisekhez) fontos.

Az egyik legelterjedtebb fém a földkéregben való részesedését tekintve, körülbelül 1,5%. Az alkáliföldfémek csoportjába tartozik, hiszen vízben oldva lúgokat ad, de a természetben többféle ásványi anyag és só formájában fordul elő. A tengervíz sok kalciumot (400 mg/l) tartalmaz.

Kristályrács

A kalcium jellemzőjét a kristályrács szerkezete magyarázza, amelynek két típusa lehet (mivel alfa és béta formája van):

• köbös arc-centrikus;
• hangerőcentrikus.

A molekulában a kötés típusa fémes, a rács helyén, mint minden fémnél, atomionok vannak.

A természetben lenni

A természetben számos alapvető anyag van, amely tartalmazza ezt az elemet.

1. Tengervíz.
2. Kövek és ásványok.
3. Élő szervezetek (kagylók éskagylók, csontszövetek és így tovább).
4. Talajvíz a földkéregben.

A következő típusú kőzetek és ásványi anyagok azonosíthatók természetes kalciumforrásként.

1. A dolomit kalcium- és magnézium-karbonát keveréke.
2. Fluorit – kalcium-fluorid.
3. Gipsz - CaSO₄ 2H₂O.
4. Kalcit – kréta, mészkő, márvány – kalcium-karbonát.
5. Alabástrom - CaSO₄ 0.5H₂O.
6. Apatity.

Összesen körülbelül 350 különféle ásvány és kőzet tartalmaz kalciumot.

Megszerzési módszerek

A fémet hosszú ideig nem lehetett szabad formában elkülöníteni, mivel nagy a kémiai aktivitása, így tiszta formában nem található meg a természetben. Ezért a 19. századig (1808) a kérdéses elem egy másik rejtély volt, amelyet a periódusos rendszer hordozott.

A kalcium, mint fém képes volt szintetizálni Humphrey Davy angol vegyészt. Ő volt az, aki először fedezte fel a szilárd ásványi anyagok és sók olvadékainak elektromos árammal való kölcsönhatásának jellemzőit. A mai napig ennek a fémnek a legmegfelelőbb módja a sói elektrolízise, például:

• kalcium és kálium-klorid keveréke;
• fluorid és kalcium-klorid keveréke.

A kohászatban általánosan elterjedt aluminoterm módszerrel kalciumot is ki lehet vonni oxidjából.

Fizikai tulajdonságok

A kalcium fizikai paraméterek szerinti jellemzése több ponton is leírható.

1. Az aggregált állapot normál körülmények között szilárd.
2. Olvadáspont - 842 ⁰C.
3. A fém puha, késsel vágható.
4. Szín - ezüstös fehér, fényes.
5. Jó vezető- és hőtulajdonságokkal rendelkezik.
6. Hosszú melegítéskor folyékony, majd gőz halmazállapotúvá válik, elveszítve fémes tulajdonságait. Forráspont 1484 ⁰C.

A kalcium fizikai tulajdonságainak van egy sajátossága. Amikor egy fémre nyomást gyakorolnak, egy bizonyos időpontban az elveszíti fémes tulajdonságait és elektromos áramvezető képességét. Az expozíció további növelésével azonban ismét helyreáll, és szupravezetőként jelenik meg, többszörösen magasabb, mint az ezekben a mutatókban szereplő többi elem.

Kémiai tulajdonságok

Ennek a fémnek az aktivitása nagyon magas. Ezért sok kölcsönhatás van, amelyben a kalcium belép. Minden nemfémmel való reakció gyakori nála, mert redukálószerként nagyon erős.

1. Normál körülmények között könnyen reagál, és megfelelő bináris vegyületeket képez a következőkkel: halogének, oxigén.
2. Melegítéskor: hidrogén, nitrogén, szén, szilícium, foszfor, bór, kén és mások.
3. A szabad levegőn azonnal kölcsönhatásba lép a szén-dioxiddal és az oxigénnel, ezért szürke bevonat borítja.
4. Hevesen reagál savakkal, néha gyúlékony.

A kalcium érdekes tulajdonságai jelennek meg, ha arról van szóarról a sók összetételében. Tehát a gyönyörű barlangi cseppkövek, amelyek a mennyezeten és a falakon nőnek, nem mások, mint kalcium-karbonát, amely idővel vízből, szén-dioxidból és bikarbonátból képződik a talajvízben zajló folyamatok hatására.

Tekintettel arra, hogy a fém mennyire aktív normál állapotában, laboratóriumokban tárolják, például a lúgosakban. Sötét üvegedényben, szorosan lezárt fedéllel, kerozin vagy paraffin réteg alatt.

A kalciumionra adott minőségi reakció a láng gyönyörű, gazdag téglavörös színe. A vegyületek összetételében a fémeket egyes sóik (kalcium-karbonát, fluorid, szulfát, foszfát, szilikát, szulfit) oldhatatlan csapadéka alapján is azonosítani lehet.

Fémkötések

A fémvegyületek típusai a következők:

• oxid;
• hidroxid;
• kalciumsók (közepes, savas, bázikus, kettős, komplex).

A kalcium-oxidot égetett mészként ismerik. A CaO-t építőanyag (mész) előállítására használják. Ha az oxidot vízzel oltja el, akkor a megfelelő hidroxidot kapja, amely lúgos tulajdonságokat mutat.

A különböző kalciumsók, amelyeket a gazdaság különböző ágazataiban használnak, nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak. Azt, hogy milyen sók léteznek, fentebb már említettük. Íme példák ezeknek a vegyületeknek a típusaira.

1. Közepes sók - karbonát CaCO₃, foszfát Ca₃(PO₄) ₂ és mások.
2. Savas – hidroszulfát CaHSO₄.
3. Alap - bikarbonát(SaOH)₃PO₄.
4. Komplex - [Ca (NH₃)₈] Cl_2.
5. Dupla – 5Ca(NO₃)₂NH₄NO 3_10H2_O.

A kalcium az ebbe az osztályba tartozó vegyületek formájában fontos a biológiai rendszerek számára, mivel a sók a szervezet ionforrásai.

Biológiai szerep

Mi a kalcium jelentősége az emberi szervezet számára? Ennek több oka is van.

1. Ennek az elemnek az ionjai az intercelluláris anyag és szövetfolyadék részét képezik, részt vesznek a gerjesztési mechanizmusok szabályozásában, a hormonok és neurotranszmitterek termelésében.
2. A kalcium a csontokban, a fogzománcban halmozódik fel, a teljes testtömeg körülbelül 2,5%-a. Ez elég sok, és fontos szerepet játszik ezen szerkezetek megerősítésében, szilárdságuk és stabilitásuk megőrzésében. A test növekedése nélküle lehetetlen.
3. A véralvadás a kérdéses ionoktól is függ.
4. A szívizom része, részt vesz annak gerjesztésében és összehúzódásában.
5. Résztvevője az exocitózis és más intracelluláris változások folyamatainak.

Ha az elfogyasztott kalcium mennyisége nem elegendő, akkor olyan betegségek alakulnak ki, mint például:

• rachitis;
• oszteoporózis;
• vérbetegségek.

A napi norma egy felnőtt számára 1000 mg, a 9 évesnél idősebb gyermekek számára pedig 1300 mg. Annak érdekében, hogy elkerüljük ennek az elemnek a túlzott mennyiségét a szervezetben, nem szabad túllépni a feltüntetett adagot. Másképpesetben bélbetegség alakulhat ki.

Minden más élőlény számára a kalcium nem kevésbé fontos. Például sok gerinctelen, bár nincs csontvázuk, azonban a külső erősítő eszközök is ennek a fémnek a képződményei. Köztük:

• kagyló;
• kagyló és osztriga;
• szivacsok;
• korallpolipok.

Mindegyik a hátán hord, vagy elvileg az életfolyamat során valamilyen külső vázat alkot, amely megvédi őket a külső hatásoktól és a ragadozóktól. Fő összetevője a kalciumsók.

A gerinceseknek, akárcsak az embereknek, szükségük van ezekre az ionokra a normál növekedéshez és fejlődéshez, és táplálékból jutnak hozzájuk.

Kalcium tartalmú készítmények

Sok lehetőség van, amellyel pótolható a hiányzó elem a testben. A legjobb persze a természetes módszerek – a kívánt atomot tartalmazó termékek. Ha azonban ez valamilyen okból nem elegendő vagy lehetetlen, az orvosi út is elfogadható.

Tehát a kalciumot tartalmazó élelmiszerek listája a következő:

• tej- és savanyú tejtermékek;
• hal;
• zöldek;
• gabonafélék (hajdina, rizs, teljes kiőrlésű péksütemények);
• egyes citrusfélék (narancs, mandarin);
• hüvelyesek;
• minden dió (különösen a mandula és a dió).

Ha allergiás egyes termékekre, vagy más okból nem tudja használni, akkor pótolja a kívánt elem szintjét a szervezetbena kalcium tartalmú készítmények segítenek.

Mindegyik ennek a fémnek a sója, amelyek könnyen felszívódnak a szervezetben, gyorsan felszívódnak a vérbe és a belekbe. Közülük a következők a legnépszerűbbek és leggyakrabban használtak.

1. Kalcium-klorid – oldatos injekció vagy orális adagolás felnőtteknek és gyermekeknek. A készítményben lévő só koncentrációjában különbözik, "forró injekciókhoz" használják, mert befecskendezve éppen ilyen érzést okoz. Gyümölcslé formák állnak rendelkezésre a könnyebb lenyelés érdekében.
2. Kalcium-glükonát. Kapható tabletta (0,25 vagy 0,5 g) és intravénás injekcióhoz való oldat formájában. Gyakran tabletta formájában különféle gyümölcs-adalékanyagokat tartalmaz.
3. Kalcium-laktát – 0,5 g-os tablettákban kapható