Кальций

Введение

Химия – это наука о веществах, их строении, свойствах и взаимопревращениях.
Химия тесно связана с другими естественными науками: физикой, биологией, геологией. Многие разделы современной науки возникли на стыке этих наук: физическая химия, геохимия, биохимия.
Кальций – являясь щелочноземельным металлом, один из самых важных элементов на Земле.
Кальций очень важен как для человека,так и для животных и растений.
Естественно, что, обладая такими химическими свойствами, кальций не может находиться в природе в свободном состоянии. Зато соединения кальция – и природные и искусственные – приобрели первостепенное значение.
Кальций – элемент главной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 20,следовательно, ядро атома кальция имеет 20 положительных зарядов, образованных 20 протонами; число нейтронов в ядре 40 – 20 = 20. 20 электронов, нейтрализующих заряд ядра, расположены на четырех уровнях энергии. Относительная атомная масса 40.078 (4). Обозначается символом Ca (лат. Calcium).

1. История открытия

Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) – «известь», «мягкийкамень». Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви подверг электролизу смесь влажной гашёной извести с оксидом ртути Hg2O на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция. Отогнав из неё ртуть, Дэвиполучил металл, названный кальцием.
Соединения кальция – известняк, мрамор, гипс (а также известь – продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад. Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым телом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём – вещества сложные.
кальций химический соединение
2.Нахождение в природе

Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.
На долю кальция приходится 3,38% массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Содержание элемента в морской воде – 400 мг/л.
Большая часть кальция содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород (граниты, гнейсы и т.п.),особенно в полевом шпате – анортите Ca[Al2Si2O8].
В виде осадочных пород соединения кальция представлены мелом и известняками, состоящими в основном из минерала кальцита (CaCO3). Кристаллическая форма кальцита – мрамор – встречается в природе гораздо реже.
Довольно широко распространены такие минералы кальция, как:
– кальцит, известняк, мрамор, мел CaCO3,
– ангидрит CaSO4,
– алебастр CaSO4·0.5H2O
–гипс CaSO4·2H2O,
– флюорит CaF2,
– фосфиты и апатиты Ca3(PO4)2(F, Cl, OH),
– доломит MgCO3·CaCO3.
Присутствием солей кальция и магния в природной воде определяется её жёсткость.
Кальций, энергично мигрирующий в земной коре и накапливающийся в различных геохимических системах, образует 385 минералов (четвёртое место по числу минералов).




Рис. 1. Залежи кальция в соленых наплывахСоединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. Значительное количество кальция входит в состав живых организмов. Так, гидроксиапатит Ca3(PO4)2OH, или, в другой записи, 3Ca3(PO4)2·Са(OH)2 – основа костной ткани позвоночных, в том числе и человека; из карбоната кальция CaCO3 состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. В живых тканях человека иживотных 1,4–2% Са (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг содержание кальция – около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества костной ткани).

3. Получение

В промышленности кальций получают двумя способами:
Нагреванием брикетированной смеси СаО и порошка Аl при 1170–1200°С в вакууме 0,01 – 0,02 мм. рт. ст.; выделяющиеся по реакции:...