Lastnosti kalcija, struktura, pridobivanje, uporabe

On kalcij To je alkalna kovina, ki spada v skupino 2 periodične tabele (SR. Scholambara). Ta kovina zaseda peto mesto v izobilju med elementi, ki so prisotni v Zemljini skorji; Za železom in aluminijem. Predstavljen je s kemičnim simbolom Ca, njegova atomska številka pa 20.

Kalcij predstavlja 3,64% zemeljske skorje in je najpogostejša kovina v človeškem telesu, ki predstavlja 2% njegove teže. V naravi ni svoboden; Je pa del številnih mineralov in kemičnih spojin.

Kovinski kalcij z visoko čistostjo, shranjen v mineralnem olju, da ga zaščiti pred kisikom in vlažnostjo. Vir: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

Na primer, nahaja se v mineralu kalcita, kar je del apnenca. Kalcijev karbonat je prisoten na zemlji, kot so marmor, dolomit, jajčna lupina, zborov, biseri, stalaktiti, stalagmiti, pa tudi v lupinah številnih morskih živali ali polžev.

Poleg tega je kalcij del drugih mineralov, kot so omet, anhidrit, fluorit in apatit. Potem ni presenetljivo, da je sinonim za kosti na kulturni ravni.

Ko je kalcij izpostavljen zraku, je pokrit rumenkast premaz, produkt mešanice oksida, nitrurja in kalcijevega hidroksida. Vendar je sveže rezana površina sicer, srebrno-bela. Je mehka s trdoto na lestvici 1,75 MOHS.

Kalcij opravlja številne funkcije v živih bitjih, med njimi je del spojin, ki določajo strukturo in delovanje kostnih sistemov; posega v koagulacijski slap, ki aktivira več faktorjev koagulacije, se opredeli kot faktor IV.

Poleg tega kalcij posega v krčenje mišic, kar omogoča zvezo kontraktilnih beljakovin (aktin in miozin); in olajša sproščanje nekaterih nevrotransmiterjev, vključno z acetilholinom.

Kemično skoraj vedno sodeluje v njegovih organskih ali anorganskih spojinah, kot je dvovalentna kamera²⁺. Je eden od kationov z največjim številom koordinacije, to je, da lahko hkrati komunicira z več molekulami ali ioni.

[TOC]

Zgodovina

V starih časih

Kalcijeve spojine, kot sta apno (CAO) ali omet (primer₄) človek uporablja tisočletja in ignorira njihovo kemijsko strukturo. Apno kot gradbeni material in omet za izdelavo skulptur je bilo uporabljeno 7.000 let a.C.

V Mezopotamiji je bila najdena limetin peč, ki je bila uporabljena 2.500 a.C. V bližnjem obdobju so med gradnjo velike piramide Giza uporabljali omet.

Identifikacija in izolacija

Joseph Black (1755) je pojasnil, da je apna lažja od apnenca (kalcijev karbonat), ki ga povzroča. To je zato, ker med ogrevanjem izgubi ogljikov dioksid.

Antoine Lavoiser (1787) je ugotovil, da mora biti apna oksid neznanega kemičnega elementa.

Sir Humphrey Davy (1808) Natančno v letu, ko je odkril Boro.

Davy izolirani kalcij in magnezij z istim eksperimentalnim dizajnom.  Mešala sem kalcijev oksid z živosreznim oksidom (II) na platinasti plošči, ki se uporablja kot anoda (+), medtem ko je bila katoda (-) delno potopljena platinasta žica v živo srebro.

Vam lahko služi: kemična hibridizacija

Elektroliza je ustvarila amalgam kalcija in živega srebra. Za čiščenje kalcija je bil amalgam podvržen destilaciji. Vendar čistega kalcija ni bilo mogoče dobiti.

Lastnosti

Fizični opis

Srebrno-bela kovina, preklopite v sivkasto belo, ko ste izpostavljeni zraku. V vlažnem zraku pridobi modrikasto sivo meglo. Trden ali suh prah. Kristalna struktura, osredotočena na obraz.

Atomska teža

40.078 g/mol.

Tališče

842 ° C.

Vrelišče

1.484 ° C.

Gostota

-1,55 g/cm³ pri sobni temperaturi.

-1.378 g/cm³ V tekočem stanju na tališču.

Fuzijska toplota

8,54 kJ/mol.

Toplota za uparjanje

154,7 kJ/mol.

Molarna kalorična sposobnost

25,929 J/(mol · k).

Specifična kalorična sposobnost

0,63 J/G · K

Elektronegativnost

1.0 na lestvici Pauling

Ionizacijska energija

-Prva ionizacija 589,8 kJ/mol

-Druga ionizacija 1.145 kJ/mol

-Tretja ionizacija 4.912 kJ/mol

-Četrta ionizacija 6.490,57 kJ/mol in na voljo so še štiri ionizacijske energije.

Atomski radio

22.00

Radijski kovalent

176 ± 22 pm

Toplotno raztezanje

22,3 µm/m · K pri 20 ° C.

Toplotna prevodnost

201 w/m · k

Električna upornost

336 nΩ · m pri 20 ° C.

Trdota

1,75 na lestvici MOHS.

Izotopi

Kalcij ima 6 naravnih izotopov: ⁴⁰AC, ⁴²AC, ⁴³AC, ⁴⁴AC, ⁴⁶Ca in ⁴⁸CA in 19 radioaktivnih sintetičnih izotopov. Najpogostejši izotopi so ⁴⁰CA (96,94%), ⁴⁴Ca (2.086%) in ⁴²CA (0,647%).

Reaktivnost

Kalcij spontano reagira z vodo, kar povzroči hidroksid kalcija in vodika. Reagira s kisikom in zračnim dušikom, ki proizvaja kalcijev oksid in kalcijev nitrid. Ko se frakcija spontano zgore v zraku.

Ko se kalcij segreje, reagira z vodikom, da tvori haluro. Prav tako reagira z vsemi halogeni, da tvori halogenuros. Reagira tudi z boronom, žveplom, ogljikom in fosforjem.

Elektronska struktura kalcija in konfiguracija

Kalcijevi atomi se vežejo s kovinskimi vezmi in prispevajo njihovi dve elektroni Valencije k plimi elektronov. Tako se interakcija med atomi CA in dobljenimi elektronskimi pasovi konča Kubični z obrazom).

Če se ta CCC kalcija segreje pri temperaturi okoli 450 ° C Šesterokotni najbližji). Se pravi, da struktura postane gosta.

Atom kalcija ima naslednjo elektronsko konfiguracijo:

[AR] 4S²

Kar bi razložilo, da dva valenčna elektrona za to kovino izvirata iz njihovega najbolj zunanjega orbitalnega 4S. Ko jih izgubi, nastane dvovalentna kation²⁺, Izolektronski do plemeniti argonski plin; To sta AR in CA²⁺ Imajo enako število elektronov.

4s kalcijevih orbital združujejo, da vzpostavijo pasu Valencia teh kristalov. Na enak način se zgodi s 4p praznimi orbitali, ki vzpostavljajo gonilni pas.

Vam lahko služi: aluminijski hidrid (ALH3): struktura, lastnosti, uporabe

Pridobivanje

Kalcij se komercialno proizvaja z elektrolizo staljenega kalcijevega klorida. V elektrodah se pojavijo naslednje reakcije:

V anodi: 2cl^- (L) => cl₂ (g) +2e^-

Kalcij se odlaga kot kovina v katodi, ko zajame elektroni ionski kalcij.

V katodi: ca²⁺ (L) +2 e^-    => Ca (s)

V majhnem obsegu lahko kalcij pride z zmanjšanjem kalcijevega oksida z aluminijem ali kalcijevim kloridom s kovinskim natrijem.

6 CaO +2 Al => 3 Ca +Ca₃Do₂Tudi₆

Cacl₂      +      2 na => Ca +NaCl

Prijave

Elementarni kalcij

Kalcij se uporablja kot dodatek pri izdelavi steklenih čebulic, pri čemer dodate žarnico v svoji začetni fazi izdelave. Do konca se doda tudi, da se kombinira s plini, ki ostanejo znotraj žarnice.

Uporablja se kot razpad pri proizvodnji kovin, kot sta baker in jeklo. Kalcij in cezijeva zlitina se uporablja v pedadelorjih za ustvarjanje iskric. Kalcij je reducirajoče sredstvo, vendar ima tudi aplikacije za deoksidacijo in razpadanje.

Kalcij se uporablja pri pripravi kovin, kot so krom, torij, obkrožni uran in drugi iz njihovih oksidov. Uporablja se kot sredstvo za zlitino za aluminij, baker, svinec, magnezij in druge osnovne kovine; in kot deoksidant za nekatere visokotemperaturne zlitine.

Kalcij v zlitini s svincem (0,04%) služi kot pokrov za telefonske kable. Uporablja se v zlitini z magnezijem v ortopedskih vsadkih, da podaljša njegovo trajanje.

Kalcijev karbonat

Polnjuje material v keramiki, steklu, plastiki in slikah, pa tudi surovine za proizvodnjo apna. Sintetični karbonat z visoko čistostjo se uporablja v medicini kot antacidni in kalcijevi prehranski dodatek. Uporablja se tudi kot aditiv za hrano.

Kalcijev oksid

Kalcijev oksid se uporablja v gradbeništvu, ki se uporablja v frisado zidov. Pridruži se tudi betonu. V devetnajstem stoletju so bili zažgani bloke kalcijevega oksida, da smo osvetlili etape z intenzivno belo svetlobo.

Apno (spet kalcijev oksid) se uporablja za odpravo neželenih komponent iz jekla, kot je silicijev dioksid (SIO₂) Prisoten v železnem materialu. Reakcijski produkt je kalcijev silikat (casio₃) imenovan "SCADA".

Apno je kombinirano z vodo, da tvori kalcijev hidroksid; Ta sestavljena flokula in potopi po nečistočju proti dnu rezervoarjev.

Notranjost dimnikov je pokrita z apnom, da se odpravi izstopanja iz tovarn. Tako na primer zajem žveplovega dioksida (tako₂), ki prispeva k kislemu dežju in ga pretvori v kalcijev sulfit (primer₃).

Kalcijev klorid

Kalcijev klorid se uporablja pri nadzoru ledu na cestah; Balzam za paradižnik, ki je prisoten v konzerviranju; Razvoj avtomobilskih teles in tovornjakov.

Vam lahko služi: sekundarni alkohol: kaj je, struktura, lastnosti, uporabe

Kalcijev sulfat

Običajno je predstavljen kot primer₄· 2H₂Ali (omet), ki se uporablja kot balzam za tla. Kalcinirani omet se uporablja pri proizvodnji ploščic, desk in trakov. Uporablja se tudi za imobilizacijo zlomov kosti.

Kalcijevi fosfati

Kalcijevi fosfati so v različnih oblikah v naravi in ​​se uporabljajo kot gnojila. Kislina kalcijeva sol (CAH₂Po₄) Uporablja se kot gnojilo in stabilizacijo plastike. Kalcijev fosfat je del kostnega tkiva, zlasti kot hidroksiapatit.

Druge kalcijeve spojine

Obstajajo številne kalcijeve spojine z različnimi aplikacijami. Na primer, kalcijev karbid se uporablja pri pridobivanju acetilena, ki se uporablja pri varilni baklo. Kalcijev alginat se uporablja kot zgoščevanje v živilskih izdelkih, kot je sladoled.

Kalcijev hipoklorit se uporablja kot beljenje, deodorant, fungicid in algicidno sredstvo.

Kalcijev permanganat je propelerska tekočina za raketo. Uporablja se tudi kot čistilno sredstvo za vodo in pri proizvodnji tekstila.

Biološka funkcija

Kalcij izpolnjuje številne funkcije v živih bitjih:

-Posega v koagulacijski slap, kot je faktor IV.

-Potrebno je za aktiviranje več faktorjev koagulacije, vključno s trombinom.

-V skeletnih mišicah kalcij sprošča zaviralno delovanje beljakovinskega sistema pri krčenju mišic, kar omogoča nastanek aktin-miliozinskih mostov, kar povzroča krčenje.

-Stabilizirajte ionske kanale vznemirljivih celic. V hipokalcemiji se aktivirajo natrijevi kanali, ki proizvajajo vnos natrija v celice, trajno krčenje (Tetania), ki ga je mogoče smrtonosno, je mogoče ustvariti.

-Poleg tega kalcij daje prednost sproščanju nevrotransmiterja acetilholina v presinaptičnih terminalih.

Tveganja in previdnostni ukrepi

Reagirati eksotermično z vodo. Zato lahko nekoč povzroči resne poškodbe v ustih, požiralnik ali želodec.

Na to tveganje so delavci izpostavljeni na mestih, kjer se pojavlja kalcijev element, ali tista, kjer se aplikacije dajejo v kovino. Previdnostni ukrepi so zaščititi z maskami, ki se izogibajo ustreznemu prahu, oblačilih in prezračevanju.

Hiperkalcemija je izjemno nevarna in jo lahko povzroči predvsem prekomerno izločanje paratiroidnega hormona ali pretirani vnos vitamina D. Prekomerni vnos kalcija, na primer večji od 2,5 g/dan, redko povzroča hiperkalcemijo.

Odvečni kalcij se nabira v ledvicah, kar povzroča izračune ledvic in nefroza ledvic. Poleg tega kopičenje kalcija v stenah krvnih žil spremeni njegovo elastičnost, kar bi lahko bila vzrok hipertenzije, upočasnitve krvnega pretoka in tromboze.

Osnovna previdnost je vključitev med laboratorijskimi pregledi kalcija pri opazovanju zdravnika v bolnikovih simptomatoloških značilnostih, zaradi katerih je hiperkalcemija sum in sproži pravilno zdravljenje.

Reference

1. W. Trup. (1921). Kristalna struktura kalcija. doi.org/10.1103/Physrev.17.42
2. Wikipedija. (2019). Kalcij. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. ADVAMEG, INC. (2019). Kalcij. Je pojasnila kemija. Okrevano od: Kemiji.com
4.  Timotej str. Hanusa. (11. januar 2019). Kalcij. Encyclopædia Britannica. Okrevano od: Britannica.com
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Kalcij. Baza podatkov Pubchem. Cid = 5460341. Okrevano od: pubchem.NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
6. Weblements. (2019). Kalcij: bistveni. Pridobljeno iz: Weblements.com