Кальций

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Кальций — химический элемент с атомным номером 20 в периодической системе, обозначается символом Ca (лат. Calcium), мягкий щелочноземельный металл серебристо-серого цвета.

Кальций (Ca)
Атомный номер	20
Внешний вид	Умеренно твёрдый, серебристо-белый металл
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	40,078 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	197 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	589,4 (6,11) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Ar] 4s²
Химические свойства
Ковалентный радиус	174 пм
Радиус иона	(+2e) 99 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,00
Электродный потенциал	-2,76В
Степени окисления	2
Термодинамические свойства
Плотность	1,55 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,653 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	(201) Вт/(м·K)
Температура плавления	1112 K
Теплота плавления	9,20 кДж/моль
Температура кипения	1757 K
Теплота испарения	153,6 кДж/моль
Молярный объём	29,9 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	кубическая гранецентрированная
Период решётки	5,580 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	230,00 K

[править] История и происхождение названия

Название элемента происходит от лат. calx, calcis — известь («мягкий камень»). Оно было предложено англ. химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви смешивал влажную гашёную известь с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция.

[править] Нахождение в природе

Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. В организме человека и животного 1,4-2 % Са3(РО4)2 и 13 % СаСО3.

[править] Получение

Кальций в природе не существует в чистом виде. Этот элемент содержится в таких минералах и осадочных породах, как мел, известняк, гипс или флюорит. Сталактиты и сталагмиты также содержат в основном карбонат кальция.

[править] Свойства

[править] Химические свойства

Кальций — типичный щелочноземельный металл. Кальций активно, но без воспламенения, реагирует с водой с выделением водорода и разогревом. Поэтому хранят кальций в ампулах; или в банках, под слоем жидкого парафина. Растворим в кислотах (медленно в плавиковой). При нагревании сгорает в воздухе (с образованием оксида и нитрида) и в кислороде, пламя имеет оранжево-желтый цвет. Реагирует со всеми галогенами. При нагревании кальция в водороде образует гидрид, а в азоте нитрид. С бором кальций образует гексаборид (очень химически инертный), а с кремнием силициды.

[править] Применение

[править] Применение металлического кальция

[править] Металлотермия

Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редких металлов.

[править] Ядерный синтез

Изотоп ⁴⁸Ca наиболее эффективный и употребительный материал для производства сверхтяжелых элементов, и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Например в случае использования ионов ⁴⁸Ca для получения сверхтяжелых элементов на ускорителях, ядра этих элементов образуются в сотни и тысячи раз эффективней чем при использовании других «снарядов»(ионов).

[править] Применение соединений кальция

[править] Легирование сплавов

Чистый кальций применяется для легирования свинца идущего на изготовление аккумуляторных пластин необслуживаемых стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с малым саморазрядом. Так же металлический кальций идет на производство качественных кальциевых баббитов БКА.

[править] Гидрид кальция

Нагреванием кальция в атмосфере водорода получают CaH (гидрид кальция) используемый в металлургии (металлотермии) и при получении водорода в полевых условиях.

[править] Оптика

Фторид кальция (флюорит) применяется в виде монокристаллов в оптике (астрономические объективы, линзы, призмы), и как лазерный материал.

[править] Лазерные материалы

Вольфрамат кальция (шеелит) в виде монокристаллов применяется в лазерной технике.

[править] Карбид кальция

Карбид кальция широко применяется для получения ацетилена, и для восстановления металлов, а так же при получении цианамида кальция (нагреванием карбида кальция в азоте при 1200°C идет экзотермически, проводится в цианамидных печах).

[править] Химические источники тока

Кальций, а так же его сплавы с алюминием и магнием используются в резервных тепловых электрических батареях в качестве анода(например кальций-хроматный элемент). Хромат кальция используется в таких батареях в качестве катода. Особенность таких батарей — чрезвычайно долгий срок хранения (десятилетия) в пригодном состоянии, возможность эксплуатации в любых условиях (космос, высокие давления), большая удельная энергия по весу и объему. Недостаток в недолгом сроке действия. Такие батареи используются там где необходимо на короткий срок создать колоссальную электрическую мощность (баллистические ракеты, некоторые космические аппараты и.т.д).

[править] Огнеупорные материалы

Оксид кальция в свободном виде так и в составе керамических смесей применяется в производстве огнеупорных материалов.

[править] Лекарственные средства

Соединения кальция широко применяются в качестве антигистаминного средства.

Кроме того, соединения кальция вводят в состав препаратов для профилактики остеопороза, в витаминные комплексы для беременных и пожилых.

[править] Биологическая роль

В организме животных ионы кальция играют существенную роль (кальциевые каналы).

Кальций — важнейший элемент для формирования скелета (см. витамин Д).

С возрастом в организме усиливаются процессы, связанные с потерей ионов кальция, что приводит к остеопорозу (в отсутствие коррекции).

[править] Изотопы

Из шести природных изотопов кальция пять стабильны. Шестой изотоп ⁴⁸Ca, самый тяжелый из шести и весьма редкий (его изотопная распространённость равна всего 0,187 %), как было недавно обнаружено, испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 5,3×10¹⁹ лет.

[править] См. также

Категория:Соединения кальция

[править] Ссылки

Дополнительные иллюстрации
доступны на Викискладе

[править] Литература

Доронин. Н. А. Кальций, Госхимиздат, 1962. 191 стр. с илл.

**Периодическая система элементов**
H																	He
Li	Be											B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg											Al	Si	P	S	Cl	Ar
K	Ca	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
Rb	Sr	Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
Cs	Ba	*	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
Fr	Ra	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Uub	Uut	Uuq	Uup	Uuh	Uus	Uuo

	*	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
	**	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr

Это незавершённая статья о химическом элементе.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

Категории: Химические элементы | Незавершённые статьи о химических элементах | Щёлочноземельные металлы | Радиоактивные элементы