Кальци (Латин Кальци, Ca гэсэн утгатай) нь атомын дугаар 20, атомын масс 40.078 элемент юм. Энэ нь Дмитрий Иванович Менделеевийн химийн элементүүдийн үелэх системийн дөрөв дэх үе болох хоёрдугаар бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элемент юм. Ердийн нөхцөлд кальцийн энгийн бодис нь хөнгөн (1.54 г/см3) уян хатан, зөөлөн, химийн идэвхтэй шүлтлэг шороон металл юм.
Байгальд кальци нь 40Ca (96.97%), 42Ca (0.64%), 43Ca (0.145%), 44Ca (2.06%), 46Ca (0.0033%), 48Ca (0.185%) гэсэн зургаан изотопын холимог хэлбэрээр байдаг. Хорьдугаар элементийн гол изотоп - хамгийн түгээмэл нь 40Ca, түүний изотопын элбэг дэлбэг байдал 97% орчим байдаг. Кальцийн зургаан байгалийн изотопын тав нь тогтвортой, зургаа дахь изотоп нь 48Ca, зургаа дахь хамгийн хүнд, нэлээд ховор (изотопын элбэг дэлбэг байдал нь ердөө 0.185%) нь хагас задралын хугацаатай давхар β задралд өртөж байгааг саяхан илрүүлсэн. 5.3∙1019 жил. Массын тоо 39, 41, 45, 47, 49-тэй зохиомлоор олж авсан изотопууд нь цацраг идэвхт бодис юм. Ихэнхдээ тэдгээрийг амьд организм дахь эрдэс бодисын солилцооны үйл явцыг судлахад изотопын үзүүлэлт болгон ашигладаг. Металл кальци эсвэл түүний нэгдлүүдийг ураны реакторт нейтроноор цацрагаар гаргаж авсан 45Ca нь хөрсөнд тохиолддог бодисын солилцооны үйл явцыг судлах, ургамлын кальцийг шингээх үйл явцыг судлахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ижил изотопын ачаар хайлуулах явцад янз бүрийн төрлийн ган, хэт цэвэр төмрийг кальцийн нэгдлээр бохирдуулах эх үүсвэрийг илрүүлэх боломжтой болсон.
Кальцийн нэгдлүүд - гантиг, гипс, шохойн чулуу, шохой (шохойн чулуугаар галладаг бүтээгдэхүүн) нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан бөгөөд барилга, анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг. Эртний Египетчүүд пирамидуудыг барихдаа кальцийн нэгдлүүдийг ашигладаг байсан бөгөөд агуу Ромын оршин суугчид буталсан чулуу, шохой, элсний холимог ашиглан бетоныг зохион бүтээжээ. 18-р зууны эцэс хүртэл химичүүд шохойг энгийн хатуу бодис гэдэгт итгэлтэй байсан. Зөвхөн 1789 онд Лавуазье шохой, хөнгөн цагааны исэл болон бусад зарим нэгдлүүдийг нарийн төвөгтэй бодис гэж үзсэн. 1808 онд кальцийн металлыг Г.Дэви электролизийн аргаар гаргаж авсан.
Кальцийн металлын хэрэглээ нь түүний химийн өндөр идэвхжилтэй холбоотой юм. Энэ нь зарим металлын нэгдлүүдээс, жишээлбэл, торий, уран, хром, циркони, цезий, рубидиумаас гаргаж авахад ашиглагддаг; ган болон бусад хайлшаас хүчилтөрөгч, хүхрийг зайлуулах; органик шингэнийг усгүйжүүлэх; вакуум төхөөрөмж дэх үлдэгдэл хийг шингээхэд зориулагдсан. Үүнээс гадна кальцийн метал нь зарим хайлшийн хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг болдог. Кальцийн нэгдлүүдийг илүү өргөн хэрэглэдэг - тэдгээрийг барилга, пиротехник, шилэн үйлдвэрлэл, анагаах ухаан болон бусад олон салбарт ашигладаг.
Кальци бол хамгийн чухал биогенийн элементүүдийн нэг бөгөөд ихэнх амьд организмд амьдралын хэвийн үйл явцад шаардлагатай байдаг. Насанд хүрсэн хүний биед нэг ба хагас килограмм хүртэл кальци агуулагддаг. Энэ нь амьд организмын бүх эд, шингэнд байдаг. Хорь дахь элемент нь ясны эдийг үүсгэх, зүрхний цохилтыг хадгалах, цусны бүлэгнэлт, гадна эсийн мембраны хэвийн нэвчилтийг хадгалах, олон тооны фермент үүсэхэд шаардлагатай байдаг. Кальци нь ургамал, амьтны биед гүйцэтгэдэг функцүүдийн жагсаалт маш урт юм. Зөвхөн ховор организмууд кальцигүй орчинд хөгжих чадвартай байдаг бөгөөд бусад организмууд энэ элементийн 38% -аас бүрддэг (хүний биед ердөө 2% орчим кальци байдаг) гэж хэлэхэд хангалттай.
Биологийн шинж чанар
Кальци бол биогенийн элементүүдийн нэг бөгөөд түүний нэгдлүүд бараг бүх амьд организмд байдаг (цөөн тооны организм кальцигүй орчинд хөгжиж чаддаг), амьдралын үйл явцын хэвийн явцыг хангадаг. Хорь дахь элемент нь амьтан, ургамлын бүх эд, шингэнд байдаг бөгөөд үүний ихэнх хэсэг нь араг яс, шүдэнд фосфат хэлбэрээр агуулагддаг (жишээлбэл, гидроксиапатит Ca5 (PO4) 3OH эсвэл 3Ca3); (PO4)2Ca (OH)2). Хорь дахь элементийг яс, шүдний барилгын материал болгон ашиглах нь кальцийн ионыг эсэд ашигладаггүйтэй холбоотой юм. Кальцийн концентрацийг тусгай дааврын тусламжтайгаар зохицуулдаг, тэдгээрийн хосолсон үйлдэл нь ясны бүтцийг хадгалж, хадгалдаг. Ихэнх сээр нуруугүй амьтдын (нялцгай биет, шүр, хөвөн болон бусад) араг яс нь янз бүрийн хэлбэрийн кальцийн карбонат CaCO3 (шохой) -аас бүрддэг. Олон сээр нуруугүй амьтад шинэ араг яс үүсгэх эсвэл тааламжгүй нөхцөлд амин чухал үйл ажиллагааг хангахын тулд хайлахаасаа өмнө кальцийг хадгалдаг. Амьтад кальцийг хоол хүнс, уснаас, ургамлыг хөрснөөс авдаг бөгөөд энэ элементтэй холбоотойгоор кальцифил ба калцефоб гэж хуваагддаг.
Энэхүү чухал микроэлементийн ионууд нь цусны бүлэгнэлтийн процесст оролцдог бөгөөд цусны тогтмол осмосын даралтыг хангадаг. Нэмж дурдахад кальци нь олон тооны эсийн бүтцийг бий болгох, гаднах эсийн мембраны хэвийн нэвчилтийг хадгалах, загас болон бусад амьтдын өндөгийг бордох, олон тооны ферментийг идэвхжүүлэхэд шаардлагатай байдаг (магадгүй энэ нөхцөл байдал нь үүнтэй холбоотой байж магадгүй юм. кальци нь магнийн ионыг орлодог). Кальцийн ионууд нь булчингийн утас руу өдөөлтийг дамжуулж, агшилт, зүрхний агшилтын хүчийг нэмэгдүүлж, лейкоцитын фагоцитийн үйл ажиллагааг нэмэгдүүлж, цусны хамгаалалтын уургийн системийг идэвхжүүлж, экзоцитоз, түүний дотор гормон, нейротрансмиттерийн шүүрлийг зохицуулдаг. Кальци нь цусны судасны нэвчилтэд нөлөөлдөг - энэ элементгүйгээр өөх тос, липид, холестерин нь цусны судасны хананд суурьших болно. Кальци нь хүнд металлын давс, радионуклидуудыг биеэс ялгаруулахыг дэмжиж, антиоксидант функцийг гүйцэтгэдэг. Кальци нь нөхөн үржихүйн системд нөлөөлж, стрессийн эсрэг үйлчилгээтэй, харшлын эсрэг үйлчилгээтэй.
Насанд хүрсэн хүний бие дэх кальцийн агууламж (70 кг жинтэй) 1.7 кг (гол төлөв ясны эд эсийн эс хоорондын бодис) байдаг. Энэ элементийн хэрэгцээ нь наснаас хамаарна: насанд хүрэгчдэд өдөр тутмын хэрэгцээ 800-аас 1000 миллиграмм, хүүхдэд 600-аас 900 миллиграмм хүртэл байдаг. Хүүхдүүдийн хувьд ясны эрчимтэй өсөлт, хөгжилд шаардлагатай тунг хэрэглэх нь онцгой чухал юм. Бие дэх кальцийн гол эх үүсвэр нь сүү, сүүн бүтээгдэхүүн юм. Кальцийн катионуудын шингээлт нь бүдүүн, нарийн гэдсэнд тохиолддог; шингээлтийг хүчиллэг орчин, витамин С ба D, лактоз (сүүн хүчил), ханаагүй тосны хүчлүүд дэмждэг. Хариуд нь аспирин, оксалик хүчил, эстрогений деривативууд нь хорьдугаар элементийн шингэцийг ихээхэн бууруулдаг. Тиймээс кальци нь оксалийн хүчилтэй хослуулснаар бөөрний чулууны бүрэлдэхүүн хэсэг болох усанд уусдаггүй нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Кальцийн солилцоонд магнийн үүрэг маш их байдаг - түүний дутагдалтай үед кальци нь яснаас "угаагдаж" бөөр (бөөрний чулуу), булчинд хуримтлагддаг. Ерөнхийдөө бие нь хорин дахь элементийг хадгалах, ялгаруулах нарийн төвөгтэй системтэй байдаг тул цусан дахь кальцийн агууламжийг нарийн зохицуулдаг бөгөөд зөв хооллолт, дутагдал, илүүдэл үүсдэггүй; Удаан хугацааны кальцийн хоолны дэглэм нь базлах, үе мөч өвдөх, өтгөн хатах, ядрах, нойрмоглох, өсөлтийг удаашруулдаг. Хоол тэжээл дэх кальцийн удаан хугацааны дутагдал нь ясны сийрэгжилт үүсэхэд хүргэдэг. Никотин, кофеин, согтууруулах ундаа нь бие махбодид кальцийн дутагдлын зарим шалтгаан болдог бөгөөд энэ нь түүнийг шээсээр эрчимтэй гадагшлуулахад хувь нэмэр оруулдаг. Гэсэн хэдий ч хорьдугаар элемент (эсвэл Д витамин) илүүдэл нь сөрөг үр дагаварт хүргэдэг - гиперкальциеми үүсдэг бөгөөд үүний үр дагавар нь яс, эд эсийн эрчимтэй шохойжилт (голчлон шээсний системд нөлөөлдөг). Удаан хугацааны кальцийн илүүдэл нь булчин, мэдрэлийн эдүүдийн үйл ажиллагааг тасалдуулж, цусны бүлэгнэлтийг нэмэгдүүлж, ясны эсүүдэд цайрын шингээлтийг бууруулдаг. Остеоартрит, катаракт, цусны даралтын асуудал үүсч болно. Дээрхээс бид ургамал, амьтны организмын эсүүд кальцийн ионуудын хатуу тогтоосон харьцааг шаарддаг гэж дүгнэж болно.
Фармакологи, анагаах ухаанд кальцийн нэгдлүүдийг витамин, шахмал, эм, тарилга, антибиотик үйлдвэрлэх, түүнчлэн ампул, эмнэлгийн хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Эрэгтэй үргүйдлийн нэлээд түгээмэл шалтгаан нь бие махбод дахь кальцийн дутагдал юм! Үнэн хэрэгтээ эр бэлгийн эсийн толгой нь сум хэлбэртэй байдаг бөгөөд энэ нь хангалттай хэмжээний кальциас бүрддэг бөгөөд хэрэв хангалттай хэмжээний үргүйдэл бол үрийн шингэн нь мембраныг даван туулах чадвартай байдаг; тохиолддог.
Цусан дахь кальцийн ион дутагдалтай байгаа нь ой санамж муудаж, оюун ухаан мууддаг болохыг Америкийн эрдэмтэд тогтоожээ. Жишээлбэл, АНУ-ын нэр хүндтэй "Science News" сэтгүүлээс муурны тархины эсүүд цуснаас илүү кальци агуулсан тохиолдолд л болзолт рефлекс үүсдэг болохыг баталсан туршилтуудын талаар олж мэдсэн.
Хөдөө аж ахуйд өндөр үнэлэгддэг кальцийн цианамидын нэгдэл нь азотын бордоо, мочевины эх үүсвэр болох нийлэг давирхай үйлдвэрлэх үнэ цэнэтэй бордоо, түүхий эд төдийгүй, мөн нийлэг давирхайг механикжуулах боломжтой бодис болгон ашигладаг. хөвөнгийн талбайн ургац хураах. Үнэн хэрэгтээ энэ нэгдлээр эмчилсний дараа хөвөн ургамал навчаа шууд хаядаг бөгөөд энэ нь хүмүүст хөвөн түүхээ машинд үлдээх боломжийг олгодог.
Кальциар баялаг хоол хүнсний тухай ярихдаа сүүн бүтээгдэхүүнийг байнга дурддаг боловч сүү нь өөрөө 100 грамм тутамд 120 мг (үнээ) -ээс 170 мг (хонь) кальци агуулдаг; зуслангийн бяслаг бүр ч ядуу - 100 грамм тутамд ердөө 80 мг. Сүүн бүтээгдэхүүнээс зөвхөн бяслагт 100 г бүтээгдэхүүн тутамд 730 мг (Гуда) -аас 970 мг (Эмментал) кальци агуулагддаг. Гэсэн хэдий ч хорьдугаар элементийн агууламжийн рекорд эзэмшигч нь намуу юм - 100 грамм намуу үр нь бараг 1500 мг кальци агуулдаг!
Жишээлбэл, хөргөлтийн төхөөрөмжид ашигладаг кальцийн хлорид CaCl2 нь олон тооны химийн технологийн процесс, ялангуяа сод үйлдвэрлэхэд хаягдал бүтээгдэхүүн юм. Гэсэн хэдий ч кальцийн хлоридыг янз бүрийн салбарт өргөнөөр ашиглаж байгаа ч хэрэглээ нь үйлдвэрлэлээс хамаагүй бага байна. Ийм учраас жишээлбэл, содын үйлдвэрүүдийн ойролцоо кальцийн хлоридын давсны уусмал бүхий бүхэл бүтэн нуурууд үүсдэг. Ийм хадгалах цөөрөм нь ховор биш юм.
Кальцийн нэгдлүүдийг хэр их хэрэглэдэгийг ойлгохын тулд хэдхэн жишээ өгөх нь зүйтэй. Ган үйлдвэрлэлд шохойг фосфор, цахиур, манган, хүхрийг зайлуулахад ашигладаг бөгөөд нэг тонн ган тутамд 75 кг шохой зарцуулдаг! Өөр нэг жишээ бол огт өөр газар юм - хүнсний үйлдвэр. Элсэн чихэр үйлдвэрлэхэд түүхий чихрийн сиропыг шохойтой урвалд оруулж, кальцийн сахарозыг тунадаг. Тиймээс, нишингийн элсэн чихэр нь ихэвчлэн нэг тонн тутамд 3-5 кг шохой, манжингийн сахар зуу дахин их, өөрөөр хэлбэл нэг тонн элсэн чихэр тутамд хагас тонн шохой шаарддаг!
Усны "хатуулаг" гэдэг нь түүнд ууссан кальци, магнийн давс нь ус өгдөг хэд хэдэн шинж чанар юм. Хатуу байдал нь түр зуурын болон байнгын гэж хуваагддаг. Түр зуурын буюу карбонатын хатуулаг нь усанд уусдаг гидрокарбонат Ca(HCO3)2 ба Mg(HCO3)2 байдгаас үүсдэг. Карбонатын хатуулагаас ангижрах нь маш хялбар байдаг - ус буцалгахад бикарбонатууд нь усанд уусдаггүй кальци, магнийн карбонат болж, тунадас үүсгэдэг. Байнгын хатуулаг нь ижил металлын сульфат ба хлоридоор үүсгэгддэг боловч үүнээс салах нь илүү хэцүү байдаг. Хатуу ус нь савангийн хөөс үүсэхээс сэргийлж, хувцасыг илүү муугаар угаадаг тул уурын зуух болон бойлерийн системд масштабын давхарга үүсгэж, улмаар тэдгээрийн үр ашгийг бууруулж, онцгой байдлын нөхцөл байдалд хүргэдэг; . Сонирхолтой нь тэд Эртний Ромд усны хатуулгийг хэрхэн тодорхойлохыг мэддэг байсан явдал юм. Улаан дарсыг урвалж болгон ашигласан - түүний өнгөт бодисууд нь кальци, магнийн ионуудтай тунадас үүсгэдэг.
Кальцийг хадгалахад бэлтгэх үйл явц нь маш сонирхолтой юм. Кальцийн металлыг 0.5-60 кг жинтэй хэсэг хэлбэрээр удаан хугацаагаар хадгалдаг. Эдгээр "эмбүү" -ийг цаасан уутанд хийж, дараа нь гагнаж, будсан давхаргатай цайрдсан төмөр саванд хийнэ. Битүү хаалттай савыг модон хайрцагт хийнэ. Хагас кг-аас бага жинтэй хэсгүүдийг удаан хугацаагаар хадгалах боломжгүй - исэлдэхэд тэд хурдан исэл, гидроксид, кальцийн карбонат болж хувирдаг.
Өгүүллэг
Кальцийн металыг харьцангуй саяхан буюу 1808 онд олж авсан боловч хүн төрөлхтөн энэ металлын нэгдлүүдийг маш удаан хугацаанд мэддэг байсан. Эрт дээр үеэс хүмүүс шохойн чулуу, шохой, гантиг, алебастр, гипс болон бусад кальци агуулсан нэгдлүүдийг барилга, анагаах ухаанд ашиглаж ирсэн. Шохойн чулуу CaCO3 нь хүний хамгийн анхны барилгын материал байсан байх магадлалтай. Үүнийг Египетийн пирамидууд болон Хятадын цагаан хэрэм барихад ашигласан. Орос дахь олон сүм хийд, сүм хийдүүд, түүнчлэн эртний Москвагийн ихэнх барилгуудыг шохойн чулуу - цагаан чулуугаар барьсан. Эрт дээр үед ч гэсэн хүн шохойн чулууг шатаах замаар шохойн шохойг (CaO) авдаг байсан нь Ахлагч Плиний (МЭ 1-р зуун) болон Ромын армийн эмч Диоскорид нарын бүтээлүүдээр нотлогддог. "Эмийн тухай" эссе. "Шуурхай шохой" нэр нь өнөөг хүртэл хадгалагдан үлджээ. Мөн энэ бүгдийг үл харгалзан цэвэр кальцийн ислийг анх Германы химич I. Дараа нь зөвхөн 1746 онд, мөн 1755 онд химич Ж.Блэк шаталтын процессыг судалж, шатаах явцад шохойн чулууны масс алдагдах нь илэрсэн байна. нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хий ялгаруулахад:
CaCO3 ↔ CO2 + CaO
Гизагийн пирамидуудад ашиглаж байсан Египетийн зуурмагууд нь хэсэгчлэн усгүйжүүлсэн гипс CaSO4 2H2O буюу өөрөөр хэлбэл алебастр 2CaSO4∙H2O дээр үндэслэсэн байв. Энэ нь мөн Тутанхамуны булшны бүх гипс суурь юм. Египетчүүд шатсан гипс (алебастр) -ийг усалгааны байгууламж барихад холбогч болгон ашигладаг байв. Байгалийн гипсийг өндөр температурт шатаах замаар Египетийн барилгачид хэсэгчлэн усгүйжүүлж, зөвхөн ус төдийгүй хүхрийн ангидридыг молекулаас салгасан. Хожим нь усаар шингэлэх үед ус, температурын хэлбэлзлээс айдаггүй маш хүчтэй массыг олж авсан.
Ромчуудыг бетоны зохион бүтээгчид гэж нэрлэх нь зөв, учир нь тэд барилгын материалын нэг төрөл болох буталсан чулуу, элс, шохойн хольцыг ашигладаг байсан. Ийм бетонон цистерн барих талаар Ахлагч Плиний бичсэн байдаг: "Цистерн барихын тулд таван хэсэг цэвэр хайрган элс, хоёр хэсэг нь хамгийн сайн унтарсан шохой, нэгээс илүүгүй жинтэй силекс (хатуу лаав) хэсгүүдийг авна. Холисны дараа доод ба хажуугийн гадаргууг төмрийн цохиураар нягтруулна. Италийн чийглэг уур амьсгалд бетон нь хамгийн уян хатан материал байв.
Кальцийн нэгдлүүдийг хүн төрөлхтөнд эртнээс мэддэг байсан бөгөөд үүнийг өргөн хэрэглэдэг байсан. Гэсэн хэдий ч 18-р зууны эцэс хүртэл химичүүд шохойг энгийн хатуу бодис гэж үздэг байсан бөгөөд зөвхөн шинэ зууны босгон дээр шохой болон бусад кальцийн нэгдлүүдийн шинж чанарыг судалж эхэлсэн. Тиймээс Стал шохой нь шороон болон усан зарчмаас бүрдэх цогц биет гэж үзсэн бөгөөд Блэк идэмхий шохой болон "тогтмол агаар" агуулсан нүүрстөрөгчийн шохойн ялгааг тогтоожээ. Антуан Лоран Лавуазье шохойн шороог (CaO) элемент, өөрөөр хэлбэл энгийн бодис гэж ангилсан боловч 1789 онд тэрээр шохой, магни, барит, хөнгөн цагааны исэл, цахиур зэрэг нь нарийн төвөгтэй бодисууд гэж санал болгосон боловч үүнийг зөвхөн дараах байдлаар нотлох боломжтой болно. "зөрүүд шороо" (кальцийн исэл) задрах. Мөн хамгийн анхны амжилтанд хүрсэн хүн бол Хамфри Дэви юм. Кали, натрийн оксидыг электролизээр амжилттай задласны дараа химич ижил аргаар шүлтлэг шороон металлыг авахаар шийджээ. Гэсэн хэдий ч анхны оролдлого амжилтгүй болсон - англи хүн шохойг агаарт болон газрын тосны давхарга дор электролизоор задлахыг оролдсон бөгөөд дараа нь шохойг металл калитай хоолойгоор шохойж, бусад олон туршилт хийсэн боловч үр дүнд хүрсэнгүй. Эцэст нь мөнгөн усны катод бүхий төхөөрөмжид шохойн электролизийн аргаар амальгам, түүнээс металл кальци гаргаж авсан. Тун удалгүй метал олж авах энэ аргыг И.Берзелиус, М.Понтин нар сайжруулав.
Шинэ элемент нь нэрээ Латин "calx" гэсэн үгнээс (calcis гэсэн үг) - шохой, зөөлөн чулуунаас авсан. Калкс гэдэг нь шохой, шохойн чулуу, ерөнхийдөө хайрга чулуу, гэхдээ ихэвчлэн шохойн суурьтай зуурмагийн нэр юм. Энэ ойлголтыг эртний зохиолчид (Витрувий, Ахлагч Плиний, Диоскоридууд) шохойн чулууг шатаах, шохойг унтраах, зуурмаг бэлтгэх зэргийг дүрсэлсэн байдаг. Хожим нь алхимичдын хүрээлэлд "калкс" нь ерөнхийдөө галын бүтээгдэхүүнийг, тухайлбал металыг тэмдэглэв. Жишээлбэл, металлын оксидыг металл шохой гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд шатах процессыг өөрөө кальцинжуулалт гэж нэрлэдэг. Эртний Оросын жорны уран зохиолд кал (шороо, шавар) гэсэн үг олддог тул Гурвал-Сергиус Лаврагийн цуглуулгад (XV зуун) "баасыг ол, үүнээс тэд тигелийн алтыг бүтээдэг" гэж хэлдэг. Сүүлд л “калкс” гэдэг үгтэй гарцаагүй холбоотой баас гэдэг үг аргал гэдэг үгтэй ижил утгатай болсон. 19-р зууны эхэн үеийн Оросын уран зохиолд кальцийг заримдаа шохойн шороон суурь, шохойжилт (Щеглов, 1830), шохойжилт (Иовский), кальци, кальци (Хесс) гэж нэрлэдэг байв.
Байгальд байх
Кальци бол манай гараг дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бөгөөд байгаль дээрх тоон агууламжаараа тавдугаарт (металл бус, зөвхөн хүчилтөрөгч илүү түгээмэл байдаг - 49.5%, цахиур - 25.3%), металлын дунд гуравдугаарт (зөвхөн хөнгөн цагаан илүү түгээмэл байдаг - 7.5%, төмөр - 5.08%). Кларк (дэлхийн царцдас дахь дундаж агууламж) кальцийн янз бүрийн тооцоогоор 2.96% -иас 3.38% хооронд хэлбэлздэг бол энэ үзүүлэлт ойролцоогоор 3% байна гэж бид тодорхой хэлж чадна. Кальцийн атомын гаднах бүрхүүл нь хоёр валентын электронтой бөгөөд тэдгээрийн цөмтэй холбоо нь нэлээд сул байдаг. Ийм учраас кальци нь химийн урвалын өндөр чадвартай бөгөөд байгальд чөлөөт хэлбэрээр байдаггүй. Гэсэн хэдий ч энэ нь янз бүрийн геохимийн системд идэвхтэй нүүж, хуримтлагдаж, 400 орчим эрдэс бодисыг бүрдүүлдэг: силикатууд, алюминосиликатууд, карбонатууд, фосфатууд, сульфатууд, боросиликатууд, молибдатууд, хлоридууд болон бусад, энэ үзүүлэлтээр дөрөвдүгээрт ордог. Базальт магмууд хайлах үед кальци нь хайлмагт хуримтлагдаж, үндсэн чулуулаг үүсгэгч эрдсийн найрлагад ордог бөгөөд фракцлах явцад магмыг үндсэнээс хүчиллэг чулуулгаас ялгах явцад түүний агууламж буурдаг. Ихэнх тохиолдолд кальци нь дэлхийн царцдасын доод хэсэгт оршдог бөгөөд үндсэн чулуулагт (6.72%) хуримтлагддаг; Дэлхийн нөмрөгт кальци бага (0.7%), магадгүй дэлхийн цөмд бүр бага байдаг (цөмтэй төстэй төмрийн солируудад хорьдугаар элемент нь ердөө 0.02% -ийг агуулдаг).
Үнэн бол чулуурхаг солир дахь кальцийн кларк 1.4% (ховор кальцийн сульфид олддог), дунд хэмжээний чулуулагт 4.65%, хүчиллэг чулуулаг нь жингийн хувьд 1.58% кальци агуулдаг. Кальцийн гол хэсэг нь янз бүрийн чулуулаг (боржин чулуу, гнейс гэх мэт) -ийн силикат, алюминосиликатууд, ялангуяа хээрийн жонш - анортит Ca, түүнчлэн диопсид CaMg, волластонит Са3 зэрэгт агуулагддаг. Тунамал чулуулаг хэлбэрээр кальцийн нэгдлүүдийг шохой, шохойн чулуугаар төлөөлдөг бөгөөд гол төлөв кальцит (CaCO3) -ээс бүрддэг.
Кальцийн карбонат CaCO3 нь дэлхий дээрх хамгийн элбэг байдаг нэгдлүүдийн нэг бөгөөд кальцийн карбонатын эрдэс нь дэлхийн гадаргуугийн 40 сая квадрат километр талбайг эзэлдэг. Дэлхийн гадаргын олон хэсэгт эртний далайн организмын үлдэгдэл болох шохой, гантиг, шохойн чулуу, бүрхүүлийн чулуулгаас үүссэн кальцийн карбонатын ихээхэн тунамал ордууд байдаг бөгөөд энэ бүхэн нь бага зэргийн хольцтой CaCO3, кальцит нь цэвэр CaCO3 юм. Эдгээр ашигт малтмалын хамгийн чухал нь шохойн чулуу, эс тэгвээс шохойн чулуу - учир нь орд бүр нь нягтрал, найрлага, хольцын хэмжээгээр ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, бүрхүүлийн чулуулаг нь органик гаралтай шохойн чулуу бөгөөд бага хэмжээний хольцтой кальцийн карбонат нь шохойн чулуу эсвэл Исландын шөрмөсний тунгалаг талстыг үүсгэдэг. Шохой бол кальцийн карбонатын өөр нэг түгээмэл төрөл боловч кальцитын талст хэлбэр болох гантиг нь байгальд хамаагүй бага байдаг. Эртний геологийн эрин үед гантиг шохойн чулуунаас үүссэн гэж нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг. Дэлхийн царцдас хөдлөхөд шохойн чулууны бие даасан ордууд бусад чулуулгийн давхаргын дор булагдсан байв. Өндөр даралт, температурын нөлөөн дор дахин талстжих процесс явагдаж, шохойн чулуу нь илүү нягт талст чулуулаг болох гантиг болж хувирав. Хачирхалтай сталактит ба сталагмитууд нь кальцийн карбонатын өөр нэг төрөл болох арагонит эрдэс юм. Орторомбик арагонит нь дулаан далайд үүсдэг - Багамын арлууд, Флоридагийн түлхүүр, Улаан тэнгисийн сав газарт арагонит хэлбэрийн кальцийн карбонатын асар том давхаргууд үүсдэг. Мөн флюорит CaF2, доломит MgCO3 CaCO3, ангидрит CaSO4, фосфорит Ca5(PO4)3(OH,CO3) (янз бүрийн хольцтой) болон апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) зэрэг кальцийн эрдэс бодисууд нэлээд өргөн тархсан байдаг. кальцийн фосфат, алебастр CaSO4 0.5H2O ба гипс CaSO4 2H2O (кальцийн сульфатын хэлбэр) болон бусад. Кальци агуулсан ашигт малтмал нь изоморфыг орлуулах хольцын элементүүдийг (жишээлбэл, натри, стронций, газрын ховор элемент, цацраг идэвхт болон бусад элементүүд) агуулдаг.
Хорь дахь элементийн ихээхэн хэсэг нь ус, агаарт агуулагдах муу уусдаг CaCO3, сайн уусдаг Ca(HCO3)2 ба CO2-ийн хооронд дэлхийн "карбонатын тэнцвэрт байдал" байдгаас шалтгаалан байгалийн усанд агуулагддаг.
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-
Энэхүү урвал нь буцах боломжтой бөгөөд хорьдугаар элементийг дахин хуваарилах үндэс болдог - усанд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн өндөр агууламжтай, кальци нь уусмалд агуулагддаг бөгөөд CO2 багатай кальцитын CaCO3 тунадасжиж, шохойн чулуу, шохойн зузаан ордуудыг үүсгэдэг. , болон гантиг.
Их хэмжээний кальци нь амьд организмын нэг хэсэг юм, жишээлбэл, гидроксиапатит Ca5 (PO4) 3OH, эсвэл өөр нэг зүйлд 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 - сээр нуруутан амьтдын ясны эд эсийн үндэс, түүний дотор хүний. Кальцийн карбонат CaCO3 нь олон сээр нуруугүйтэн, өндөгний хальс, шүр, тэр ч байтугай сувдны бүрхүүл, бүрхүүлийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Өргөдөл
Кальцийн металлыг маш ховор хэрэглэдэг. Үндсэндээ энэ металлыг (түүний гидрид гэх мэт) металлотермик аргаар багасгахад хэцүү металлууд - уран, титан, торий, циркони, цезий, рубиди болон тэдгээрийн нэгдлүүдээс (оксид эсвэл галоген) хэд хэдэн газрын ховор металлыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. ). Кальцийг никель, зэс, зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэхэд бууруулагч болгон ашигладаг. Хорьдугаар элементийг мөн ган, хүрэл болон бусад хайлшийг исэлдүүлэх, нефтийн бүтээгдэхүүнээс хүхрийг зайлуулах, органик уусгагчийг усгүйжүүлэх, аргоныг азотын хольцоос цэвэрлэх, цахилгаан вакуум төхөөрөмжид хий шингээгч болгон ашигладаг. Кальцийн металыг Pb-Na-Ca системийн үрэлтийн эсрэг хайлш (холхивчид ашигладаг), мөн цахилгаан кабелийн бүрээс үйлдвэрлэхэд ашигладаг Pb-Ca хайлшийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Силикокальцийн хайлш (Ca-Si-Ca) нь чанарын ган үйлдвэрлэхэд исэлгүйжүүлэгч, хийгүйжүүлэгч бодис болгон ашигладаг. Кальцийг хөнгөн цагааны хайлшийг хайлшлах элемент болгон, магнийн хайлшийг өөрчлөх нэмэлт болгон ашигладаг. Жишээлбэл, кальцийг нэвтрүүлэх нь хөнгөн цагаан холхивчийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Мөн цэвэр кальцийг хар тугалга хайлшлахад ашигладаг бөгөөд энэ нь батерейны хавтан, засвар үйлчилгээ шаарддаггүй, өөрөө цэнэглэлт багатай хар тугалганы хүчлийн батерей үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Мөн металл кальцийг өндөр чанарын кальцийн баббит BKA үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Кальцийн тусламжтайгаар цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн агууламжийг зохицуулж, хар тугалгааас висмутыг зайлуулж, ган нь хүчилтөрөгч, хүхэр, фосфороос цэвэрлэгддэг. Кальци, түүнчлэн түүний хөнгөн цагаан, магни бүхий хайлшийг дулааны цахилгаан нөөц батерейнд анод болгон ашигладаг (жишээлбэл, кальцийн хромат элемент).
Гэсэн хэдий ч хорьдугаар элементийн нэгдлүүдийг илүү өргөн ашигладаг. Юуны өмнө бид байгалийн кальцийн нэгдлүүдийн тухай ярьж байна. Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл кальцийн нэгдлүүдийн нэг бол CaCO3 карбонат юм. Цэвэр кальцийн карбонат нь кальцит, шохойн чулуу, шохой, гантиг, хясааны чулуулаг нь бага зэргийн хольцтой CaCO3 юм. Холимог кальци, магнийн карбонатыг доломит гэж нэрлэдэг. Шохойн чулуу, доломитыг ихэвчлэн барилгын материал, замын гадаргуу эсвэл хөрсний хүчилгүйжүүлэгч болгон ашигладаг. Кальцийн карбонат CaCO3 нь кальцийн исэл (түргэн шохой) CaO болон кальцийн гидроксид (унтраасан шохой) Ca(OH)2 үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Хариуд нь CaO ба Ca (OH) 2 нь хими, металлурги, механик инженерийн үйлдвэрлэлийн олон салбарт гол бодис юм - кальцийн исэл нь чөлөөт хэлбэрээр болон керамик хольцын нэг хэсэг болох галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг; Целлюлоз, цаасны үйлдвэрт асар их хэмжээний кальцийн гидроксид хэрэгтэй. Үүнээс гадна Ca(OH)2 нь ургамлын хортон шавьжтай тэмцэхийн тулд цайруулагч (сайн цайруулагч, ариутгагч бодис), Бертоллет давс, сод, зарим пестицид үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Ган үйлдвэрлэхэд асар их хэмжээний шохой зарцуулдаг - хүхэр, фосфор, цахиур, манганыг зайлуулах. Металлурги дахь шохойн өөр нэг үүрэг бол магнийн үйлдвэрлэл юм. Шохойг мөн ган утсыг татах, хүхрийн хүчил агуулсан хаягдал даршилсан шингэнийг саармагжуулах тослох материал болгон ашигладаг. Нэмж дурдахад шохой нь ундны болон үйлдвэрлэлийн усыг боловсруулахад хамгийн түгээмэл химийн урвалж юм (алум эсвэл төмрийн давстай хамт суспензийг коагуляци хийж, тунадасыг зайлуулж, түр зуурын - бикарбонат - хатуулгийг арилгах замаар усыг зөөлрүүлдэг). Өдөр тутмын амьдрал, анагаах ухаанд тунадасжсан кальцийн карбонатыг хүчил саармагжуулах бодис, шүдний оонд зөөлөн зүлгүүр, хоолны дэглэмд нэмэлт кальцийн эх үүсвэр, бохьны салшгүй хэсэг, гоо сайхны бүтээгдэхүүнд дүүргэгч болгон ашигладаг. Мөн CaCO3 нь резин, латекс, будаг, паалан, түүнчлэн хуванцар (жингийн 10 орчим%) дулаан тэсвэрлэх чадвар, хөшүүн чанар, хатуулаг, ажиллах чадварыг сайжруулахын тулд дүүргэгч болгон ашигладаг.
Кальцийн фтор CaF2 нь онцгой ач холбогдолтой, учир нь эрдэс (флюорит) хэлбэрээр энэ нь фторын цорын ганц үйлдвэрлэлийн чухал эх үүсвэр юм! Кальцийн хайлуур жонш (флюорит) нь дан талст хэлбэрээр оптик (одон орон судлалын объект, линз, призм) болон лазер материал болгон ашигладаг. Баримт нь зөвхөн кальцийн фтороор хийсэн шил нь спектрийн бүх хүрээг нэвтрүүлэх чадвартай байдаг. Нэг талст хэлбэртэй кальцийн гянтболд (шеелит) -ийг лазер технологид ашигладаг бөгөөд мөн сцинтиллятор болгон ашигладаг. Кальцийн хлорид CaCl2 нь хөргөлтийн төхөөрөмж, трактор болон бусад тээврийн хэрэгслийн дугуйг дүүргэх давсны уусмалын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Кальцийн хлоридын тусламжтайгаар зам, явган хүний замыг цас, мөсөөс цэвэрлэж, нүүрс, хүдрийг тээвэрлэх, хадгалах явцад модыг галд тэсвэртэй болгохын тулд уусмалаар шингээдэг; CaCl2-ийг бетоны хольцод бэхлэх эхлэлийг түргэсгэх, бетоны анхны болон эцсийн бат бэхийг нэмэгдүүлэх зорилгоор ашигладаг.
Зохиомлоор гаргаж авсан кальцийн карбидыг CaC2 (цахилгаан зууханд кальцийн ислийг коксоор кальцилах замаар) нь ацетилен үйлдвэрлэх, металлыг багасгах, мөн кальцийн цианамид үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь эргээд усны уурын нөлөөн дор аммиак ялгаруулдаг. Үүнээс гадна кальцийн цианамид нь мочевин үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг - синтетик давирхайг үйлдвэрлэхэд үнэ цэнэтэй бордоо, түүхий эд юм. Кальцийг устөрөгчийн агаар мандалд халаах замаар CaH2 (кальцийн гидрид) олж авдаг бөгөөд үүнийг металлурги (металлотерма) болон хээрийн нөхцөлд устөрөгч үйлдвэрлэхэд ашигладаг (1 кг кальцийн гидридээс нэг шоо метр устөрөгч авах боломжтой). ), жишээлбэл, бөмбөлгийг дүүргэхэд ашигладаг. Лабораторийн практикт кальцийн гидридийг энергийг бууруулдаг бодис болгон ашигладаг. Хүнцлийн хүчлийг шохойгоор саармагжуулж гаргаж авдаг шавьж устгах бодис кальцийн арсенатыг хөвөн, эрвээхэй, тамхины хорхой, Колорадогийн төмсний цох зэрэгтэй тэмцэхэд өргөн ашигладаг. Чухал фунгицид бол зэсийн сульфат, кальцийн гидроксидоор хийсэн шохойн сульфатын шүрших, Бордо хольц юм.
Үйлдвэрлэл
Кальцийн металлыг анх олж авсан хүн бол Английн химич Хамфри Дэви юм. 1808 онд тэрээр нойтон унтарсан шохойн Ca(OH)2-ийн мөнгөн усны исэл HgO-ийн холимогийг анодын үүрэг гүйцэтгэдэг цагаан алтны хавтан дээр электролиз хийж (мөнгөн усанд дүрсэн цагаан алтны утас катодын үүрэг гүйцэтгэсэн), үүний үр дүнд Дэви кальци гаргаж авсан. амальгамаас мөнгөн усыг зайлуулж, химич кальци гэж нэрлэсэн шинэ металл олж авав.
Орчин үеийн үйлдвэрлэлд чөлөөт металлын кальцийг кальцийн хлоридын CaCl2 хайлмал, 75-85%, калийн хлоридын KCl (CaCl2 ба CaF2 хольцыг ашиглах боломжтой) эсвэл хөнгөнцагаан дулаанаар ангижруулах замаар олж авдаг. 1170-1200 ° C температурт кальцийн исэл CaO. Электролиз хийхэд шаардагдах цэвэр усгүй кальцийн хлоридыг нүүрсний дэргэд халаахад кальцийн ислийг хлоржуулж эсвэл шохойн чулуунд давсны хүчлийн үйлчлэлээр гаргаж авсан CaCl2∙6H2O-г усгүйжүүлэн гаргаж авдаг. Электролизийн процесс нь электролизийн ваннд явагддаг бөгөөд үүнд хольцгүй хуурай кальцийн хлоридын давс, хольцын хайлах цэгийг бууруулахад шаардлагатай калийн хлоридыг байрлуулна. Банны дээгүүр графит блокуудыг байрлуулсан - анод, зэс-кальцийн хайлшаар дүүргэсэн цутгамал төмөр эсвэл ган банн нь катодын үүрэг гүйцэтгэдэг. Электролизийн явцад кальци нь зэс-кальцийн хайлш руу орж, баяжуулсан хайлшийн нэг хэсгийг байнга зайлуулж, кальци багассан хайлш (30-35% Ca) нэмж, нэгэн зэрэг хлор үүсгэдэг; хлор-агаарын хольц (анод хий), дараа нь шохойн сүүг хлоржуулахад ордог. Баяжуулсан зэс-кальцийн хайлшийг шууд хайлш болгон ашиглах эсвэл цэвэршүүлэх (нэрэх) -д илгээх боломжтой бөгөөд үүнээс вакуумд (1000-1080 хэмийн температурт, үлдэгдэл даралтаар) цөмийн цэвэр металлын кальци гаргаж авдаг. 13-20 кПа). Өндөр цэвэршилттэй кальци авахын тулд хоёр удаа нэрэх хэрэгтэй. Электролизийн процессыг 680-720 ° C температурт гүйцэтгэдэг. Үнэн хэрэгтээ энэ нь электролитийн процессын хамгийн оновчтой температур юм - бага температурт кальцийн баяжуулсан хайлш нь электролитийн гадаргуу дээр хөвж, илүү өндөр температурт кальци электролитэд уусдаг бөгөөд CaCl үүсдэг. Кальци, хар тугалга эсвэл кальци, цайрын хайлшаас шингэн катодоор электролиз хийх үед хар тугалгатай кальцийн хайлш (холхивчийн хувьд) ба цайр (хөөс бетон үйлдвэрлэхэд - хайлш чийгтэй урвалд ороход устөрөгч ялгарч, сүвэрхэг бүтэц үүсдэг. ) шууд олж авдаг. Заримдаа процессыг хөргөсөн төмрийн катодоор гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн хайлсан электролитийн гадаргуутай харьцдаг. Кальци ялгарах үед катодыг аажмаар дээшлүүлж, кальцийн саваа (50-60 см) хайлмалаас сугалж, хатуурсан электролитийн давхаргаар агаар мандлын хүчилтөрөгчөөс хамгаална. "Мэдрэх арга" нь кальцийн хлорид, төмөр, хөнгөн цагаанаар их хэмжээгээр бохирдсон кальци үүсгэдэг бөгөөд натри нь аргоны агаар мандалд хайлуулах замаар явагддаг.
Кальци үйлдвэрлэх өөр нэг арга болох металлотермикийг 1865 онд Оросын нэрт химич Н.Н.Бекетов онолын хувьд үндэслэлтэй болгосон. Алюминотермик арга нь дараах урвал дээр суурилдаг.
6CaO + 2Al → 3CaO Al2O3 + 3Ca
Шахмал түлшийг кальцийн исэл ба нунтаг хөнгөн цагааны хольцоос шахаж, тэдгээрийг хром-никель ган реторт хийж, үүссэн кальцийг 1,170-1,200 ° C, 0,7-2,6 Па-ын үлдэгдэл даралтаар нэрж авдаг. Кальцийг уурын хэлбэрээр гаргаж авдаг бөгөөд дараа нь хүйтэн гадаргуу дээр өтгөрүүлдэг. Кальци үйлдвэрлэх алюминотермик аргыг Хятад, Франц болон бусад олон оронд ашигладаг. АНУ дэлхийн 2-р дайны үед кальци үйлдвэрлэх металлотермик аргыг анх удаа үйлдвэрлэлийн хэмжээнд ашигласан. Үүнтэй адилаар CaO-ийг ферросиликон эсвэл цахиурын хөнгөн цагаанаар бууруулснаар кальцийг олж авч болно. Кальцийг 98-99% цэвэршилттэй ембүү эсвэл хуудас хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг.
Хоёр аргад давуу болон сул талууд байдаг. Электролитийн арга нь олон үйлдэлт, эрчим хүч их шаарддаг (1 кг кальци тутамд 40-50 кВт.ц эрчим хүч зарцуулдаг), мөн байгаль орчинд ээлтэй биш, их хэмжээний урвалж, материал шаарддаг. Гэхдээ энэ аргаар кальцийн гарц 70-80% байхад алюминотермик аргаар 50-60% л байна. Нэмж дурдахад кальци авах металлотермик аргын сул тал нь дахин дахин нэрэх шаардлагатай байдаг бөгөөд давуу тал нь эрчим хүчний бага зарцуулалт, хий, шингэний хортой ялгаруулалтгүй байдаг.
Тун удалгүй кальцийн металлыг үйлдвэрлэх шинэ аргыг боловсруулсан - энэ нь кальцийн карбидын дулааны задралд суурилдаг: вакуумд 1750 ° C хүртэл халаасан карбид задарч кальцийн уур, хатуу бал чулуу үүсгэдэг.
20-р зууны дунд үе хүртэл кальцийн металлыг маш бага хэмжээгээр үйлдвэрлэж байсан бөгөөд энэ нь бараг хэрэглээгүй байсан. Тухайлбал, Америкийн Нэгдсэн Улсад Дэлхийн 2-р дайны үед 25 тонноос илүүгүй, Германд ердөө 5-10 тонн кальци хэрэглэдэг байжээ. Зөвхөн 20-р зууны хоёрдугаар хагаст л кальци нь ховор, галд тэсвэртэй олон металлын идэвхтэй бууруулагч бодис болох нь тодорхой болсон үед хэрэглээ хурдацтай нэмэгдэж (жилд 100 орчим тонн), үүний үр дүнд түүний үйлдвэрлэл нэмэгдсэн. металл эхэлнэ. Кальцийг ураны тетрафторидоос ураныг металлотермик аргаар ангижруулах бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг цөмийн үйлдвэрлэл хөгжихийн хэрээр (АНУ-аас бусад нь кальцийн оронд магни хэрэглэдэг) эрэлт хэрэгцээ (жилд 2000 орчим тонн). хорин дугаар элемент, түүнчлэн түүний үйлдвэрлэл олон дахин нэмэгдсэн. Одоогийн байдлаар Хятад, Орос, Канад, Францыг кальцийн металлын гол үйлдвэрлэгч гэж үзэж болно. Эдгээр орноос кальцийг АНУ, Мексик, Австрали, Швейцарь, Япон, Герман, Их Британи руу илгээдэг. Хятад улс металлыг маш их хэмжээгээр үйлдвэрлэж эхлэх хүртэл кальцийн металлын үнэ тогтвортой өсч, дэлхийн зах зээл дээр хорьдугаар элементийн илүүдэлтэй байсан нь үнэ огцом буурахад хүргэсэн.
Физик шинж чанар
Кальцийн металл гэж юу вэ? 1808 онд Английн химич Хамфри Дэвигийн олж авсан энэ элемент нь насанд хүрсэн хүний биед 2 кг хүртэл жинтэй металл ямар шинж чанартай байдаг вэ?
Кальцийн энгийн бодис нь мөнгөлөг цагаан цайвар металл юм. Кальцийн нягт нь ердөө 1.54 г/см3 (20°С-ийн температурт) бөгөөд энэ нь төмрийн (7.87 г/см3), хар тугалга (11.34 г/см3), алтны (19.3 г/см3) нягтаас хамаагүй бага юм. ) эсвэл цагаан алт (21.5 г/см3). Кальци нь хөнгөн цагаан (2.70 г/см3) эсвэл магни (1.74 г/см3) зэрэг "жингүй" металлаас ч хөнгөн байдаг. Натри (0.97 г/см3), кали (0.86 г/см3), лити (0.53 г/см3) зэрэг хорьдугаар элементээс бага нягтралтай металл цөөхөн байдаг. Кальцийн нягт нь рубидитэй маш төстэй (1.53 г/см3). Кальцийн хайлах цэг нь 851 ° C, буцлах цэг нь 1,480 ° C байна. Бусад шүлтлэг шороон металлууд нь ижил төстэй хайлах цэгүүдтэй (бага зэрэг бага ч гэсэн) ба буцлах цэгүүд: стронций (770 ° C ба 1,380 ° C), бари (710 ° C ба 1,640 ° C).
Металл кальци нь хоёр аллотропийн өөрчлөлттэй байдаг: 443 ° C хүртэл хэвийн температурт α-кальци нь зэс шиг шоо төвтэй тортой тогтвортой, параметрүүд: a = 0.558 нм, z = 4, сансрын бүлэг Fm3m, атомын радиус 1.97 А, ионы Ca2+ радиус 1.04 А; температурын мужид 443-842 ° C, α-төмрийн төрлийн бие төвтэй куб тортой β-кальци тогтвортой, параметрүүд нь a = 0.448 нм, z = 2, орон зайн бүлэг Im3m. α-өөрчлөлтөөс β-өөрчлөлт рүү шилжих стандарт энтальпи нь 0.93 кЖ/моль байна. 0-300 ° C температурын хязгаарт кальцийн шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент нь 22 10-6 байна. Хорьдугаар элементийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 20 ° C-д 125.6 Вт / (м К) буюу 0.3 кал / (см сек ° C) байна. Кальцийн хувийн дулааны багтаамж 0-ээс 100 ° C-ийн хооронд 623.9 Дж / (кг К) буюу 0.149 кал / (г ° C) байна. 20 ° C-ийн температурт кальцийн цахилгаан эсэргүүцэл нь 4.6 10-8 ом м буюу 4.6 10-6 ом см; хорин дугаар элементийн цахилгаан эсэргүүцлийн температурын коэффициент нь 4.57 10-3 (20 ° C-д). Кальцийн уян хатан модуль 26 H / м2 буюу 2600 кгс / мм2; суналтын бат бэх 60 МН/м2 (6 кгс/мм2); кальцийн уян хатан хязгаар нь 4 МН/м2 буюу 0,4 кгс/мм2, уналтын бат бэх нь 38 МН/м2 (3,8 кгф/мм2); хорьдугаар элементийн харьцангуй сунгалт 50%; Бринеллийн дагуу кальцийн хатуулаг 200-300 МН/м2 буюу 20-30 кгс/мм2 байна. Даралт аажмаар нэмэгдэхийн хэрээр кальци нь хагас дамжуулагчийн шинж чанарыг харуулж эхэлдэг боловч үгийн бүрэн утгаараа нэг болж чаддаггүй (үүнтэй зэрэгцэн энэ нь метал байхаа больсон). Цаашид даралт ихсэх тусам кальци нь металл төлөвт буцаж орж, хэт дамжуулагч шинж чанараа харуулж эхэлдэг (хэт дамжуулалтын температур нь мөнгөн усны температураас зургаа дахин их, дамжуулах чанараараа бусад бүх элементүүдээс хамаагүй өндөр байдаг). Кальцийн өвөрмөц шинж чанар нь олон талаараа стронцийтой төстэй (өөрөөр хэлбэл үечилсэн хүснэгтийн параллель хэвээр байна).
Элемент кальцийн механик шинж чанар нь бусад металлын гэр бүлийн гишүүдийн шинж чанараас ялгаатай биш бөгөөд энэ нь маш сайн бүтцийн материал юм: өндөр цэвэршилттэй кальцийн металл нь уян хатан, амархан дарж, өнхрүүлдэг, утсанд татагддаг, хуурамчаар хийдэг, зүсэх чадвартай байдаг. үүнийг токарь дээр эргүүлэх боломжтой. Гэсэн хэдий ч барилгын материалын эдгээр бүх сайн чанарыг үл харгалзан кальци нь тийм биш бөгөөд үүний шалтгаан нь түүний химийн өндөр идэвхжил юм. Кальци бол ясны эд эсийн орлуулшгүй бүтцийн материал бөгөөд түүний ашигт малтмал нь олон мянган жилийн турш барилгын материал байсаар ирсэн гэдгийг бид мартаж болохгүй.
Химийн шинж чанар
Кальцийн атомын гаднах электрон бүрхүүлийн тохиргоо нь 4s2 бөгөөд энэ нь нэгдлүүдийн хорьдугаар элементийн 2-р валентыг тодорхойлдог. Гаднах давхаргын хоёр электрон атомуудаас харьцангуй амархан салж, эерэг давхар цэнэгтэй ион болж хувирдаг. Энэ шалтгааны улмаас химийн идэвхжилийн хувьд кальци нь шүлтлэг металлаас (кали, натри, лити) бага зэрэг доогуур байдаг. Сүүлчийн нэгэн адил кальци нь ердийн өрөөний температурт ч хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, чийглэг агаартай амархан харьцаж, CaO исэл ба Ca (OH) 2 гидроксидын хольцын уйтгартай саарал хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Тиймээс кальцийг битүүмжилсэн саванд эрдэс тос, шингэн парафин эсвэл керосин давхарга дор хадгалдаг. Хүчилтөрөгч болон агаарт халах үед кальци нь гал авалцаж, тод улаан дөлөөр шатаж, үндсэн исэл CaO үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цагаан өнгөтэй, галд тэсвэртэй, хайлах температур нь ойролцоогоор 2600 ° C байдаг. Кальцийн ислийг инженерчлэлд шатаасан шохой эсвэл шатсан шохой гэж нэрлэдэг. Мөн кальцийн хэт исэл - CaO2 ба CaO4 -ийг олж авсан. Кальци устөрөгчийг ялгаруулахын тулд устай урвалд ордог (стандарт потенциалын цувралд кальци нь устөрөгчийн зүүн талд байрладаг бөгөөд түүнийг уснаас нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай) кальцийн гидроксид Ca(OH)2 үүсэх ба хүйтэн усанд урвал явагдана. хурд нь аажмаар буурдаг (металл гадаргуу дээр кальцийн гидроксид муу уусдаг давхарга үүссэнтэй холбоотой):
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 + Q
Кальци нь халуун устай илүү эрч хүчтэй урвалд орж, устөрөгчийг хурдан нүүлгэн шилжүүлж, Ca(OH)2 үүсгэдэг. Кальцийн гидроксид Ca(OH)2 нь хүчтэй суурь бөгөөд усанд бага зэрэг уусдаг. Кальцийн гидроксидын ханасан уусмалыг шохойн ус гэж нэрлэдэг бөгөөд шүлтлэг байдаг. Агаарт шохойн ус нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээж, уусдаггүй кальцийн карбонат үүсгэдэг тул хурдан үүлэрхэг болдог. Хорьдугаар элементийн устай харьцах явцад ийм ширүүн үйл явц явагддаг ч шүлтлэг металлаас ялгаатай нь кальци ба усны хоорондох урвал нь тэсрэлт, гал түймэргүйгээр бага эрчимтэй явагддаг. Ерөнхийдөө кальцийн химийн идэвхжил нь бусад шүлтлэг шороон металлуудаас бага байдаг.
Кальци нь галогентэй идэвхтэй нэгдэж, CaX2 төрлийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг - энэ нь хүйтэнд фтор, 400 хэмээс дээш температурт хлор, бромтой урвалд орж CaF2, CaCl2, CaBr2-ийг тус тус үүсгэдэг. Хайлсан төлөвт байгаа эдгээр галогенид нь CaX төрлийн кальцийн моногалидуудтай хамт үүсдэг - CaF, CaCl, үүнд кальци нь албан ёсоор моновалент байдаг. Эдгээр нэгдлүүд нь зөвхөн дигалидын хайлах температураас илүү тогтвортой байдаг (хөргөх үед Ca, CaX2 үүсгэхийн тулд тэдгээр нь пропорциональгүй болдог). Нэмж дурдахад кальци нь ялангуяа халах үед янз бүрийн металл бус бодисуудтай идэвхтэй харилцан үйлчилдэг: хүхэртэй, халах үед кальцийн сульфид CaS-ийг олж авдаг бөгөөд сүүлийнх нь хүхэр нэмж, полисульфид (CaS2, CaS4 болон бусад) үүсгэдэг; 300-400 хэмийн температурт хуурай устөрөгчтэй харилцан үйлчлэхэд кальци нь устөрөгч нь анион болох ионы нэгдэл болох CaH2 гидридийг үүсгэдэг. Кальцийн гидрид CaH2 нь устөрөгчийг ялгаруулахын тулд устай хүчтэй урвалд ордог цагаан давстай төстэй бодис юм.
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2
Азотын агаар мандалд халах үед (ойролцоогоор 500 ° C) кальци нь гал авалцаж, өндөр температурт α ба бага температурт β гэсэн хоёр талст хэлбэрээр мэдэгдэж буй нитрид Ca3N2 үүсгэдэг. Кальцийн амид Са(NH2)2-ыг вакуум орчинд халааж нитрид Са3N4-ийг мөн гаргаж авсан. Бал чулуу (нүүрстөрөгч), цахиур эсвэл фосфороор агааргүй халаахад кальци нь кальцийн карбид CaC2, силицид Ca2Si, Ca3Si4, CaSi, CaSi2, фосфидууд Ca3P2, CaP, CaP3-ийг тус тус өгдөг. Металл бус кальцийн ихэнх нэгдлүүд усанд амархан задардаг.
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2
Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3
Бортой бол кальци нь кальцийн борид CaB6, халькогентэй хамт халькогенид CaS, CaSe, CaTe үүсгэдэг. Polychalcogenides CaS4, CaS5, Ca2Te3 бас мэдэгдэж байна. Кальци нь хөнгөн цагаан, алт, мөнгө, зэс, хар тугалга гэх мэт янз бүрийн металлуудтай металл хоорондын нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Кальци нь энергийг бууруулдаг бодис болохын хувьд халах үед бараг бүх металлыг исэл, сульфид, галидыг зайлуулдаг. Кальци нь шингэн аммиак NH3-д сайн уусч, цэнхэр өнгийн уусмал үүсгэдэг бөгөөд ууршсаны дараа аммиак [Ca(NH3)6] ялгардаг - металл дамжуулалттай алтан өнгөтэй хатуу нэгдэл. Кальцийн давсыг ихэвчлэн кальцийн исэл, кальцийн исэлтэй харилцан үйлчлэлцэх, хүчлийн Ca(OH)2 эсвэл CaCO3-д үзүүлэх нөлөө, электролитийн усан уусмал дахь солилцооны урвалаар олж авдаг. Олон тооны кальцийн давс нь усанд уусдаг (CaCl2 хлорид, CaBr2 бромид, CaI2 иодид ба Ca(NO3)2 нитрат), бараг үргэлж талст гидрат үүсгэдэг. Усанд уусдаггүй фтор CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат CaC2O4 болон бусад.
ТОДОРХОЙЛОЛТ
Кальци- үелэх системийн хорь дахь элемент. Тэмдэглэл - Латин "кальци" -аас Ca. Дөрөвдүгээр үе, IIA бүлэгт байрладаг. Металлуудыг хэлдэг. Үндсэн төлбөр нь 20 байна.
Кальци бол байгальд хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн царцдас нь ойролцоогоор 3% (жин) агуулдаг. Энэ нь шохойн чулуу, шохой, түүнчлэн кальцийн карбонатын CaCO 3-ийн байгалийн сортууд болох гантиг чулууны олон ордод тохиолддог. Гипс CaSO 4 × 2H 2 O, фосфорит Ca 3 (PO 4) 2, эцэст нь янз бүрийн кальци агуулсан силикатууд их хэмжээгээр олддог.
Энгийн бодисын хэлбэрээр кальци нь уян хатан, нэлээд хатуу, цагаан металл юм (Зураг 1). Агаарт хурдан оксидын давхаргаар хучигддаг бөгөөд халах үед тод улаавтар дөлөөр шатдаг. Кальци нь хүйтэн устай харьцангуй удаан урвалд ордог боловч халуун уснаас устөрөгчийг хурдан зайлуулж, гидроксид үүсгэдэг.
Цагаан будаа. 1. Кальци. Гадаад төрх.
Кальцийн атом ба молекулын масс
Бодисын харьцангуй молекул масс (M r) нь тухайн молекулын масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-оос хэд дахин их болохыг харуулсан тоо бөгөөд элементийн харьцангуй атомын масс (A r) байна. Химийн элементийн атомын дундаж масс нь нүүрстөрөгчийн атомын 1/12 массаас хэд дахин их байна.
Чөлөөт төлөвт кальци нь нэг атомын Ca молекулууд хэлбэрээр оршдог тул түүний атом ба молекулын массын утгууд давхцдаг. Тэд 40.078-тай тэнцүү байна.
Кальцийн изотопууд
Байгальд кальцийг 40 Са, 42 Са, 43 Са, 44 Са, 46 Са, 48 Са дөрвөн тогтвортой изотоп хэлбэрээр олж болох бөгөөд 40 Са изотоп (99.97%) илт давамгайлдаг. Тэдний массын тоо нь 40, 42, 43, 44, 46, 48 байна. Кальцийн 40 Са изотопын атомын цөм нь хорин протон, хорин нейтрон агуулдаг бөгөөд үлдсэн изотопууд нь зөвхөн нейтроны тоогоор л ялгаатай байдаг.
34-57 масстай кальцийн хиймэл изотопууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн тогтвортой нь 41 Ca, хагас задралын хугацаа нь 102 мянган жил юм.
Кальцийн ионууд
Кальцийн атомын гаднах энергийн түвшин нь хоёр электронтой бөгөөд эдгээр нь валентийн электронууд юм.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
Химийн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд кальци нь валентийн электронуудаа өгдөг, өөрөөр хэлбэл. нь тэдний донор бөгөөд эерэг цэнэгтэй ион болж хувирдаг.
Ca 0 -2e → Ca 2+ .
Кальцийн молекул ба атом
Чөлөөт төлөвт кальци нь нэг атомын Ca молекул хэлбэрээр оршдог. Кальцийн атом ба молекулыг тодорхойлох зарим шинж чанарууд энд байна.
Кальцийн хайлш
Кальци нь зарим хар тугалганы хайлшийн хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг болдог.
Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ
ЖИШЭЭ 1
| Дасгал хийх | Дараах хувиргалтыг хийхэд ашиглаж болох урвалын тэгшитгэлийг бич. Ca → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → Ca(HCO 3) 2. |
| Хариулах | Кальцийг усанд уусгаснаар та "шохойн сүү" гэгддэг нэгдлийн үүлэрхэг уусмалыг олж авах боломжтой - кальцийн гидроксид: Ca+ 2H 2 O→ Ca(OH) 2 + H 2. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг кальцийн гидроксидын уусмалаар дамжуулснаар бид кальцийн карбонатыг олж авна. 2Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O. Кальцийн карбонатад ус нэмж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг энэ хольцоор дамжуулснаар бид кальцийн бикарбонатыг олж авна. CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2. |
Кальци нь Ca (лат. Кальци) тэмдгээр тэмдэглэгдсэн үелэх системд атомын дугаар 20-той II бүлгийн химийн элемент юм. Кальци бол мөнгөлөг саарал өнгөтэй зөөлөн шүлтлэг шороон металл юм.
Үелэх системийн 20-р элемент Элементийн нэр нь латаас гаралтай. calx (бэлэг эрхтний хувьд calcis) - "шохой", "зөөлөн чулуу". Үүнийг 1808 онд кальцийн металыг тусгаарласан Английн химич Хамфри Дэви санал болгосон.
Кальцийн нэгдлүүд - шохойн чулуу, гантиг, гипс (түүнчлэн шохой - шохойн чулууг шохойжуулах бүтээгдэхүүн) хэдэн мянган жилийн өмнө барилгын ажилд ашиглагдаж ирсэн.
Кальци бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг юм. Кальцийн нэгдлүүд нь бараг бүх амьтан, ургамлын эдэд байдаг. Энэ нь дэлхийн царцдасын массын 3.38% -ийг эзэлдэг (хүчилтөрөгч, цахиур, хөнгөн цагаан, төмрийн дараа 5-рт ордог).
Байгальд кальци олох
Химийн өндөр идэвхжилтэй тул кальци нь байгальд чөлөөт хэлбэрээр байдаггүй.
Кальци нь дэлхийн царцдасын массын 3.38%-ийг эзэлдэг (хүчилтөрөгч, цахиур, хөнгөн цагаан, төмрийн дараа 5-рт ордог). Далайн усан дахь элементийн агууламж 400 мг/л байна.
Изотопууд
Кальци нь байгальд 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca, 48Ca гэсэн зургаан изотопын холимог хэлбэрээр байдаг бөгөөд хамгийн түгээмэл нь 40Ca нь 96.97% -ийг эзэлдэг. Кальцийн цөмд шидэт тооны протон агуулагддаг: Z = 20. Изотопууд
40
20
Ca20 ба
48
20
Ca28 нь шидэт тооноос хоёр дахин их байгальд байдаг таван цөмийн хоёр нь юм.
Кальцийн зургаан байгалийн изотопоос тав нь тогтвортой байдаг. Зургаа дахь изотоп 48Ca, хамгийн хүнд нь, маш ховор (түүний изотопын элбэг дэлбэг байдал нь ердөө 0.187%) нь давхар бета задралд ордог бөгөөд хагас задралын хугацаа 1.6 1017 жил байна.
Чулуулаг ба ашигт малтмалд
Кальцийн ихэнх хэсэг нь янз бүрийн чулуулгийн (боржин чулуу, гнейс гэх мэт) силикат ба алюминосиликатад агуулагддаг, ялангуяа хээрийн жонш - Ca анортит.
Тунамал чулуулаг хэлбэрээр кальцийн нэгдлүүдийг шохой, шохойн чулуугаар төлөөлдөг бөгөөд гол төлөв кальцит (CaCO3) -ээс бүрддэг. Кальцитын талст хэлбэр - гантиг нь байгальд хамаагүй бага байдаг.
Кальцийн эрдэс кальцит CaCO3, ангидрит CaSO4, алебастр CaSO4 0.5H2O болон гипс CaSO4 2H2O, флюорит CaF2, апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3 CaCO3 зэрэг кальцийн эрдэсүүд нэлээд өргөн тархсан. Байгалийн усанд кальци, магнийн давс байгаа нь түүний хатуулгийг тодорхойлдог.
Кальци нь дэлхийн царцдас руу эрчимтэй нүүж, янз бүрийн геохимийн системд хуримтлагдаж, 385 эрдэс бодис (эрдэсийн тоогоор дөрөвдүгээрт ордог) үүсгэдэг.
Кальцийн биологийн үүрэг
Кальци нь ургамал, амьтан, хүний биед нийтлэг байдаг макро шим тэжээл юм. Хүн болон бусад сээр нуруутан амьтдын ихэнх нь араг яс, шүдэнд байдаг. Кальци нь ясанд гидроксиапатит хэлбэрээр агуулагддаг. Ихэнх бүлгийн сээр нуруугүй амьтдын (хөвөн, шүрэн полип, нялцгай биет гэх мэт) "араг яс" нь янз бүрийн хэлбэрийн кальцийн карбонатаас (шохой) хийгдсэн байдаг. Кальцийн ионууд нь цусны бүлэгнэлтийн процесст оролцдог бөгөөд эсийн доторх бүх нийтийн хоёр дахь элч болж, эсийн доторх янз бүрийн үйл явцыг зохицуулдаг - булчингийн агшилт, экзоцитоз, түүний дотор гормон, нейротрансмиттерийн шүүрэл. Хүний эсийн цитоплазм дахь кальцийн агууламж ойролцоогоор 10−4 ммоль/л, эс хоорондын шингэнд 2.5 ммоль/л орчим байдаг.
Кальцийн хэрэгцээ наснаас хамаарна. 19-50 насны насанд хүрэгчид, 4-8 насны хүүхдүүдийг оролцуулан хоногийн хэрэгцээ (RDA) нь 1000 мг (ойролцоогоор 790 мл 1% тослогтой сүүнд агуулагддаг), 9-18 насны хүүхдүүдийг оролцуулан - Өдөрт 1300 мг (ойролцоогоор 1030 мл сүүнд агуулагдах өөх тосны агууламж 1%). Өсвөр насандаа кальци хангалттай хэмжээгээр хэрэглэх нь араг яс хурдан ургадаг тул маш чухал юм. Гэсэн хэдий ч АНУ-д хийсэн судалгаагаар 12-19 насны охидын 11%, хөвгүүдийн 31% нь л хэрэгцээгээ хангадаг. Тэнцвэртэй хоолны дэглэмд кальцийн ихэнх хэсэг (ойролцоогоор 80%) сүүн бүтээгдэхүүнээр хүүхдийн биед ордог. Үлдсэн кальци нь үр тариа (бүтэн үр тарианы талх, Сагаган гэх мэт), буурцагт ургамал, жүрж, ногоон, самар зэргээс бүрддэг. Сүүний тос (цөцгийн тос, цөцгий, цөцгий, цөцгийтэй зайрмаг) дээр үндэслэсэн "сүү идээ" бүтээгдэхүүнд кальци бараг байдаггүй. Сүүн бүтээгдэхүүнд сүүний тос их байх тусам кальци бага байдаг. Гэдэс дэх кальцийн шимэгдэлт нь эс хоорондын (эс дамжсан) ба эс хоорондын (парацеллюляр) гэсэн хоёр аргаар явагддаг. Эхний механизм нь Д аминдэмийн идэвхтэй хэлбэр (кальцитриол) болон түүний гэдэсний рецепторуудын үйлчлэлээр дамждаг. Энэ нь кальцийн бага, дунд зэргийн хэрэглээнд ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоол тэжээл дэх кальцийн агууламж өндөр байвал эс хоорондын шингээлт нь гол үүрэг гүйцэтгэж эхэлдэг бөгөөд энэ нь кальцийн концентраци их хэмжээгээр нэмэгддэгтэй холбоотой юм. Эс хоорондын механизмын ачаар кальци нь арван хоёр нугасны дотор илүү их хэмжээгээр шингэдэг (тэнд кальцитриол рецепторуудын хамгийн их концентрацитай байдаг). Эс хоорондын идэвхгүй дамжуулалтын улмаас кальцийн шингээлт нь нарийн гэдэсний гурван хэсэгт хамгийн идэвхтэй байдаг. Лактоз (сүүний сахар) нь кальцийн парацелляр шингээлтийг дэмждэг.
Кальцийн шимэгдэлтийг зарим амьтны гаралтай өөх тос (үхрийн сүү, үхрийн мах, харин гахайн өөх биш) болон далдуу модны тос дарангуйлдаг. Ийм өөхөнд агуулагдах пальмитик ба стеарины тосны хүчлүүд нь гэдэс дотор хоол боловсруулах явцад хуваагдаж, чөлөөт хэлбэрээрээ кальцийг нягт холбож, кальцийн пальмитат, кальцийн стеарат (уусдаггүй саван) үүсгэдэг. Энэ савангийн хэлбэрээр кальци, өөх тос хоёулаа өтгөнд алга болдог. Энэ механизм нь далдуу модны тос (дал модны олеин) дээр суурилсан нярай хүүхдийн сүүн тэжээлийг хэрэглэдэг нярайд кальцийн шимэгдэлтийг бууруулж, ясны эрдэсжилтийг бууруулж, ясны бат бөх байдлын шууд бус хэмжүүрийг бууруулах үүрэгтэй. Ийм хүүхдүүдэд гэдэс дотор кальцийн саван үүсэх нь өтгөний хатуурал, өтгөний давтамж багасч, регургитаци, колик байнга тохиолддогтой холбоотой байдаг.
Цусан дахь кальцийн концентраци нь олон тооны амин чухал үйл явцад чухал ач холбогдолтой тул нарийн зохицуулагддаг бөгөөд зөв хооллолт, өөх тос багатай сүүн бүтээгдэхүүн, Д витаминыг хангалттай хэрэглэснээр дутагдал үүсдэггүй. Хоол хүнсэндээ кальци ба/эсвэл Д аминдэмийн урт хугацааны дутагдал нь ясны сийрэгжилтийн эрсдлийг нэмэгдүүлж, нярайд рахит үүсгэдэг.
Кальци, Д витаминыг хэтрүүлэн хэрэглэх нь гиперкальциеми үүсгэдэг. 19-50 насны насанд хүрэгчдэд зориулсан хамгийн аюулгүй тун нь өдөрт 2500 мг (ойролцоогоор 340 гр Эдам бяслаг) юм.
Кальцийн нэгдлүүд- шохойн чулуу, гантиг, гипс (түүнчлэн шохой - шохойн чулууны бүтээгдэхүүн) эрт дээр үед барилгын ажилд аль хэдийн ашиглагдаж байсан. 18-р зууны эцэс хүртэл химич шохойг энгийн хатуу бодис гэж үздэг байв. 1789 онд А.Лавуазье шохой, магни, барит, хөнгөн цагааны исэл, цахиур зэрэг нь нийлмэл бодис гэж санал болгосон. 1808 онд Дэви нойтон унтарсан шохой, мөнгөн усны ислийн холимогийг мөнгөн усны катодоор электролизд хамруулж, кальцийн амальгам бэлтгэж, мөнгөн усыг нэрэх замаар "кальци" (Латин хэлнээс) металлыг гаргаж авсан. Калкс,төрөл. хэрэг кальци - шохой).
Электронуудыг тойрог замд байрлуулах.
+20Са… |3с 3х 3d | 4сек
Кальцийг шүлтлэг шороон метал гэж нэрлэдэг ба S элемент гэж ангилдаг. Гадаад электрон түвшинд кальци нь хоёр электронтой тул нэгдлүүдийг өгдөг: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 гэх мэт. Кальци бол ердийн металл бөгөөд хүчилтөрөгчтэй өндөр хамааралтай, бараг бүх металыг исэлээс нь багасгаж, Ca(OH)2-ийн нэлээд хүчтэй суурь үүсгэдэг.
Металлын болор тор нь янз бүрийн хэлбэртэй байж болох ч кальци нь нүүр төвтэй куб тороор тодорхойлогддог.
Металл дахь талстуудын хэмжээ, хэлбэр, харьцангуй байрлалыг металлографийн аргаар ялгаруулдаг. Энэ талаар металлын бүтцийн хамгийн бүрэн үнэлгээг түүний нимгэн хэсгийн микроскопийн шинжилгээгээр өгдөг. Туршилтанд хамрагдаж буй металлаас дээжийг хайчилж, гадаргууг нунтаглаж, өнгөлж, тусгай уусмалаар сийлдэг. Сийлбэрийн үр дүнд дээжийн бүтцийг тодруулж, металлографийн микроскоп ашиглан шалгаж эсвэл гэрэл зураг авдаг.
Кальци нь цайвар металл (d = 1.55), мөнгөлөг цагаан өнгөтэй. Энэ нь үечилсэн системд түүний хажууд байрладаг натритай харьцуулахад илүү хатуу бөгөөд өндөр температурт (851 ° C) хайлдаг. Энэ нь метал дахь кальцийн ион тутамд хоёр электрон байдагтай холбон тайлбарладаг. Иймээс ион ба электрон хийн хоорондох химийн холбоо нь натритай харьцуулахад илүү хүчтэй байдаг. Химийн урвалын үед кальцийн валентийн электронууд бусад элементийн атомуудад шилждэг. Энэ тохиолдолд давхар цэнэгтэй ионууд үүсдэг.
Кальци нь метал, ялангуяа хүчилтөрөгчийн эсрэг маш сайн химийн идэвхжилтэй байдаг. Агаарт энэ нь шүлтлэг металлаас илүү удаан исэлддэг, учир нь үүн дээрх оксидын хальс нь хүчилтөрөгчийг бага нэвчүүлдэг. Халах үед кальци шатаж, асар их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.
Кальци нь устай урвалд орж, устөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлж, суурь үүсгэдэг.
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
Хүчилтөрөгчтэй химийн урвалд орох өндөр чадвартай тул кальци нь тэдгээрийн ислээс ховор металлыг олж авахад тодорхой хэмжээгээр ашигладаг. Металлын исэл нь кальцийн үртэстэй хамт халаадаг; Урвалын үр дүнд кальцийн исэл ба металл үүсдэг. Кальци болон түүний зарим хайлшийг металлыг исэлдүүлэх гэж нэрлэхэд ашиглах нь яг энэ шинж чанарт суурилдаг. Хайлсан металлд кальци нэмж, ууссан хүчилтөрөгчийн ул мөрийг арилгадаг; үүссэн кальцийн исэл нь металлын гадаргуу дээр хөвдөг. Кальци нь зарим хайлшийн найрлагад ордог.
Кальцийг хайлсан кальцийн хлоридын электролиз эсвэл алюминотермик аргаар гаргаж авдаг. Кальцийн исэл буюу унтраасан шохой нь 2570 хэмд хайлдаг цагаан нунтаг юм. Үүнийг шохойн чулууг шохойжуулах замаар олж авдаг.
CaCO3 = CaO + CO2^
Кальцийн исэл нь үндсэн исэл тул хүчил ба хүчиллэг ангидридтай урвалд ордог. Устай бол энэ нь үндсэн кальцийн гидроксидыг өгдөг.
CaO + H2O = Ca(OH)2
Кальцийн исэлд ус нэмэх нь шохойг унтраах гэж нэрлэгддэг бөгөөд их хэмжээний дулаан ялгардаг. Усны зарим хэсэг нь уур болж хувирдаг. Кальцийн гидроксид буюу унтраасан шохой нь усанд бага зэрэг уусдаг цагаан бодис юм. Кальцийн гидроксидын усан уусмалыг шохойн ус гэж нэрлэдэг. Энэ уусмал нь нэлээд хүчтэй шүлтлэг шинж чанартай байдаг, учир нь кальцийн гидроксид сайн задардаг.
Ca(OH)2 = Ca + 2OH
Шүлтлэг металлын ислийн гидратуудтай харьцуулахад кальцийн гидроксид нь сул суурь юм. Энэ нь кальцийн ион давхар цэнэглэгдэж, гидроксил бүлгүүдийг илүү хүчтэй татдагтай холбон тайлбарладаг.
Шохойн ус гэж нэрлэгддэг шохойн шохой ба түүний уусмал нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл зэрэг хүчил ба хүчиллэг ангидридуудтай урвалд ордог. Шохойн усыг лабораторид нүүрстөрөгчийн давхар ислийг илрүүлэхэд ашигладаг, учир нь үүссэн уусдаггүй кальцийн карбонат нь усанд үүлэрхэг үүсгэдэг.
Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O
Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн давхар исэл удаан хугацаагаар дамжвал уусмал дахин тунгалаг болно. Үүнийг кальцийн карбонат нь уусдаг давс болох кальцийн бикарбонат болгон хувиргадагтай холбон тайлбарлаж байна.
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Аж үйлдвэрт кальцийг хоёр аргаар олж авдаг.
СаО ба Al нунтагийн шахмал хольцыг 0.01 - 0.02 мм-ийн вакуумд 1200 ° C-т халааж. rt. Урлаг; урвалаар ялгагдана:
6CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca
Кальцийн уур нь хүйтэн гадаргуу дээр өтгөрдөг.
CaCl2 ба KCl хайлалтыг шингэн зэс-кальцийн катодоор электролизээр хайлуулж Cu - Ca (65% Ca) хайлш бэлтгэж, үүнээс кальцийг 950 - 1000 хэмийн температурт 0.1 вакуумд нэрж авдаг. 0.001 мм м.у.б.
Кальцийн карбидын CaC2-ийн дулааны диссоциацийн аргаар кальци үйлдвэрлэх аргыг мөн боловсруулсан.
Кальци бол байгальд хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн царцдас нь ойролцоогоор 3% (жин) агуулдаг. Кальцийн давс нь байгальд карбонат (шохой, гантиг), сульфат (гипс), фосфат (фосфорит) хэлбэрээр их хэмжээний хуримтлал үүсгэдэг. Ус, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн нөлөөгөөр карбонатууд нь бикарбонат хэлбэрээр уусмалд орж, гүний болон голын усаар хол зайд зөөгддөг. Кальцийн давсыг угаах үед агуй үүсч болно. Усны ууршилт эсвэл температурын өсөлтөөс болж кальцийн карбонатын ордууд шинэ газарт үүсч болно. Жишээлбэл, агуйд сталактит, сталагмит үүсдэг.
Уусдаг кальци, магнийн давс нь усны нийт хатуулаг үүсгэдэг. Хэрэв тэдгээр нь усанд бага хэмжээгээр агуулагддаг бол усыг зөөлөн гэж нэрлэдэг. Эдгээр давсны өндөр агууламжтай (ионуудын хувьд 1 литрт 100 - 200 мг кальцийн давс) усыг хатуу гэж үздэг. Ийм усанд саван нь сайн хөөсөрдөггүй, учир нь кальци, магнийн давс нь уусдаггүй нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Хатуу ус нь хоолыг сайн чанаж чаддаггүй бөгөөд буцалгах үед уурын зуухны хананд царцдас үүсгэдэг. Масштаб нь дулааныг муу дамжуулж, түлшний зарцуулалтыг нэмэгдүүлж, бойлерийн хананы элэгдэлд хүргэдэг. Хуваарь үүсэх нь нарийн төвөгтэй үйл явц юм. Халах үед кальци, магнийн хүчиллэг нүүрстөрөгчийн хүчлийн давс задарч уусдаггүй карбонат болж хувирдаг.
Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v
Кальцийн сульфатын CaSO4-ийн уусах чадвар нь халах үед мөн буурдаг тул энэ нь масштабын нэг хэсэг юм.
Усанд кальци, магнийн бикарбонат агуулагдахаас үүссэн хатуулгийг буцалгах замаар арилгадаг тул карбонат буюу түр зуурын хатуулаг гэж нэрлэдэг. Усан дахь кальци, магнийн сульфат, хлоридын агууламжаас хамаардаг карбонатын хатуулагаас гадна карбонат бус хатуулаг байдаг. Эдгээр давсыг буцалгах замаар арилгадаггүй тул карбонат бус хатуулгийг мөн байнгын хатуулаг гэж нэрлэдэг. Карбонат ба карбонат бус хатуулаг нь нийт хатуулагтай тэнцэнэ.
Хатуу байдлыг бүрэн арилгахын тулд заримдаа усыг нэрдэг. Карбонатын хатуулгийг арилгахын тулд усыг буцалгана. Ерөнхий хатуулаг нь химийн бодис нэмэх эсвэл катион солилцогчийг ашиглах замаар арилдаг. Химийн аргыг ашиглахдаа уусдаг кальци, магнийн давсыг уусдаггүй карбонат болгон хувиргадаг, жишээлбэл, шохойн сүү, сод нэмнэ.
Ca + 2HCO3 + Ca + 2OH = 2H2O + 2CaCO3v
Ca + SO4 + 2Na + CO3 = 2Na + SO4 + CaCO3v
Катион солилцооны давирхайг ашиглан хатуулгийг арилгах нь илүү дэвшилтэт процесс юм. Катион солилцуур нь нарийн төвөгтэй бодисууд (цахиур, хөнгөн цагааны байгалийн нэгдлүүд, өндөр молекулт органик нэгдлүүд) бөгөөд тэдгээрийн найрлагыг Na2R томъёогоор илэрхийлж болох бөгөөд R нь хүчиллэг цогц үлдэгдэл юм. Катион давирхайн давхаргаар усыг шүүх үед Na ионууд (катионууд) Ca ба Mg ионуудаар солигддог.
Ca + Na2R = 2Na + CaR
Үүний үр дүнд Ca ионууд уусмалаас катион солилцуур руу, Na ионууд нь катион солилцуураас уусмал руу шилждэг. Ашигласан катион солилцогчийг сэргээхийн тулд ширээний давсны уусмалаар угаана. Энэ тохиолдолд урвуу процесс явагдана: Катион солилцуур дахь Ca ионууд Na ионоор солигдоно.
2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl
Сэргээгдсэн катион солилцогчийг ус цэвэршүүлэхэд дахин ашиглаж болно.
Цэвэр металл хэлбэрээр Ca нь U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb болон зарим газрын ховор металл, тэдгээрийн нэгдлүүдийг бууруулах бодис болгон ашигладаг. Мөн ган, хүрэл болон бусад хайлшийг исэлдүүлэх, нефтийн бүтээгдэхүүнээс хүхрийг зайлуулах, органик шингэнийг усгүйжүүлэх, аргоныг азотын хольцоос цэвэрлэх, цахилгаан вакуум төхөөрөмжид хий шингээгч болгон ашигладаг. Pb - Na - Ca системийн уран зохиолын эсрэг материалууд, түүнчлэн цахилгааны кабелийн бүрээсийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг Pb - Ca хайлшийг технологид өргөн ашигладаг. Хайлш Ca - Si - Ca (цахиурын кальци) нь өндөр чанартай ган үйлдвэрлэхэд исэлдүүлэгч, хийгүйжүүлэгч болгон ашигладаг.
Кальци бол амьдралын үйл явцын хэвийн үйл ажиллагаанд шаардлагатай биоген элементүүдийн нэг юм. Энэ нь амьтан, ургамлын бүх эд, шингэнд байдаг. Зөвхөн ховор организм Ca-гүй орчинд хөгжиж чадна. Зарим организмд Ca агууламж 38% хүрдэг: хүний хувьд - 1.4 - 2%. Ургамал, амьтны организмын эсүүд эсийн гаднах орчинд Ca, Na, K ионуудын хатуу тогтоосон харьцааг шаарддаг. Ургамал Ca-г хөрснөөс авдаг. Ca-тай харьцах харьцаанд үндэслэн ургамлыг калцефил ба калцефоб гэж хуваадаг. Амьтад Ca-ыг хоол хүнс, уснаас авдаг. Ca нь олон тооны эсийн бүтцийг бий болгох, гаднах эсийн мембраны хэвийн нэвчилтийг хадгалах, загас болон бусад амьтдын өндөгийг бордох, олон тооны ферментийг идэвхжүүлэхэд шаардлагатай байдаг. Ca ионууд нь булчингийн утас руу өдөөлтийг дамжуулж, түүнийг агшилт, зүрхний агшилтын хүчийг нэмэгдүүлж, лейкоцитын фагоцитийн үйл ажиллагааг нэмэгдүүлж, цусны хамгаалалтын уургийн системийг идэвхжүүлж, коагуляцид оролцдог. Эсэд бараг бүх Ca нь уураг, нуклейн хүчил, фосфолипид, органик бус фосфат, органик хүчлүүдтэй нэгдлүүд хэлбэрээр байдаг. Хүний болон өндөр амьтдын цусны сийвэн дэх Ca-ийн зөвхөн 20-40% нь уурагтай холбогддог. Араг ястай амьтдын хувьд бүх Ca-ийн 97-99% -ийг барилгын материал болгон ашигладаг: сээр нуруугүй амьтдад голчлон CaCO3 (нялцгай биетний хясаа, шүрэн), сээр нуруутан амьтдад фосфат хэлбэрээр байдаг. Олон сээр нуруугүй амьтад шинэ араг яс үүсгэх эсвэл тааламжгүй нөхцөлд амин чухал үйл ажиллагааг хангахын тулд хайлахаасаа өмнө Ca-г хадгалдаг. Хүний болон өндөр амьтдын цусан дахь Ca агууламжийг паратироид ба бамбай булчирхайн даавар зохицуулдаг. Д аминдэм нь эдгээр процессуудад гол үүрэг гүйцэтгэдэг Ca шингээлт нь нарийн гэдэсний урд хэсэгт явагддаг. Гэдэсний хүчиллэг буурах тусам Ca-ийн шингээлт муудаж, хоол хүнсэнд агуулагдах Ca, фосфор, өөх тосны харьцаанаас хамаардаг. Үнээний сүүнд Ca/P-ийн оновчтой харьцаа 1.3 орчим байна (төмсөнд 0.15, буурцагт 0.13, маханд 0.016). Хоол хүнсэнд P ба оксалийн хүчил ихсэх тусам Ca шингээлт мууддаг. Цөсний хүчил нь түүний шингээлтийг түргэсгэдэг. Хүний хоол хүнс дэх хамгийн оновчтой Ca / өөхний харьцаа нь 1 г тутамд 0.04 - 0.08 г байна. тарган Ca-ийн ялгаралт нь голчлон гэдэс дамжин явагддаг. Хөхтөн амьтад саалийн үед сүүнд их хэмжээний Ca алддаг. Фосфор-кальцийн солилцоо алдагдсанаар бага насны амьтан, хүүхдүүдэд рахит, насанд хүрсэн амьтдад араг ясны бүтэц, бүтцийн өөрчлөлт (остеоомалаки) үүсдэг.
Анагаах ухаанд Ca-ийн эм нь бие махбод дахь Ca ион дутагдалтай холбоотой эмгэгийг (тетани, спазмофили, рахит) арилгадаг. Ca бэлдмэл нь харшил үүсгэгчийн хэт мэдрэг байдлыг бууруулж, харшлын өвчнийг (ийлдэсний өвчин, нойрмог халуурах гэх мэт) эмчлэхэд хэрэглэдэг. Ca бэлдмэлүүд нь судасны нэвчилтийг нэмэгдүүлж, үрэвслийн эсрэг үр нөлөөтэй байдаг. Эдгээр нь цусархаг васкулит, цацрагийн өвчин, үрэвсэлт үйл явц (уушгины үрэвсэл, гялтангийн үрэвсэл гэх мэт) болон арьсны зарим өвчинд ашиглагддаг. Зүрхний булчингийн үйл ажиллагааг сайжруулж, дижиталийн бэлдмэлийн үр нөлөөг сайжруулах зорилгоор цус тогтоогч бодис болгон магнийн давстай хордлогын эсрэг эм болгон зааж өгсөн. Бусад эмүүдтэй хамт Ca бэлдмэлийг төрөлтийг өдөөхөд ашигладаг. Ca хлоридыг амаар болон судсаар тарьж хэрэглэдэг. Оссокальцинол (тоорын тосонд тусгайлан бэлтгэсэн ясны нунтаг 15% ариутгасан суспенз) эд эсийн эмчилгээнд хэрэглэхийг санал болгосон.
Ca-ийн бэлдмэлд мөн гипс боолт хийх мэс засалд хэрэглэдэг гипс (CaSO4), ходоодны шүүсний хүчиллэгийг нэмэгдүүлэх, шүдний нунтаг бэлтгэх зорилгоор дотооддоо хэрэглэх шохой (CaCO3) орно.
Кальцийн нэгдлүүдийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан ч 17-р зууныг хүртэл мэддэггүй. Тэд өөрсдийн мөн чанарын талаар юу ч мэддэггүй. Гизагийн пирамидуудад ашигласан Египетийн зуурмагууд нь хэсэгчлэн усгүйжүүлсэн гипс, CaSO 4 · 2H 2 O. Энэ нь мөн Тутанхамуны булшны бүх гипс суурь юм. Ромчууд элс, шохойн зуурмаг (шохойн чулууг CaCO 3-аар халааж хийсэн) ашигласан: энэ нь Италийн чийглэг уур амьсгалд илүү тогтвортой байв.
Элементийн нэр нь Латин calx, calcis - шохой ("зөөлөн чулуу") гэсэн үгнээс гаралтай. Үүнийг 1808 онд электролитийн аргаар кальцийн металлыг тусгаарласан Г.Дэви санал болгосон. Дэви нойтон кальцийн "дэлхий" (кальцийн исэл CaO) -ийг мөнгөн усны исэл HgO-тай хольсон цагаан алтны хавтан дээр анодын үүрэг гүйцэтгэсэн. Катод нь шингэн мөнгөн усанд дүрэгдсэн цагаан алтны утас байв. Электролизийн үр дүнд мөнгөн усыг ууршуулах замаар цэвэр хэлбэрээр авах боломжтой металлын амальгамыг олж авсан.
Кальци нь дэлхийн царцдасын тав дахь хамгийн элбэг элемент бөгөөд гурав дахь хамгийн элбэг металл (хөнгөн цагаан, төмрийн дараа) юм. Кальци нь дэлхийн царцдасын нийт атомын 1.5 орчим хувийг эзэлдэг. Дэлхийн гадаргуугийн олон хэсэгт эртний далайн организмын үлдэгдэлээс үүссэн кальцийн карбонатын ихээхэн тунамал ордууд байдаг. Тэдгээрийн дотор энэ нэгдэл нь үндсэндээ хоёр төрлийн ашигт малтмал хэлбэрээр олддог. Дулаан далайд ромбоэдр кальцит илүү түгээмэл байдаг; Эхний төрлийн ашигт малтмалын төлөөлөгчид нь кальцит, түүнчлэн доломит, гантиг, шохой, Исландын спор юм. Арагонит хэлбэрийн кальцийн карбонатын асар том давхаргууд нь Багамын арлууд, Флоридагийн Кейс, Улаан тэнгисийн сав газрыг бүрдүүлдэг. Бусад чухал эрдэс бол гипс CaSO 4 ·2H 2 O, ангидрит CaSO 4, флюорит CaF 2, апатит Ca 5 (PO 4) 3 (Cl,OH,F) юм. Байгалийн усанд их хэмжээний кальци нь бикарбонат хэлбэрээр байдаг. см. ГИДРОСФЕРИЙН ХИМИ). Мөн кальци нь олон амьтны биед агуулагддаг. Гидроксоапатит Ca 5 (PO 4) 3 (OH) нь сээр нуруутан амьтдын ясны эдийн үндэс юм. Кальцийн карбонат нь гол төлөв шүрэн, нялцгай биетний хясаа, сувд, өндөгний хальсанд байдаг.
Кальцийн металыг Солвей процессын дайвар бүтээгдэхүүн буюу давсны хүчил ба кальцийн карбонатын урвалын явцад үүссэн хайлсан кальцийн хлоридын электролизээр гаргаж авдаг.
Харьцангуй зөөлөн, гялалзсан металл нь цайвар шар өнгөтэй. Энэ нь бусад шүлтлэг шороон металлуудаас химийн хувьд бага идэвхтэй байдаг, учир нь агаарт энэ нь хамгаалалтын исэл-нитридын хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Үүнийг токарь дээр хүртэл боловсруулж болно.
Кальци нь металл бус бодисуудтай идэвхтэй урвалд ордог. Хүчилтөрөгч болон агаарт халах үед гал авалцдаг. Кальци нь устай урвалд орж устөрөгчийг ялгаруулж, кальцийн гидроксид үүсгэдэг. Энэ нь шингэн аммиакт уусч хар хөх өнгийн уусмал үүсгэдэг бөгөөд үүнээс уурших үед гялалзсан зэс өнгөтэй аммиак Ca(NH 3) 6-г гаргаж авдаг.
Кальцийн металыг голчлон хайлшийн нэмэлт болгон ашигладаг. Тиймээс кальцийг нэвтрүүлэх нь хөнгөн цагаан холхивчийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Кальци нь цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн агууламжийг зохицуулах, хар тугалгын висмутыг арилгахад ашиглагддаг. Энэ нь хүчилтөрөгч, хүхэр, фосфороос ган цэвэрлэхэд хэрэглэгддэг. Түүнчлэн хүчилтөрөгч, азотыг шингээхэд, ялангуяа техникийн аргоноос азотын хольцыг зайлуулахад ашигладаг. Энэ нь хром, циркони, торий, уран зэрэг бусад металлын үйлдвэрлэлд бууруулагч бодисоор үйлчилдэг. Жишээлбэл, циркони металыг түүний давхар ислээс гаргаж авч болно: ZrO 2 + 2Ca = Zr + 2CaO. Кальци нь устөрөгчтэй шууд урвалд орж, кальцийн гидрид CaH2 үүсгэдэг бөгөөд энэ нь устөрөгчийн тохиромжтой эх үүсвэр юм.
Кальцийн галидын хамгийн чухал нь CaF 2 фторид бөгөөд эрдэс хэлбэрээр (флюорит) нь фторын цорын ганц чухал эх үүсвэр юм. Цагаан, галд тэсвэртэй кальцийн фтор нь усанд бага зэрэг уусдаг тул тоон шинжилгээнд ашигладаг.
Кальцийн хлорид CaCl 2 нь бас чухал ач холбогдолтой. Энэ нь хөргөлтийн төхөөрөмж, трактор болон бусад тээврийн хэрэгслийн дугуйг дүүргэх давсны уусмалын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Кальцийн хлоридыг зам, явган хүний замын цас, мөсийг цэвэрлэхэд ашигладаг. Eutectic хольц CaCl 2 –H 2 O, 30 жин агуулсан. % CaCl 2, –55°С-т хайлдаг. Энэ температур нь натрийн хлоридыг устай холихоос хамаагүй бага бөгөөд хамгийн бага хайлах цэг нь –18°С байна. Кальцийн хлорид нь нүүрсийг хамгаалахад мөн ашиглагддаг. тээвэрлэх, хадгалах явцад хөлдөхөөс хүдэр . Энэ нь бетоны эхлэлийг түргэсгэх, бетоны анхны болон эцсийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд бетоны хольцод ашиглагддаг. Кальцийн хлорид нь олон тооны химийн технологийн процесс, тухайлбал, их хэмжээний содын үйлдвэрлэлийн хаягдал бүтээгдэхүүн юм. Гэсэн хэдий ч кальцийн хлоридын хэрэглээ нь түүний үйлдвэрлэлээс хамаагүй бага байдаг тул содын үйлдвэрүүдийн ойролцоо CaCl 2 давсны уусмалаар дүүрсэн бүх нуурууд үүссэн. Ийм агуулахын цөөрөмийг жишээлбэл, Донбасст харж болно.
Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг кальцийн нэгдлүүд нь карбонат, исэл, гидроксид юм. Кальцийн карбонатын хамгийн түгээмэл хэлбэр нь шохойн чулуу юм. Холимог кальци, магнийн карбонатыг доломит гэж нэрлэдэг. Шохойн чулуу, доломитыг барилгын материал, замын гадаргуу, хөрсний хүчиллэгийг бууруулдаг урвалж болгон ашигладаг. Тэдгээрийг дэлхий даяар асар их хэмжээгээр олборлодог. Кальцийн карбонат CaCO 3 нь кальцийн исэл (түргэн шохой) CaO болон кальцийн гидроксид (унтраасан шохой) Ca(OH) 2 үйлдвэрлэхэд шаардлагатай үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал урвалж юм.
Кальцийн исэл ба гидроксид нь хими, металлурги, механик инженерийн үйлдвэрлэлийн олон салбарт гол бодис юм. Шохойн CaO нь олон оронд асар их хэмжээгээр үйлдвэрлэгддэг бөгөөд хамгийн их үйлдвэрлэлтэй арван химийн бодисын нэг юм.
Их хэмжээний шохойг гангийн үйлдвэрлэлд хэрэглэдэг бөгөөд үүнийг фосфор, хүхэр, цахиур, манганыг зайлуулахад ашигладаг. Хүчилтөрөгч хувиргах процесст нэг тонн ган тутамд 75 кг шохой шаардагдана. Энэ нь галд тэсвэртэй бүрхүүлийн ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгадаг. Шохойг мөн ган утсыг татах, хүхрийн хүчил агуулсан хаягдал даршилсан шингэнийг саармагжуулах тослох материал болгон ашигладаг. Металлургийн өөр нэг хэрэглээ бол магнийн үйлдвэрлэл юм.
Шохой бол ундны болон үйлдвэрлэлийн зориулалтаар усны эх үүсвэрийг цэвэрлэхэд ашигладаг хамгийн түгээмэл химийн бодис юм. Энэ нь суспензийг бүлэгнүүлэх, булингарыг арилгах, түр зуурын (бикарбонат) хатуулгийг арилгах замаар усыг зөөлрүүлэхэд хөнгөн цагаан эсвэл төмрийн давстай хамт хэрэглэдэг. см. УС ЦЭВЭРҮҮЛЭХ)
Шохойн хэрэглээний өөр нэг талбар бол хүчиллэг уусмал, үйлдвэрлэлийн хог хаягдлыг саармагжуулах явдал юм. Үүний тусламжтайгаар бохир усны биохимийн исэлдэлтийн оновчтой рН-ийн утгыг тогтооно. Шохойг мөн чулуужсан түлшний цахилгаан станц, металл хайлуулах зуухны хаягдал хийнээс хүхрийн давхар исэл, хүхэрт устөрөгчийг зайлуулахын тулд хийн скрубберт ашигладаг.
Химийн үйлдвэрт шохойг кальцийн карбид (дараагийн ацетилен үйлдвэрлэхэд), кальцийн цианамид болон бусад олон бодисыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Шилний үйлдвэр нь бас чухал хэрэглэгч юм. Хамгийн түгээмэл нүдний шил нь ойролцоогоор 12% кальцийн исэл агуулдаг. Хүнцлийн хүчлийг шохойгоор саармагжуулж гаргаж авдаг шавьж устгах бодис кальцийн арсенатыг хөвөн, эрвээхэй, тамхины хорхой, Колорадогийн төмсний цох зэрэгтэй тэмцэхэд өргөн ашигладаг. Чухал фунгицид бол зэсийн сульфат, кальцийн гидроксидоор хийсэн шохойн сульфатын шүрших, Бордо хольц юм.
Целлюлоз, цаасны үйлдвэрт их хэмжээний кальцийн гидроксид шаардлагатай. Цаасан тээрэмд хаягдал натрийн карбонатын уусмалыг шохойгоор боловсруулж, энэ процесст ашигласан идэмхий натри (натрийн гидроксид NaOH) -ийг сэргээдэг. Үүссэн кальцийн карбонатын зутангийн 95% нь кальцийн ислийг нөхөн сэргээх зорилгоор эргэдэг зууханд хатааж, дахин шатаадаг. Кальцийн гипохлорит агуулсан цаасны целлюлозыг цайруулах шингэнийг шохойг хлортой урвалд оруулах замаар бэлтгэдэг.
Өндөр чанартай цаас үйлдвэрлэхийн тулд тусгай тунадасжуулсан кальцийн карбонатыг ашиглах шаардлагатай. Үүний тулд эхлээд шохойн чулууг шатааж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, кальцийн ислийг тусад нь цуглуулдаг. Сүүлийнх нь дараа нь усаар боловсруулж, дахин карбонат болгон хувиргана. Үүссэн талстуудын төрөл, тэдгээрийн хэмжээ, хэлбэр нь температур, рН, холих хурд, концентраци, нэмэлт бодис байгаа эсэхээс хамаарна. Жижиг талстууд (45 микроноос бага) ихэвчлэн өөх тосны хүчил, давирхай эсвэл чийгшүүлэгч бодисоор бүрсэн байдаг. Кальцийн карбонат нь цаасыг тод, тунгалаг, бэх хүлээн авах, жигд болгодог. Илүү өндөр концентрацитай бол каолин нэмэлтээс үүссэн гялбааг саармагжуулж, бүдэг царцсан өнгөлгөөг бий болгодог. Ийм цаас нь 5-50% (жингээр) тунадасжуулсан кальцийн карбонат агуулж болно. Мөн CaCO 3 нь резин, латекс, будаг, паалан, хуванцар материалд (жингийн 10 орчим%) дулаан тэсвэрлэх чадвар, хатуулаг, хатуулаг, ажиллах чадварыг сайжруулахын тулд дүүргэгч болгон ашигладаг.
Өдөр тутмын амьдрал, анагаах ухаанд тунадасжсан кальцийн карбонатыг хүчил саармагжуулах бодис, шүдний оонд зөөлөн зүлгүүр, хоолны дэглэмд нэмэлт кальцийн эх үүсвэр, бохьны салшгүй хэсэг, гоо сайхны бүтээгдэхүүнд дүүргэгч болгон ашигладаг.
Шохойг сүүний үйлдвэрт ч ашигладаг. Цөцгийд шохойн ус (кальцийн гидроксидын ханасан уусмал) ихэвчлэн цөцгийн тосыг бүхэлд нь сүүнээс салгаж, пастержуулж, цөцгийн тос болгон хувиргахаас өмнө хүчиллэгийг нь бууруулдаг. Дараа нь тослоггүй сүүг хүчиллэгжүүлж казеиныг ялгаж, шохойтой хольж казеины цавуу хийдэг. Үлдсэн тослоггүй сүүг (шар сүүг) исгэсэний дараа шохой нэмж, кальцийн лактатыг ялгаруулж, анагаах ухаанд эсвэл сүүн хүчлийн дараагийн үйлдвэрлэлд түүхий эд болгон ашигладаг. Элсэн чихэр үйлдвэрлэх нь шохойн хэрэглээг хамардаг. Кальцийн сахарозыг тунадасжуулах, дараа нь фосфат болон органик бохирдуулагчаас цэвэршүүлэхийн тулд түүхий чихрийн сиропыг шохойгоор урвалд оруулдаг. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн дараагийн үйл ажиллагааны үр дүнд уусдаггүй кальцийн карбонат болон цэвэршүүлсэн уусдаг сахароз үүсдэг. Цикл хэд хэдэн удаа давтагдана. Нишингийн сахар ихэвчлэн нэг тонн тутамд 3-5 кг шохой, манжингийн сахар зуу дахин их, өөрөөр хэлбэл нэг тонн элсэн чихэр тутамд 1/2 тонн шохой шаарддаг.
Сувд хэлбэрийн кальцийн карбонатын хэрэглээний тодорхой хэсгийг бас тэмдэглэж болно. Энэ нь уургийн цавуугаар бэхлэгдсэн арагонит хэлбэрийн кальцийн карбонатын нимгэн давхаргаас үүссэн материал юм. Өнгөлгөөний дараа энэ нь солонгын бүх өнгөөр гялалзаж, 95% нь кальцийн карбонатаас бүрддэг ч гоёл чимэглэлийн, маш бат бөх болдог.
Кальцийн сульфат нь ихэвчлэн дигидрат (гипс) хэлбэрээр байдаг боловч усгүй кальцийн сульфат (ангидрит) бас олборлодог. Alabaster нь бас алдартай - гантиг чулууг санагдуулам CaSO 4 · 2H 2 O-ийн авсаархан, их хэмжээний, нарийн ширхэгтэй хэлбэр. Хэрэв гипс нь 150-165 ° C-т шохойжсон бол талсжих усны 2/3-ийг алдаж, CaSO 4 0.5H 2 O гемихидрат үүсгэдэг бөгөөд үүнийг барилгын алебастр буюу "Парисын гипс" гэж нэрлэдэг (энэ нь анх гаргаж авсан тул). Монмартраас олборлосон гипсээс). Илүү өндөр температурт халаахад янз бүрийн усгүй хэлбэрүүд үүсдэг.
Хэдийгээр гипс нь шохойн чулуутай ижил хэмжээгээр олборлогддоггүй ч энэ нь үйлдвэрлэлийн чухал материал хэвээр байна. Бараг бүх шохойжуулсан гипс (95%) нь хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг - голчлон хананы хавтан, үлдсэн хэсэг нь үйлдвэрлэлийн болон барилгын засал чимэглэлд ашиглагддаг. Ус шингээх замаар хагас гидрат нь бага зэрэг өргөжиж (0.2-0.3%) бөгөөд энэ нь стукко, гипс хийхэд ашиглахад гол зүйл юм. Нэмэлтүүдийг ашигласнаар та түүний тэлэлтийн түвшинг 0.03-1.2% дотор өөрчилж болно.
Кальци нь нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэггүй. Хүчилтөрөгч агуулсан цогцолборууд, жишээлбэл, EDTA эсвэл полифосфатууд нь аналитик хими, хатуу уснаас кальцийн ионыг зайлуулахад чухал ач холбогдолтой юм.
Кальци бол макро элементүүдийн нэг юм. Насанд хүрсэн хүний биед (65 кг жинтэй) түүний агууламж 1.3 кг байдаг. Энэ нь яс, шүд үүсэх, зүрхний хэмнэл, цусны бүлэгнэлтийг хадгалахад зайлшгүй шаардлагатай. Бие дэх кальцийн гол эх үүсвэр нь сүү, сүүн бүтээгдэхүүн юм. Өдөр тутмын хэрэгцээ нь өдөрт 0.8 г байна. Кальцийн катионуудын шимэгдэлтийг сүүн болон нимбэгийн хүчил хөнгөвчлөх бол фосфатын ион, оксалат ион, фитийн хүчил нь цогцолбор, муу уусдаг давс үүсдэг тул кальцийг шингээхэд саад болдог. Бие махбодид кальцийг хадгалах, ялгаруулах нарийн төвөгтэй систем байдаг.
Кальцийг яс, шүдний барилгын материал болгон ашиглах нь кальцийн ионыг эсэд ашигладаггүйтэй холбоотой юм. Кальцийн концентрацийг тусгай дааврын тусламжтайгаар зохицуулдаг, тэдгээрийн хосолсон үйлдэл нь ясны бүтцийг хадгалж, хадгалдаг.
Кальцийн ионууд нь мэдрэлийн мембрантай холбогдон бусад катионуудыг нэвтрүүлэх чадварт нөлөөлдөг гэж үздэг. Энэ нь магнийн ионуудыг орлуулж, улмаар зарим ферментийг идэвхжүүлдэг бололтой. Кальцийн ионуудын нийлүүлэлт нь фосфатыг нэвтрүүлэхтэй холбоотой байж болох тул үүнийг кальцийн тээвэрлэгч гэж нэрлэдэг.
Төрөл бүрийн булчинд кальцийн ионуудын зохицуулагч нь саркоплазмын тор (SR) байдаг нь тогтоогдсон. Кальцийн ионууд кальци холбогч уураг, тухайлбал калсекестринд хуримтлагддаг. Сүүлийнх нь нэг моль уураг тутамд ойролцоогоор 43 Ca 2+ ионыг холбодог. Булчингийн агшилт нь SR-ээс кальцийн ион ялгарч, булчингийн утаснуудын идэвхтэй төвүүдтэй холбогддог. Саркоплазм дахь кальцийн ионуудын концентраци хэдхэн миллисекундэд 100 дахин нэмэгддэг. SR-ээс Ca 2+ ионуудын албадан гадагшлах урсгал маш хурдан явагддаг. Кальцийн ионууд гарсны дараа SR нь тэдгээрийг буцааж шахаж эхэлдэг. Булчингийн агшилт нь булчингийн утас дахь мотор мэдрэлийн төгсгөлд мэдрэлийн импульс гарч ирсний үр дүнд үүсдэг бөгөөд энэ нь түүний нөөцөөс кальцийн ионуудыг ялгаруулдаг.
Цусны бүлэгнэлтийн механизм нь каскадын процесс бөгөөд олон үе шат нь холбогдох ферментийг идэвхжүүлдэг кальцийн ионуудаас хамаардаг.
Кальцийн хуримтлал нь шүдний яс, хясаа болон бусад ижил төстэй бүтцийн өсөлтийн онцлог шинж юм. Нөгөөтэйгүүр, хэвийн бус газарт кальцийн хэмжээ ихсэх нь чулуу үүсэх, остеоартрит, катаракт, артерийн эмгэг зэрэгт хүргэдэг.
Елена Савинкина