Кальций

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет
Jump to navigation Jump to search
20 КалийКальцийСкандий
Mg

Ca

Sr
СутегіГелийЛитийБериллийБор (элемент)КөміртекАзотОттекФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорКүкіртХлорАргонКалийКальцийСкандийТитан (элемент)ВанадийХромМарганецТемірКобальтНикельМысМырышГаллийГерманийКүшәнСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийКүмісКадмийИндийҚалайыСүрмеТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕуропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТантал (элемент)ВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаАлтынСынапТаллийҚорғасынВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
20Ca
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 020 Calcium.svg
Жай заттың сыртқы бейнесі
Орташа қатты күміс-ақ металл
Calcium unter Argon Schutzgasatmosphäre.jpg
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі

Кальций, 20

Топ типі

Сілтілік жер металдар

Топ, период, блок

2, 4, s

Атомдық масса
(молярлық масса)

40,078 м. а. б. (г/моль)

Электрондық конфигурация

[Ar] 4s2

Қабықшалар бойынша электрондар

2, 8, 8, 2

Атом радиусы

197 пм

Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус

176±10 пм

Ван-дер-Ваальс радиусы

231 пм

Ион радиусы

(+2e) 99 пм

Электртерістілігі

1,00 (Полинг шкаласы)

Электродты потенциал

−2,76 В

Тотығу дәрежелері

2

Иондалу энергиясы

1-ші: 589,4 (6,11) кДж/моль (эВ)
2-ші: 1145.4 кДж/моль (эВ)
3-ші: 4912.4 кДж/моль (эВ)

Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза

Қатты дене

Тығыздық (қ.ж.)

1,55 г/см³

Балқу температурасы

1112 К; 838,85 °C

Қайнау температурасы

1757 К; 1483,85 °C

Балқу жылуы

9,20 кДж/моль

Булану жылуы

153,6 кДж/моль

Молярлық жылусыйымдылық

25,9 Дж/(K·моль)

Молярлық көлем

29,9 см³/моль

Қаныққан бу қысымы
P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000
T (К) 864 956 1071 1227 1443 1755
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы

текше бетке бағытталған

Тор параметрлері

5,580 Å

Дебай температурасы

230 K

Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік

(300 K) (201) Вт/(м·К)

Юнг модульі

20 ГПа

Жылжу модульі

7.4 ГПа

Пуассон коэффициенті

0.31

Моос қаттылығы

1.75

Бринеллий қаттылығы

170–416 МПа

CAS нөмірі

7440-70-2

Кальций Ca

Кальций (лат. Calcium; Ca) — IV период, II топтың негізгі топшасының элементі. Реттік немірі 20, ендеше ядросында 20 протон мен 20 нейтроны бар (Аr=40), электрондарының жалпы саны да 20. Кальцийдің электрондық формуласы ls22s22p63s23p64s2, валенттілік электрондары 4s2 болғандықтан кальций косылыстарында II валентті.[1]

Табиғатта таралуы

Табиғи қосылыстары:

Алынуы

Кальцийді кальций хлоридінің электролиз үдерісі арқылы алынады.

Физикалық қасиеттері

Кальций ақ түсті, жеңіл (р=1,55 г/см3), сілтілік металдардан қаттырақ зат, керосиннің астында сақталады.

Атымдық нөмірі 20; атомдық массасы 40,08; балқу температурасы 842°С; қайнау температурасы 1495°С; тығыздығы 1,55 г/см2. Кальцийді 1808 жылы ағылшын ғалымы Г.Дэви ашқан. Түсі күмістей ақ, жеңіл металл, белгілі изотоптары 14, табиғи изотоптары 6. Негізгі минералдары: кальцит, ангидрит, гипс, флюорит, апатит, т.б.

Химиялық қасиеттері

Кальций белсенді металл болғандықтан көптеген реакцияларға түседі.

Жай заттармен

  1. Са + Н2 = СаН2 кальций гидриді
  2. Са + Сl2 = СаСl2 кальций хлориді
  3. 2Са + О2 = 2СаО кальций оксиді
  4. 6Са + 2N2СаN кальций нитриді
  5. Ca + 2С =СаС2 кальций карбиді

Күрделі заттармен

  1. Ca + 2НОН = Са(ОН)2 + Н2
  2. Ca + 2HCl=СаСl2 + Н2

Осы реакциялардың барлығында кальций - тотықсыздандырғыш.

Оттекпен оңай әрекеттесіп, қыздырғанда жанады. Металлоидтармен тікелей әрекеттеседі. Кальций металын өнеркәсіпте екі жолмен алады:

  1. электролиз әдісімен алу үшін балқыған Калций хлориді (CaCl2) арқылы тұрақты ток жіберіп, катодта таза Калций металын алады;
  2. екінші әдіс Al не Mg ұнтағының әктаспен аралас қоспасын вакуумда 1100 – 1200°С-та қыздыру арқылы алады. Калций көмегімен уран, торий, ванадий, хром, цирконий, бериллий, тантал сияқты қиын балқитын, сирек те шашыранды, ілеспе металдарды тотықсыздандырып өндіреді.

Кальцийдің қосылыстары

Кальций оксиді — ақ түсті қиын балқитын зат. Техникада оны "сөндірілмеген әк" деп атайды. Оны әктасты жоғары температурада (1000 C0 шамасында) қыздырып, ыдырату арқылы алады:

СаС03 =t= СаО + СО2↑- 180кДж

Кальций оксиді — нағыз негіздік оксид. Кальций сілтілікжер металл болғандықтан, оның оксиді сумен оңай әрекеттесіп кальций гидроксидін, яғни сілтісін түзеді:
СаО + Н2O = Са(ОН)2 + 70 кДж

Бұл реакция өте қуатты жүреді, су бұрқылдап "қайнап" жатады, тіпті біразы буланады. Нөтижесінде, сөндірілген әк деп аталатын көпсіген кеуек ақ ұнтақ түзіледі. Кальций гидроксиді суда аз ериді. Оның қанық ерітіндісі лабораторияда әк суы деген атпен жиі колданылады. Кальций гидроксиді ерітіндіде иондарға толық диссоциацияланады:

Са(ОН)2 = Са+2 + 2ОН

Сілті ерітіндісінің түзілгені фенолфталеиннің таңқурай түске боялуынан байқалады. Кальций гидроксиді қышқылдармен және қышқылдық оксидтермен әрекеттесіп бейтараптанады. Бұл реакцияны зертханада көмірқышқыл газын анықтау үшін қолданады. Әқ суына көмір қышқыл газын жібергенде, ол алдымен ерімейтін карбонат түзіп, лайлана бастайды:

Са(ОН)2 + CO2 = СаСО3↓ + Н2О

Газды одан өрі жібере берсе, лай көрінбей кетеді, өйткені суда ерімейтін орта тұз ерімтал қышқыл тұзға айналады:

СаСО3 + Н2О + СО2 = Са(НСО3)2

Қатты күйдегі кальций гидроксидінің Са(ОН), судағы жүзгіні, түсі ақ болғандықтан, техникада әк суті деп аталады. Сөндірілген өк құрылыста кеңінен қолданылады. Әк сүтін құрылыста әктеу үшін пайдаланады, ал сөндірілген өктің күммен қоспасын кірпіш қалаганда және сылағанда байланыстырушы зат ретінде жүмсайды. Бүл коспа ауада біртіндеп "ұстасып" қатая бастайды, себебі көмірқышқыл газымен әрекеттесіп, қатты карбонат (бор) түзеді.

Кальций тұздарының құрылыста үлкен маңызы бар. Олардың сумен химиялық байланысып, кристалгидраттар түзетін қабілетін кеңінен пайдаланады. Мәселен, табиғи гипсті CaS04 • 2Н20 өртегенде, өзінің кристалдық суының біразын жоғалтып, алебастрға айналады:

CaS04 • 2НгО = CaS04 • 0,5Н2O + 1,5Н2O

Алебастр ұнтағын сумен араластырғанда кері реакция жүріп, қайтадан гипс түзіп катаяды. Гипстің бұл қасиетін тек құрылыста қолданып коймайды, оны өшекейлік бедер, статуэткалар жасағанда және медицинада пайдаланады.

Көпшілікке белгілі цементтің күрамында кальцийдің силикаттары мен алюминаттары жүреді. Бұл тұздарды күммен қосып араластырғанда қатая бастайды, ейткені түзілетін кристалдар өзара ұстасып, берік материалға айналады.

Табиғаттағы кальций қосылыстарының айналымы. Табиғатта жүретін көптеген процестер кальций түздарымен байланысты болады. Осындай процестің моделі ретінде жоғарыда қарастырылған кальций карбонатының гидрокарбонатқа айналуын және оған кері реакцияларды алуға болады. Жаңбыр және басқа да табиғи сулар ауадағы кемірқышкыл газын ерітіп, көмір қышқылын түзеді:

H2O + CO2 ↔ H2CO3

Қышкыл ерітіндісі топыраққа сіңіп, жолында әктасының қорын кездестірсе, оны ерітіп, карбонатты гидрокарбонатқа айналдырады. Гидрокарбонат оңай еріп кетеді, нәтижесінде әктасының қалың жынысында үлкен бос кеңістік ("карсты үңгірлер") пайда болады. Кальций гидрокарбонатының ерітіндісі баяу ыдырайды, ал кыздырғанда, бұл процесс күшейе түседі: 
Са(НСO3)2 =t= CaCO3↓ + Н2O + CO2

Карбонаттардың гидрокарбонаттарға айналуы және кері жүретін процесс атмосферада көмірқышқыл газының шамасын (ауада 0,3% CO, бар) тұрақты ұстап тұруға тікелей әсер етеді. Ауадағы С02 мөлшері арта бастаса, оның суда еруі молайып, мұхиттағы өктастар оны байланыстырып, ерімтал түзға айналдырады. Ал көмірқышқыл газы азая бастаса, мүхиттагы гидрокарбонаттар ыдырап, С02 бөле бастайды, сөйтіп, ерімейтін карбонаттарды түнбаға түсіреді.

Кальцийдің қоспалары табиғатта кең таралған. Кальций қосылыстарының бір-біріне айналуы, табиғаттағы кальцийдің айналымын іске асырады, сөйтіп, көптеген геологиялық процестер жүреді. Осылайша бір-біріне айналуының нәтижесінде кальцийдің қосылыстары адам өмірінде маңызды рөл атқарады. Кальцийдің қосылыстары құрылыста кеңінен қолданылады.

Қолданылуы

Калций инертті газды тазартып болат, никель, мыс, т.б. металдарды балқыту үшін қоспа ретінде пайдаланылады. [2][3]

Дереккөздер

  1. Химия: Усманова М. Б., Сақариянова Қ. Н. Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық, 2-басылымы, өңделген, толықтырылған. - Алматы: Атамұра, 2009. - 288 бет. ISBN 9965-34-929-0
  2. Қазақстан Энциклопедиясы
  3. Химия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық. Өңделген, толықтырылған 2-бас. / Н. Нұрахметов, К. Сарманова, К. Жексембина, т.б. - Алматы: "Мектеп" баспасы, 2009. — 208 бет: суретті. ISBN 9965-36-702-7