Kalziumeigenschaften, Struktur, erhalten, verwendet, verwendet

Er Kalzium Es ist ein alkalisches Metall, das zu Gruppe 2 des Periodensystems gehört (SR. Scholambara). Dieses Metall belegt den fünften Platz im Überfluss zwischen den in der Erdkruste vorhandenen Elementen. Hinter Eisen und Aluminium. Es wird mit dem chemischen CA -Symbol dargestellt und seine Atomzahl beträgt 20.

Kalzium entspricht 3,64% der Erdkruste und ist das am häufigsten vorkommende Metall im menschlichen Körper, das 2% seines Gewichts darstellt. Er ist nicht frei in der Natur; Aber es ist Teil zahlreicher Mineralien und chemischer Verbindungen.

Hochreines Metallkalcium, das in Mineralöl gespeichert ist, um es vor Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit zu schützen. Quelle: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

Zum Beispiel befindet es sich im Calcita -Mineral, das wiederum Teil des Kalksteins ist. Calciumcarbonat ist auf der Erde vorhanden.

Darüber hinaus ist Kalzium Teil anderer Mineralien wie Gips, Anhydrit, Fluorit und Apatit. Es ist dann nicht überraschend, dass es Synonym für Knochen auf kultureller Ebene ist.

Wenn Kalzium der Luft ausgesetzt ist, ist eine gelbliche Beschichtung abgedeckt, Produkt aus einer Mischung aus Oxid-, Nitrur- und Calciumhydroxid. Die Oberfläche frisch geschnitten ist jedoch glänzend, silberweiß. Es ist weich mit einer Härte auf der 1,75 MOHS -Skala.

Calcium erfüllt zahlreiche Funktionen in Lebewesen, darunter Teil von Verbindungen, die die Struktur und Funktion des Knochensystems bestimmen. Intervene in den Koagulationswasserfall, der mehrere Gerinnungsfaktoren aktiviert, identifizieren sich als Faktor IV.

Darüber hinaus interveniert Calcium in der Muskelkontraktion und ermöglicht die Vereinigung von kontraktilen Proteinen (Actin und Myosin); und erleichtert die Freisetzung einiger Neurotransmitter, einschließlich Acetylcholin.

Chemisch nimmt chemisch fast immer an organischen oder anorganischen Verbindungen wie dem teile Cam teil²⁺. Es ist eines der Kationen mit der höchsten Anzahl an Koordination, dh es kann gleichzeitig mit mehreren Molekülen oder Ionen interagieren.

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Geschichte

In alten Zeiten

Kalziumverbindungen wie Kalk (CAO) oder Gips (Fall₄) wurden für Jahrtausende vom Menschen verwendet, um ihre chemische Struktur zu ignorieren. Kalk als Baumaterial und Gips für die Ausarbeitung von Skulpturen wurden verwendet 7.000 Jahre a.C.

In der Mesopotamien wurde ein Kalkofen gefunden, der 2 verwendet wurde.500 a.C. In einer engen Zeit wurde der Gips beim Bau der großen Pyramide von Giza verwendet.

Identifizierung und Isolation

Joseph Black (1755) erklärte, dass Kalk leichter ist als Kalkstein (Calciumcarbonat), das dazu führt. Dies liegt daran, dass es beim Erhitzen Kohlendioxid verliert.

Antoine Lavoiser (1787) kam zu dem Schluss, dass Kalk ein Oxid eines unbekannten chemischen Elements sein sollte.

Sir Humphrey Davy (1808) Genau in dem Jahr, in dem er Boro entdeckte, tat das gleiche mit Calcium mit der Elektrolyse -Technik, die von Jakar Berzelius und Magnus Martin verwendet wurde.

Davy isolierte Calcium und Magnesium unter Verwendung desselben experimentellen Designs.  Ich mischte Calciumoxid mit Quecksilberoxid (II) auf einer Platinplatte, die als Anode (+) verwendet wurde, während die Kathode (-) ein teilweise untergetauchter Platindraht in Quecksilber war.

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Elektrolyse erzeugte ein Amalgam aus Kalzium und Quecksilber. Zur Reinigung von Kalzium wurde das Amalgam einer Destillation unterzogen. Es wurde jedoch kein reines Kalzium erhalten.

Eigenschaften

Physische Beschreibung

Silber-weißes Metall, wechseln Sie grauweiß, wenn sie der Luft ausgesetzt ist. In feuchter Luft erwirbt ein bläulich grauer Nebel. Fester oder trockener Staub. Kristallstruktur im Gesicht zentriert.

Atomares Gewicht

40.078 g/mol.

Schmelzpunkt

842 ºC.

Siedepunkt

1.484 ºC.

Dichte

-1,55 g/cm³ bei Raumtemperatur.

-1,378 g/cm³ Im flüssigen Zustand am Schmelzpunkt.

Fusionshitze

8,54 kJ/mol.

Verdampfungswärme

154,7 kJ/mol.

Molkalorienkapazität

25.929 j/(mol · k).

Spezifische Kalorienkapazität

0,63 j/g · k

Elektronegativität

1.0 auf der Paulingskala

Ionisationsenergie

-Erste Ionisation 589.8 kJ/mol

-Zweite Ionisation 1.145 kJ/mol

-Dritte Ionisation 4.912 kJ/mol

-Vierte Ionisation 6.490,57 kJ/mol und es gibt 4 weitere Ionisationsenergien.

Atomradio

197 Uhr

Radio kovalent

176 ± 22 Uhr

Wärmeausdehnung

22,3 µm/m · k bei 20 ° C.

Wärmeleitfähigkeit

201 mit m · k

Elektrischer widerstand

336 nω · m bei 20 ºC.

Härte

1,75 auf der MOHS -Skala.

Isotope

Kalzium hat 6 natürliche Isotope: ⁴⁰AC, ⁴²AC, ⁴³AC, ⁴⁴AC, ⁴⁶Ca und ⁴⁸CA und 19 radioaktive synthetische Isotope. Die am häufigsten vorkommenden Isotope sind die ⁴⁰CA (96,94%), die ⁴⁴CA (2.086%) und ⁴²CA (0,647%).

Reaktivität

Calcium reagiert spontan mit Wasser und verursacht Calcium- und Wasserstoffgashydroxid. Reagiert mit Sauerstoff- und Luftstickstoff, wodurch Calciumoxid bzw. Calciumnitrid erzeugt wird. Wenn der Fraktion spontan in der Luft verbrannt wird.

Wenn Kalzium erhitzt wird, reagiert es mit Wasserstoff, um einen Haluro zu bilden. Es reagiert auch mit allen Halogenen, um Halogenuros zu bilden. Es reagiert auch mit Bor, Schwefel, Kohlenstoff und Phosphor.

Elektronische Kalziumstruktur und Konfiguration

Calciumatome binden durch Metallbindungen und tragen ihre beiden Elektronen Valencia an die Flut der Elektronen bei. Somit enden die Wechselwirkung zwischen CA -Atomen und den resultierenden elektronischen Bändern Gesichtszählerkubik).

Wenn dieses CCC von Kalzium bei einer Temperatur von 450 ° C erhitzt wird, erleidet es einen Übergang zur HCP -Phase (kompaktes Sechseck, oder Hexagonal am nächsten gepackt). Das heißt, dass die Struktur dicht wird.

Das Kalziumatom hat die folgende elektronische Konfiguration:

[Ar] 4s²

Dies würde erklären, dass die beiden Valenzelektronen für dieses Metall aus ihrem äußersten Orbital 4S stammen. Wenn es sie verliert, wird das zweiwertige Kation gebildet²⁺, Isolektronisch bis edler Argongas; Dies ist sowohl der AR als auch der CA²⁺ Sie haben die gleiche Anzahl von Elektronen.

Es sind die 4s von Calciumorbitalen, die zusammenschließen, um das Valencia -Band dieser Kristalle zu etablieren. Ebenso wie es mit 4p leeren Orbitalen passiert, die eine treibende Band festlegen.

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Erhalten

Kalzium wird kommerziell durch die Elektrolyse von geschmolzenem Calciumchlorid erzeugt. Die folgenden Reaktionen treten in den Elektroden auf:

In der Anode: 2cl^- (L) => cl₂ (g) +2e^-

Kalzium wird als Metall in der Kathode abgelagert, wenn Elektronen -Ionic Calcium erfasst werden.

In der Kathode: ca²⁺ (L) +2 e^-    => Ca (s)

In kleinem Maßstab kann Kalzium durch Reduzieren von Calciumoxid mit Aluminium oder Calciumchlorid mit metallischem Natrium auftreten.

6 cao +2 al => 3 ca +ca₃Zum₂ENTWEDER₆

CaCl₂      +      2 Na => Ca +NaCl

Anwendungen

Elementares Kalzium

Kalzium wird als Additiv bei der Herstellung von Gläsbirnen verwendet, was die Glühbirne während der anfänglichen Ausarbeitungstufe ergänzt. Es wird auch zum Ende hinzugefügt, um sich mit den Gasen zu kombinieren, die in der Glühbirne bleiben.

Es wird als Zerfallsprüfer bei der Herstellung von Metallen wie Kupfer und Stahl verwendet. Calcium- und Cäsiumlegierung wird in den Peddelors verwendet, um Sparker zu erzeugen. Calcium ist ein Reduktionsmittel, hat aber auch Desoxidations- und Entfettungsanwendungen.

Kalzium wird bei der Herstellung von Metallen wie Chrom, Thorium, umgeben Uran und andere aus ihren Oxiden verwendet. Es wird als Legierungsmittel für Aluminium, Kupfer, Blei, Magnesium und andere Grundmetalle verwendet. und als Desoxidationsmittel für einige Hochtemperaturlegierungen.

Kalzium in Legierung mit Blei (0,04%) dient als Abdeckung für Telefonkabel. Es wird in Legierung mit Magnesium in orthopädischen Implantaten verwendet, um seine Dauer zu verlängern.

Kalziumkarbonat

Es füllt Material in Keramik, Glas, Kunststoffen und Gemälden sowie Rohstoff für die Kalkproduktion. Hochreinheitsynthetisches Carbonat wird in der Medizin als Nahrungsergänzungsmittel für Antazida und Kalzium verwendet. Es wird auch als Lebensmittelzusatz verwendet.

Calciumoxid

Calciumoxid wird in der Bauindustrie verwendet, die im Frisado der Wände verwendet wird. Es schließt sich auch dem Beton an. Im neunzehnten Jahrhundert wurden Calciumoxidblöcke verbrannt, um die Stadien mit intensivem weißem Licht zu beleuchten.

Kalk (wieder Calciumoxid) wird verwendet, um unerwünschte Komponenten aus Stahl wie Siliziumdioxid (SiO zu beseitigen₂) In Eisenmaterial vorhanden. Das Reaktionsprodukt ist Calciumsilicat (Casio₃) genannt "Scora".

Kalk wird mit Wasser kombiniert, um Calciumhydroxid zu bilden; Diese zusammengesetzte Flokula und sinkt durch Verunreinigungen zum Boden der Panzer.

Das Innere der Schornsteine ​​ist mit Kalk bedeckt, um Emanationen aus Fabriken zu beseitigen. Somit zum Beispiel beispielsweise Schwefeldioxidaufnahme (also₂), was zum sauren Regen beiträgt und ihn in Calciumsulfit verwandelt (Fall₃).

Calciumchlorid

Kalziumchlorid wird zur Kontrolle des Eiss auf den Straßen verwendet. Conditioner für die in Dosen vorhandene Tomate; Entwicklung von Autokörpern und Lastwagen.

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Calciumsulfat

Es wird allgemein als Fall dargestellt₄· 2H₂Oder (Gips), die als Bodenkonditioner verwendet werden. Der kalkinierte Gips wird zur Herstellung von Fliesen, Brettern und Bändern verwendet. Es wird auch zur Immobilisierung von Knochenbrüchen verwendet.

Calciumphosphate

Calciumphosphate sind in verschiedenen Formen in der Natur und werden als Düngemittel verwendet. Säure -Kalziumsalz (CAH₂Po₄) Es wird als Dünger und Plastikstabilisator verwendet. Calciumphosphat ist Teil des Knochengewebes, insbesondere als Hydroxylapatit.

Andere Kalziumverbindungen

Es gibt zahlreiche Kalziumverbindungen mit verschiedenen Anwendungen. Zum Beispiel wird Calciumcarbid zur Erzielung von Acetylen verwendet, die in Schweißbrenner verwendet werden. Calciumalginat wird als Verdickungsmittel in Lebensmitteln wie Eiscreme verwendet.

Calciumhypochlorit wird als Whitening, Deodorant, Fungizid und algizide Wirkung verwendet.

Calciumpermanganat ist eine Propellerflüssigkeit für Rakete. Es wird auch als Reinigungsmittel von Wasser und in der Textilproduktion verwendet.

Biologische Funktion

Kalzium erfüllt zahlreiche Funktionen in Lebewesen:

-Intervenes in den Koagulationswasserfall wie Faktor IV.

-Es ist für die Aktivierung mehrerer Gerinnungsfaktoren erforderlich, einschließlich Thrombin.

-Im Skelettmuskel füllt Calcium die inhibitorische Wirkung eines Proteinsystems auf die Muskelkontraktion frei.

-Stabilisieren Sie die ionischen Kanäle von erregbaren Zellen. In einer Hypokalzämie werden Natriumkanäle aktiviert, was den Eintritt von Natrium in die Zellen erzeugt, eine anhaltende Kontraktion (Tetanien) kann tödlich erzeugt werden.

-Darüber hinaus bevorzugt Calcium die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin in den präsynaptischen Terminals.

Risiken und Vorsichtsmaßnahmen

Reagieren exotherm mit Wasser. Daher kann es einmal schwere Verletzungen im Mund, die Speiseröhre oder Magen erzeugen.

Zu diesem Risiko werden Mitarbeiter an den Stellen ausgesetzt. Vorsichtsmaßnahmen sind zum Schutz mit Masken, die ausreichend Staub, Kleidung und Belüftung vermeiden.

Hyperkalzämie ist äußerst gefährlich und kann hauptsächlich durch die übermäßige Sekretion des Parathyroidhormons oder durch eine übertriebene Aufnahme von Vitamin D verursacht werden. Übermäßige Kalziumaufnahme, zum Beispiel mehr als 2,5 g/Tag, ist selten die Ursache für Hyperkalzämie.

Überschüssiges Kalzium akkumuliert in den Nieren, die Nierenberechnungen und Nierennephrose verursachen. Darüber hinaus verändert die Akkumulation von Kalzium in den Wänden der Blutgefäße seine Elastizität, was die Ursache für Bluthochdruck sein könnte, und verlangsamt den Blutfluss und die Thrombose.

Eine grundlegende Vorsichtsmaßnahme ist die Einbeziehung zwischen Laboruntersuchungen der von Kalzium, wenn der Arzt in den Symptomatikeigenschaften des Patienten beobachtet wird, die Hyperkalzämie verdächtigen und die ordnungsgemäße Behandlung initiieren.

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