Kalciumi i metalit ndërvepron me substancat e mëposhtme. Shkaqet e mungesës së kalciumit

Prezantimi

Kimia është shkenca e substancave, strukturës, vetive dhe ndërkonvertimeve të tyre.

Kimia është e lidhur ngushtë me shkencat e tjera natyrore: fizikën, biologjinë, gjeologjinë. Shumë seksione të shkencës moderne u ngritën në kryqëzimin e këtyre shkencave: kimia fizike, gjeokimia, biokimia.

Një specialitet i ri në sistemin e disiplinave kimike i quajtur "Klasifikimi dhe certifikimi i mallrave bazuar në përbërjen kimike" u themelua në 1997 nga shkencëtarët uzbekë I.R. Askarov dhe T.T. Riskiev. Me rëndësi të madhe në formimin e kësaj disipline të re kimike ishin rezultatet e kërkimit shkencor të kryer nga shkencëtarë të tillë uzbekë si A.A. Ibragimov, G.Kh. Khamrakulov, M.A. Rakhimdzhanov, M.Yu. Isakov, K.M. Karimkulov, O.A. Tashpulatov, A.A. Namazov, B.Ya. Abduganiyev, Sh.M. Mirkamilov, O. Kulimov, N.Kh. Tukhtaboev dhe të tjerët.

Kalciumi - Duke qenë një metal alkaline tokësor, një nga elementët më të rëndësishëm në Tokë.

Kalciumi është shumë i rëndësishëm për njerëzit, kafshët dhe bimët.

Natyrisht, duke pasur veti të tilla kimike, kalciumi nuk mund të gjendet në natyrë në gjendje të lirë. Por komponimet e kalciumit - natyrale dhe artificiale - janë bërë të një rëndësie të madhe.

Ka? luani- një element i nëngrupit kryesor të grupit të dytë, periudha e katërt e sistemit periodik të elementeve kimike D.I. Mendelejevi, me numër atomik 20, pra, bërthama e atomit të kalciumit ka 20 ngarkesa pozitive të formuara nga 20 protone; numri i neutroneve në bërthamë është 40 - 20 = 20. 20 elektronet që neutralizojnë ngarkesën e bërthamës ndodhen në katër nivele energjetike. Masa atomike relative 40.078 (4). Tregohet nga simboli Ca(lat. Kalcium).

1. Historia e zbulimit

Emri i elementit vjen nga lat. calx (në rastin gjinor calcis) - "gëlqere", "gur i butë". Ai u propozua nga kimisti anglez Humphrey Davy, i cili në 1808 izoloi metalin e kalciumit me metodën elektrolitike. Davy elektrolizoi një përzierje gëlqereje të shuar të lagësht me oksid merkuri Hg 2O në një pjatë platini, e cila ishte anoda. Një tel platini i zhytur në merkur të lëngshëm shërbeu si katodë. Si rezultat i elektrolizës, u përftua amalgama e kalciumit. Pasi largoi merkurin prej tij, Davy mori një metal të quajtur kalcium.

Përbërjet e kalciumit - gur gëlqeror, mermer, gips (si dhe gëlqere - produkt i djegies së gurit gëlqeror) janë përdorur në ndërtim për disa mijëvjeçarë më parë. Deri në fund të shekullit të 18-të, kimistët e konsideronin gëlqeren si një trup të thjeshtë. Në 1789, A. Lavoisier sugjeroi se gëlqere, magnezi, bariti, alumini dhe silicë janë substanca komplekse.

përbërje kimike e kalciumit

2. Të qenit në natyrë

Për shkak të aktivitetit të lartë kimik, kalciumi në formë të lirë nuk gjendet në natyrë.

Kalciumi përbën 3.38% të masës së kores së tokës (vendi i 5-të me bollëk pas oksigjenit, silikonit, aluminit dhe hekurit). Përmbajtja e elementit në ujin e detit është 400 mg/l.

Pjesa më e madhe e kalciumit gjendet në përbërjen e silikateve dhe aluminosilikateve të shkëmbinjve të ndryshëm (granite, gneisse etj.), veçanërisht në feldspat - anortit Ca.

Në formën e shkëmbinjve sedimentarë, përbërjet e kalciumit përfaqësohen nga shkumësi dhe guri gëlqeror, i përbërë kryesisht nga minerali kalcit (CaCO 3). Forma kristalore e kalcitit - mermeri - gjendet në natyrë shumë më rrallë.

Mineralet e kalciumit janë mjaft të përhapura, si p.sh.

kalcit, gur gëlqeror, mermer, shkumës CaCO3 ,

anhidrit CaSO4 ,

alabastri CaSO4 0,5H 2O

gipsi CaSO4 2H 2O

fluorit CaF2 ,

fosfitet dhe apatitet Ca 3(PO 4)2(F, Cl, OH),

dolomiti MgCO3 CaCO 3.

Prania e kripërave të kalciumit dhe magnezit në ujin natyror përcakton fortësinë e tij.

Kalciumi, i cili migron fuqishëm në koren e tokës dhe grumbullohet në sisteme të ndryshme gjeokimike, formon 385 minerale (i katërti për nga numri i mineraleve).

Oriz. 1. Depozitat e kalciumit në depozitat e kripës

Komponimet e kalciumit gjenden pothuajse në të gjitha indet e kafshëve dhe bimëve. Një sasi e konsiderueshme e kalciumit është pjesë e organizmave të gjallë. Kështu, hidroksiapatiti Ca 3(PO 4)2OH, ose, në një shënim tjetër, 3Ca 3(PO 4)2Ca(OH) 2- baza e indit kockor të vertebrorëve, duke përfshirë njerëzit; nga karbonati i kalciumit CaCO 3përbëhen lëvozhgat dhe lëvozhgat e shumë jovertebrorëve, lëvozhgat e vezëve etj.. Në indet e gjalla të njerëzve dhe të kafshëve 1,4-2% Ca (nga fraksioni në masë); në trupin e njeriut që peshon 70 kg, përmbajtja e kalciumit është rreth 1.7 kg (kryesisht në përbërjen e substancës ndërqelizore të indit kockor).

. Faturë

Në industri, kalciumi merret në dy mënyra:

Duke ngrohur një përzierje të briketuar të pluhurit CaO dhe Al në 1170-1200°C në një vakum prej 0,01-0,02 mm. rt. Art.; lëshuar nga reagimi:

CaO + 2Al = 3CaO Al2 O 3+ 3 Ca

Avulli i kalciumit kondensohet në një sipërfaqe të ftohtë.

Elektroliza e shkrirjes së CaCl 2(75-80%) dhe KCl me një katodë të lëngshme bakri-kalciumi, përgatitet një aliazh Cu - Ca (65% Ca), nga i cili kalciumi distilohet në një temperaturë prej 950 - 1000 ° C në një vakum prej 0,1 - 0,001 mm. rt. Art. ose nga (6 pjesë) CaCl 2dhe (1 pjesë) CaF2.

Gjithashtu është zhvilluar një metodë për marrjen e kalciumit me disociim termik të karbitit të kalciumit CaC2 .

4. Vetitë fizike

Pamja e një lënde të thjeshtë

Fig2. Metal mesatarisht i fortë, i bardhë argjendtë

Emri, simboli, numri

Ka ?lcium/Kalcium (Ca), 20

Masa atomike (masa molare)

40,078 a. e.m. (g/mol)

Konfigurimi elektronik

Rrezja e atomit

rreze kovalente

Rrezja e joneve

Elektronegativiteti

1.00 (shkalla Pauling)

Potenciali i elektrodës

Gjendjet e oksidimit

Energjia e jonizimit (elektroni i parë)

589.4 (6.11) kJ/mol (eV)

Dendësia (në n.a.)

1,55 g/cm³

Temperatura e shkrirjes

842o NGA

Nxehtësia e shkrirjes

9,20 kJ/mol

Nxehtësia e avullimit

153,6 kJ/mol

Kapaciteti molar i nxehtësisë

25,9 J/(K mol)

Vëllimi molar

29,9 cm³/ nishan

Struktura e rrjetës

fytyrë kubike në qendër

Parametrat e rrjetës

Debye temperatura

Përçueshmëri termike

(300 K) (201) W/(m K)

substancë e thjeshtë kalciumit- metal alkaline tokësor i butë, reaktiv me ngjyrë argjendi-të bardhë.

Metali i kalciumit ekziston në dy modifikime alotropike. Deri në 443°C, i qëndrueshëm?-Ca me një rrjetë kubike të përqendruar në faqe (parametri a = 0,558 nm), mbi të qëndrueshme?-Ca me një rrjetë kub me qendër trupin e tipit?-Fe (parametri a = 0,448 nm) . Entalpia standarde e tranzicionit? ? ? është 0,93 kJ/mol.

Me një rritje graduale të presionit, ai fillon të tregojë vetitë e një gjysmëpërçuesi, por nuk bëhet gjysmëpërçues në kuptimin e plotë të fjalës (nuk është më as metal). Me një rritje të mëtejshme të presionit, ai kthehet në gjendjen metalike dhe fillon të shfaqë veti superpërcjellëse (temperatura e superpërçueshmërisë është gjashtë herë më e lartë se ajo e merkurit dhe i tejkalon shumë të gjithë elementët e tjerë në përçueshmëri). Sjellja unike e kalciumit është e ngjashme në shumë mënyra me stronciumin (d.m.th., paralelet në tabelën periodike janë ruajtur).

Kalciumi gjendet në natyrë si një përzierje e gjashtë izotopeve: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca dhe 48Ca, ndër të cilat më i zakonshmi - 40Ca - është 96.97%.

Nga gjashtë izotopet e kalciumit që gjenden natyrshëm, pesë janë të qëndrueshëm. Izotopi i gjashtë 48Ca, më i rëndëi nga gjashtë dhe jashtëzakonisht i rrallë (bollëku i tij izotopik është vetëm 0,187%), u zbulua së fundmi se i nënshtrohet zbërthimit të dyfishtë beta me një gjysmë jetë prej 5,3 x 1019 vjet.

. Vetitë kimike

Kalciumi është një metal tipik i tokës alkaline. Aktiviteti kimik i kalciumit është i lartë, por më i ulët se ai i metaleve më të rënda të tokës alkaline. Ai reagon lehtësisht me oksigjenin, dioksidin e karbonit dhe lagështinë në ajër, për shkak të së cilës sipërfaqja e metalit të kalciumit është zakonisht gri e zbehtë, kështu që kalciumi zakonisht ruhet në laborator, si metalet e tjera të tokës alkaline, në një kavanoz të mbyllur fort nën një shtresë. vajguri ose parafine e lëngshme.

Ka 2 elektrone në nivelin e jashtëm të energjisë. Në të gjitha përbërjet, gjendja e oksidimit të kalciumit është +2.

Në serinë e potencialeve standarde, kalciumi ndodhet në të majtë të hidrogjenit.

Potenciali standard i elektrodës së çiftit Ca 2+/Ca 02,84 V, kështu që kalciumi reagon në mënyrë aktive me ujin e ftohtë (reaksioni vazhdon më fuqishëm me ujë të nxehtë), por pa ndezje:

Me jometale aktive (oksigjen, klor, brom), kalciumi reagon në kushte normale:

Ca+Cl2 CaCl2

Kur nxehet në ajër ose oksigjen, kalciumi ndizet dhe digjet me një flakë të kuqe me një nuancë portokalli.

Me jometale më pak aktive (hidrogjen, bor, karbon, silikon, azot, fosfor dhe të tjerë), kalciumi ndërvepron kur nxehet, për shembull:

Përveç fosfidit të kalciumit Ca3P2, njihen edhe fosfidet e kalciumit të përbërjeve CaP dhe CaP5;

Përveç silicidit të kalciumit Ca2Si, njihen edhe silicide të kalciumit me përbërje CaSi, Ca3Si4 dhe CaSi2.

Ecuria e reaksioneve të mësipërme, si rregull, shoqërohet me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie.

Kalciumi rikthen metalet më pak aktive nga oksidet dhe halogjenët e tyre

2Ca + TiO2 2CaO + Ti

Ca+TiCl2 2CaCl2 + Ti

Shumica e përbërjeve të kalciumit me jometalet dekompozohen lehtësisht nga uji, për shembull:

Joni Ca2+ është i pangjyrë. Kur kripërat e tretshme të kalciumit i shtohen flakës, flaka bëhet e kuqe tulle.

. Aplikimet e kalciumit metalik

Përdorimi kryesor i metalit të kalciumit është si një agjent reduktues në prodhimin e metaleve, veçanërisht nikelit, bakrit dhe çelikut inox. Kalciumi dhe hidridi i tij përdoren gjithashtu për të marrë metale të vështira për t'u rikuperuar si kromi, toriumi dhe uraniumi. Lidhjet e kalciumit me plumb përdoren në bateri dhe lidhje mbajtëse. Granulat e kalciumit përdoren gjithashtu për të hequr gjurmët e ajrit nga pajisjet elektrovakum.

1. Metaltermia

Kalciumi i pastër metalik përdoret gjerësisht në metalotermi për të marrë metale të rralla.

2. aliazh

Kalciumi i pastër përdoret për lidhjen e plumbit, i cili përdoret për prodhimin e pllakave të baterive, bateritë fillestare me acid plumbi pa mirëmbajtje me vetëshkarkim të ulët. Gjithashtu, kalciumi metalik përdoret për prodhimin e babitëve të kalciumit me cilësi të lartë BKA.

3. Fusion bërthamor

Izotop 48Ca është një nga materialet efektive dhe të dobishme për prodhimin e elementeve super të rëndë dhe zbulimin e elementeve të rinj të tabelës periodike. Kjo për faktin se kalciumi-48 është një bërthamë magjike e dyfishtë, kështu që qëndrueshmëria e tij e lejon atë të jetë mjaftueshëm i pasur me neutron për një bërthamë të lehtë; sinteza e bërthamave tepër të rënda kërkon një tepricë neutronesh.

. Komponimet e kalciumit

1. oksid kalciumiCaO (gëlqere e shpejtë, gëlqere e djegur, ujë të vluar) lëndë e bardhë zjarrduruese.

Përftohet duke djegur gur gëlqeror ose shkumës në një temperaturë të lartë (mbi 900 o NGA):

CaCO3 = CaO + CO2

Oksidi i kalciumit reagon me ujin për të formuar gëlqere të shuar dhe lëshon një sasi të madhe nxehtësie:

CaO + H2 O = Ca(OH)2 +Q

2. hidroksid kalciumiCa(OH) 2- bazë e fortë, pak e tretshme në ujë.

Ca(OH) 2përdoret në mënyra të ndryshme:

gëlqere e shuar - një pluhur i hollë i lirshëm, "push", i marrë nga veprimi i ujit në gëlqere të gjallë CaO:

CaO + H2 O = Ca(OH)2

Një përzierje brumi e gëlqeres së shuar me çimento, ujë dhe rërë përdoret në ndërtim. Kur dioksidi i karbonit absorbohet nga ajri, kjo përzierje ngurtësohet:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2 O

qumështi i gëlqeres është një pezullim i grimcave të gëlqeres së shuar Ca(OH) 2në ujë gëlqereje.

Përdoret për zbardhjen në ndërtim, dezinfektimin e trungjeve të pemëve, në industrinë e sheqerit, për rrezitje të lëkurës, për marrjen e zbardhuesit.

ujë gëlqeror - tretësirë ujore e ngopur e Ca(OH)2

Tretësira në ajër bëhet e turbullt për shkak të përthithjes së dioksidit të karbonit nga ajri.

Por me një kalim të gjatë të dioksidit të karbonit, zgjidhja bëhet

transparente për shkak të formimit të bikarbonatit të kalciumit të tretshëm:

CaCO3 + CO2 + H2 O = Ca (HCO3 ) 2

Në natyrë, kjo çon në proceset e mëposhtme. Kur shiu i ftohtë ose uji i lumit, i ngopur me dioksid karboni, depërton nën tokë dhe bie mbi gëlqerorë, vërehet shpërbërja e tyre dhe në të njëjtat vende ku uji i ngopur me bikarbonat kalciumi del në sipërfaqen e tokës dhe nxehet nga rrezet e diellit.

Pra, në natyrë ka një transferim të masave të mëdha të substancave. Si rezultat, boshllëqe të mëdha mund të formohen nën tokë, dhe "akullore" të bukura prej guri - stalaktite dhe stalagmite - formohen në shpella.

3. Pluhur zbardhues- është një agjent i fortë oksidues, përbërësi kryesor i të cilit është kripa CaOCl 2, i formuar nga ndërveprimi i gëlqeres së thatë të shuar me klorin:

Ca(OH)2 +Kl2 = CaOCl2 + H2 O

Gëlqereja e klorit është një pluhur i bardhë me erë të fortë, i cili gradualisht dekompozohet në ajër të lagësht nën veprimin e dioksidit të karbonit, duke lëshuar acid hipoklorik:

2 CaOCl2 + CO2 + H2 O=CaCO3 + CaCl2 + 2HClO

Acidi hipoklorik dekompozohet në dritë:

2HClO = 2HCl + O2

Kur acidi klorhidrik vepron në zbardhues, klori lirohet:

CaOCl2 + 2HCl = CaCl2 +Kl2 + H2 O

Vetitë zbardhuese dhe dezinfektuese të zbardhuesit bazohen në këtë.

4. GipsiCaSO 42H 2O është një mineral natyral i kalciumit.

Kur nxehet në 150-180 ° C, gipsi humbet ¾ ujë kristalizimi dhe kalon në alabaster ose gips të djegur.

2 CASO4 *2H2 O2CaSO4 *H2 O+3H2 O

Kur përzihet me ujë, alabastri ngurtësohet shpejt, kthehet përsëri në

2 CASO4 *H2 O+3H2 O2CaSO4 *2H2 O

Kjo veti e gipsit përdoret për të bërë kallëpe dhe kallëpe nga objekte të ndryshme, si dhe një lidhës në ndërtim për suva e të tjera. Gipsi përdoret gjerësisht në mjekësi për prodhimin e gipsit.

Kur gipsi nxehet në temperatura mbi 180 ° C, formohet gips anhidrik (anhidrid kalciumi ose gips i vdekur), i cili nuk është më në gjendje të bashkojë ujin.

CaSO4 *2H2 Rreth CaSO4 + H2 O

Kripërat e kalciumit si kloruri CaCl2, bromidi CaBr2, jodidi CaI2 dhe nitrat Ca(NO3)2 janë shumë të tretshëm në ujë. Fluor i patretshëm në ujë<#"justify">1. hidridi i kalciumit

Ngrohja e kalciumit në një atmosferë hidrogjeni<#"justify">2. oksid kalciumi

Oksidi i kalciumit CaO, si pjesë e një tretësire të ngurtë të oksideve të metaleve të tjera alkaline tokësore<#"justify">3. Materiale optike dhe lazer

fluori i kalciumit<#"justify">4. karabit kalciumi

karabit kalciumi<#"justify">Oksidi i kalciumit, si në formë të lirë, ashtu edhe si pjesë e përzierjeve qeramike, përdoret në prodhimin e materialeve zjarrduruese.

7. Materiale Ndertimi<#"justify">Komponimet e kalciumit (kryesisht karbonat ose bikarbonat) përdoren për veshjen e elektrodave në saldimin me hark elektrik. Përbërjet e kalciumit përdoren gjerësisht në përgatitjen e flukseve për shkrirjen dhe saldimin e metaleve.

9. Barna<#"justify">Përbërjet e kalciumit përdoren gjerësisht si një antihistamine.

·Klorur kalciumi<#"justify">. Roli biologjik

Kalciumi është një makronutrient i zakonshëm<#"312" src="doc_zip16.jpg" />

Tabela 1. Përmbajtja e kalciumit në disa ushqime

Ushqimi Sasia e produktit Përmbajtja e kalciumit në një sasi të caktuar të produktit, mg Qumësht dhe produkte të bluar Djathë - Swiss, Graersky 50 g 493 Djathë - në formë të ngurtë, Cheddar, Colby, Edak, Gouda 50 g përmbajtje yndyre 1 filxhan/250 ml 315 Krem 1 filxhan/250 ml 301 djathë Mocarela, Adyghe, djathë feta 50 269 Kos - i zakonshëm 1 filxhan/175 ml 292 Qumësht - i thatë, në formë pluhuri 45 ml 159 Akullore 1/2 filxhan 93 Djathë - fshatar, kremoz 2% , 1% yndyrë (gjizë) 1/2 filxhan 87 Mish, peshk, shpendë dhe produkte të tjera Sardelet me kocka 8 të vogla 153 Salmon me kocka, të konservuar 1/2 kanaçe (pesha neto 13 g) 153 Bajame 1/ 2 filxhan 200 susam 1/2 filxhan 100 fasule - të ziera (fasule, fasule blu, fasule me njolla) 1/2 filxhan 90 soje - të gatuara 1 filxhan 175 pulë - e pjekur 90 g 13 mish viçi - e pjekur 90 g 7 Bukë dhe drithëra Simite e rrumbullakët 1/35 g 50 bukë - e bardhë dhe grurë 1 fetë / 30 g 25 fruta dhe perime Brokoli - i papërpunuar 1/2 filxhanë 38 portokall 1 madhësi mesatare/180 g 52 banane 1 madhësi mesatare/175 g 10 sallatë 2 gjethe të mëdha 8 fiq të thatë 10 270Gjata të kombinuara Supë me qumësht, pulë, kërpudha, domate dhe brokoli supë kremi 1 filxhan/250 ml 1 filxhan me kanaçe/189 250 ml 169

konkluzioni

Kalciumi është një nga elementët më të bollshëm në tokë.

Kalciumi u zbulua nga kimisti anglez Humphry Davy në 1808. Ai izoloi metalin e kalciumit në mënyrë elektrolitike nga një përzierje e gëlqeres së shuar dhe oksidit të merkurit.

Në 1789, A. Lavoisier sugjeroi se gëlqere, magnezi, bariti, alumini dhe silicë janë substanca komplekse.

Ka shumë në natyrë. Nuk ndodh në formë të lirë. Vargmalet malore dhe shkëmbinjtë e argjilës formohen nga kripërat e kalciumit; gjendet në ujin e detit dhe të lumenjve. Është pjesë e mineraleve të tilla si mermeri (shumësi), alabastri, gipsi, fluoriti, fosfitet, apatitet dhe dolomitet.

Kalciumi është gjithashtu pjesë e organizmave të gjallë - në të gjitha indet e kafshëve dhe bimëve, dhe më e rëndësishmja, kalciumi është pjesë e indit kockor të njeriut.

Kalciumi merret në dy mënyra:

1.Duke ngrohur një përzierje gëlqereje dhe alumini.

2.Metoda e dytë, si të gjitha metalet, është elektroliza, në këtë rast, një shkrirje e CaCl2 dhe KCl me një katodë të lëngshme bakri-kalciumi.

Kalciumi është një metal alkaline tokësor i butë, reaktiv, me ngjyrë të bardhë argjendi.

Kalciumi është një metal tipik i tokës alkaline<#"justify">1.I. Askarov K. Gopirov "Bazat e kimisë" Shtëpia Botuese Shkencore Shtetërore "Uzbekiston Milliy Encyclopediasi" Tashkent - 2013 f. 347

2.I.R. Asqarov Sh.H. Abdullaev O. Sh. Abdullaev "Kimyo - vaji o`quv yurtlariga kiruvchilar uchun" "TAFAKKUR" nashriyoti Toshkent - 2013

3.N.L. Glinka "Kimi e Përgjithshme" Moskë - 1988

."Doracak i shkollës" Bishkek - 2000 fq 152-156

.G.P. Khomchenko "Kimi - një koleksion universal" Botues Vala e Re e Moskës Umerenkov - 2008 f. 301-306

.F.G. Felbdman G.E. Rudzitis "Kimia 9" Moskë "Iluminizmi" - 1990 fq. 127-132

."Libri universal i referencës" Moskë - 2006 f. 648-651

8.www.google.com //ru.wikipedia.org //wiki // Kalcium.

.www.google.co.ru //otherreferats.allbest.ru //chemistry.

.www.google.com //medwiki.org.ua //article // Kalcium.

Tutoring

Keni nevojë për ndihmë për të mësuar një temë?

Ekspertët tanë do të këshillojnë ose ofrojnë shërbime tutoriale për tema me interes për ju.
Paraqisni një aplikim duke treguar temën tani për të mësuar në lidhje me mundësinë e marrjes së një konsultimi.

Edhe pse kalciumi është shumë i përhapur në glob, ai nuk gjendet në natyrë në gjendje të lirë.

Para se të mësojmë se si mund të merret kalciumi i pastër, le të njihemi me përbërjet natyrore të kalciumit.

Kalciumi është një metal. Në sistemin periodik të Mendelejevit, kalciumi (Kalciumi), Ca ka numrin atomik 20 dhetë vendosura në grupin II. Ky është një element kimikisht aktiv, ai ndërvepron lehtësisht me oksigjenin. Ka një ngjyrë të bardhë argjendi.

Komponimet natyrale të kalciumit

Komponimet e kalciumit gjenden pothuajse kudo.

karbonat kalciumi, ose karbonat kalciumi – është përbërësi më i zakonshëm i kalciumit. Formula e tij kimike është CaCO 3. Mermer, shkumës, gur gëlqeror, gur guaskë - të gjitha këto substanca përmbajnë karbonat kalciumi me një sasi të vogël papastërtish. Nuk ka fare papastërti në kalcit, formula e të cilit është gjithashtu CaCO 3.

sulfat kalciumi i quajtur edhe sulfat kalciumi. Formula kimike e sulfatit të kalciumit CaSO 4. Minerali gips i njohur për ne është kristalor CaSO 4 2H 2 O.

fosfat kalciumi, ose kripë kalciumi e acidit fosforik. Është materiali nga i cili ndërtohen kockat e njerëzve dhe të kafshëve. Ky mineral quhet trikalcium fosfat Ca 3 (PO 4) 2.

Klorur kalciumiCaCl 2, ose kloruri i kalciumit, gjendet në natyrë në formën e hidratit kristalor CaCl 2 · 6H 2 O. Kur nxehet, ky përbërës humbet molekulat e ujit.

fluori i kalciumit CaF 2, ose fluori i kalciumit, mund të gjendet natyrshëm në fluoritin mineral. Dhe difluoridi i pastër kristalor i kalciumit quhet fluorpar.

Por jo gjithmonë përbërjet natyrale të kalciumit kanë vetitë që njerëzit kanë nevojë. Prandaj, njeriu ka mësuar të transformojë artificialisht komponime të tilla në substanca të tjera. Disa nga këto përbërje artificiale janë edhe më të njohura për ne sesa ato natyrore. Një shembull është Ca (OH) 2 i shuar dhe CaO i gëlqeres së gjallë, të cilat janë përdorur nga njerëzit për një kohë shumë të gjatë. Shumë materiale ndërtimi si çimentoja, karbidi i kalciumit dhe zbardhuesi gjithashtu përmbajnë komponime artificiale të kalciumit.

Çfarë është elektroliza

Ndoshta, pothuajse secili prej nesh ka dëgjuar për një fenomen të quajtur elektrolizë. Ne do të përpiqemi të japim përshkrimin më të thjeshtë të këtij procesi.

Nëse një rrymë elektrike kalon nëpër tretësirat ujore të kripërave, atëherë si rezultat i shndërrimeve kimike, formohen kimikate të reja. Proceset që ndodhin në një tretësirë kur kalon një rrymë elektrike në të quhen elektrolizë. Të gjitha këto procese studiohen nga një shkencë e quajtur elektrokimia. Sigurisht, procesi i elektrolizës mund të bëhet vetëm në një medium që përcjell rrymë. Tretësirat ujore të acideve, bazave dhe kripërave janë një mjedis i tillë. Ata quhen elektrolite.

Elektrodat janë zhytur në elektrolit. Elektroda e ngarkuar negativisht quhet katodë. Një elektrodë e ngarkuar pozitivisht quhet anodë. Kur një rrymë elektrike kalon nëpër elektrolit, ndodh elektroliza. Si rezultat i elektrolizës, përbërësit e substancave të tretura vendosen në elektroda. Në katodë ato janë të ngarkuara pozitivisht, në anodë janë negative. Por në vetë elektroda mund të ndodhin reaksione dytësore, si rezultat i të cilave formohet një substancë dytësore.

Shohim se me ndihmën e elektrolizës formohen produkte kimike pa përdorimin e reagentëve kimikë.

Si përftohet kalciumi

Në industri, kalciumi mund të merret nga elektroliza e klorurit të kalciumit të shkrirë CaCl 2 .

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2

Në këtë proces, një banjë e bërë nga grafiti është anoda. Banja vendoset në një furrë elektrike. Një shufër hekuri që lëviz përgjatë gjerësisë së banjës, dhe gjithashtu ka aftësinë të ngrihet dhe të bjerë, është katoda. Elektroliti është klorur kalciumi i shkrirë, i cili derdhet në banjë. Katoda ulet në elektrolit. Kështu fillon procesi i elektrolizës. Kalciumi i shkrirë formohet nën katodë. Kur katoda ngrihet, kalciumi ngurtësohet në pikën e kontaktit me katodën. Kështu gradualisht në procesin e ngritjes së katodës, kalciumi grumbullohet në formën e një shufre. Pastaj shufra e kalciumit është rrahur nga katoda.

Kalciumi i pastër u mor për herë të parë nga elektroliza në 1808.

Kalciumi fitohet edhe nga oksidet me reduktim aluminotermik. .

4CaO + 2Al -> CaAl 2 O 4 + Ca

Në këtë rast, kalciumi merret në formën e avullit. Ky avull më pas kondensohet.

Kalciumi ka një aktivitet të lartë kimik. Kjo është arsyeja pse përdoret gjerësisht në industri për reduktimin e metaleve zjarrdurues nga oksidet, si dhe në prodhimin e çelikut dhe hekurit.

Prezantimi

Vetitë dhe përdorimet e kalciumit

1 Vetitë fizike

2 Vetitë kimike

3 Aplikimi

Marrja e kalciumit

1 Prodhimi elektrolitik i kalciumit dhe lidhjeve të tij

2 Përgatitja termike

3 Metoda vakum-termike për marrjen e kalciumit

3.1 Metoda aluminotermike e reduktimit të kalciumit

3.2 Metoda silikotermike e reduktimit të kalciumit

Pjesa praktike

Bibliografi

Prezantimi

Elementi kimik i grupit II të sistemit periodik të Mendelejevit, numri atomik 20, masa atomike 40,08; metal i lehtë argjend-bardhë. Një element natyror është një përzierje e gjashtë izotopeve të qëndrueshme: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca dhe 48Ca, nga të cilat 40 janë më të zakonshmet Ca (96,97%).

Përbërjet e Ca - gëlqeror, mermer, gips (si dhe gëlqere - produkt i djegies së gurit gëlqeror) janë përdorur në ndërtim që nga kohërat e lashta. Deri në fund të shekullit të 18-të, kimistët e konsideronin gëlqeren si një substancë të thjeshtë. Në 1789, A. Lavoisier sugjeroi se gëlqere, magnezi, bariti, alumini dhe silicë janë substanca komplekse. Në vitin 1808, G. Davy, duke i nënshtruar një përzierjeje gëlqereje të shuar të lagësht me oksid merkuri në elektrolizë me një katodë merkur, përgatiti një amalgamë të Ca dhe pasi nxori merkurin prej saj, ai mori një metal të quajtur "Kalcium" (nga latinishtja calx , gjini rast calcis - gëlqere) .

Aftësia e kalciumit për të lidhur oksigjenin dhe azotin bëri të mundur përdorimin e tij për pastrimin e gazeve inerte dhe si marrës (Marrësi është një substancë që shërben për thithjen e gazeve dhe krijimin e një vakumi të thellë në pajisjet elektronike.) në pajisjet radio me vakum.

Kalciumi përdoret gjithashtu në metalurgjinë e bakrit, nikelit, çeliqeve speciale dhe bronzeve; ato shoqërohen me papastërti të dëmshme të squfurit, fosforit, karbonit të tepërt. Për të njëjtat qëllime, përdoren lidhjet e kalciumit me silikon, litium, natrium, bor dhe alumin.

Në industri, kalciumi merret në dy mënyra:

) Duke ngrohur një përzierje të briketuar të pluhurit CaO dhe Al në 1200 ° C në një vakum prej 0,01 - 0,02 mm. rt. Art.; lëshuar nga reagimi:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Avulli i kalciumit kondensohet në një sipërfaqe të ftohtë.

) Nga elektroliza e shkrirjes së CaCl2 dhe KCl me një katodë të lëngshme bakri-kalciumi, përgatitet një aliazh Cu - Ca (65% Ca), nga i cili kalciumi distilohet në një temperaturë prej 950 - 1000 ° C në vakum. prej 0,1 - 0,001 mm Hg.

) Është zhvilluar edhe një metodë për marrjen e kalciumit me disociim termik të karbitit të kalciumit CaC2.

Kalciumi është shumë i zakonshëm në natyrë në formën e komponimeve të ndryshme. Në koren e tokës, ajo zë vendin e pestë, duke zënë 3.25%, dhe më së shpeshti gjendet në formën e gurit gëlqeror CaCO. 3, dolomit CaCO 3MgCO 3, gips CaSO 42H 2O, Fosforit Ca 3(PO 4)2 dhe fluospar CaF 2, duke mos llogaritur një pjesë të konsiderueshme të kalciumit në përbërjen e shkëmbinjve silikat. Uji i detit përmban mesatarisht 0,04% (peshë) kalcium.

Në këtë punim kursi studiohen vetitë dhe aplikimi i kalciumit, si dhe teoria dhe teknologjia e metodave vakum-termike për prodhimin e tij.

. Vetitë dhe përdorimet e kalciumit

.1 Vetitë fizike

Kalciumi është një metal i bardhë argjendtë, por njollos në ajër për shkak të formimit të një oksidi në sipërfaqen e tij. Është një metal duktil më i fortë se plumbi. Qelizë kristalore ?-nga Ca (i qëndrueshëm në temperaturë të zakonshme) kub me qendër në fytyrë, a = 5,56 Å . Rrezja atomike 1.97 Å , rrezja jonike Ca 2+, 1,04Å . Dendësia 1.54 g/cm 3(20°C). Mbi 464 °C gjashtëkëndor i qëndrueshëm ?-formën. mp 851 °C, tbp 1482 °C; koeficienti i temperaturës së zgjerimit linear 22 10 -6 (0-300°C); përçueshmëri termike në 20 °C 125.6 W/(m K) ose 0.3 cal/(cm s °C); kapaciteti specifik i nxehtësisë (0-100 °C) 623,9 j/(kg K) ose 0,149 cal/(g °C); rezistenca elektrike në 20 °C 4.6 10 -8ohm m ose 4,6 10 -6 om cm; koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike 4,57 10-3 (20 °C). Moduli i elasticitetit 26 Gn/m 2(2600 kgf/mm 2); qëndrueshmëria në tërheqje 60 MN/m 2(6 kgf/mm 2); kufiri elastik 4 MN/m 2(0,4 kgf/mm 2), forca rrjedhëse 38 MN/m 2(3.8 kgf/mm 2); zgjatim 50%; Fortësia e Brinelit 200-300 MN/m 2(20-30 kgf/mm 2). Kalciumi me pastërti mjaft të lartë është plastik, i shtypur mirë, i mbështjellë dhe mund të përpunohet.

1.2 Vetitë kimike

Kalciumi është një metal aktiv. Pra, në kushte normale, ai ndërvepron lehtësisht me oksigjenin atmosferik dhe halogjenet:

Ca + O 2= 2 CaO (oksid kalciumi) (1)

Ca + Br 2= CaBr 2(bromidi i kalciumit). (2)

Me hidrogjen, azot, squfur, fosfor, karbon dhe jometale të tjera, kalciumi reagon kur nxehet:

Ca + H 2= Mund N 2(hidrid kalciumi) (3)

Ca + N 2= Ca 3N 2(nitrit kalciumi) (4)

Ca + S = CaS (sulfid kalciumi) (5)

Ca + 2 P \u003d Ca 3R 2(fosfidi i kalciumit) (6)

Ca + 2 C \u003d CaC 2 (karabit kalciumi) (7)

Kalciumi ndërvepron ngadalë me ujin e ftohtë dhe shumë fuqishëm me ujin e nxehtë, duke dhënë një bazë të fortë Ca (OH) 2 :

Ca + 2 H 2O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 (8)

Duke qenë një agjent reduktues energjik, kalciumi mund të largojë oksigjenin ose halogjenet nga oksidet dhe halogjenet e metaleve më pak aktive, d.m.th. ka veti reduktuese:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)

Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)

Kalciumi reagon fuqishëm me acidet me çlirimin e hidrogjenit, reagon me halogjenet, me hidrogjenin e thatë për të formuar hidrid CaH 2. Kur kalciumi nxehet me grafit, formohet karabit CaC 2. Kalciumi fitohet nga elektroliza e CaCl të shkrirë 2ose reduktim aluminotermik në vakum:

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 O 3 (11)

Metali i pastër përdoret për të reduktuar komponimet Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U në metale, për deoksidimin e çelikut.

1.3 Aplikimi

Kalciumi përdoret gjithnjë e më shumë në industri të ndryshme. Kohët e fundit, ai ka fituar një rëndësi të madhe si një agjent reduktues në prodhimin e një sërë metalesh.

Metal i pastër. Uraniumi fitohet duke reduktuar fluorin e uraniumit me metal kalcium. Oksidet e titanit, si dhe oksidet e zirkonit, toriumit, tantalit, niobit dhe metaleve të tjera të rralla mund të reduktohen me kalcium ose hidridet e tij.

Kalciumi është një deoksidues dhe degazues i mirë në prodhimin e bakrit, nikelit, lidhjeve krom-nikel, çeliqeve speciale, bronzeve të nikelit dhe kallajit; largon squfurin, fosforin, karbonin nga metalet dhe lidhjet.

Kalciumi formon komponime zjarrduruese me bismutin, kështu që përdoret për të pastruar plumbin nga bismuti.

Kalciumi shtohet në lidhje të ndryshme të lehta. Kontribuon në përmirësimin e sipërfaqes së shufrave, imtësinë dhe zvogëlimin e oksidueshmërisë.

Lidhjet mbajtëse që përmbajnë kalcium përdoren gjerësisht. Lidhjet e plumbit (0,04% Ca) mund të përdoren për të bërë mbështjellës kabllosh.

Lidhjet kundër fërkimit të kalciumit me plumb përdoren në inxhinieri. Mineralet e kalciumit përdoren gjerësisht. Pra, guri gëlqeror përdoret në prodhimin e gëlqeres, çimentos, tullave silikate dhe drejtpërdrejt si material ndërtimi, në metalurgji (fluks), në industrinë kimike për prodhimin e karbitit të kalciumit, sodës, sodës kaustike, zbardhuesit, plehrave, në prodhimi i sheqerit, qelqit.

Rëndësi praktike kanë shkumësi, mermeri, spari islandez, gipsi, fluori etj. Për shkak të aftësisë për të lidhur oksigjenin dhe azotin, kalciumi ose lidhjet e kalciumit me natrium dhe metale të tjera përdoren për të pastruar gazrat fisnikë dhe si një marrës në pajisjet radio vakum. Kalciumi përdoret gjithashtu për të prodhuar hidride, i cili është një burim hidrogjeni në fushë.

2. Marrja e kalciumit

Ka disa mënyra për të marrë kalcium, këto janë elektrolitike, termike, termike me vakum.

.1 Prodhimi elektrolitik i kalciumit dhe lidhjeve të tij

Thelbi i metodës qëndron në faktin se katoda fillimisht prek elektrolitin e shkrirë. Në pikën e kontaktit, formohet një pikë e lëngshme metali që lag katodën, e cila, kur katoda ngrihet ngadalë dhe në mënyrë të barabartë, hiqet nga shkrirja me të dhe ngurtësohet. Në këtë rast, pika e ngurtësimit mbulohet me një shtresë të fortë elektroliti, e cila mbron metalin nga oksidimi dhe nitridimi. Duke ngritur vazhdimisht dhe me kujdes katodën, kalciumi tërhiqet në shufra.

2.2 Përgatitja termike

kalciumi kimik elektrolitik termik

· Procesi i klorurit: teknologjia konsiston në shkrirjen dhe dehidratimin e klorurit të kalciumit, shkrirjen e plumbit, marrjen e një lidhjeje të dyfishtë të plumbit - natriumit, marrjen e një lidhjeje treshe të plumbit - natriumit - kalciumit dhe hollimin e lidhjes treshe me plumb pas heqjes së kripërave. Reaksioni me klorur kalciumi vazhdon sipas ekuacionit

CaCl 2 + Na 2Pb 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· Procesi i karabit: baza për marrjen e një lidhjeje plumb-kalcium është reagimi midis karbitit të kalciumit dhe plumbit të shkrirë sipas ekuacionit

CaC 2+ 3Pb = Pb3 Ca+2C. (13)

2.3 Metoda vakum-termike për marrjen e kalciumit

Lëndë e parë për procesin termik me vakum

Lënda e parë për reduktimin termik të oksidit të kalciumit është gëlqerja e përftuar nga pjekja e gurit gëlqeror. Kërkesat kryesore për lëndët e para janë si më poshtë: gëlqereja duhet të jetë sa më e pastër dhe të përmbajë një minimum papastërtish që mund të reduktohen dhe shndërrohen në metal së bashku me kalciumin, veçanërisht metalet alkaline dhe magnezin. Kalcinimi i gurit gëlqeror duhet të bëhet derisa karbonati të zbërthehet plotësisht, por jo para se të sinterizohet, pasi reduktueshmëria e materialit të sinteruar është më e ulët. Produkti i djegur duhet të mbrohet nga thithja e lagështisë dhe dioksidit të karbonit, çlirimi i të cilave gjatë rikuperimit zvogëlon performancën e procesit. Teknologjia e djegies së gurit gëlqeror dhe e përpunimit të produktit të djegur është e ngjashme me përpunimin e dolomitit për metodën silikotermike të marrjes së magnezit.

.3.1 Metoda aluminotermike e reduktimit të kalciumit

Diagrami i varësisë nga temperatura e ndryshimit të energjisë së lirë të oksidimit të një numri metalesh (Fig. 1) tregon se oksidi i kalciumit është një nga oksidet më të qëndrueshme dhe më të vështira për t'u reduktuar. Nuk mund të reduktohet nga metale të tjera në mënyrën e zakonshme - në një temperaturë relativisht të ulët dhe presion atmosferik. Përkundrazi, kalciumi në vetvete është një agjent i shkëlqyer reduktues për komponimet e tjera të vështira për t'u reduktuar dhe një agjent deoksidues për shumë metale dhe lidhje. Reduktimi i oksidit të kalciumit me karbon është përgjithësisht i pamundur për shkak të formimit të karbiteve të kalciumit. Megjithatë, për shkak të faktit se kalciumi ka një presion relativisht të lartë avulli, oksidi i tij mund të reduktohet në vakum me alumin, silikon ose lidhjet e tyre sipas reaksionit.

CaO + Unë? Ca + MeO (14).

Deri më tani, vetëm metoda aluminotermike e marrjes së kalciumit ka gjetur zbatim praktik, pasi është shumë më e lehtë të reduktohet CaO me alumin sesa me silikon. Ka pikëpamje të ndryshme për kiminë e reduktimit të oksidit të kalciumit me alumin. L. Pidgeon dhe I. Atkinson besojnë se reagimi vazhdon me formimin e monoaluminatit të kalciumit:

CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3 Ca. (pesëmbëdhjetë)

V. A. Pazukhin dhe A. Ya. Fisher tregojnë se procesi vazhdon me formimin e aluminit të trikalciumit:

CaO + 2Al = 3CaO Al 2O 3+ 3 Ca. (16)

Sipas A. I. Voynitsky, formimi i trialuminatit të pentaciumit është mbizotërues në reagim:

CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 + 9 Ca. (17)

Hulumtimi i fundit nga A. Yu. Taits dhe AI Voinitsky vërtetoi se reduktimi aluminotermik i kalciumit vazhdon në mënyrë hap pas hapi. Fillimisht, çlirimi i kalciumit shoqërohet me formimin e 3CaO AI 2O 3, i cili më pas reagon me oksid kalciumi dhe alumin për të formuar 3CaO 3AI 2O 3. Reagimi zhvillohet sipas skemës së mëposhtme:

CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2O 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca

(3CaO Al 2O 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2O 3+ 3 vjet

CaO + 6A1 \u003d 5CaO 3Al 2O 3+ 9 Ca

Meqenëse reduktimi i oksidit ndodh me lëshimin e kalciumit me avull, dhe produktet e mbetura të reagimit janë në një gjendje të kondensuar, është e mundur që lehtësisht të ndahet dhe kondensohet në pjesët e ftohura të furrës. Kushtet kryesore të nevojshme për reduktimin vakum-termik të oksidit të kalciumit janë temperatura e lartë dhe presioni i ulët i mbetur në sistem. Marrëdhënia midis temperaturës dhe presionit të avullit të ekuilibrit të kalciumit është dhënë më poshtë. Energjia e lirë e reaksionit (17), e llogaritur për temperaturat 1124-1728°K, shprehet si

F T \u003d 184820 + 6,95T-12,1 T lg T.

Prandaj varësia logaritmike e elasticitetit të ekuilibrit të avullit të kalciumit (mm Hg)

Lg p \u003d 3,59 - 4430 \ T.

L. Pidgeon dhe I. Atkinson përcaktuan eksperimentalisht presionin e avullit të ekuilibrit të kalciumit. Një analizë e detajuar termodinamike e reaksionit të reduktimit të oksidit të kalciumit me alumin u krye nga I. I. Matveenko, i cili dha varësitë e mëposhtme të temperaturës të presionit të ekuilibrit të avullit të kalciumit:

lgp Ca (1) \u003d 8,64 - 12930\T mm Hg

lgp Ca (2) \u003d 8,62 - 11780\T mm Hg

lgp Ca (3 )\u003d 8,75 - 12500\T mm Hg

Të dhënat e llogaritura dhe ato eksperimentale krahasohen në tabelë. një.

Tabela 1 - Efekti i temperaturës në ndryshimin e elasticitetit të ekuilibrit të avullit të kalciumit në sistemet (1), (2), (3), (3), mm Hg.

Temperatura °С Të dhëna eksperimentale të llogaritura në sisteme(1)(2)(3)(3 )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

Nga të dhënat e dhëna mund të shihet se ndërveprimet në sistemet (2) dhe (3) ose (3") janë në kushtet më të favorshme. Kjo korrespondon me vëzhgimet, pasi në mbetjet e ngarkesës mbizotërojnë trialuminati i pentaskalciumit dhe aluminati trikalcium. pas reduktimit të oksidit të kalciumit me alumin.

Të dhënat e elasticitetit të ekuilibrit tregojnë se reduktimi i oksidit të kalciumit me alumin është i mundur në një temperaturë prej 1100–1150°C. Për të arritur një shpejtësi praktikisht të pranueshme reagimi, presioni i mbetur në sistemin e rritjes duhet të jetë nën ekuilibrin P. barazohet , d.m.th., pabarazia Р barazohet >P ost , dhe procesi duhet të kryhet në temperatura të rendit 1200°. Studimet kanë vërtetuar se në një temperaturë prej 1200-1250 ° arrihet përdorimi i lartë (deri në 70-75%) dhe konsum i ulët specifik i aluminit (rreth 0,6-0,65 kg për kg kalcium).

Sipas interpretimit të mësipërm të kimisë së procesit, përbërja optimale është përzierja e krijuar për formimin e 5CaO 3Al në mbetje. 2O 3. Për të rritur shkallën e përdorimit të aluminit, është e dobishme të jepni një tepricë të caktuar të oksidit të kalciumit, por jo shumë (10-20%), përndryshe kjo do të ndikojë negativisht në treguesit e tjerë të procesit. Me një rritje të shkallës së bluarjes së aluminit nga grimcat prej 0,8-0,2 mm në minus 0,07 mm (sipas V. A. Pazukhin dhe A. Ya. Fisher), përdorimi i aluminit në reagim rritet nga 63,7 në 78%.

Përdorimi i aluminit ndikohet gjithashtu nga mënyra e briketimit të ngarkesës. Një përzierje e gëlqeres dhe pluhurit të aluminit duhet të briketohet pa lidhës (për të shmangur daljen e gazit në vakum) me një presion prej 150 kg/cm. 2. Në presione më të ulëta, përdorimi i aluminit zvogëlohet për shkak të ndarjes së aluminit të shkrirë në briketa tepër poroze, dhe në presione më të larta, për shkak të përshkueshmërisë së dobët të gazit. Plotësia dhe shpejtësia e rikuperimit varen gjithashtu nga dendësia e paketimit të briketave në retorte. Kur vendosen pa boshllëqe, kur përshkueshmëria e gazit e të gjithë ngarkesës është e ulët, përdorimi i aluminit zvogëlohet ndjeshëm.

Figura 2 - Skema për marrjen e kalciumit me metodën vakum-termike.

Teknologjia e metodës alumino-termike

Skema teknologjike për prodhimin e kalciumit me metodën aluminotermike është paraqitur në fig. 2. Si lëndë e parë përdoret guri gëlqeror dhe si agjent reduktues përdoret pluhuri i aluminit i përgatitur nga alumini primar (më i mirë) ose sekondar. Alumini i përdorur si agjent reduktues, si dhe lëndët e para, nuk duhet të përmbajë papastërti të metaleve lehtësisht të avullueshme: magnez, zink, alkale etj., të afta të avullojnë dhe të shndërrohen në kondensatë. Kjo duhet të merret parasysh kur zgjidhni klasat e aluminit të ricikluar.

Sipas përshkrimit të S. Loomis dhe P. Staub, në SHBA, në fabrikën New England Lime Co në Kanaan (Connecticut), kalciumi fitohet me metodën aluminotermike. Përdoret gëlqere e përbërjes tipike të mëposhtme, %: 97,5 CaO, 0,65 MgO, 0,7 SiO 2, 0,6 Fe 2Oz + AlOz, 0,09 Na 2O+K 2Oh, 0,5 pjesa tjetër. Produkti i kalcinuar bluhet në një mulli Raymond me një ndarës centrifugale, finesia e bluarjes është (60%) minus 200 rrjetë. Si agjent reduktues, përdoret pluhuri i aluminit, i cili është një mbetje në prodhimin e pluhurit të aluminit. Gëlqereja e djegur nga gropat e mbyllura dhe alumini nga bateritë futen në shkallët e dozimit dhe më pas në mikser. Pas përzierjes, përzierja briketohet në mënyrë të thatë. Në impiantin e përmendur, kalciumi reduktohet në furrat retorte, të cilat më parë përdoreshin për marrjen e magnezit me metodën silikotermike (Fig. 3). Furrat ngrohen me gaz gjenerator. Çdo furrë ka 20 retorte horizontale të bëra prej çeliku zjarrdurues që përmban 28% Cr dhe 15% Ni.

Figura 3 - Furra retorte për prodhimin e kalciumit

Gjatësia e retortës 3 m, diametri 254 mm, trashësia e murit 28 mm. Reduktimi ndodh në pjesën e nxehtë të retortës dhe kondensimi ndodh në skajin e ftohur që del nga fjalimi. Briketat futen në retorte në qese letre, më pas futen kondensatorët dhe mbyllet retorti. Ajri pompohet nga pompat mekanike të vakumit në fillim të ciklit. Pastaj pompat e difuzionit lidhen dhe presioni i mbetur zvogëlohet në 20 mikron.

Retortat nxehen deri në 1200°. Pas 12 orësh. pas ngarkimit hapen dhe shkarkohen retortat. Kalciumi që rezulton ka formën e një cilindri të zbrazët të një mase të dendur kristalesh të mëdha të depozituara në sipërfaqen e një mëngë çeliku. Papastërtia kryesore në kalcium është magnezi, i cili reduktohet në radhë të parë dhe përqendrohet kryesisht në shtresën ngjitur me mëngën. Përmbajtja mesatare e papastërtive është; 0,5-1% Mg, rreth 0,2% Al, 0,005-0,02% Mn, deri në 0,02% N, papastërti të tjera - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - gjenden në intervalin 0.005-0.04%. A. Yu. Taits dhe A. I. Voinitsky përdorën një furre elektrike gjysmë fabrike me vakum me ngrohje qymyrguri për të marrë kalcium me metodën aluminotermike dhe arritën një shkallë përdorimi të aluminit prej 60%, një konsum specifik alumini prej 0,78 kg, një konsum specifik ngarkese prej 4,35 kg, përkatësisht, dhe një konsum specifik të energjisë elektrike 14 kWh për 1 kg metal.

Metali që rezulton, me përjashtim të papastërtisë së magnezit, dallohej nga një pastërti relativisht e lartë. Mesatarisht, përmbajtja e papastërtive në të ishte: 0,003-0,004% Fe, 0,005-0,008% Si, 0,04-0,15% Mn, 0,0025-0,004% Cu, 0,006-0,009% N, 0,25% Al.

2.3.2 Metoda e reduktimit silikotermik kalciumit

Metoda silikotermike është shumë joshëse; agjenti reduktues është ferrosilicon, reagenti është shumë më i lirë se alumini. Megjithatë, procesi silikotermik është më i vështirë për t'u zbatuar sesa ai aluminotermik. Reduktimi i oksidit të kalciumit nga silikoni vazhdon sipas ekuacionit

CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2 Ca. (tetëmbëdhjetë)

Elasticiteti i ekuilibrit të avullit të kalciumit, i llogaritur nga vlerat e energjisë së lirë, është:

°С1300140015001600Р, mm Hg st0.080.150.752.05

Prandaj, në një vakum të rendit prej 0.01 mm Hg. Art. reduktimi i oksidit të kalciumit është i mundur termodinamikisht në një temperaturë prej 1300°. Në praktikë, për të siguruar një shpejtësi të pranueshme, procesi duhet të kryhet në një temperaturë prej 1400-1500°.

Reagimi i reduktimit të oksidit të kalciumit me silikoaluminin vazhdon disi më lehtë, në të cilin si alumini ashtu edhe silikoni i aliazhit shërbejnë si agjentë reduktues. Është vërtetuar eksperimentalisht se në fillim mbizotëron reduktimi me alumin; për më tepër, reaksioni vazhdon me formimin përfundimtar të bCaO 3Al 2Oz sipas skemës së përshkruar më sipër (Fig. 1). Reduktimi i silikonit bëhet i rëndësishëm në temperatura më të larta kur pjesa më e madhe e aluminit ka reaguar; reaksioni vazhdon me formimin e 2CaO SiO 2. Në formë të përmbledhur, reaksioni i reduktimit të oksidit të kalciumit me silikoaluminin shprehet me ekuacionin e mëposhtëm:

mSi + n Al + (4m +2 ?) CaO \u003d m (2CaO SiO 2) + ?n(5CaO Al 2O3 ) + (2m +1, 5n) Ca.

Hulumtimet nga A. Yu. Taits dhe A. I. Voinitsky zbuluan se oksidi i kalciumit reduktohet me 75% ferrosilicon me një rendiment metalik prej 50-75% në një temperaturë prej 1400-1450 ° në një vakum prej 0,01-0,03 mm Hg. Art.; silikoalumini që përmban 60-30% Si dhe 32-58% Al (pjesa tjetër është hekur, titan, etj.) redukton oksidin e kalciumit me një rendiment metalik prej afërsisht 70% në temperaturat 1350-1400 ° në një vakum prej 0,01-0,05 mm Hg . Art. Eksperimentet në një shkallë gjysmë fabrike vërtetuan mundësinë themelore të marrjes së kalciumit në gëlqere me ferrosilicon dhe silikoalumin. Vështirësia kryesore e harduerit është zgjedhja e një rreshtimi që është rezistent ndaj këtij procesi.

Kur zgjidhet ky problem, metoda mund të zbatohet në industri. Zbërthimi i karbitit të kalciumit Prodhimi i kalciumit metalik nga dekompozimi i karbitit të kalciumit

CaC2 = Ca + 2C

duhet konsideruar si premtuese. Në këtë rast, grafiti fitohet si produkt i dytë. V. Mauderly, E. Moser dhe V. Treadwell, pasi llogaritën energjinë e lirë të formimit të karbitit të kalciumit nga të dhënat termokimike, morën shprehjen e mëposhtme për presionin e avullit të kalciumit mbi karbitin e pastër të kalciumit:

rreth \u003d 1,35 - 4505 \ T (1124 - 1712 ° K),

lgp rreth \u003d 6,62 - 13523 \ T (1712-2000 ° K).

Me sa duket, karbidi i kalciumit komercial dekompozohet në temperatura shumë më të larta se sa del nga këto shprehje. Të njëjtët autorë raportojnë dekompozimin termik të karbitit të kalciumit në copa kompakte në 1600-1800°C në një vakum prej 1 mm Hg. Art. Rendimenti i grafitit ishte 94%, kalciumi u mor në formën e një shtrese të dendur në frigorifer. A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar për të përcaktuar vetitë e grafitit të përftuar nga dekompozimi i karbitit të kalciumit, ky i fundit u ngroh në një vakum prej 0.3-1 mm Hg. Art. në një temperaturë prej 1630-1750 °. Grafiti që rezulton ndryshon nga ai i Acheson-it në kokrriza më të mëdha, përçueshmëri më të lartë elektrike dhe densitet më të ulët të masës.

3. Pjesa praktike

Dalja ditore e magnezit nga elektrolizeri për një rrymë prej 100 kA ishte 960 kg kur banja ushqehej me klorur magnezi. Tensioni në shakanë e qelizës është 0,6 V. Përcaktoni:

)Dalja e rrymës në katodë;

)Sasia e klorit të marrë në ditë, me kusht që dalja e rrymës në anodë të jetë e barabartë me daljen aktuale në kod;

)Mbushje ditore MgCl 2në elektrolizer, me kusht që humbja e MgCl 2 ndodhin kryesisht me llum dhe sublimim. Sasia e llumit 0.1 për 1 ton Mg që përmban MgCl 2 në sublimim 50%. Sasia e sublimimit është 0,05 t për 1 t Mg. Përbërja e klorurit të magnezit të derdhur, %: 92 MgCl2 dhe 8 NaCl.

.Përcaktoni daljen e rrymës në katodë:

m etj =I ?k mg · ?

?=m etj \ Unë ?k mg \u003d 960000\100000 0,454 24 \u003d 0,881 ose 88,1%

.Përcaktoni sasinë e Cl të marrë në ditë:

x \u003d 960000 g \ 24 g \ mol \u003d 40000 mol

Konvertimi në vëllim:

х=126785,7 m3

3.a) Gjejmë MgCl të pastër 2, për prodhimin e 960 kg Mg.

x \u003d 95 960 \ 24,3 \u003d 3753 kg \u003d 37,53 ton.

b) humbjet me llum. Nga përbërja e elektrolizuesve të magnezit, %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0,8-2 TiO 2, 0,4-1,0 C, 35 MgCl2 .

kg - 1000 kg

m shl \u003d 960 kg - masa e llumit në ditë.

Në ditë 96 kg llum: 96 0,35 (MgCl2 me llum).

c) humbjet me sublimate:

kg - 1000 kg

kg sublimon: 48 0,5 = 24 kg MgCl 2 me sublimate.

Gjithçka që ju nevojitet për të plotësuar Mg:

33.6+24=3810.6 kg MgCl2 në ditë

Bibliografi

Bazat e Metalurgjisë III

<#"justify">metalurgjia e Al dhe Mg. Vetyukov M.M., Tsyplokov A.M.

Tutoring

Keni nevojë për ndihmë për të mësuar një temë?

Kalciumi(Kalcium), Ca, element kimik i grupit II të sistemit periodik të Mendelejevit, numri atomik 20, masa atomike 40,08; metal i lehtë argjend-bardhë. Elementi natyror është një përzierje e gjashtë izotopeve të qëndrueshme: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca dhe 48 Ca, nga të cilët 40 Ca është më i zakonshmi (96,97%).

Shpërndarja e kalciumit në natyrë. Për sa i përket bollëkut në koren e tokës, Ca zë vendin e 5-të (pas O, Si, Al dhe Fe); përmbajtja 2.96% ndaj peshës. Ai migron fuqishëm dhe grumbullohet në sisteme të ndryshme gjeokimike, duke formuar 385 minerale (të katërta për nga numri i mineraleve). Ka pak Ca në mantelin e Tokës dhe, ndoshta, edhe më pak në thelbin e Tokës (0.02% në meteoritët e hekurit). Ca mbizotëron në pjesën e poshtme të kores së tokës, duke u grumbulluar në shkëmbinjtë bazë; pjesa më e madhe e Ca është e mbyllur në feldspat - anortit Ca; përmbajtja në shkëmbinjtë bazë 6,72%, në acide (granite dhe të tjera) 1,58%. Një diferencim jashtëzakonisht i mprehtë i Ca ndodh në biosferë, i lidhur kryesisht me "ekuilibrin karbonat": kur dioksidi i karbonit ndërvepron me karbonatin CaCO 3, formohet bikarbonat i tretshëm Ca (HCO 3) 2: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \ u003d Ca (HCO 3) 2 \u003d Ca 2+ + 2HCO 3-. Ky reagim është i kthyeshëm dhe është baza e rishpërndarjes së Ca. Me një përmbajtje të lartë të CO 2 në ujëra, Ca është në tretësirë dhe me një përmbajtje të ulët të CO 2, minerali kalcit CaCO 3 precipiton, duke formuar depozita të fuqishme gëlqerore, shkumës dhe mermer.

Migrimi biogjenik gjithashtu luan një rol të madh në historinë e Ca. Në lëndën e gjallë nga elementët metalikë, Ca është kryesori. Njihen organizmat që përmbajnë më shumë se 10% Ca (më shumë karbon), duke ndërtuar skeletin e tyre nga komponimet e Ca, kryesisht CaCO 3 (alga gëlqerore, shumë molusqe, ekinoderma, koralet, rizomat, etj.). Me varrimin e skeleteve të detit. Kafshët dhe bimët shoqërohen me grumbullimin e masave kolosale të algave, koraleve dhe gurëve të tjerë gëlqerorë, të cilët, duke u zhytur në thellësitë e tokës dhe duke u mineralizuar, kthehen në lloje të ndryshme mermeri.

Zonat e gjera me një klimë të lagësht (zona pyjore, tundra) karakterizohen nga një mungesë e Ca - këtu ajo kullohet lehtësisht nga toka. Kjo lidhet me pjellorinë e ulët të tokës, produktivitetin e ulët të kafshëve shtëpiake, madhësinë e tyre të vogël dhe shpesh sëmundjet skeletore. Prandaj gëlqerimi i tokës, ushqimi i kafshëve shtëpiake dhe shpendëve etj.. Përkundrazi, CaCO 3 është pak i tretshëm në një klimë të thatë, prandaj peizazhet stepë dhe shkretëtirë janë të pasura me Ca. Gipsi CaSO 4 2H 2 O shpesh grumbullohet në këneta dhe liqene të kripura.

Lumenjtë sjellin shumë Ca në oqean, por ai nuk qëndron në ujin e oqeanit (përmbajtja mesatare është 0.04%), por përqendrohet në skeletet e organizmave dhe, pas vdekjes së tyre, depozitohet në fund kryesisht në formën e CaCO 3. Llojet e gëlqeres janë të përhapura në fund të të gjithë oqeaneve në thellësi jo më shumë se 4000 m (CaCO 3 shpërndahet në thellësi të mëdha, organizmat atje shpesh përjetojnë mungesë të Ca).

Ujërat nëntokësore luajnë një rol të rëndësishëm në migrimin e Ca. Në masivet gëlqerore ato shpërlajnë fuqishëm në vende CaCO 3, gjë që shoqërohet me zhvillimin e karstit, formimin e shpellave, stalaktiteve dhe stalagmiteve. Përveç kalcitit, në detet e epokave të kaluara gjeologjike, depozitimi i fosfateve Ca (për shembull, depozitat e fosforit Karatau në Kazakistan), dolomiti CaCO 3 · MgCO 3 dhe gipsi në laguna gjatë avullimit ishin të përhapura.

Në rrjedhën e historisë gjeologjike, formimi biogjen i karbonatit u rrit, ndërsa reshjet kimike të kalcitit u ulën. Në detet Prekambriane (mbi 600 milionë vjet më parë) nuk kishte kafshë me një skelet gëlqeror; janë përhapur që nga kambriani (korale, sfungjer etj.). Kjo i atribuohet përmbajtjes së lartë të CO 2 në atmosferën Prekambriane.

Vetitë fizike të kalciumit. Rrjeta kristalore e formës α të Ca (e qëndrueshme në temperaturën e zakonshme) është kub e përqendruar në fytyrë, a = 5,56Å. Rrezja atomike 1,97Å, rrezja jonike Ca 2+ 1,04Å. Dendësia 1,54 g/cm3 (20 °C). Mbi 464 °C, forma β gjashtëkëndore është e qëndrueshme. t pl 851 °C, t kip 1482 °C; koeficienti i temperaturës së zgjerimit linear 22 10 -6 (0-300 °C); përçueshmëri termike në 20 °C 125.6 W/(m K) ose 0.3 cal/(cm s °C); kapaciteti specifik i nxehtësisë (0-100 °C) 623,9 j/(kg K) ose 0,149 cal/(g °C); rezistenca elektrike në 20 °C 4,6 10 -8 ohm m ose 4,6 10 -6 ohm cm; koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike 4,57 10 -3 (20 °C). Moduli i elasticitetit 26 Gn / m 2 (2600 kgf / mm 2); forca në tërheqje 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); kufiri elastik 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), forca e rendimentit 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); zgjatim 50%; Fortësia e Brinell 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Kalciumi me pastërti mjaft të lartë është plastik, i shtypur mirë, i mbështjellë dhe mund të përpunohet.

Vetitë kimike të kalciumit. Konfigurimi i shtresës së jashtme elektronike të atomit Ca 4s 2, sipas të cilit Ca në komponimet është 2-valente. Kimikisht Ca është shumë aktiv. Në temperatura të zakonshme, Ca bashkëvepron lehtësisht me oksigjenin dhe lagështinë në ajër, kështu që ruhet në enë të mbyllura hermetikisht ose nën vaj mineral. Kur nxehet në ajër ose oksigjen, ai ndizet, duke dhënë oksidin bazë CaO. Peroksidet Ca-CaO 2 dhe CaO 4 janë gjithashtu të njohura. Në fillim, Ca reagon me shpejtësi me ujë të ftohtë, më pas reaksioni ngadalësohet për shkak të formimit të një filmi Ca(OH) 2. Ca reagon fuqishëm me ujin e nxehtë dhe acidet, duke çliruar H2 (përveç HNO 3 të koncentruar). Ai reagon me fluorin në të ftohtë, dhe me klorin dhe bromin - mbi 400 ° C, duke dhënë përkatësisht CaF 2, CaCl 2 dhe CaBr 2. Këto halogjene në gjendje të shkrirë formojnë me Ca të ashtuquajturat nënkomponime - CaF, CaCl, në të cilat Ca është formalisht njëvalent. Kur Ca nxehet me squfur, fitohet sulfuri i kalciumit CaS, ky i fundit shton squfur, duke formuar polisulfide (CaS 2, CaS 4 dhe të tjerë). Duke ndërvepruar me hidrogjenin e thatë në 300-400 ° C, Ca formon një hidrid CaH 2 - një përbërës jonik në të cilin hidrogjeni është një anion. Në 500 °C Ca dhe azoti japin nitrid Ca 3 N 2; ndërveprimi i Ca me amoniakun në të ftohtë çon në kompleksin e amoniakut Ca 6 . Kur nxehet pa qasje në ajër me grafit, silikon ose fosfor, Ca jep përkatësisht karabit kalciumi CaC 2 , silicide Ca 2 Si , CaSi , CaSi 2 dhe fosfid Ca 3 P 2 . Ca formon komponime ndërmetalike me Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn e të tjera.

Marrja e kalciumit. Në industri, Ca merret në dy mënyra: 1) duke ngrohur një përzierje të briketuar të pluhurit CaO dhe Al në 1200 ° C në një vakum prej 0,01-0,02 mm Hg. Art.; lëshuar nga reaksioni: 6CaO + 2 Al \u003d 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Avulli i Ca kondensohet në një sipërfaqe të ftohtë; 2) nga elektroliza e shkrirjes së CaCl 2 dhe KCl me një katodë të lëngshme bakri-kalciumi, përgatitet një aliazh Cu - Ca (65% Ca), nga i cili Ca distilohet në një temperaturë prej 950-1000 ° C në një vakum prej 0,1-0,001 mm Hg. Art.

Përdorimi i kalciumit. Në formën e një metali të pastër, Ca përdoret si një agjent reduktues për U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb dhe disa metale të rralla të tokës nga përbërjet e tyre. Përdoret gjithashtu për deoksidimin e çeliqeve, bronzeve dhe lidhjeve të tjera, për heqjen e squfurit nga produktet e naftës, për dehidratimin e lëngjeve organike, për pastrimin e argonit nga papastërtitë e azotit dhe si thithës gazi në pajisjet elektrike me vakum. Materialet kundër fërkimit të sistemit Pb-Na-Ca, si dhe lidhjet Pb-Ca, të cilat përdoren për prodhimin e predhave elektrike, kanë marrë aplikim të madh në teknologji. kabllot. Aliazhi Ca-Si-Ca (silikokalcium) përdoret si deoksidues dhe degazues në prodhimin e çeliqeve me cilësi të lartë.

kalcium në trup. Ca është një nga elementët biogjenikë të nevojshëm për rrjedhën normale të proceseve jetësore. Është i pranishëm në të gjitha indet dhe lëngjet e kafshëve dhe bimëve. Vetëm organizma të rrallë mund të zhvillohen në një mjedis pa Ca. Në disa organizma, përmbajtja e Ca arrin 38%; tek njerëzit - 1.4-2%. Qelizat e organizmave bimorë dhe shtazorë kanë nevojë për raporte të përcaktuara rreptësisht të joneve Ca 2+, Na + dhe K + në mjediset jashtëqelizore. Bimët marrin Ca nga toka. Sipas lidhjes së tyre me Ca, bimët ndahen në kalcefile dhe kalcefile. Kafshët marrin Ca nga ushqimi dhe uji. Ca është i nevojshëm për formimin e një numri strukturash qelizore, ruajtjen e përshkueshmërisë normale të membranave qelizore të jashtme, për fekondimin e vezëve të peshkut dhe kafshëve të tjera dhe aktivizimin e një numri enzimash. Jonet e Ca 2+ transmetojnë ngacmimin tek fibra muskulore, duke shkaktuar tkurrjen e saj, rritjen e forcës së kontraktimeve të zemrës, rritjen e funksionit fagocitar të leukociteve, aktivizojnë sistemin e proteinave mbrojtëse të gjakut dhe marrin pjesë në koagulimin e tij. Në qeliza, pothuajse i gjithë Ca është në formën e komponimeve me proteina, acide nukleike, fosfolipide, në komplekse me fosfate inorganike dhe acide organike. Në plazmën e gjakut të njerëzve dhe kafshëve më të larta, vetëm 20-40% Ca mund të shoqërohet me proteina. Në kafshët me skelet, deri në 97-99% e të gjithë Ca përdoret si material ndërtimi: tek jovertebrorët, kryesisht në formën e CaCO 3 (predha molusqesh, korale), tek vertebrorët, në formën e fosfateve. Shumë jovertebrorë ruajnë Ca para shkrirjes për të ndërtuar një skelet të ri ose për të siguruar funksione jetësore në kushte të pafavorshme.

Përmbajtja e Ca në gjakun e njerëzve dhe kafshëve të larta rregullohet nga hormonet e gjëndrave paratiroide dhe tiroide. Vitamina D luan rolin më të rëndësishëm në këto procese.Absorbimi i Ca ndodh në pjesën e përparme të zorrës së hollë. Asimilimi i Ca përkeqësohet me uljen e aciditetit në zorrë dhe varet nga raporti i Ca, P dhe yndyrës në ushqim. Raporti optimal Ca/P në qumështin e lopës është rreth 1,3 (në patate 0,15, në fasule 0,13, në mish 0,016). Me një tepricë të P ose acid oksalik në ushqim, përthithja e Ca përkeqësohet. Acidet biliare përshpejtojnë përthithjen e saj. Raporti optimal Ca/yndyrë në ushqimin e njeriut është 0,04-0,08 g Ca për 1 g yndyrë. Ekskretimi i Ca ndodh kryesisht përmes zorrëve. Gjitarët gjatë laktacionit humbasin shumë Ca me qumësht. Me shkelje të metabolizmit të fosforit-kalciumit tek kafshët e reja dhe fëmijët, zhvillohet rakitizmi, tek kafshët e rritura - një ndryshim në përbërjen dhe strukturën e skeletit (osteomalacia).

Ndër të gjithë elementët e sistemit periodik, mund të dallohen disa, pa të cilët jo vetëm që është e mundur të zhvillohen sëmundje të ndryshme në organizmat e gjallë, por në përgjithësi është e pamundur të jetosh dhe të rritesh normalisht. Një prej tyre është kalciumi.

Është interesante se kur bëhet fjalë për këtë metal, si një substancë e thjeshtë, nuk ka asnjë përfitim për njeriun, madje edhe dëm. Sidoqoftë, duhet të përmendim vetëm jonet Ca 2+, pasi menjëherë ka një masë pikash që karakterizojnë rëndësinë e tyre.

Pozicioni i kalciumit në tabelën periodike

Karakterizimi i kalciumit, si çdo element tjetër, fillon me një tregues të pozicionit të tij në sistemin periodik. Në fund të fundit, ju lejon të mësoni shumë për këtë atom:

ngarkesa bërthamore;
numri i elektroneve dhe protoneve, neutroneve;
gjendja e oksidimit, më e lartë dhe më e ulët;
konfigurimin elektronik dhe gjëra të tjera të rëndësishme.

Elementi që po shqyrtojmë ndodhet në periudhën e katërt të madhe të grupit të dytë, nëngrupi kryesor, dhe ka numrin serial 20. Gjithashtu, në tabelën periodike kimike është paraqitur pesha atomike e kalciumit - 40.08, që është vlera mesatare e ekzistuesit. izotopet e këtij atomi.

Gjendja e oksidimit është një, gjithmonë konstante, e barabartë me +2. Formula CaO. Emri latin i elementit është kalcium, pra simboli i atomit Ca.

Karakterizimi i kalciumit si një substancë e thjeshtë

Në kushte normale, ky element është metal, me ngjyrë të bardhë argjendi. Formula e kalciumit si substancë e thjeshtë është Ca. Për shkak të aktivitetit të tij të lartë kimik, është në gjendje të formojë shumë komponime që i përkasin klasave të ndryshme.

Në gjendje të ngurtë grumbullimi nuk është pjesë e trupit të njeriut, prandaj është i rëndësishëm për nevoja industriale dhe teknike (kryesisht sinteza kimike).

Është një nga metalet më të zakonshëm për sa i përket pjesës së tij në koren e tokës, rreth 1.5%. Bën pjesë në grupin e tokave alkaline, pasi që tretet në ujë jep alkale, por në natyrë paraqitet në formën e mineraleve dhe kripërave të shumta. Shumë kalcium (400 mg/l) përfshihet në ujin e detit.

Qelizë kristalore

Karakteristika e kalciumit shpjegohet me strukturën e rrjetës kristalore, e cila mund të jetë e dy llojeve (pasi ka një formë alfa dhe një beta):

kubik në qendër të fytyrës;
vëllim-centrike.

Lloji i lidhjes në molekulë është metalik, në vendet e rrjetës, si të gjitha metalet, ka atom-jone.

Të qenit në natyrë

Ekzistojnë disa substanca themelore në natyrë që përmbajnë këtë element.

Uji i detit.
Shkëmbinj dhe minerale.
Organizmat e gjallë (predha dhe guaska, inde kockore etj.).
Ujërat nëntokësore në koren e tokës.

Mund të identifikohen llojet e mëposhtme të shkëmbinjve dhe mineraleve, të cilat janë burime natyrore të kalciumit.

Dolomiti është një përzierje e kalciumit dhe karbonatit të magnezit.
Fluori është fluorid kalciumi.
Gips - CaSO 4 2H 2 O.
Kalcit - shkumës, gur gëlqeror, mermer - karbonat kalciumi.
Alabaster - CaSO 4 0,5H 2 O.
Apatiteti.

Në total janë izoluar rreth 350 minerale dhe shkëmbinj të ndryshëm që përmbajnë kalcium.

Se si të merrni

Për një kohë të gjatë, nuk ishte e mundur të izolohej metali në një formë të lirë, pasi aktiviteti i tij kimik është i lartë, nuk do ta gjeni në natyrë në formën e tij të pastër. Prandaj, deri në shekullin e 19-të (1808), elementi në fjalë ishte një tjetër mister që mbartte tabela periodike.

Kalciumi si metal ishte në gjendje të sintetizonte kimistin anglez Humphrey Davy. Ishte ai që zbuloi i pari tiparet e bashkëveprimit të shkrirjeve të mineraleve të ngurta dhe kripërave me rrymën elektrike. Deri më sot, mënyra më e rëndësishme për të marrë këtë metal është elektroliza e kripërave të tij, si p.sh.

një përzierje e klorureve të kalciumit dhe kaliumit;
një përzierje e fluorit dhe klorurit të kalciumit.

Është gjithashtu e mundur të nxirret kalciumi nga oksidi i tij duke përdorur metodën aluminotermike të zakonshme në metalurgji.

Vetitë fizike

Karakterizimi i kalciumit për sa i përket parametrave fizikë mund të përshkruhet në disa pika.

Gjendja agregate - në kushte normale, e ngurtë.
Pika e shkrirjes - 842 0 С.
Metali është i butë dhe mund të pritet me thikë.
Ngjyra - argjend-e bardhë, e shkëlqyeshme.
Ka veti të mira përcjellëse dhe përcjellëse të nxehtësisë.
Me ngrohje të zgjatur, ai kalon në një gjendje të lëngshme, pastaj në gjendje avulli, duke humbur vetitë e tij metalike. Pika e vlimit 1484 0 С.

Vetitë fizike të kalciumit kanë një veçori. Kur presioni ushtrohet në një metal, në një moment në kohë ai humbet vetitë e tij metalike dhe aftësinë për të përcjellë energjinë elektrike. Sidoqoftë, me një rritje të mëtejshme të ekspozimit, ai rikthehet përsëri dhe shfaqet si një superpërçues, disa herë më i lartë se pjesa tjetër e elementeve për sa i përket këtyre treguesve.

Vetitë kimike

Aktiviteti i këtij metali është shumë i lartë. Prandaj, ka shumë ndërveprime në të cilat hyn kalciumi. Reagimet me të gjithë jometalet janë të zakonshme për të, sepse si agjent reduktues është shumë i fortë.

Në kushte normale reagon lehtësisht me formimin e përbërjeve binare përkatëse me: halogjenet, oksigjenin.
Kur nxehet: hidrogjeni, azoti, karboni, silikoni, fosfori, bor, squfuri dhe të tjerët.
Në ajër të hapur, ai ndërvepron menjëherë me dioksidin e karbonit dhe oksigjenin, prandaj mbulohet me një shtresë gri.
Reagon dhunshëm me acidet, ndonjëherë me ndezje.

Vetitë interesante të kalciumit shfaqen kur bëhet fjalë për të në përbërjen e kripërave. Pra, shpellat e bukura që rriten në tavan dhe mure nuk janë gjë tjetër veçse të formuara me kalimin e kohës nga uji, dioksidi i karbonit dhe bikarbonati nën ndikimin e proceseve brenda ujërave nëntokësore.

Duke marrë parasysh se sa aktiv është metali në gjendjen e tij normale, ai ruhet në laboratorë, si ato alkaline. Në një enë qelqi të errët, me kapak të mbyllur mirë dhe nën një shtresë vajguri ose parafine.

Një reagim cilësor ndaj jonit të kalciumit është ngjyra e flakës në një ngjyrë të bukur, të ngopur me tulla të kuqe. Është gjithashtu e mundur të identifikohet një metal në përbërjen e përbërjeve nga precipitatet e patretshme të disa prej kripërave të tij (karbonat kalciumi, fluori, sulfati, fosfati, silikati, sulfiti).

lidhjet metalike

Llojet e komponimeve metalike janë si më poshtë:

oksid;
hidroksid;
kripërat e kalciumit (të mesme, acidike, bazike, të dyfishta, komplekse).

Oksidi i kalciumit i njohur si CaO përdoret për të krijuar një material ndërtimi (gëlqere). Nëse e shuani oksidin me ujë, merrni hidroksidin përkatës, i cili shfaq vetitë e një alkali.

Janë kripërat e ndryshme të kalciumit që përdoren në sektorë të ndryshëm të ekonomisë që kanë një rëndësi të madhe praktike. Çfarë lloj kripërash ekzistojnë, e kemi përmendur tashmë më lart. Le të japim shembuj të llojeve të këtyre përbërjeve.

Kripërat mesatare - karbonat CaCO 3, fosfat Ca 3 (PO 4) 2 dhe të tjera.
Acidi - hidrosulfat CaHSO 4.
Ato kryesore janë bikarbonat (CaOH) 3 PO 4.
Kompleksi - Cl 2.
Dyshe - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

Është në formën e komponimeve të kësaj klase që kalciumi është i rëndësishëm për sistemet biologjike, pasi kripërat janë burimi i joneve për trupin.

Roli biologjik

Pse është kalciumi i rëndësishëm për trupin e njeriut? Ka disa arsye.

Janë jonet e këtij elementi që janë pjesë e substancës ndërqelizore dhe lëngut të indeve, duke marrë pjesë në rregullimin e mekanizmave të ngacmimit, prodhimin e hormoneve dhe neurotransmetuesve.
Kalciumi grumbullohet në kocka, smaltin e dhëmbëve në një sasi prej rreth 2.5% të peshës totale trupore. Kjo është shumë dhe luan një rol të rëndësishëm në forcimin e këtyre strukturave, ruajtjen e forcës dhe stabilitetit të tyre. Rritja e trupit pa të është e pamundur.
Koagulimi i gjakut varet edhe nga jonet në fjalë.
Është pjesë e muskulit të zemrës, duke marrë pjesë në ngacmimin dhe tkurrjen e tij.
Është pjesëmarrës në proceset e ekzocitozës dhe ndryshimeve të tjera ndërqelizore.

Nëse sasia e kalciumit të konsumuar nuk është e mjaftueshme, atëherë zhvillimi i sëmundjeve të tilla si:

rakit;
osteoporoza;
sëmundjet e gjakut.

Norma ditore për një të rritur është 1000 mg, dhe për fëmijët nga 9 vjeç 1300 mg. Për të parandaluar një tepricë të këtij elementi në trup, doza e treguar nuk duhet të tejkalohet. Përndryshe, sëmundjet e zorrëve mund të zhvillohen.

Për të gjitha qeniet e tjera të gjalla, kalciumi nuk është më pak i rëndësishëm. Për shembull, megjithëse shumë nuk kanë një skelet, mjetet e jashtme për forcimin e tyre janë gjithashtu formacione të këtij metali. Midis tyre:

butak;
midhje dhe goca deti;
sfungjerë;
polipet e koraleve.

Të gjithë ata mbajnë në shpinë ose, në parim, formojnë në procesin e jetës një lloj skeleti të jashtëm që i mbron nga ndikimet e jashtme dhe grabitqarët. Përbërësi kryesor i tij janë kripërat e kalciumit.

Kafshët vertebrore, si njerëzit, kanë nevojë për këto jone për rritjen dhe zhvillimin normal dhe i marrin ato me ushqim.

Ka shumë opsione me të cilat është e mundur të kompensoni normën e munguar të elementit në trup. Më e mira nga të gjitha, natyrisht, metodat natyrore - produktet që përmbajnë atomin e dëshiruar. Megjithatë, nëse për ndonjë arsye kjo është e pamjaftueshme ose e pamundur, rruga mjekësore është gjithashtu e pranueshme.

Pra, lista e ushqimeve që përmbajnë kalcium është diçka e tillë:

produkte të qumështit dhe qumështit të thartë;
peshku;
zarzavate;
drithëra (hikërror, oriz, pasta me miell integral);
disa fruta agrume (portokall, mandarina);
bishtajore;
të gjitha arrat (sidomos bajamet dhe arrat).

Nëse jeni alergjik ndaj disa produkteve ose nuk mund t'i përdorni ato për një arsye tjetër, atëherë përgatitjet që përmbajnë kalcium do të ndihmojnë për të rimbushur nivelin e elementit të dëshiruar në trup.

Të gjitha janë kripëra të këtij metali, të cilat kanë aftësinë të përthithen lehtësisht nga trupi, të përthithen shpejt në gjak dhe në zorrët. Midis tyre, më të njohurat dhe më të përdorurat janë më poshtë.

Klorur kalciumi - tretësirë për injeksion ose për administrim oral për të rriturit dhe fëmijët. Ai ndryshon në përqendrimin e kripës në përbërje, përdoret për "injeksione të nxehta", sepse shkakton pikërisht një ndjesi të tillë kur injektohet. Ka forma me lëng frutash për të lehtësuar gëlltitjen.
Në dispozicion si tableta (0,25 ose 0,5 g) dhe solucione për injeksion intravenoz. Shpesh në formën e tabletave përmban aditivë të ndryshëm frutash.
Laktati i kalciumit - i disponueshëm në tableta prej 0,5 g.

Artikulli i mëparshëm: Nëse produkti ndahet me një nga faktorët, atëherë do të merret një faktor tjetër Artikulli vijues: Format bazë të përshëndetjes (përkthyer nga Nihao)