Karakterizacija kalcijuma. svojstva kalcijuma. Kalcijum Formula

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 05:19

Među svim elementima periodnog sistema postoji nekoliko njih, bez kojih ne samo da je moguće razviti razne bolesti u živim organizmima, već je općenito nemoguće normalno živjeti i rasti. Jedan od njih je kalcijum.

Zanimljivo je da kada je u pitanju ovaj metal, kao jednostavna supstanca, on nema nikakvu korist za čoveka, čak ni štetu. Međutim, treba samo spomenuti jone Ca²⁺, jer odmah postoji masa tačaka koje karakterišu njihovu važnost.

Položaj kalcijuma u periodičnom sistemu

Karakterizacija kalcijuma, kao i svakog drugog elementa, počinje naznakom njegovog položaja u periodičnom sistemu. Na kraju krajeva, omogućava da se nauči mnogo o ovom atomu:

• core charge;
• broj elektrona i protona, neutrona;
• oksidacijsko stanje, više i niže;
• elektronska konfiguracija i druge važne stvari.

Element koji razmatramo nalazi se u četvrtom velikom periodu druge grupe, glavne podgrupe i ima serijski broj 20. Takođe, hemijski periodni sistem pokazuje atomsku težinu kalcijuma - 40,08, što je prosek vrijednost postojećih izotopa ovogatom.

Oksidacijsko stanje je jedno, uvijek konstantno, jednako +2. Formula višeg oksida CaO. Latinski naziv za element je kalcijum, otuda simbol za atom Ca.

Karakterizacija kalcijuma kao jednostavne supstance

U normalnim uslovima, ovaj element je metal, srebrno bijel. Formula kalcijuma kao jednostavne supstance je Ca. Zbog svoje visoke hemijske aktivnosti, u stanju je da formira mnoga jedinjenja koja pripadaju različitim klasama.

U čvrstom agregacijskom stanju, nije uključen u ljudsko tijelo, stoga je važan za industrijske i tehničke potrebe (uglavnom hemijske sinteze).

Jedan je od najčešćih metala po udjelu u zemljinoj kori, oko 1,5%. Spada u grupu zemnoalkalnih, jer kada se rastvori u vodi daje alkalije, ali se u prirodi javlja u obliku više minerala i soli. Mnogo kalcijuma (400 mg/l) sadrži morsku vodu.

Kristalna rešetka

Karakteristika kalcija se objašnjava strukturom kristalne rešetke, koja može imati dva tipa (pošto postoji alfa i beta oblik):

• cubic face-centric;
• volume centric.

Vrsta veze u molekulu je metalna, na mjestima rešetke, kao i kod svih metala, postoje atom-joni.

Biti u prirodi

U prirodi postoji nekoliko osnovnih supstanci koje sadrže ovaj element.

1. Morska voda.
2. Stjene i minerali.
3. Živi organizmi (školjke iškoljke, koštano tkivo i tako dalje).
4. Podzemne vode u zemljinoj kori.

Sljedeće vrste stijena i minerala mogu se identificirati kao prirodni izvori kalcija.

1. Dolomit je mješavina kalcijuma i magnezijum karbonata.
2. Fluorit - kalcijum fluorid.
3. Gips - CaSO₄ 2H₂O.
4. Kalcit - kreda, krečnjak, mermer - kalcijum karbonat.
5. Alabaster - CaSO₄ 0.5H₂O.
6. Apatity.

Ukupno postoji oko 350 različitih minerala i stijena koje sadrže kalcij.

Načini dobijanja

Nije bilo moguće izolovati metal u slobodnom obliku dugo vremena, pošto je njegova hemijska aktivnost visoka, nećete ga naći u čistom obliku u prirodi. Stoga je do 19. vijeka (1808.) predmetni element bio još jedna misterija koju je nosio periodni sistem.

Kalcijum kao metal bio je u stanju da sintetiše engleski hemičar Humphrey Davy. On je prvi otkrio karakteristike interakcije talina čvrstih minerala i soli s električnom strujom. Do danas, još uvijek najrelevantniji način dobivanja ovog metala je elektroliza njegovih soli, kao što su:

• mješavina kalcijumovih i kalijum hlorida;
• mješavina fluorida i kalcijum hlorida.

Takođe je moguće ekstrahovati kalcijum iz njegovog oksida pomoću aluminotermne metode uobičajene u metalurgiji.

Fizička svojstva

Karakterizacija kalcijuma u smislu fizičkih parametara može se opisati u nekoliko tačaka.

1. Agregatno stanje je solidno pod normalnim uslovima.
2. Tačka topljenja - 842 ⁰C.
3. Metal je mekan, može se rezati nožem.
4. Boja - srebrno bijela, sjajna.
5. Ima dobra provodljiva i termička svojstva.
6. Kada se dugo zagreva, prelazi u tečno, a zatim u parno stanje, gubi svoja metalna svojstva. Tačka ključanja 1484 ⁰C.

Fizička svojstva kalcijuma imaju jednu osobinu. Kada se na metal izvrši pritisak, on u nekom trenutku gubi svoja metalna svojstva i sposobnost da provodi električnu energiju. Međutim, sa daljim povećanjem ekspozicije, ponovo se obnavlja i manifestuje se kao supravodič, nekoliko puta veći od ostalih elemenata u ovim indikatorima.

Hemijska svojstva

Aktivnost ovog metala je veoma visoka. Stoga postoje mnoge interakcije u koje kalcijum ulazi. Reakcije sa svim nemetalima su mu uobičajene, jer je kao redukcioni agens veoma jak.

1. U normalnim uslovima lako reaguje da formira odgovarajuća binarna jedinjenja sa: halogenima, kiseonikom.
2. Kada se zagrije: vodonik, dušik, ugljik, silicijum, fosfor, bor, sumpor i ostalo.
3. Na otvorenom, odmah stupa u interakciju sa ugljičnim dioksidom i kiseonikom, pa se prekriva sivim premazom.
4. Nasilno reaguje sa kiselinama, ponekad zapaljivo.

Zanimljiva svojstva kalcijuma se pojavljuju kada je u pitanjuo tome u sastavu soli. Dakle, prekrasni pećinski stalaktiti i stalagmiti koji rastu na stropu i zidovima nisu ništa drugo do kalcijum karbonat, nastao tokom vremena iz vode, ugljičnog dioksida i bikarbonata pod utjecajem procesa unutar podzemnih voda.

S obzirom na to koliko je metal aktivan u svom normalnom stanju, on se skladišti u laboratorijama, poput onih alkalnih. U posudi od tamnog stakla, sa dobro zatvorenim poklopcem i ispod sloja kerozina ili parafina.

Kvalitativna reakcija na jon kalcijuma je boja plamena u prelepoj, bogatoj ciglano-crvenoj boji. Takođe je moguće identifikovati metal u sastavu jedinjenja po nerastvorljivim precipitatima nekih njegovih soli (kalcijum karbonat, fluorid, sulfat, fosfat, silikat, sulfit).

Metalni spojevi

Vrste metalnih jedinjenja su sledeće:

• oksid;
• hidroksid;
• kalcijumove soli (srednje, kisele, bazične, dvostruke, kompleksne).

Kalcijum oksid je poznat kao živo kreč. CaO se koristi za stvaranje građevinskog materijala (kreč). Ako oksid ugasite vodom, dobijate odgovarajući hidroksid, koji pokazuje svojstva lužine.

Različite soli kalcijuma, koje se koriste u različitim sektorima privrede, imaju veliki praktični značaj. Koje vrste soli postoje, već smo spomenuli gore. Evo primjera tipova ovih jedinjenja.

1. Srednje soli - karbonat CaCO₃, fosfatni Ca₃(PO₄) ₂ i drugi.
2. Kiseli - hidrosulfatni CaHSO₄.
3. Osnovni - bikarbonat(SaOH)₃PO₄.
4. Complex - [Ca (NH₃)₈] Cl_2.
5. Double - 5Ca(NO₃)₂NH₄NO 3_10H2_O.

U obliku jedinjenja ove klase kalcijum je važan za biološke sisteme, pošto su soli izvor jona za tijelo.

Biološka uloga

Koji je značaj kalcijuma za ljudski organizam? Postoji nekoliko razloga.

1. U pitanju su joni ovog elementa koji su dio međućelijske supstance i tkivne tekućine, učestvujući u regulaciji mehanizama ekscitacije, proizvodnji hormona i neurotransmitera.
2. Kalcijum se akumulira u kostima, zubnoj caklini u količini od oko 2,5% ukupne telesne težine. Ovo je dosta i igra važnu ulogu u jačanju ovih struktura, održavanju njihove snage i stabilnosti. Rast tijela bez toga je nemoguć.
3. Zgrušavanje krvi takođe zavisi od jona u pitanju.
4. Deo je srčanog mišića, učestvuje u njegovoj ekscitaciji i kontrakciji.
5. Učesnik je procesa egzocitoze i drugih intracelularnih promjena.

Ako količina unesenog kalcijuma nije dovoljna, dolazi do razvoja bolesti kao što su:

• rahitis;
• osteoporoza;
• bolesti krvi.

Dnevna norma za odraslu osobu je 1000 mg, a za djecu od 9 godina 1300 mg. Kako bi se spriječio višak ovog elementa u tijelu, naznačenu dozu ne treba prekoračiti. Inačeslučaju, može se razviti bolest crijeva.

Za sva druga živa bića, kalcijum nije ništa manje važan. Na primjer, mnogi beskičmenjaci, iako nemaju kostur, međutim, vanjska sredstva za njihovo jačanje također su formacije ovog metala. Među njima:

• školjke;
• dagnje i ostrige;
• spužve;
• koralni polipi.

Svi oni nose na leđima ili, u principu, u procesu života formiraju neku vrstu vanjskog skeleta koji ih štiti od vanjskih utjecaja i predatora. Njegova glavna komponenta su kalcijumove soli.

Kremenjaci, kao i ljudi, trebaju ove jone za normalan rast i razvoj i dobijaju ih iz hrane.

Preparati koji sadrže kalcijum

Postoji mnogo opcija pomoću kojih je moguće nadoknaditi element koji nedostaje u tijelu. Najbolje od svega, naravno, prirodne metode - proizvodi koji sadrže željeni atom. Međutim, ako je iz nekog razloga ovo nedovoljno ili nemoguće, medicinski put je također prihvatljiv.

Dakle, lista namirnica koje sadrže kalcijum je otprilike ovako:

• mliječni i kiselo-mliječni proizvodi;
• riba;
• zeleni;
• žitarice (heljda, pirinač, peciva od celog zrna pšenice);
• neki citrusi (narandže, mandarine);
• mahunarke;
• svi orasi (posebno bademi i orasi).

Ako ste alergični na neke proizvode ili ih ne možete koristiti iz nekog drugog razloga, tada napunite nivo željenog elementa u tijelupreparati koji sadrže kalcij će pomoći.

Sve su to soli ovog metala, koje imaju sposobnost da se lako apsorbuju u organizmu, brzo se apsorbuju u krv i creva. Među njima, sljedeće su najpopularnije i korišćene.

1. Kalcijum hlorid - rastvor za injekciju ili oralnu primenu kod odraslih i dece. Razlikuje se po koncentraciji soli u sastavu, koristi se za "vruće injekcije", jer pri ubrizgavanju izaziva upravo takav osjećaj. Oblici voćnog soka su dostupni radi lakšeg gutanja.
2. Kalcijum glukonat. Dostupne u obliku tableta (0,25 ili 0,5 g) i rastvora za intravenske injekcije. Često u obliku tableta sadrži razne voćne aditive.
3. Kalcijum laktat - dostupan u tabletama od 0,5g