Sifat kalsium, struktur, memperoleh, menggunakan

Dia kalsium Ia adalah logam alkali yang dimiliki oleh kumpulan 2 jadual berkala (SR. Scholambara). Logam ini menduduki tempat kelima yang banyak antara unsur -unsur yang ada di kerak bumi; Di belakang besi dan aluminium. Ia diwakili dengan simbol kimia CA, dan nombor atomnya ialah 20.

Kalsium mewakili 3.64% kerak bumi dan merupakan logam yang paling banyak di dalam tubuh manusia, yang mewakili 2% beratnya. Dia tidak bebas; Tetapi ia adalah sebahagian daripada banyak mineral dan sebatian kimia.

Kalsium logam kesucian tinggi disimpan dalam minyak mineral untuk melindunginya dari oksigen dan kelembapan. Sumber: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Sebagai contoh, ia terletak di Mineral Calcita, yang seterusnya adalah sebahagian daripada batu kapur. Kalsium karbonat hadir di bumi seperti marmar, dolomit, kulit telur, koral, mutiara, stalaktit, stalagmit, serta dalam cengkerang banyak haiwan laut atau siput.

Di samping itu, kalsium adalah sebahagian daripada mineral lain, seperti plaster, anhidrit, fluorit, dan apatite. Tidak menghairankan bahawa ia adalah sinonim untuk tulang di peringkat kebudayaan.

Apabila kalsium terdedah kepada udara, salutan kekuningan dilindungi, produk campuran oksida, nitrur dan kalsium hidroksida. Walau bagaimanapun, baru memotong permukaan berkilau, perak putih. Ia lembut dengan kekerasan pada skala 1.75 mohs.

Kalsium melakukan pelbagai fungsi dalam makhluk hidup, di antaranya adalah sebahagian daripada sebatian yang menentukan struktur dan fungsi sistem tulang; campur tangan dalam air terjun pembekuan yang mengaktifkan beberapa faktor pembekuan, mengenal pasti sebagai faktor IV.

Di samping itu, kalsium campur tangan dalam penguncupan otot, yang membolehkan kesatuan protein kontraksi (actin dan myosin); dan memudahkan pembebasan beberapa neurotransmitter, termasuk acetylcholine.

Kimia hampir selalu mengambil bahagian dalam sebatian organik atau bukan organik seperti cam divalen²⁺. Ia adalah salah satu kation dengan bilangan koordinasi tertinggi, iaitu, ia dapat berinteraksi dengan beberapa molekul atau ion pada masa yang sama.

[TOC]

Sejarah

Pada zaman dahulu

Sebatian kalsium seperti kapur (CAO) atau plaster (kes₄) telah digunakan selama beribu tahun oleh manusia, mengabaikan struktur kimia mereka. Lime sebagai bahan binaan dan plaster untuk penjelasan patung digunakan 7.000 tahun a.C.

Di Mesopotamia, ketuhar kapur ditemui yang digunakan 2.500 a.C. Dalam jangka masa yang rapat, plaster digunakan semasa pembinaan piramid besar Giza.

Pengenalpastian dan pengasingan

Joseph Black (1755) menjelaskan bahawa kapur lebih ringan daripada batu kapur (kalsium karbonat) yang menimbulkannya. Ini kerana ia kehilangan karbon dioksida semasa pemanasan.

Antoine Lavoiser (1787) menyimpulkan bahawa kapur harus menjadi oksida unsur kimia yang tidak diketahui.

Sir Humphrey Davy (1808) Tepat pada tahun dia menemui Boro, melakukan perkara yang sama dengan kalsium menggunakan teknik elektrolisis, yang digunakan oleh Jakar Berzelius dan Magnus Martin.

Davy Kalsium dan Magnesium Terasing Menggunakan Reka Bentuk Eksperimen yang Sama.  Saya bercampur kalsium oksida dengan merkuri oksida (ii) pada plat platinum, digunakan sebagai anod (+), manakala katod (-) adalah dawai platinum sebahagiannya tenggelam dalam merkuri.

Boleh melayani anda: hibrida kimia

Elektrolisis menghasilkan amalgam kalsium dan merkuri. Untuk membersihkan kalsium amalgam tertakluk kepada penyulingan. Walau bagaimanapun, tiada kalsium tulen diperoleh.

Sifat

Penerangan fizikal

Logam perak putih, berubah menjadi putih kelabu apabila terdedah ke udara. Di udara lembap memperoleh kabus kelabu kebiruan. Habuk pepejal atau kering. Struktur kristal berpusat di muka.

Berat atom

40,078 g/mol.

Takat lebur

842 ºC.

Takat didih

1.484 ºC.

Ketumpatan

-1.55 g/cm³ pada suhu bilik.

-1,378 g/cm³ Dalam keadaan cair di titik lebur.

Haba Fusion

8.54 kJ/mol.

Haba pengewapan

154.7 kJ/mol.

Kapasiti kalori molar

25,929 j/(mol · k).

Kapasiti kalori tertentu

0.63 j/g · k

Elektronegativiti

1.0 pada skala Pauling

Tenaga pengionan

-Pengionan pertama 589.8 kJ/mol

-Pengionan kedua 1.145 kJ/mol

-Pengionan Ketiga 4.912 kJ/mol

-Pengionan keempat 6.490.57 kJ/mol dan terdapat 4 lagi tenaga pengionan.

Radio atom

197 malam

Radio Covalent

176 ± 10 malam

Pengembangan haba

22.3 μm/m · k pada 20 ° C.

Konduktansi haba

201 w/m · k

Resistiviti elektrik

336 nΩ · m pada 20 ºC.

Kekerasan

1.75 pada skala Mohs.

Isotop

Kalsium mempunyai 6 isotop semulajadi: ⁴⁰Ac, ⁴²Ac, ⁴³Ac, ⁴⁴Ac, ⁴⁶Ca dan ⁴⁸CA, dan 19 isotop sintetik radioaktif. Isotop yang paling banyak adalah ⁴⁰CA (96.94%), ⁴⁴CA (2,086%) dan ⁴²CA (0.647%).

Reaktiviti

Kalsium bertindak balas secara spontan dengan air, menyebabkan kalsium dan hidrogen gas hidroksida. Bertindak balas dengan oksigen dan nitrogen udara, menghasilkan kalsium oksida dan kalsium nitrida. Apabila pecahan dibakar secara spontan di udara.

Apabila kalsium dipanaskan, ia bertindak balas dengan hidrogen untuk membentuk haluro. Ia juga bertindak balas dengan semua halogen untuk membentuk halogenuros. Ia juga bertindak balas dengan boron, sulfur, karbon dan fosforus.

Struktur dan Konfigurasi Kalsium Elektronik

Atom kalsium mengikat dengan ikatan logam, menyumbang dua elektron Valencia ke arus elektron. Oleh itu, interaksi antara atom CA dan jalur elektronik yang dihasilkan berakhir Kubik berpusatkan muka).

Jika CCC kalsium ini dipanaskan pada suhu sekitar 450 ° C, ia mengalami peralihan ke fasa HCP (heksagon padat, atau Hexagonal paling dekat). Iaitu, strukturnya menjadi padat.

Atom kalsium mempunyai konfigurasi elektronik berikut:

[AR] 4S²

Yang akan menjelaskan bahawa kedua -dua elektron valensi untuk logam ini berasal dari 4s orbital mereka yang paling luar. Apabila kehilangannya, kation divalen terbentuk²⁺, isolektronik kepada gas argon mulia; ini adalah AR dan CA²⁺ Mereka mempunyai bilangan elektron yang sama.

Ia adalah 4s orbital kalsium yang bergabung untuk menubuhkan kumpulan Valencia kristal ini. Dengan cara yang sama ia berlaku dengan orbital kosong 4p, yang menubuhkan band memandu.

Boleh melayani anda: aluminium hidrida (ALH3): struktur, sifat, kegunaan

Memperoleh

Kalsium dihasilkan secara komersil oleh elektrolisis kalsium klorida cair. Reaksi berikut berlaku di elektrod:

Dalam anod: 2cl^- (L) => cl₂ (g) +2e^-

Kalsium disimpan sebagai logam dalam katod semasa menangkap kalsium ionik elektron.

Di Katod: CA²⁺ (L) +2 e^-    => CA (s)

Dalam kalsium skala kecil boleh berlaku dengan mengurangkan kalsium oksida dengan aluminium, atau kalsium klorida dengan natrium logam.

6 cao +2 al => 3 ca +ca₃Kepada₂Sama ada₆

CACL₂      +      2 na => ca +naCl

Aplikasi

Kalsium Elemental

Kalsium digunakan sebagai bahan tambahan dalam pembuatan mentol kaca, menambah mentol semasa tahap awal penjelasannya. Ia juga ditambah hingga akhir untuk menggabungkan dengan gas yang kekal di dalam mentol.

Ia digunakan sebagai disintegrator dalam pengeluaran logam seperti tembaga dan keluli. Aloi kalsium dan cesium digunakan dalam pengedar untuk menjana sparker. Kalsium adalah ejen pengurangan, tetapi juga mempunyai aplikasi deoksidasi dan degrease.

Kalsium digunakan dalam penyediaan logam seperti krom, thorium, uranium mengelilingi dan lain -lain dari oksida mereka. Ia digunakan sebagai agen aloi untuk aluminium, tembaga, plumbum, magnesium dan logam asas lain; dan sebagai deoksidan untuk beberapa aloi suhu tinggi.

Kalsium dalam aloi dengan plumbum (0.04%) berfungsi sebagai penutup untuk kabel telefon. Ia digunakan dalam aloi dengan magnesium dalam implan ortopedik untuk memanjangkan tempohnya.

Kalsium karbonat

Ia mengisi bahan dalam seramik, kaca, plastik dan lukisan, serta bahan mentah untuk pengeluaran kapur. Karbonat sintetik kemurnian tinggi digunakan dalam ubat sebagai suplemen diet antacid dan kalsium. Ia juga digunakan sebagai bahan tambahan makanan.

Kalsium oksida

Kalsium oksida digunakan dalam industri pembinaan, yang digunakan di Frisado dinding. Ia juga menyertai konkrit. Pada abad kesembilan belas, blok kalsium oksida dibakar untuk menerangi peringkat dengan cahaya putih yang sengit.

Lime (sekali lagi, kalsium oksida) digunakan untuk menghapuskan komponen yang tidak diingini dari keluli seperti silikon dioksida (SIO₂) Hadir dalam bahan besi. Produk tindak balas adalah kalsium silikat (casio₃) dipanggil "sca".

Lime digabungkan dengan air untuk membentuk kalsium hidroksida; Flocula kompaun ini dan tenggelam oleh kekotoran ke arah bawah tangki.

Bahagian dalam cerobong ditutup dengan kapur untuk menghilangkan emanasi dari kilang -kilang. Oleh itu, sebagai contoh, menangkap sulfur dioksida (begitu₂), yang menyumbang kepada hujan asid, dan mengubahnya menjadi kalsium sulfit (kes₃).

Kalsium klorida

Kalsium klorida digunakan dalam kawalan ais di jalan raya; Perapi untuk tomato yang hadir dalam tin; Pembangunan badan kereta dan trak.

Boleh melayani anda: alkohol sekunder: apakah, struktur, sifat, kegunaan

Kalsium sulfat

Ia biasanya dibentangkan sebagai kes₄· 2h₂Atau (plaster), digunakan sebagai perapi tanah. Plaster berkalil digunakan dalam pembuatan jubin, papan dan reben. Ia juga digunakan untuk imobilisasi patah tulang.

Kalsium fosfat

Fosfat kalsium berada dalam pelbagai bentuk dan digunakan sebagai baja. Garam kalsium asid (CAH₂PO₄) Ia digunakan sebagai baja dan penstabil plastik. Kalsium fosfat menjadi sebahagian daripada tisu tulang, terutamanya sebagai hidroksiapatit.

Sebatian kalsium lain

Terdapat banyak sebatian kalsium dengan pelbagai aplikasi. Sebagai contoh, kalsium karbida digunakan untuk mendapatkan asetilena, yang digunakan dalam obor kimpalan. Kalsium Alginat digunakan sebagai ejen penebalan dalam produk makanan seperti ais krim.

Kalsium hipoklorit digunakan sebagai ejen pemutihan, deodoran, fungisida dan algisus.

Kalsium permanganat adalah cecair kipas untuk roket. Ia juga digunakan sebagai ejen pembersihan air, dan dalam pengeluaran tekstil.

Fungsi biologi

Kalsium memenuhi pelbagai fungsi dalam makhluk hidup:

-Campur tangan dalam air terjun pembekuan seperti faktor IV.

-Ia perlu untuk pengaktifan beberapa faktor pembekuan, termasuk thrombin.

-Dalam kalsium otot rangka melepaskan tindakan penghambatan sistem protein pada penguncupan otot, yang membolehkan jambatan actin-miliosin terbentuk, yang menghasilkan penguncupan.

-Menstabilkan saluran ionik sel -sel yang mengasyikkan. Dalam hypocalcemia, saluran natrium diaktifkan, yang menghasilkan kemasukan natrium ke dalam sel, penguncupan yang berterusan (tetania) yang boleh mematikan dapat dihasilkan.

-Di samping.

Risiko dan langkah berjaga -jaga

Bertindak balas secara eksotermik dengan air. Oleh itu, ia boleh menghasilkan kecederaan serius di mulut, esofagus atau perut.

Kepada pekerja risiko ini terdedah di laman web di mana elemen kalsium berlaku atau di mana aplikasi diberikan kepada logam. Langkah berjaga -jaga adalah untuk melindungi topeng yang mengelakkan habuk, pakaian dan pengudaraan yang mencukupi.

Hypercalcemia sangat berbahaya dan boleh disebabkan terutamanya oleh rembesan berlebihan hormon parathyroid atau pengambilan vitamin D yang dibesar -besarkan. Pengambilan kalsium yang berlebihan, contohnya lebih besar daripada 2.5 g/hari, jarang menyebabkan hiperkalkemia.

Kalsium yang berlebihan berkumpul di buah pinggang yang menyebabkan pengiraan buah pinggang dan nefrosis buah pinggang. Di samping itu, pengumpulan kalsium di dinding saluran darah mengubah keanjalannya, yang boleh menjadi punca hipertensi, melambatkan aliran darah dan trombosis.

Langkah berjaga -jaga asas adalah kemasukan antara peperiksaan makmal yang kalsium, ketika memerhatikan doktor dalam ciri -ciri gejala pesakit yang membuat hiperkalkemia disyaki dan memulakan rawatan yang betul.

Rujukan

1. W. Badan kapal. (1921). Struktur kristal kalsium. doi.org/10.1103/PhysRev.17.42
2. Wikipedia. (2019). Kalsium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Advameg, Inc. (2019). Kalsium. Kimia dijelaskan. Pulih dari: kimiaExplaed.com
4.  Timothy p. Hanusa. (11 Januari 2019). Kalsium. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com
5. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2019). Kalsium. Pangkalan data PUBCHEM. CID = 5460341. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
6. Weblements. (2019). Kalsium: Keperluan. Diperolehi dari: Weblements.com