Kaltsiy(Kalsiy), Ca, Mendeleyev davriy sistemasi II guruh kimyoviy elementi, atom raqami 20, atom massasi 40,08; kumush-oq engil metall. Tabiiy element oltita barqaror izotoplarning aralashmasi: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca va 48 Ca, ulardan 40 Ca eng keng tarqalgan (96,97%).

Ca birikmalari - ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - yonayotgan ohaktosh mahsuloti) qadim zamonlardan beri qurilishda ishlatilgan. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy modda deb hisoblashgan. 1789-yilda A.Lavuazye ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi. 1808-yilda G.Deyvi hoʻl oʻchirilgan ohakning simob oksidi bilan aralashmasini simob katodi bilan elektrolizga solib, Ca ning amalgamasini tayyorladi va undan simobni haydab chiqargandan soʻng “Kalsiy” (lotincha kalx.dan) metalni oldi. , genus case calcis - ohak).

Kaltsiyning tabiatda tarqalishi. Yer poʻstida koʻpligi boʻyicha Ca 5-oʻrinni egallaydi (O, Si, Al va Fe dan keyin); tarkibi og'irligi bo'yicha 2,96%. U kuchli migratsiyaga uchraydi va turli geokimyoviy tizimlarda toʻplanib, 385 ta mineral hosil qiladi (minerallar soni boʻyicha 4-oʻrin). Yer mantiyasida Ca kam va, ehtimol, Yer yadrosida undan ham kamroq (temir meteoritlarda 0,02%) mavjud. Yer qobig'ining pastki qismida Ca ustunlik qiladi, asosiy jinslarda to'planadi; Ca ning katta qismi dala shpati - anortit Ca bilan o'ralgan; asosiy jinslarda 6,72%, kislotali (granit va boshqalar) 1,58%. Biosferada Ca ning favqulodda keskin farqlanishi, asosan, "karbonat muvozanati" bilan bog'liq bo'ladi: karbonat angidrid CaCO 3 karbonat bilan o'zaro ta'sirlashganda, eruvchan bikarbonat Ca (HCO 3) 2 hosil bo'ladi: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 \u003d Ca 2+ + 2HCO 3-. Bu reaksiya teskari va Ca qayta taqsimlanishining asosi hisoblanadi. Suvlarda CO 2 ning yuqori miqdori bilan Ca eritmada bo'ladi va CO 2 ning past miqdori bilan mineral kalsit CaCO 3 cho'kadi va ohaktosh, bo'r va marmarning kuchli konlarini hosil qiladi.

Biogen migratsiya Ca tarixida ham katta rol o'ynaydi. Metall elementlardan olingan tirik materiyada Ca asosiy hisoblanadi. 10% dan ortiq Ca (ko'proq uglerod) ni o'z ichiga olgan organizmlar ma'lum bo'lib, skeletini Ca birikmalaridan, asosan CaCO 3 dan (ohak o'tlari, ko'plab mollyuskalar, echinodermlar, marjonlar, ildizpoyalar va boshqalar) hosil qiladi. Dengiz skeletlari ko'milishi bilan. Hayvonlar va o'simliklar suv o'tlari, marjon va boshqa ohaktoshlarning ulkan massalarining to'planishi bilan bog'liq bo'lib, ular er tubiga tushib, mineralizatsiyalanib, turli xil marmarlarga aylanadi.

Nam iqlimi bo'lgan ulkan hududlar (o'rmon zonalari, tundra) Ca ning etishmasligi bilan ajralib turadi - bu erda u tuproqdan osongina yuviladi. Bu tuproq unumdorligining pastligi, uy hayvonlarining past mahsuldorligi, ularning kichikligi va ko'pincha suyak kasalliklari bilan bog'liq. Shuning uchun tuproqni ohaklash, uy hayvonlari va qushlarni oziqlantirish va hokazolar katta ahamiyatga ega.Aksincha, CaCO 3 quruq iqlimda kam eriydi, shuning uchun dasht va cho'l landshaftlari Ca ga boy. Gips CaSO 4 2H 2 O ko'pincha sho'r botqoqlarda va sho'r ko'llarda to'planadi.

Daryolar okeanga juda ko'p Ca olib keladi, lekin u okean suvida qolmaydi (o'rtacha miqdori 0,04%), lekin organizmlar skeletlarida to'plangan va ular o'lganidan keyin tubida asosan suv shaklida to'plangan. CaCO3. Ohak loylari barcha okeanlarning tubida 4000 m dan oshmaydigan chuqurlikda keng tarqalgan (CaCO 3 katta chuqurlikda eriydi, u erda organizmlar ko'pincha Ca ning etishmasligini boshdan kechiradi).

Yer osti suvlari Ca migratsiyasida muhim rol o'ynaydi. Ohaktosh massivlarida ular joylarda CaCO 3 ni kuchli yuvishadi, bu karstning rivojlanishi, g'orlar, stalaktitlar va stalagmitlarning shakllanishi bilan bog'liq. Oʻtgan geologik davrlar dengizlarida bugʻlanish jarayonida kaltsitdan tashqari Ca fosfatlar (masalan, Qozogʻistondagi Qoratau fosforit konlari), dolomit CaCO 3 · MgCO 3, lagunlarda gipsning choʻkishi keng tarqalgan.

Geologik tarix jarayonida biogen karbonat hosil bo'lishi kuchaygan, kaltsitning kimyoviy yog'inlari esa kamaygan. Prekembriy dengizlarida (600 million yil oldin) ohak skeleti bo'lgan hayvonlar yo'q edi; ular kembriy davridan boshlab keng tarqalgan (marjonlar, gubkalar va boshqalar). Bu prekembriy atmosferasida CO 2 ning yuqori miqdori bilan bog'liq.

Kaltsiyning fizik xossalari. Ca ning a-shaklidagi kristall panjarasi (oddiy haroratda barqaror) yuz markazlashtirilgan kub, a = 5,56Å. Atom radiusi 1,97Å, ion radiusi Ca 2+ 1,04Å. Zichlik 1,54 g/sm3 (20 °C). 464 ° C dan yuqori, olti burchakli b-shakli barqaror. t pl 851 °C, t kip 1482 °C; chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti 22 10 -6 (0-300 ° C); 20 °C da issiqlik o'tkazuvchanligi 125,6 Vt / (m K) yoki 0,3 kal / (sm s ° C); o'ziga xos issiqlik quvvati (0-100 ° C) 623,9 j / (kg K) yoki 0,149 kal / (g ° S); 20 °C da elektr qarshiligi 4,6 10 -8 ohm m yoki 4,6 10 -6 ohm sm; elektr qarshiligining harorat koeffitsienti 4,57 10 -3 (20 °C). Elastiklik moduli 26 Gn / m 2 (2600 kgf / mm 2); kuchlanish kuchi 60 MN / m 2 (6 kgf / mm 2); elastik chegara 4 MN / m 2 (0,4 kgf / mm 2), oqish quvvati 38 MN / m 2 (3,8 kgf / mm 2); cho'zilish 50%; Brinell qattiqligi 200-300 MN / m 2 (20-30 kgf / mm 2). Etarlicha yuqori tozalikdagi kaltsiy plastik, yaxshi bosilgan, o'ralgan va ishlov berilishi mumkin.

Kaltsiyning kimyoviy xossalari. Ca 4s 2 atomining tashqi elektron qobig'ining konfiguratsiyasi, unga ko'ra birikmalardagi Ca 2 valentli. Kimyoviy jihatdan Ca juda faol. Oddiy haroratlarda Ca havodagi kislorod va namlik bilan osongina o'zaro ta'sir qiladi, shuning uchun u germetik yopiq idishlarda yoki mineral moy ostida saqlanadi. Havoda yoki kislorodda qizdirilganda u yonib, asosiy oksidi CaO ni beradi. Peroksidlar Ca-CaO 2 va CaO 4 ham ma'lum. Dastlab, Ca sovuq suv bilan tez reaksiyaga kirishadi, keyin Ca(OH) 2 plyonkasi hosil bo'lishi sababli reaktsiya sekinlashadi. Ca issiq suv va kislotalar bilan kuchli reaksiyaga kirishib, H 2 ni chiqaradi (konsentrlangan HNO 3 dan tashqari). Sovuqda ftor bilan, xlor va brom bilan - 400 ° C dan yuqori reaksiyaga kirishib, mos ravishda CaF 2, CaCl 2 va CaBr 2 ni beradi. Ushbu galogenidlar erigan holatda Ca bilan quyi birikmalar - CaF, CaCl deb ataladigan hosil qiladi, bunda Ca rasmiy ravishda monovalentdir. Ca oltingugurt bilan qizdirilganda, kaltsiy sulfid CaS olinadi, ikkinchisi oltingugurt qo'shib, polisulfidlarni (CaS 2, CaS 4 va boshqalar) hosil qiladi. 300-400 ° S haroratda quruq vodorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, Ca gidrid CaH 2 hosil qiladi - vodorod anion bo'lgan ionli birikma. 500 ° C da Ca va azot Ca 3 N 2 nitridi beradi; sovuqda Ca ning ammiak bilan o'zaro ta'siri murakkab ammiak Ca 6 ga olib keladi. Grafit, kremniy yoki fosfor bilan havoga kirmasdan qizdirilganda Ca kaltsiy karbid CaC 2, silitsidlar Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 va fosfid Ca 3 P 2 ni beradi. Ca Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn va boshqalar bilan intermetall birikmalar hosil qiladi.

Kaltsiy olish. Sanoatda Ca ikki usulda olinadi: 1) CaO va Al kukunining briketlangan aralashmasini 0,01-0,02 mm simob ustuni vakuumida 1200 ° C da qizdirish orqali. Art.; reaksiya natijasida chiqariladi: 6CaO + 2 Al \u003d 3CaO Al 2 O 3 + 3Ca Ca bug'i sovuq sirtda kondensatsiyalanadi; 2) CaCl 2 va KCl eritmasini suyuq mis-kaltsiy katod bilan elektroliz qilish orqali Cu - Ca (65% Ca) qotishmasi tayyorlanadi, undan Ca 950-1000 ° S haroratda distillanadi. 0,1-0,001 mm Hg gacha bo'lgan vakuum. Art.

Kaltsiydan foydalanish. Sof metall shaklida Ca U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb va ularning birikmalaridan ba'zi noyob tuproq metallari uchun qaytaruvchi sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, po'lat, bronza va boshqa qotishmalarni deoksidlashda, neft mahsulotlaridan oltingugurtni tozalashda, organik suyuqliklarni suvsizlantirishda, argonni azotli aralashmalardan tozalashda va elektr vakuum qurilmalarida gazni yutuvchi sifatida ishlatiladi. Pb-Na-Ca tizimining antifriksion materiallari, shuningdek, elektr qobiqlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan Pb-Ca qotishmalari texnologiyada katta qo'llanilgan. kabellar. Qotishma Ca-Si-Ca (silikokalsiy) yuqori sifatli po'latlarni ishlab chiqarishda deoksidlovchi va degasser sifatida ishlatiladi.

tanadagi kaltsiy. Ca hayot jarayonlarining normal borishi uchun zarur bo'lgan biogen elementlardan biridir. U hayvonlar va o'simliklarning barcha to'qimalarida va suyuqliklarida mavjud. Ca dan mahrum bo'lgan muhitda faqat noyob organizmlar rivojlanishi mumkin. Ba'zi organizmlarda Ca miqdori 38% ga etadi; odamlarda - 1,4-2%. O'simlik va hayvon organizmlarining hujayralari hujayradan tashqari muhitda Ca 2+, Na + va K + ionlarining qat'iy belgilangan nisbatlariga muhtoj. O'simliklar Ca ni tuproqdan oladi. Ca ga munosabatiga ko'ra o'simliklar kalsefil va kalsefoblarga bo'linadi. Hayvonlar Ca ni oziq-ovqat va suvdan oladi. Ca bir qator hujayra tuzilmalarini shakllantirish, tashqi hujayra membranalarining normal o'tkazuvchanligini saqlash, baliq va boshqa hayvonlarning tuxumlarini urug'lantirish va bir qator fermentlarni faollashtirish uchun zarurdir. Ca 2+ ionlari mushak tolasiga qoʻzgʻalishni oʻtkazib, uning qisqarishiga olib keladi, yurak qisqarishi kuchini oshiradi, leykotsitlarning fagotsitar funktsiyasini oshiradi, qonning himoya oqsillari tizimini faollashtiradi va uning koagulyatsiyasida ishtirok etadi. Hujayralarda deyarli barcha Ca oqsillar, nuklein kislotalar, fosfolipidlar bilan birikmalar, noorganik fosfatlar va organik kislotalar bilan komplekslar shaklida bo'ladi. Odamlar va yuqori hayvonlarning qon plazmasida faqat 20-40% Ca oqsillar bilan bog'lanishi mumkin. Skeletli hayvonlarda barcha Ca ning 97-99% gacha qurilish materiali sifatida ishlatiladi: umurtqasizlarda, asosan, CaCO 3 (mollyuskalar, marjonlar), umurtqali hayvonlarda, fosfatlar shaklida. Ko'pgina umurtqasiz hayvonlar yangi skelet qurish yoki noqulay sharoitlarda hayotiy funktsiyalarni ta'minlash uchun eritishdan oldin Ca ni saqlaydi.

Odamlar va yuqori hayvonlar qonidagi Ca ning miqdori paratiroid va qalqonsimon bezlarning gormonlari tomonidan tartibga solinadi. Bu jarayonlarda D vitamini eng muhim rol o'ynaydi.Ca so'rilishi ingichka ichakning old qismida sodir bo'ladi. Ca ning assimilyatsiyasi ichakdagi kislotalilikning pasayishi bilan yomonlashadi va oziq-ovqat tarkibidagi Ca, P va yog'ning nisbatiga bog'liq. Sigir sutidagi optimal Ca / P nisbati taxminan 1,3 ni tashkil qiladi (kartoshkada 0,15, loviyada 0,13, go'shtda 0,016). Oziq-ovqatda P yoki oksalat kislotasi ko'p bo'lsa, Ca ning so'rilishi yomonlashadi. Safro kislotalari uning so'rilishini tezlashtiradi. Inson oziq-ovqatidagi optimal Ca/yog' nisbati 1 g yog'ga 0,04-0,08 g Ca ni tashkil qiladi. Ca ning chiqarilishi asosan ichak orqali sodir bo'ladi. Sutemizuvchilar laktatsiya davrida sut bilan juda ko'p Ca ni yo'qotadilar. Yosh hayvonlar va bolalarda fosfor-kaltsiy almashinuvining buzilishi bilan raxit rivojlanadi, kattalardagi hayvonlarda - skeletning tarkibi va tuzilishining o'zgarishi (osteomalaziya).

Kirish

Kaltsiyning xususiyatlari va qo'llanilishi

1 Jismoniy xususiyatlar

2 Kimyoviy xossalari

3 Ilova

Kaltsiy olish

1 Kaltsiy va uning qotishmalarini elektrolitik ishlab chiqarish

2 Termik tayyorgarlik

3 Kaltsiy olishning vakuum-termik usuli

3.1 Kaltsiyni kamaytirishning aluminotermik usuli

3.2 Kaltsiyni kamaytirishning silikotermik usuli

Amaliy qism

Bibliografiya

Kirish

Mendeleyev davriy sistemasi II guruh kimyoviy elementi, atom raqami 20, atom massasi 40,08; kumush-oq engil metall. Tabiiy element oltita barqaror izotoplarning aralashmasidir: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca va 48Ca, ulardan 40 tasi eng keng tarqalgan Ca (96,97%).

Ca birikmalari - ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - yonayotgan ohaktosh mahsuloti) qadim zamonlardan beri qurilishda ishlatilgan. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy modda deb hisoblashgan. 1789-yilda A.Lavuazye ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi. 1808-yilda G.Deyvi hoʻl oʻchirilgan ohakning simob oksidi bilan aralashmasini simob katodi bilan elektrolizga solib, Ca ning amalgamasini tayyorladi va undan simobni haydab chiqargandan soʻng “Kalsiy” (lotincha kalx.dan) metalni oldi. , genus case calcis - ohak).

Kaltsiyning kislorod va azotni bog‘lash qobiliyati uni inert gazlarni tozalashda va getter sifatida foydalanish imkonini berdi (Getter - gazlarni singdirish va elektron qurilmalarda chuqur vakuum hosil qilish uchun xizmat qiluvchi moddadir.) vakuumli radiotexnika.

Kaltsiy mis, nikel, maxsus po'lat va bronza metallurgiyasida ham qo'llaniladi; ular oltingugurt, fosfor, ortiqcha uglerodning zararli aralashmalari bilan bog'liq. Xuddi shu maqsadlar uchun silikon, litiy, natriy, bor va alyuminiyli kaltsiy qotishmalari ishlatiladi.

Sanoatda kaltsiy ikki yo'l bilan olinadi:

) CaO va Al kukunining briketlangan aralashmasini 0,01 - 0,02 mm vakuumda 1200 ° C da qizdirish orqali. rt. Art.; reaksiya orqali chiqariladi:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Kaltsiy bug'lari sovuq yuzada kondensatsiyalanadi.

) CaCl2 va KCl eritmasini suyuq mis-kaltsiy katod bilan elektroliz qilish natijasida Cu - Ca (65% Ca) qotishmasi tayyorlanadi, undan kaltsiy vakuumda 950 - 1000 ° S haroratda distillanadi. 0,1 - 0,001 mm Hg gacha.

) Kaltsiy karbid CaC2 ni termal dissotsiatsiyalash orqali kaltsiy olish usuli ham ishlab chiqilgan.

Kaltsiy tabiatda turli birikmalar shaklida juda keng tarqalgan. Yer qobig'ida u beshinchi o'rinni egallaydi, 3,25% ni tashkil qiladi va ko'pincha ohaktosh CaCO shaklida topiladi. 3, dolomit CaCO 3MgCO 3, gips CaSO 42H 2O, fosforit Ca 3(PO 4)2 va florspat CaF 2, silikat jinslari tarkibida kaltsiyning muhim qismini hisobga olmaganda. Dengiz suvida oʻrtacha 0,04% (ogʻ.) kaltsiy bor.

Ushbu kurs ishida kaltsiyning xossalari va qo'llanilishi, shuningdek, uni olishning vakuum-termik usullari nazariyasi va texnologiyasi o'rganiladi.

. Kaltsiyning xususiyatlari va qo'llanilishi

.1 Jismoniy xususiyatlar

Kaltsiy kumushsimon oq metalldir, lekin uning yuzasida oksid hosil bo'lishi tufayli havoda xiralashadi. Bu qo'rg'oshinga qaraganda qattiqroq egiluvchan metalldir. Kristal hujayra ?-shakl Ca (oddiy haroratda barqaror) yuz markazlashtirilgan kub, a = 5,56 Å . Atom radiusi 1,97 Å , ion radiusi Ca 2+, 1,04Å . Zichlik 1,54 g/sm 3(20°C). 464 °C dan yuqori barqaror olti burchakli ?-shakl. mp 851 °C, osh qoshiq 1482 °C; chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti 22 10 -6 (0-300°C); 20 °C da issiqlik o'tkazuvchanligi 125,6 Vt / (m K) yoki 0,3 kal / (sm s ° C); o'ziga xos issiqlik quvvati (0-100 ° C) 623,9 j / (kg K) yoki 0,149 kal / (g ° S); 20 °C da elektr qarshiligi 4,6 10 -8ohm m yoki 4,6 10 -6 ohm sm; elektr qarshiligining harorat koeffitsienti 4.57 10-3 (20 ° C). Elastiklik moduli 26 Gn/m 2(2600 kgf/mm 2); kuchlanish kuchi 60 MN/m 2(6 kgf/mm 2); elastik chegara 4 MN/m 2(0,4 kgf/mm 2), oqish quvvati 38 MN/m 2(3,8 kgf/mm 2); cho'zilish 50%; Brinel qattiqligi 200-300 MN/m 2(20-30 kgf / mm 2). Etarlicha yuqori tozalikdagi kaltsiy plastik, yaxshi bosilgan, o'ralgan va ishlov berilishi mumkin.

1.2 Kimyoviy xossalari

Kaltsiy faol metalldir. Shunday qilib, normal sharoitda u atmosfera kislorodi va galogenlar bilan osongina o'zaro ta'sir qiladi:

Ca + O 2= 2 CaO (kaltsiy oksidi) (1)

Ca + Br 2= CaBr 2(kaltsiy bromidi). (2)

Kaltsiy vodorod, azot, oltingugurt, fosfor, uglerod va boshqa metall bo'lmaganlar bilan qizdirilganda reaksiyaga kirishadi:

Ca + H 2= CaH 2(kaltsiy gidrid) (3)

Ca + N 2= Ca 3N 2(kaltsiy nitridi) (4)

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

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

Ca + 2 C \u003d CaC 2 (kaltsiy karbid) (7)

Kaltsiy sovuq suv bilan sekin, issiq suv bilan juda kuchli ta'sir o'tkazadi, bu esa kuchli asos Ca (OH) 2 ni beradi. :

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

Kaltsiy energiyani kamaytiruvchi vosita sifatida kislorod yoki galogenlarni kamroq faol metallarning oksidlari va galogenidlarini olib tashlashi mumkin, ya'ni u qaytaruvchi xususiyatlarga ega:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (to'qqiz)

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

Kaltsiy kislotalar bilan kuchli reaksiyaga kirishib, vodorodni chiqaradi, galogenlar bilan, quruq vodorod bilan reaksiyaga kirishib, CaH gidrid hosil qiladi. 2. Kaltsiy grafit bilan qizdirilganda CaC karbid hosil bo'ladi 2. Kaltsiy erigan CaCl ni elektroliz qilish orqali olinadi 2yoki vakuumdagi aluminotermik pasayish:

6SaO + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 HAQIDA 3 (11)

Sof metall Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U birikmalarini metallarga qaytarish, po'latni deoksidlash uchun ishlatiladi.

1.3 Ilova

Kaltsiy sanoatning turli sohalarida tobora ko'proq foydalanilmoqda. So'nggi paytlarda u bir qator metallarni ishlab chiqarishda qaytaruvchi vosita sifatida katta ahamiyatga ega bo'ldi.

Sof metall. Uran uran ftoridini kaltsiy metali bilan qaytarish orqali olinadi. Kaltsiy yoki uning gidridlari titan oksidlarini, shuningdek sirkoniy, toriy, tantal, niobiy va boshqa nodir metallar oksidlarini kamaytirishi mumkin.

Kaltsiy mis, nikel, xrom-nikel qotishmalari, maxsus po'latlar, nikel va qalay bronzalarini ishlab chiqarishda yaxshi deoksidlovchi va gazsizlantiruvchi vositadir; oltingugurt, fosfor, uglerodni metallar va qotishmalardan olib tashlaydi.

Kaltsiy vismut bilan o'tga chidamli birikmalar hosil qiladi, shuning uchun u qo'rg'oshinni vismutdan tozalash uchun ishlatiladi.

Kaltsiy turli xil engil qotishmalarga qo'shiladi. Bu ingotlarning sirtini yaxshilashga, noziklikni yaxshilashga va oksidlanish qobiliyatini kamaytirishga yordam beradi.

Kaltsiyni o'z ichiga olgan rulman qotishmalari keng qo'llaniladi. Qo'rg'oshin qotishmalari (0,04% Ca) kabel qoplamalarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.

Kaltsiyning qo'rg'oshin bilan ishqalanishga qarshi qotishmalari texnikada qo'llaniladi. Kaltsiy minerallari keng qo'llaniladi. Shunday qilib, ohaktosh ohak, tsement, silikat g'ishtlarini ishlab chiqarishda va to'g'ridan-to'g'ri qurilish materiali sifatida, metallurgiyada (flyus), kimyo sanoatida kaltsiy karbid, soda, kaustik soda, oqartiruvchi, o'g'itlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. shakar, shisha ishlab chiqarish.

Bo'r, marmar, island shpati, gips, ftorit va boshqalar amaliy ahamiyatga ega. Kislorod va azotni bog'lash qobiliyati tufayli kaltsiy yoki kaltsiy qotishmalari natriy va boshqa metallar bilan asil gazlarni tozalash uchun va vakuumli radio uskunalarida oluvchi sifatida ishlatiladi. Kaltsiy, shuningdek, dalada vodorod manbai bo'lgan gidrid ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

2. Kaltsiy olish

Kaltsiyni olishning bir necha usullari mavjud, bular elektrolitik, termal, vakuumli termaldir.

.1 Kaltsiy va uning qotishmalarini elektrolitik ishlab chiqarish

Usulning mohiyati katodning dastlab erigan elektrolitga tegishidadir. Aloqa joyida katodni ho'llaydigan suyuq metall tomchisi hosil bo'ladi, u katod asta-sekin va bir tekis ko'tarilganda, u bilan eritmadan chiqariladi va qattiqlashadi. Bunday holda, qattiqlashtiruvchi tomchi metallni oksidlanish va nitridlanishdan himoya qiluvchi qattiq elektrolit plyonkasi bilan qoplanadi. Katodni doimiy va ehtiyotkorlik bilan ko'tarish orqali kaltsiy novdalarga tortiladi.

2.2 Termik tayyorgarlik

kaltsiy kimyoviy elektrolitik termal

· Xlorid jarayoni: texnologiya kaltsiy xloridni eritish va suvsizlantirish, qo'rg'oshinni eritish, qo'rg'oshinning qo'sh qotishmasi - natriy olish, qo'rg'oshin - natriy - kaltsiyning uchlamchi qotishmasini olish va tuzlarni ajratgandan so'ng uchlamchi qotishmani qo'rg'oshin bilan suyultirishdan iborat. Kaltsiy xlorid bilan reaksiya tenglamaga muvofiq davom etadi

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

· Karbid jarayoni: qo'rg'oshin-kaltsiy qotishmasini olish uchun asos tenglamaga muvofiq kaltsiy karbid va eritilgan qo'rg'oshin o'rtasidagi reaktsiyadir.

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

2.3 Kaltsiy olishning vakuum-termik usuli

Vakuumli termal jarayon uchun xom ashyo

Kaltsiy oksidining termal qaytarilishi uchun xom ashyo ohaktoshni qovurish natijasida olingan ohakdir. Xom ashyolarga qo'yiladigan asosiy talablar quyidagilardan iborat: ohak iloji boricha toza bo'lishi va kaltsiy, ayniqsa gidroksidi metallar va magniy bilan birga kamaytirilishi va metallga aylanishi mumkin bo'lgan minimal aralashmalarni o'z ichiga olishi kerak. Ohaktoshni kaltsiylash karbonat to'liq parchalanmaguncha amalga oshirilishi kerak, lekin uni sinterlashdan oldin emas, chunki sinterlangan materialning qaytarilishi past bo'ladi. Olovli mahsulot namlik va karbonat angidridning so'rilishidan himoyalangan bo'lishi kerak, ularning tiklanish vaqtida chiqishi jarayonning ish faoliyatini pasaytiradi. Ohaktoshni yoqish va yondirilgan mahsulotni qayta ishlash texnologiyasi magniy olishning silikotermik usuli uchun dolomitni qayta ishlashga o'xshaydi.

.3.1 Kaltsiyni kamaytirishning aluminotermik usuli

Bir qator metallar oksidlanishining erkin energiyasi o'zgarishining haroratga bog'liqligi diagrammasi (1-rasm) kaltsiy oksidining eng bardoshli va qaytarilishi qiyin oksidlardan biri ekanligini ko'rsatadi. Uni boshqa metallar bilan odatdagi usulda - nisbatan past haroratda va atmosfera bosimida kamaytirish mumkin emas. Aksincha, kaltsiyning o'zi boshqa kamaytirilishi qiyin bo'lgan birikmalar uchun ajoyib qaytaruvchi vosita va ko'plab metallar va qotishmalar uchun deoksidlovchi vositadir. Kaltsiy oksidini uglerod bilan kamaytirish odatda kaltsiy karbidlari hosil bo'lishi sababli mumkin emas. Biroq, kaltsiy nisbatan yuqori bug' bosimiga ega bo'lganligi sababli, uning oksidi vakuumda alyuminiy, kremniy yoki ularning qotishmalari bilan reaksiyaga ko'ra qaytarilishi mumkin.

CaO + Men? Ca + MeO (14).

Hozirgacha kaltsiyni olishning faqat aluminotermik usuli amaliy qo'llanilishini topdi, chunki alyuminiy bilan CaO ni kamaytirish kremniyga qaraganda ancha oson. Kaltsiy oksidining alyuminiy bilan qaytarilishi kimyosiga turlicha qarashlar mavjud. L. Pidjyon va I. Atkinsonlarning fikricha, reaksiya kaltsiy monoalyuminat hosil bo'lishi bilan boradi:

CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3 Ca. (15)

V. A. Pazuxin va A. Ya. Fisher jarayon trikalsiy aluminiy hosil boʻlishi bilan borishini koʻrsatadi:

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

A. I. Voynitskiyning fikricha, reaksiyada pentatsium trialyuminatining hosil bo'lishi ustunlik qiladi:

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

A.Yu.Taits va A.I.Voynitskiyning soʻnggi tadqiqotlari kaltsiyning aluminotermik qaytarilishi bosqichma-bosqich borishini aniqladi. Dastlab, kaltsiyning ajralishi 3CaO AI hosil bo'lishi bilan birga keladi. 2O 3, keyinchalik kaltsiy oksidi va alyuminiy bilan reaksiyaga kirishib, 3CaO 3AI ni hosil qiladi 2O 3. Reaktsiya quyidagi sxema bo'yicha boradi:

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

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

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

Oksidning kamayishi bug 'kaltsiyning chiqishi bilan sodir bo'lganligi sababli va qolgan reaktsiya mahsulotlari kondensatsiyalangan holatda bo'lgani uchun uni pechning sovutilgan qismlarida osongina ajratish va kondensatsiya qilish mumkin. Kaltsiy oksidini vakuum-termik kamaytirish uchun zarur bo'lgan asosiy shartlar tizimdagi yuqori harorat va past qoldiq bosimdir. Harorat va kaltsiyning muvozanat bug' bosimi o'rtasidagi bog'liqlik quyida keltirilgan. 1124-1728°K haroratlar uchun hisoblangan reaksiyaning erkin energiyasi (17) quyidagicha ifodalanadi.

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

Demak, kaltsiy bug'ining muvozanat elastikligining logarifmik bog'liqligi (mm Hg)

Lg p \u003d 3.59 - 4430 \ T.

L. Pidjyon va I. Atkinson kaltsiyning muvozanat bug' bosimini eksperimental ravishda aniqladilar. Kaltsiy oksidining alyuminiy bilan qaytarilish reaktsiyasining batafsil termodinamik tahlilini I. I. Matveenko amalga oshirdi, u kaltsiy bug'ining muvozanat bosimining quyidagi haroratga bog'liqligini berdi:

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

Hisoblangan va eksperimental ma'lumotlar jadvalda taqqoslanadi. bitta.

1-jadval - (1), (2), (3), (3), mm Hg tizimlarda kaltsiy bug'ining muvozanat elastikligining o'zgarishiga haroratning ta'siri.

Harorat °S Eksperimental ma'lumotlar Tizimlarda hisoblangan(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

Berilgan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki (2) va (3) yoki (3") tizimlardagi o'zaro ta'sirlar eng qulay sharoitda.Bu kuzatishlarga to'g'ri keladi, chunki zaryad qoldiqlarida pentaskalsiy trialyuminat va trikalsiy aluminat ustunlik qiladi. kaltsiy oksidi alyuminiy bilan qaytarilgandan keyin.

Muvozanat elastikligi ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, alyuminiy bilan kaltsiy oksidini kamaytirish 1100-1150 ° S haroratda mumkin. Amaliy ravishda maqbul reaktsiya tezligiga erishish uchun O'sish tizimidagi qoldiq bosim muvozanat P dan past bo'lishi kerak. teng , ya'ni tengsizlik R teng >P ost , va jarayon 1200 ° gacha bo'lgan haroratlarda amalga oshirilishi kerak. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, 1200-1250 ° haroratda yuqori utilizatsiya (70-75% gacha) va alyuminiyning kam o'ziga xos iste'moli (kaltsiyning har bir kilogrammiga taxminan 0,6-0,65 kg) erishiladi.

Jarayon kimyosining yuqoridagi talqiniga ko'ra, qoldiqda 5CaO 3Al hosil bo'lishi uchun mo'ljallangan aralashma optimal tarkibdir. 2O 3. Alyuminiydan foydalanish darajasini oshirish uchun ma'lum miqdorda kaltsiy oksidi berish foydali bo'ladi, lekin juda ko'p emas (10-20%), aks holda bu boshqa jarayon ko'rsatkichlariga salbiy ta'sir qiladi. 0,8-0,2 mm zarrachalardan alyuminiyni maydalash darajasining minus 0,07 mm gacha oshishi bilan (V. A. Pazuxin va A. Ya. Fisherning fikriga ko'ra) reaksiyada alyuminiydan foydalanish 63,7 dan 78% gacha oshadi.

Alyuminiydan foydalanish zaryad briketlash rejimiga ham ta'sir qiladi. Ohak va alyuminiy kukuni aralashmasi 150 kg/sm bosimda bog'lovchisiz (vakuumda gazni chiqarib yubormaslik uchun) briketlangan bo'lishi kerak. 2. Pastroq bosimlarda eritilgan alyuminiyning haddan tashqari gözenekli briketlarda ajralishi tufayli alyuminiydan foydalanish kamayadi, yuqori bosimlarda esa yomon gaz o'tkazuvchanligi tufayli. Qayta tiklashning to'liqligi va tezligi, shuningdek, retortdagi briketlarning qadoqlash zichligiga bog'liq. Ularni bo'shliqlarsiz yotqizishda, butun zaryadning gaz o'tkazuvchanligi past bo'lganda, alyuminiydan foydalanish sezilarli darajada kamayadi.

2-rasm - Kaltsiyni vakuum-termik usulda olish sxemasi.

Alyuminiy-termik usul texnologiyasi

Aluminotermik usulda kaltsiy ishlab chiqarishning texnologik sxemasi shaklda ko'rsatilgan. 2. Xom ashyo sifatida ohaktosh, qaytaruvchi sifatida birlamchi (yaxshiroq) yoki ikkilamchi alyuminiydan tayyorlangan alyuminiy kukuni ishlatiladi. Qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladigan alyuminiy, shuningdek, xom ashyo tarkibida oson uchuvchi metallarning aralashmalari bo'lmasligi kerak: magniy, sink, gidroksidi va boshqalar bug'lanishi va kondensatga aylanishi mumkin. Qayta ishlangan alyuminiy navlarini tanlashda buni hisobga olish kerak.

S. Loomis va P. Staubning tavsifiga ko'ra, AQShning Kan'ondagi (Konnektikut) New England Lime Co zavodida kaltsiy aluminotermik usulda olinadi. Quyidagi tipik tarkibli ohak ishlatiladi, %: 97,5 CaO, 0,65 MgO, 0,7 SiO 2, 0,6 Fe 2Oz + AlOz, 0,09 Na 2O+K 2Oh, qolganlari 0,5. Kalsinlangan mahsulot markazdan qochma separatorli Raymond tegirmonida maydalanadi, maydalashning nozikligi (60%) minus 200 mesh. Qaytaruvchi vosita sifatida alyuminiy kukuni ishlab chiqarishda chiqindilar bo'lgan alyuminiy chang ishlatiladi. Yopiq bunkerlardan kuygan ohak va barabanlardan alyuminiy dozalash tarozilariga, keyin esa mikserga beriladi. Aralashtirgandan so'ng, aralash quruq usulda briketlanadi. Qayd etilgan zavodda avval magniyni silikotermik usulda olishda foydalanilgan retort pechlarida kaltsiy kamayadi (3-rasm). Pechlar generator gazi bilan isitiladi. Har bir pechda 28% Cr va 15% Ni o'z ichiga olgan o'tga chidamli po'latdan yasalgan 20 ta gorizontal retort mavjud.

Shakl 3 - Kaltsiy ishlab chiqarish uchun retort pechi

Retort uzunligi 3 m, diametri 254 mm, devor qalinligi 28 mm. Retortning qizdirilgan qismida reduksiya, nutqdan chiqib turgan sovutilgan uchida kondensatsiya sodir bo'ladi. Briketlar qog'oz qoplarda retortga kiritiladi, keyin kondensatorlar kiritiladi va retort yopiladi. Tsikl boshida havo mexanik vakuum nasoslari orqali chiqariladi. Keyin diffuziya nasoslari ulanadi va qoldiq bosim 20 mikrongacha kamayadi.

Retortlar 1200 ° gacha isitiladi. 12 soatdan keyin. yuklangandan so'ng, retortlar ochiladi va tushiriladi. Olingan kaltsiy po'lat yeng yuzasiga yotqizilgan yirik kristallarning zich massasining ichi bo'sh silindrsimon shakliga ega. Kaltsiydagi asosiy nopoklik magniy bo'lib, u birinchi navbatda kamayadi va asosan yengga ulashgan qatlamda to'planadi. Nopoklarning o'rtacha miqdori; 0,5-1% Mg, taxminan 0,2% Al, 0,005-0,02% Mn, 0,02% gacha N, boshqa aralashmalar - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - 0,005-0,04% oralig'ida uchraydi. A. Yu.Taits va A.I.Voynitskiylar ko‘mir isitgichlari bilan yarim zavod elektr vakuumli pechdan foydalanib, alyuminotermik usulda kaltsiy olishdi va alyuminiydan foydalanish darajasi 60% ga, alyuminiyning solishtirma iste'moli 0,78 kg ga, solishtirma zaryad sarfiga erishdilar. 4,35 kg, mos ravishda va o'ziga xos elektr iste'moli 1 kg metall uchun 14 kVt / soat.

Olingan metall, magniy nopokligidan tashqari, nisbatan yuqori tozaligi bilan ajralib turardi. Oʻrtacha undagi aralashmalar miqdori: 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 Silikotermik qaytarilish usuli kaltsiy

Silikotermik usul juda jozibali; qaytaruvchi ferrosilikon, reagent alyuminiydan ancha arzon. Biroq, silikotermik jarayonni amalga oshirish aluminotermik jarayonga qaraganda ancha qiyin. Kaltsiy oksidining kremniy bilan qaytarilishi tenglamaga muvofiq davom etadi

CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2 Ca. (o'n sakkiz)

Erkin energiya qiymatlari bo'yicha hisoblangan kaltsiy bug'ining muvozanat elastikligi:

°S1300140015001600R, mm Hg st0.080.150.752.05

Shuning uchun, 0,01 mm Hg tartibidagi vakuumda. Art. kaltsiy oksidining kamayishi 1300 ° haroratda termodinamik jihatdan mumkin. Amalda, maqbul tezlikni ta'minlash uchun jarayon 1400-1500 ° haroratda amalga oshirilishi kerak.

Kaltsiy oksidining silikoalyuminiy bilan qaytarilish reaktsiyasi biroz oson kechadi, bunda alyuminiy va kremniy qotishma qaytaruvchi sifatida xizmat qiladi. Eksperimental tarzda aniqlanganki, boshida alyuminiy bilan pasayish ustunlik qiladi; bundan tashqari, reaktsiya bCaO 3Al ning yakuniy shakllanishi bilan davom etadi 2Oz yuqorida ko'rsatilgan sxema bo'yicha (1-rasm). Alyuminiyning ko'p qismi reaksiyaga kirishganda, yuqori haroratlarda kremniyning pasayishi sezilarli bo'ladi; reaksiya 2CaO SiO ning hosil bo'lishi bilan davom etadi 2. Xulosa ko'rinishida, kaltsiy oksidining silikoalyuminiy bilan qaytarilish reaktsiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

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

A. Yu. Taits va A. I. Voinitskiy tomonidan olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kaltsiy oksidi 0,01-0,03 mm Hg vakuumda 1400-1450 ° haroratda 50-75% metall chiqishi bilan 75% ferrosilikonga kamayadi. Art.; 60-30% Si va 32-58% Al (qolganlari temir, titan va boshqalar) ni o'z ichiga olgan silikoalyuminiy 0,01-0,05 mm vakuumda 1350-1400 ° haroratda taxminan 70% metall rentabelligi bilan kaltsiy oksidini kamaytiradi. Hg. Art. Yarim zavod miqyosida o'tkazilgan tajribalar kaltsiyni ferrosilikon va kremniy alyuminiy bilan ohakda olishning asosiy imkoniyatini isbotladi. Asosiy apparat qiyinligi - bu jarayonga chidamli bo'lgan astarni tanlash.

Ushbu muammoni hal qilishda usul sanoatda qo'llanilishi mumkin. Kaltsiy karbidining parchalanishi Kaltsiy karbidining parchalanishi natijasida metall kaltsiy hosil bo'lishi

CaC2 = Ca + 2C

istiqbolli deb qarash kerak. Bunda ikkinchi mahsulot sifatida grafit olinadi. V.Mauderli, E.Mozer va V.Tridvellar termokimyoviy ma’lumotlardan kalsiy karbid hosil bo‘lishning erkin energiyasini hisoblab, sof kalsiy karbid ustidan kalsiyning bug‘ bosimining quyidagi ifodasini oldilar:

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

lgp taxminan \u003d 6.62 - 13523 \ T (1712-2000 ° K).

Ko'rinishidan, tijorat kaltsiy karbid bu ifodalardan kelib chiqadigandan ancha yuqori haroratlarda parchalanadi. Xuddi shu mualliflar 1 mm Hg vakuumda 1600-1800 ° S haroratda ixcham bo'laklarda kaltsiy karbidining termal parchalanishi haqida xabar berishadi. Art. Grafitning rentabelligi 94% ni tashkil etdi, kaltsiy muzlatgichda zich qoplama shaklida olingan. A. S. Mikulinskiy, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar kalsiy karbidining parchalanishi natijasida olingan grafitning xossalarini aniqlash uchun ikkinchisi 0,3-1 mm simob ustuni vakuumida qizdirilgan. Art. 1630-1750° haroratda. Olingan grafit Achesonnikidan yirikroq donalarda, yuqori elektr o‘tkazuvchanligida va quyi massa zichligida farqlanadi.

3. Amaliy qism

Vannani magniy xlorid bilan oziqlantirishda 100 kA oqim uchun elektrolizatordan magniyning kunlik chiqishi 960 kg ni tashkil etdi. Yacheyka jesteridagi kuchlanish 0,6 V. Aniqlang:

)Katoddagi oqim chiqishi;

)Anoddagi oqim chiqishi koddagi oqimga teng bo'lishi sharti bilan kuniga olingan xlor miqdori;

)Kundalik to'ldirish MgCl 2MgCl yo'qolishi sharti bilan elektrolizatorga kiritiladi 2 asosan loy va sublimatsiya bilan sodir bo'ladi. MgCl o'z ichiga olgan 1 tonna Mg uchun loy miqdori 0,1 2 sublimatsiyada 50%. Sublimatsiya miqdori 1 t Mg uchun 0,05 t. To'kilgan magniy xloridning tarkibi, %: 92 MgCl2 va 8 NaCl.

.Katoddagi oqimni aniqlang:

m va boshqalar =I ?k mg · ?

?=m va boshqalar \I ?k mg \u003d 960000\100000 0,454 24 \u003d 0,881 yoki 88,1%

.Kuniga qabul qilingan Cl miqdorini aniqlang:

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

Ovoz balandligiga aylantirish:

x=126785,7 m3

3.a) Biz sof MgCl ni topamiz 2, 960 kg Mg ishlab chiqarish uchun.

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

b) loy bilan yo'qotishlar. Magniy elektrolizatorlari tarkibidan, %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0,8-2 TiO 2, 0,4-1,0 S, 35 MgCl2 .

kg - 1000 kg

m shl \u003d 960 kg - kuniga loy massasi.

Kuniga 96 kg loy: 96 0,35 (MgCl2 loy bilan).

c) sublimatlar bilan yo'qotishlar:

kg - 1000 kg

kg sublimatlar: 48 0,5 = 24 kg MgCl 2 sublimatlar bilan.

Mg ni to'ldirishingiz kerak:

33,6+24=3810,6 kg MgCl2 kuniga

Bibliografiya

Metallurgiya asoslari III

<#"justify">Al va Mg metallurgiyasi. Vetyukov M.M., Tsyplokov A.M.

Repetitorlik

Mavzuni o'rganishda yordam kerakmi?

Mutaxassislarimiz sizni qiziqtirgan mavzularda maslahat beradilar yoki repetitorlik xizmatlarini taqdim etadilar.
Arizani yuboring konsultatsiya olish imkoniyati haqida bilish uchun hozir mavzuni ko'rsating.

Davriy tizimning barcha elementlari orasida bir nechtasini ajratib ko'rsatish mumkin, ularsiz tirik organizmlarda nafaqat turli kasalliklarni rivojlanishi mumkin, balki normal yashash va o'sish umuman mumkin emas. Ulardan biri kaltsiydir.

Qizig'i shundaki, bu metall haqida gap ketganda, oddiy modda sifatida uning insonga hech qanday foydasi, hatto zarari ham yo'q. Biroq, faqat Ca 2+ ionlarini eslatib o'tish kerak, chunki darhol ularning ahamiyatini tavsiflovchi ko'plab fikrlar mavjud.

Kaltsiyning davriy jadvaldagi o'rni

Kaltsiyning xarakteristikasi, boshqa har qanday element kabi, uning davriy tizimdagi o'rnini ko'rsatishdan boshlanadi. Axir, bu atom haqida ko'p narsalarni o'rganishga imkon beradi:

• yadro zaryadi;
• elektronlar va protonlar, neytronlar soni;
• oksidlanish darajasi, yuqori va past;
• elektron konfiguratsiya va boshqa muhim narsalar.

Biz ko'rib chiqayotgan element ikkinchi guruh, asosiy kichik guruhning to'rtinchi yirik davrida joylashgan bo'lib, seriya raqami 20. Shuningdek, kimyoviy davriy jadvalda kaltsiyning atom og'irligi ko'rsatilgan - 40,08, bu mavjud bo'lgan o'rtacha qiymatdir. bu atomning izotoplari.

Oksidlanish darajasi bitta, har doim doimiy, +2 ga teng. CaO formulasi. Elementning lotincha nomi kaltsiy, shuning uchun Ca atomining ramzi.

Kaltsiyning oddiy modda sifatida tavsifi

Oddiy sharoitlarda bu element metall, kumush-oq rangga ega. Oddiy modda sifatida kaltsiyning formulasi Ca. Yuqori kimyoviy faolligi tufayli u turli sinflarga mansub ko'plab birikmalar hosil qila oladi.

Agregatning qattiq holatida u inson tanasining bir qismi emas, shuning uchun u sanoat va texnik ehtiyojlar (asosan kimyoviy sintezlar) uchun muhimdir.

Er qobig'idagi ulushi bo'yicha u eng keng tarqalgan metallardan biri bo'lib, taxminan 1,5% ni tashkil qiladi. U gidroksidi erlar guruhiga kiradi, chunki suvda eriganida u gidroksidi beradi, lekin tabiatda u ko'plab minerallar va tuzlar shaklida bo'ladi. Dengiz suvida juda ko'p kaltsiy (400 mg / l) mavjud.

Kristal hujayra

Kaltsiyning xarakteristikasi kristall panjaraning tuzilishi bilan izohlanadi, ular ikki xil bo'lishi mumkin (chunki alfa va beta shakllari mavjud):

• kubik yuz markazli;
• hajmga asoslangan.

Molekuladagi bog'lanish turi metalldir, panjara joylarida barcha metallar kabi atom-ionlar mavjud.

Tabiatda bo'lish

Tabiatda ushbu elementni o'z ichiga olgan bir nechta asosiy moddalar mavjud.

1. Dengiz suvi.
2. Tog' jinslari va minerallar.
3. Tirik organizmlar (qobiqlar va qobiqlar, suyak to'qimalari va boshqalar).
4. Yer qobig'idagi er osti suvlari.

Kaltsiyning tabiiy manbalari bo'lgan quyidagi turdagi jinslar va minerallarni aniqlash mumkin.

1. Dolomit kaltsiy va magniy karbonat aralashmasidir.
2. Ftorit - bu kaltsiy ftorididir.
3. Gips - CaSO 4 2H 2 O.
4. Kaltsit - bo'r, ohaktosh, marmar - kaltsiy karbonat.
5. Alabaster - CaSO 4 0,5H 2 O.
6. Apatiya.

Hammasi bo'lib, kaltsiyni o'z ichiga olgan 350 ga yaqin turli xil minerallar va jinslar ajratilgan.

Qanday qilib olish mumkin

Uzoq vaqt davomida metallni erkin holda ajratib bo'lmadi, chunki uning kimyoviy faolligi yuqori bo'lgani uchun uni tabiatda sof holda topa olmaysiz. Shuning uchun, 19-asrga qadar (1808) bu element davriy jadval olib yuradigan yana bir sir edi.

Kaltsiy metall sifatida ingliz kimyogari Xamfri Devini sintez qila oldi. Qattiq minerallar va tuzlar eritmalarining elektr toki bilan o'zaro ta'sirining xususiyatlarini birinchi bo'lib u kashf etgan. Bugungi kunga qadar ushbu metallni olishning eng dolzarb usuli bu uning tuzlarini elektroliz qilishdir, masalan:

• kaltsiy va kaliy xloridlari aralashmasi;
• ftorid va kaltsiy xlorid aralashmasi.

Metallurgiyada keng tarqalgan aluminotermik usul yordamida uning oksididan kaltsiy ajratib olish ham mumkin.

Jismoniy xususiyatlar

Kaltsiyning fizik ko'rsatkichlari bo'yicha tavsifi bir necha nuqtalarda tavsiflanishi mumkin.

1. Agregat holati - normal sharoitda, qattiq.
2. Erish nuqtasi - 842 0 S.
3. Metall yumshoq va pichoq bilan kesilishi mumkin.
4. Rangi - kumush-oq, yorqin.
5. Yaxshi o'tkazuvchanlik va issiqlik o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega.
6. Uzoq muddatli isitish bilan u metall xususiyatlarini yo'qotib, suyuqlikka, keyin bug 'holatiga o'tadi. Qaynash nuqtasi 1484 0 S.

Kaltsiyning fizik xossalari bitta xususiyatga ega. Metallga bosim o'tkazilsa, u bir vaqtning o'zida metall xususiyatlarini va elektr tokini o'tkazish qobiliyatini yo'qotadi. Biroq, ta'sir qilishning yanada ortishi bilan u yana tiklanadi va bu ko'rsatkichlar bo'yicha qolgan elementlardan bir necha baravar yuqori bo'lgan supero'tkazgich sifatida o'zini namoyon qiladi.

Kimyoviy xossalari

Ushbu metalning faolligi juda yuqori. Shuning uchun, kaltsiy kiradigan ko'plab shovqinlar mavjud. U uchun barcha metall bo'lmaganlar bilan reaktsiyalar odatiy holdir, chunki u qaytaruvchi vosita sifatida juda kuchli.

1. Oddiy sharoitlarda u mos keladigan ikkilik birikmalar hosil bo'lishi bilan osongina reaksiyaga kirishadi: halogenlar, kislorod.
2. Qizdirilganda: vodorod, azot, uglerod, kremniy, fosfor, bor, oltingugurt va boshqalar.
3. Ochiq havoda u darhol karbonat angidrid va kislorod bilan o'zaro ta'sir qiladi, shuning uchun u kulrang qoplama bilan qoplanadi.
4. Kislotalar bilan kuchli reaksiyaga kirishadi, ba'zan esa yonib ketadi.

Kaltsiyning qiziqarli xususiyatlari unga tuzlar tarkibida kelganda namoyon bo'ladi. Shunday qilib, shift va devorlarda o'sadigan go'zal g'orlar er osti suvlari ichidagi jarayonlar ta'sirida vaqt o'tishi bilan suv, karbonat angidrid va bikarbonatdan hosil bo'lishdan boshqa narsa emas.

Metallning normal holatida qanchalik faol ekanligini hisobga olsak, u ishqoriy kabi laboratoriyalarda saqlanadi. Qorong'i shisha idishda, mahkam yopilgan qopqoq va kerosin yoki kerosin qatlami ostida.

Kaltsiy ioniga sifatli reaktsiya - bu go'zal, boy g'isht-qizil rangdagi olovning rangi. Bundan tashqari, birikmalar tarkibidagi metallni uning ba'zi tuzlarining (kaltsiy karbonat, ftorid, sulfat, fosfat, silikat, sulfit) erimaydigan cho'kmalari orqali aniqlash mumkin.

metall ulanishlar

Metall birikmalarning turlari quyidagilardan iborat:

• oksidi;
• gidroksid;
• kaltsiy tuzlari (o'rta, kislotali, asosiy, qo'sh, murakkab).

CaO deb nomlanuvchi kaltsiy oksidi qurilish materiali (ohak) yaratish uchun ishlatiladi. Agar siz oksidni suv bilan o'chirsangiz, ishqorning xususiyatlarini ko'rsatadigan tegishli gidroksidni olasiz.

Aynan xalq xo'jaligining turli tarmoqlarida qo'llaniladigan turli xil kaltsiy tuzlari katta amaliy ahamiyatga ega. Qanday tuzlar mavjud, biz yuqorida aytib o'tgan edik. Keling, ushbu birikmalarning turlariga misollar keltiramiz.

1. O'rta tuzlar - CaCO 3 karbonat, Ca 3 fosfat (PO 4) 2 va boshqalar.
2. Kislotali - gidrosulfat CaHSO 4.
3. Ulardan asosiylari bikarbonat (CaOH) 3 PO 4 dir.
4. Kompleks - Cl 2.
5. Ikki marta - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

Aynan shu sinfning birikmalari shaklida kaltsiy biologik tizimlar uchun muhim ahamiyatga ega, chunki tuzlar organizm uchun ionlarning manbai hisoblanadi.

Biologik rol

Nima uchun kaltsiy inson tanasi uchun muhim? Buning bir qancha sabablari bor.

1. Ushbu elementning ionlari hujayralararo modda va to'qima suyuqligining bir qismi bo'lib, qo'zg'alish mexanizmlarini tartibga solishda, gormonlar va neyrotransmitterlarni ishlab chiqarishda ishtirok etadi.
2. Kaltsiy suyaklarda, tish emalida umumiy tana vaznining taxminan 2,5% miqdorida to'planadi. Bu juda ko'p va ushbu tuzilmalarni mustahkamlash, ularning mustahkamligi va barqarorligini saqlashda muhim rol o'ynaydi. Usiz tananing o'sishi mumkin emas.
3. Qon ivishi ham ko'rib chiqilayotgan ionlarga bog'liq.
4. U yurak mushaklarining bir qismi bo'lib, uning qo'zg'alishi va qisqarishida ishtirok etadi.
5. Ekzotsitoz va boshqa hujayra ichidagi o'zgarishlar jarayonlarining ishtirokchisi.

Agar iste'mol qilingan kaltsiy miqdori etarli bo'lmasa, unda quyidagi kasalliklar rivojlanishi mumkin:

• raxit;
• osteoporoz;
• qon kasalliklari.

Kattalar uchun kunlik norma 1000 mg, 9 yoshdan katta bolalar uchun esa 1300 mg. Tanadagi ushbu elementning haddan tashqari ko'payishini oldini olish uchun ko'rsatilgan dozadan oshib ketmaslik kerak. Aks holda, ichak kasalliklari rivojlanishi mumkin.

Boshqa barcha tirik mavjudotlar uchun kaltsiy kam emas. Misol uchun, ko'pchilik skeletga ega bo'lmasa-da, ammo ularni mustahkamlashning tashqi vositalari ham bu metallning shakllanishi hisoblanadi. Ular orasida:

• qisqichbaqasimonlar;
• midiya va istiridye;
• gubkalar;
• marjon poliplari.

Ularning barchasi orqalarida yoki, qoida tariqasida, hayot jarayonida ularni tashqi ta'sirlardan va yirtqichlardan himoya qiladigan qandaydir tashqi skelet hosil qiladi. Uning asosiy tarkibiy qismi kaltsiy tuzlaridir.

Umurtqali hayvonlar, odamlar kabi, normal o'sishi va rivojlanishi uchun bu ionlarga muhtoj va ularni oziq-ovqat bilan qabul qiladi.

Tanadagi etishmayotgan element me'yorini to'ldirish mumkin bo'lgan ko'plab variantlar mavjud. Eng yaxshisi, albatta, tabiiy usullar - kerakli atomni o'z ichiga olgan mahsulotlar. Biroq, agar biron sababga ko'ra bu etarli bo'lmasa yoki imkonsiz bo'lsa, tibbiy yo'l ham qabul qilinadi.

Shunday qilib, kaltsiyni o'z ichiga olgan ovqatlar ro'yxati quyidagicha:

• sut va nordon sut mahsulotlari;
• baliq;
• ko'katlar;
• donli mahsulotlar (grechka, guruch, to'liq donli un pishiriqlari);
• ba'zi tsitrus mevalari (apelsin, mandarin);
• dukkaklilar;
• barcha yong'oqlar (ayniqsa, bodom va yong'oq).

Agar ba'zi mahsulotlarga allergiyangiz bo'lsa yoki ularni boshqa sababga ko'ra ishlata olmasangiz, unda kaltsiy o'z ichiga olgan preparatlar tanadagi kerakli element darajasini to'ldirishga yordam beradi.

Ularning barchasi bu metallning tuzlari bo'lib, ular organizm tomonidan oson so'rilish qobiliyatiga ega, qon va ichaklarga tez so'riladi. Ular orasida eng mashhurlari va qo'llaniladiganlari quyidagilardir.

1. Kaltsiy xlorid - kattalar va bolalar uchun in'ektsiya yoki og'iz orqali yuborish uchun eritma. Tarkibdagi tuz konsentratsiyasida farqlanadi, u "issiq in'ektsiya" uchun ishlatiladi, chunki u AOK qilinganida aynan shunday tuyg'uni keltirib chiqaradi. Yutishni engillashtirish uchun meva sharbati bo'lgan shakllar mavjud.
2. Tabletkalar (0,25 yoki 0,5 g) va tomir ichiga yuborish uchun eritmalar shaklida mavjud. Ko'pincha planshetlar shaklida turli xil mevali qo'shimchalar mavjud.
3. Kaltsiy laktat - 0,5 g tabletkalarda mavjud.

Elektromanfiylik 1.00 (Pauling shkalasi) Elektrod potentsiali −2,76 Oksidlanish holatlari 2 Ionizatsiya energiyasi
(birinchi elektron) 589,4 (6,11) kJ/mol (eV) Oddiy moddaning termodinamik xossalari Zichlik (n.a.da) 1,55 g/sm³ Erish harorati 1112 K; 838,85 ° S Qaynatish harorati 1757 K; 1483,85 ° S Oud. termoyadroviy issiqlik 9,20 kJ/mol Oud. bug'lanish issiqligi 153,6 kJ/mol Molar issiqlik sig'imi 25,9 J/(K mol) Molyar hajm 29,9 sm³/mol Oddiy moddaning kristall panjarasi Panjara tuzilishi kub yuzi markazlashtirilgan Panjara parametrlari 5,580 Debay harorati 230 Boshqa xususiyatlar Issiqlik o'tkazuvchanligi (300 K) (201) Vt/(m K) CAS raqami 7440-70-2 Emissiya spektri

Ismning kelib chiqishi va tarixi

Elementning nomi lat tilidan olingan. calx (genitiv holatda kalsis) - "ohak", "yumshoq tosh". Uni 1808 yilda elektrolitik usulda kaltsiy metalini ajratib olgan ingliz kimyogari Xamfri Davi taklif qilgan. Davy ho'l gidratlangan ohak aralashmasini anod bo'lgan platina plastinkasida elektroliz qildi. Suyuqlikka botirilgan platina simi katod bo'lib xizmat qildi. Elektroliz natijasida kaltsiy amalgam olindi. Undan simobni olib tashlagan Deyvi kaltsiy deb nomlangan metallni oldi.

izotoplar

Kaltsiy tabiatda oltita izotop aralashmasi sifatida uchraydi: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca va 48 Ca, ular orasida eng keng tarqalgani - 40 Ca - 96,97% ni tashkil qiladi. Kaltsiy yadrolari protonlarning sehrli sonini o'z ichiga oladi: Z= 20. izotoplar 40
20 Ca20
Va 48
20 Ca28
tabiatda mavjud bo'lgan beshta ikkita sehrli yadrodan ikkitasi.

Tabiatda uchraydigan oltita kaltsiy izotopidan beshtasi barqaror. Oltinchi izotop 48Ca, oltitaning eng og'irligi va juda kam uchraydigan (uning izotopik ko'pligi atigi 0,187%), yarim yemirilish davri (4,39 ± 0,58)⋅10 19 yil bo'lgan ikki marta beta parchalanishiga uchraydi.

Tog' jinslari va minerallarda

Yer qobig‘ida kuchli migratsiya qiluvchi va turli geokimyoviy sistemalarda to‘planadigan kalsiy 385 ta mineral (minerallar soni bo‘yicha to‘rtinchi) hosil qiladi.

Kaltsiyning katta qismi turli jinslarning silikatlari va aluminosilikatlari (granitlar, gneyslar va boshqalar), ayniqsa dala shpati - anortit Ca tarkibida mavjud.

Kaltsit CaCO 3 , angidrit CaSO 4 , alebastr CaSO 4 0,5 H 2 O va gips CaSO 4 2H 2 O, ftorit CaF 2, apatitlar Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit MgCO 3 kabi kaltsiy minerallari CaCO3. Tabiiy suvda kaltsiy va magniy tuzlarining mavjudligi uning qattiqligini aniqlaydi.

Cho'kindi jins, asosan kriptokristalli kaltsit - ohaktoshdan iborat (uning navlaridan biri bo'r). Mintaqaviy metamorfizm ta'sirida ohaktosh marmarga aylanadi.

Yer qobig'idagi migratsiya

Kaltsiyning tabiiy migratsiyasida kaltsiy karbonatning suv va karbonat angidrid bilan o'zaro ta'sirining eruvchan bikarbonat hosil bo'lishi bilan teskari reaktsiyasi bilan bog'liq bo'lgan "karbonat muvozanati" muhim rol o'ynaydi:

C a CO 3 + H 2 O + CO 2 ⇄ C a (HCO 3) 2 ⇄ C a 2 + + 2 HCO 3 - (\displaystyle (\mathsf (CaCO_(3)+H_(2)O+CO_(2) )\o‘ng chap tomonga Ca(HCO_(3))_(2)\o‘ng chapga Ca^(2+)+2HCO_(3)^(-))))

(muvozanat karbonat angidrid konsentratsiyasiga qarab chapga yoki o'ngga siljiydi).

Biogen migratsiya muhim rol o'ynaydi.

Biosferada

Kaltsiy birikmalari deyarli barcha hayvon va o'simlik to'qimalarida mavjud (pastga qarang). Kaltsiyning katta miqdori tirik organizmlarning bir qismidir. Shunday qilib, gidroksiapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH yoki boshqa yozuvda 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - umurtqali hayvonlarning, shu jumladan odamlarning suyak to'qimalarining asosi; ko'pgina umurtqasiz hayvonlarning qobig'i va qobig'i, tuxum qobig'i va boshqalar kaltsiy karbonat CaCO 3. Inson va hayvonlarning tirik to'qimalarida 1,4-2% Ca (massa ulushi bo'yicha); 70 kg og'irlikdagi inson tanasida kaltsiy miqdori taxminan 1,7 kg ni tashkil qiladi (asosan suyak to'qimalarining hujayralararo moddasi tarkibida).

Kvitansiya

Erkin metall kaltsiy CaCl 2 (75-80%) va KCl yoki CaCl 2 va CaF 2 dan tashkil topgan eritmani elektroliz qilish, shuningdek CaO ni 1170-1200 ° S da aluminotermik kamaytirish yo'li bilan olinadi. 4 C a O + 2 A l → C a A l 2 O 4 + 3 C a (\displaystyle (\mathsf (4CaO+2Al\o‘ngga CaAl_(2)O_(4)+3Ca))

Jismoniy xususiyatlar

Kaltsiy metali ikkita allotropik modifikatsiyada mavjud. 443 ° C gacha chidamli a-Ca kubik yuz markazlashtirilgan panjara bilan (parametr lekin= 0,558 nm), yuqori barqaror b-Ca turdagi kubik tanasi markazlashtirilgan panjara bilan a-Fe(parametr a= 0,448 nm). Standart entalpiya ∆ H 0 (\displaystyle \Delta H^(0)) o'tish α → β 0,93 kJ / mol.

Bosimning asta-sekin oshishi bilan u yarimo'tkazgichning xususiyatlarini ko'rsata boshlaydi, lekin so'zning to'liq ma'nosida yarimo'tkazgichga aylanmaydi (endi u ham metall emas). Bosimning yanada oshishi bilan u metall holatga qaytadi va o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyish qila boshlaydi (o'ta o'tkazuvchanlik harorati simobdan olti baravar yuqori va o'tkazuvchanlik bo'yicha barcha boshqa elementlardan ancha yuqori). Kaltsiyning o'ziga xos xulq-atvori ko'p jihatdan stronsiyga o'xshaydi (ya'ni davriy tizimdagi parallelliklar saqlanib qoladi).

Kimyoviy xossalari

Standart potentsiallar qatorida kaltsiy vodorodning chap tomonida joylashgan. Ca 2+ / Ca 0 −2,84 V juftligining standart elektrod potentsiali, shuning uchun kaltsiy suv bilan faol reaksiyaga kirishadi, lekin olovsiz:

C a + 2 H 2 O → C a (O H) 2 + H 2. (\displaystyle (\mathsf (Ca+2H_(2)O\oʻngga strelka Ca(OH)_(2)+H_(2)\yuqoriga .)))

Suvda erigan kaltsiy bikarbonatning mavjudligi asosan suvning vaqtinchalik qattiqligini aniqlaydi. U vaqtinchalik deyiladi, chunki suv qaynatilganda bikarbonat parchalanadi va CaCO 3 cho'kadi. Bu hodisa, masalan, choynakda vaqt o'tishi bilan shkala paydo bo'lishiga olib keladi.

Ilova

Metall kaltsiyning asosiy qo'llanilishi metallar, ayniqsa nikel, mis va zanglamaydigan po'lat ishlab chiqarishda qaytaruvchi vositadir. Kaltsiy va uning gidridi xrom, toriy va uran kabi qaytarilishi qiyin bo'lgan metallarni ishlab chiqarish uchun ham ishlatiladi. Kaltsiy-qo'rg'oshin qotishmalari ba'zi turdagi akkumulyatorlarda va podshipniklar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Kaltsiy granulalari elektrovakuum qurilmalaridan havo izlarini olib tashlash uchun ham ishlatiladi. Sof metall kaltsiy metallotermiyada nodir tuproq elementlarini olish uchun keng qo'llaniladi.

Kaltsiy metallurgiyada po'latni alyuminiy bilan birga yoki u bilan birgalikda deoksidlash uchun keng qo'llaniladi. Kaltsiy o'z ichiga olgan simlar bilan pechdan tashqari qayta ishlash kaltsiyning eritmaning fizik-kimyoviy holatiga, metallning makro va mikro tuzilishiga, metall mahsulotlarining sifati va xususiyatlariga ko'p omilli ta'siri tufayli etakchi o'rinni egallaydi. po'lat ishlab chiqarish texnologiyasining ajralmas qismi. Zamonaviy metallurgiyada kaltsiyni eritma ichiga kiritish uchun in'ektsiya simidan foydalaniladi, bu kaltsiy (ba'zan silikokaltsiy yoki alyuminiy kaltsiy) po'lat qobiqdagi kukun shaklida yoki siqilgan metalldir. Deoksidlanish (po'latda erigan kislorodni olib tashlash) bilan bir qatorda, kaltsiydan foydalanish tabiati, tarkibi va shakli bo'yicha qulay bo'lgan, keyingi texnologik operatsiyalar paytida qulab tushmaydigan metall bo'lmagan qo'shimchalarni olish imkonini beradi.

48 Ca izotopi o'ta og'ir elementlarni ishlab chiqarish va davriy tizimning yangi elementlarini ochish uchun samarali va foydali materiallardan biridir. Buning sababi shundaki, kaltsiy-48 ikki baravar sehrli yadrodir, shuning uchun uning barqarorligi engil yadro uchun juda neytronga boy bo'lishiga imkon beradi; o'ta og'ir yadrolarning sintezi uchun ortiqcha neytronlar talab qilinadi.

Biologik rol

Ko'p sonli hayotiy jarayonlar uchun ahamiyati tufayli qondagi kaltsiy kontsentratsiyasi aniq tartibga solinadi va to'g'ri ovqatlanish va kam yog'li sut mahsulotlari va D vitamini etarli miqdorda iste'mol qilish bilan tanqislik yuzaga kelmaydi. Ratsionda kaltsiy va/yoki D vitaminining uzoq vaqt tanqisligi osteoporoz xavfining oshishiga olib keladi va chaqaloqlik davrida raxit kasalligini keltirib chiqaradi.

Eslatmalar

1. Brinell qattiqligi 200-300 MPa
2. Maykl E. Vizer, Norman Xolden, Tayler B. Koplen, Jon K. Bölke, Maykl Berglund, Villi A. Brand, Pol De Bievre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Yuris Meyja, Takafumi Xirata, Tomas Proxaska, Ronni Schoenberg, Glenda O'Konnor, Tomas Uolchik, Shige Yoneda, Syan-Kun Chju. Elementlarning atom og'irliklari 2011 (IUPAC texnik hisoboti) // Sof va amaliy kimyo. - 2013. - jild. 85, yo'q. besh. - B. 1047-1078. - DOI: 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
3. Tahririyat xodimlari: Knunyants I. L. (bosh muharrir). Kimyoviy ensiklopediya: 5 jildda.- Moskva: Sovet Entsiklopediyasi, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 b. - 100 000 nusxa.
4. Rayli J.P. va Skirrow G. Kimyoviy okeanografiya V. 1, 1965 yil.
5. Pritychenko B. Ikki-beta parchalanishining baholangan yarim umrining sistematikasi // Yadroviy ma'lumotlar varaqlari. - 2014. - iyun (120-jild). - S. 102-105. - ISSN 0090-3752. - DOI: 10.1016/j.nds.2014.07.018.[tuzatish uchun]
6. Pritychenko B. Qabul qilingan Double Beta (b) parchalanish qiymatlari ro'yxati (noaniq) . Milliy yadroviy ma'lumotlar markazi, Brukxaven milliy laboratoriyasi. 2015-yil 6-dekabrda olindi.
7. Kimyogarning qo'llanmasi / Tahririyat kengashi: Nikolskiy B.P. va boshqalar - 2-nashr, tuzatilgan. - M.-L.: Kimyo, 1966. - T. 1. - 1072 b.
8. Gazeta. Uz: Bosim ostidagi elementlar
9. Kaltsiy // Buyuk Sovet Entsiklopediyasi: [30 jildda] / ch. ed. A. M. Proxorov. - 3-nashr. - M.: Sovet Entsiklopediyasi, 1969-1978.
10. Dyudkin D.A., Kisilenko V.V. SK40 murakkab plomba moddasi bilan o'tkazgichli simdan kaltsiyni assimilyatsiya qilishda turli omillarning ta'siri (rus.) // Elektrometallurgiya: jurnal. - 2009. - May (5-son). - S. 2-6.
11. Mixaylov G. G., Chernova L. A. Po'latni kaltsiy va alyuminiy bilan deoksidlanish jarayonlarini termodinamik tahlil qilish (ruscha) // Elektrometallurgiya: jurnal. - 2008. - mart (3-son). - S. 6-8.
12. Yadroning qobiq modeli
13. Tibbiyot instituti (AQSh) qo'mitasi D vitamini va kaltsiy uchun dietani iste'mol qilishni ko'rib chiqadi; Ross AC, Teylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, muharrirlar (2011).

Kaltsiy birikmalari- ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak - ohaktosh mahsuloti) qadimdan qurilishda ishlatilgan. 18-asrning oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy modda deb hisoblashgan. 1789-yilda A.Lavuazye ohak, magniy, barit, alumina va kremniy dioksidi murakkab moddalar ekanligini aytdi. 1808 yilda Davy simob oksidi bilan nam o'chirilgan ohak aralashmasini simob katodida elektrolizga solib, kaltsiy amalgama tayyorladi va undan simobni haydab chiqargandan so'ng u "kaltsiy" deb nomlangan metallni oldi (lat. Calx, jins. hol kalcis - ohak).

Elektronlarning orbitalarda joylashishi.

+20Ca… |3s 3p 3d | 4s

Kaltsiy ishqoriy tuproq metali deb ataladi, u S elementi sifatida tasniflanadi. Tashqi elektron darajada kaltsiy ikkita elektronga ega, shuning uchun u birikmalar beradi: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 va boshqalar. Kaltsiy tipik metallarga tegishli - u kislorodga yuqori darajada yaqinlik xususiyatiga ega, deyarli barcha metallarni ularning oksidlaridan kamaytiradi va Ca (OH) 2 ning ancha kuchli asosini hosil qiladi.

Metalllarning kristall panjaralari turli xil bo'lishi mumkin, ammo kaltsiy yuz markazli kubik panjara bilan tavsiflanadi.

Metalllardagi kristallarning o'lchamlari, shakli va o'zaro joylashishi metallografik usullar bilan chiqariladi. Bu borada metall konstruksiyaning eng to'liq bahosi uning ingichka qismini mikroskopik tahlil qilish orqali beriladi. Namuna tekshirilayotgan metalldan kesiladi va uning tekisligi maydalanadi, sayqallanadi va maxsus eritma (etchant) bilan ishlanadi. Oylash natijasida namunaning tuzilishi ajratib ko'rsatiladi, u metallografik mikroskop yordamida tekshiriladi yoki suratga olinadi.

Kaltsiy engil metall (d = 1,55), kumush-oq rangda. U davriy jadvalda uning yonida joylashgan natriyga qaraganda qattiqroq va yuqori haroratda (851 ° C) eriydi. Buning sababi shundaki, metallda bitta kaltsiy ioniga ikkita elektron to'g'ri keladi. Shuning uchun ionlar va elektron gaz o'rtasidagi kimyoviy bog'lanish natriyga qaraganda kuchliroqdir. Kimyoviy reaktsiyalarda kaltsiy valentlik elektronlari boshqa elementlarning atomlariga o'tkaziladi. Bunday holda, ikki marta zaryadlangan ionlar hosil bo'ladi.

Kaltsiy metallar bilan, ayniqsa kislorod bilan yuqori reaktivdir. Havoda u gidroksidi metallarga qaraganda sekinroq oksidlanadi, chunki undagi oksid plyonkasi kislorodni kamroq o'tkazadi. Kaltsiy qizdirilganda juda ko'p miqdorda issiqlik chiqishi bilan yonadi:

Kaltsiy suv bilan reaksiyaga kirishib, undan vodorodni siqib chiqaradi va asos hosil qiladi:

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

Kislorod bilan katta reaktivligi tufayli kaltsiy ularning oksidlaridan nodir metallarni olishda biroz foydalanishni topadi. Metall oksidlari kaltsiy chiplari bilan birga isitiladi; reaksiyalar natijasida kaltsiy oksidi va metall olinadi. Kaltsiy va uning ba'zi qotishmalaridan metallarni deoksidlanish deb ataladigan narsa uchun ishlatish xuddi shu xususiyatga asoslanadi. Kaltsiy eritilgan metallga qo'shiladi va u erigan kislorod izlarini olib tashlaydi; hosil bo'lgan kaltsiy oksidi metall yuzasiga suzadi. Kaltsiy ba'zi qotishmalarning bir qismidir.

Kaltsiy eritilgan kaltsiy xloridni elektroliz qilish yoki aluminotermik usul bilan olinadi. Kaltsiy oksidi yoki o'chirilgan ohak 2570 ° S da eriydigan oq kukundir. U ohaktoshni kaltsiylash orqali olinadi:

CaCO3 \u003d CaO + CO2 ^

Kaltsiy oksidi asosiy oksiddir, shuning uchun u kislotalar va kislota angidridlari bilan reaksiyaga kirishadi. Suv bilan u asos - kaltsiy gidroksidi beradi:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Kaltsiy oksidiga suv qo'shilishi, ohak so'ndirilishi deb ataladigan bo'lsa, ko'p miqdorda issiqlik chiqishi bilan davom etadi. Suvning bir qismi bug'ga aylanadi. Kaltsiy gidroksidi yoki o'chirilgan ohak - oq modda, suvda ozgina eriydi. Kaltsiy gidroksidning suvli eritmasi ohak suvi deb ataladi. Bunday eritma juda kuchli ishqoriy xususiyatlarga ega, chunki kaltsiy gidroksidi yaxshi ajraladi:

Ca (OH) 2 \u003d Ca + 2OH

Ishqoriy metallar oksidlarining gidratlari bilan solishtirganda, kaltsiy gidroksid zaifroq asosdir. Bu kaltsiy ionining ikki marta zaryadlanganligi va gidroksil guruhlarini kuchliroq jalb qilishi bilan izohlanadi.

Ohak suvi deb ataladigan gidratlangan ohak va uning eritmasi kislotalar va kislota angidridlari, shu jumladan karbonat angidrid bilan reaksiyaga kirishadi. Ohak suvi laboratoriyalarda karbonat angidridni aniqlash uchun ishlatiladi, chunki hosil bo'lgan erimaydigan kaltsiy karbonat suvning bulutli bo'lishiga olib keladi:

Ca + 2OH + CO2 = CaCO3v + H2O

Biroq, karbonat angidrid uzoq vaqt davomida o'tkazilganda, eritma yana shaffof bo'ladi. Bu kaltsiy karbonatning eriydigan tuz - kaltsiy bikarbonatga aylanishi bilan bog'liq:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Sanoatda kaltsiy ikki yo'l bilan olinadi:

CaO va Al kukunining briketlangan aralashmasini 0,01 - 0,02 mm vakuumda 1200 ° C da qizdirish orqali. rt. Art.; reaksiya orqali chiqariladi:

6CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Kaltsiy bug'lari sovuq yuzada kondensatsiyalanadi.

CaCl2 va KCl eritmalarini suyuq mis-kaltsiy katod bilan elektroliz qilish natijasida Cu - Ca (65% Ca) qotishmasi tayyorlanadi, undan kaltsiy vakuumda 950 - 1000 ° S haroratda distillanadi. 0,1 - 0,001 mm Hg.

Kaltsiy karbid CaC2 ni termal dissotsiatsiyalash orqali kaltsiy olish usuli ham ishlab chiqilgan.

Kaltsiy tabiatdagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. U yer qobig'ida taxminan 3% (massa) ni o'z ichiga oladi. Kaltsiy tuzlari tabiatda karbonatlar (bo'r, marmar), sulfatlar (gips), fosfatlar (fosforitlar) shaklida katta to'planishlarni hosil qiladi. Suv va karbonat angidrid ta'sirida karbonatlar uglevodorodlar shaklida eritmaga o'tadi va er osti va daryo suvlari bilan uzoq masofalarga tashiladi. Kaltsiy tuzlari yuvilganda g'orlar paydo bo'lishi mumkin. Suvning bug'lanishi yoki haroratning oshishi tufayli yangi joyda kaltsiy karbonat konlari paydo bo'lishi mumkin. Masalan, stalaktitlar va stalagmitlar g'orlarda hosil bo'ladi.

Eriydigan kaltsiy va magniy tuzlari suvning umumiy qattiqligini aniqlaydi. Agar ular suvda oz miqdorda bo'lsa, unda suv yumshoq deb ataladi. Ushbu tuzlarning yuqori miqdori bilan (ionlar bo'yicha 1 litrda 100 - 200 mg kaltsiy tuzlari) suv qattiq hisoblanadi. Bunday suvda sovun yomon ko'piklanadi, chunki kaltsiy va magniy tuzlari u bilan erimaydigan birikmalar hosil qiladi. Qattiq suvda oziq-ovqat mahsulotlari yomon qaynatiladi va qaynatilganda bug 'qozonlarining devorlariga shkala beradi. Shkala issiqlikni yaxshi o'tkazmaydi, yoqilg'i sarfini oshiradi va qozon devorlarining aşınmasını tezlashtiradi. Masshtabni shakllantirish murakkab jarayondir. Qizdirilganda kaltsiy va magniy karbonat kislotasining kislota tuzlari parchalanadi va erimaydigan karbonatlarga aylanadi:

Ca + 2HCO3 = H2O + CO2 + CaCO3v

Kaltsiy sulfat CaSO4 ning eruvchanligi qizdirilganda ham kamayadi, shuning uchun u shkalaning bir qismidir.

Suvda kaltsiy va magniy bikarbonatlari mavjudligidan kelib chiqadigan qattiqlik karbonat yoki vaqtinchalik deb ataladi, chunki u qaynatish orqali yo'q qilinadi. Karbonat qattiqligidan tashqari, karbonat bo'lmagan qattiqlik ham ajralib turadi, bu suvdagi sulfatlar va kaltsiy va magniy xloridlarining tarkibiga bog'liq. Bu tuzlar qaynatish bilan olib tashlanmaydi va shuning uchun karbonatsiz qattiqlik doimiy qattiqlik deb ham ataladi. Karbonat va karbonat bo'lmagan qattiqlik umumiy qattiqlikka qo'shiladi.

Qattiqlikni butunlay yo'q qilish uchun suv ba'zan distillanadi. Karbonatning qattiqligini yo'qotish uchun suvni qaynatib oling. Umumiy qattiqlik kimyoviy moddalar qo'shilishi yoki kation almashinuvchilari deb ataladigan vositalar yordamida yo'q qilinadi. Kimyoviy usuldan foydalanganda eriydigan kaltsiy va magniy tuzlari erimaydigan karbonatlarga aylanadi, masalan, ohak suti va soda qo'shiladi:

Ca + 2HCO3 + Ca + 2OH = 2H2O + 2CaCO3v

Ca + SO4 + 2Na + CO3 = 2Na + SO4 + CaCO3v

Kation almashtirgichlar yordamida qattiqlikni olib tashlash yanada rivojlangan jarayondir. Kation almashinuvchilari murakkab moddalar (kremniy va alyuminiyning tabiiy birikmalari, yuqori molekulyar og'irlikdagi organik birikmalar), ularning tarkibi Na2R formulasi bilan ifodalanishi mumkin, bu erda R murakkab kislota qoldig'idir. Suv kation almashinuvchi qatlami orqali filtrlanganda, Na ionlari (kationlar) Ca va Mg ionlariga almashtiriladi:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

Binobarin, eritmadagi Ca ionlari kation almashtirgichga, Na ionlari esa kation almashtirgichdan eritmaga o’tadi. Ishlatilgan kation almashtirgichni tiklash uchun u oddiy tuz eritmasi bilan yuviladi. Bunday holda, teskari jarayon sodir bo'ladi: kation almashtirgichdagi Ca ionlari Na ionlari bilan almashtiriladi:

2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl

Qayta tiklangan kation almashtirgich yana suvni tozalash uchun ishlatilishi mumkin.

Sof metall shaklida Ca U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb va ba'zi noyob tuproq metallari va ularning birikmalarini qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, po'lat, bronza va boshqa qotishmalarni deoksidlashda, neft mahsulotlaridan oltingugurtni tozalashda, organik suyuqliklarni suvsizlantirishda, argonni azotli aralashmalardan tozalashda va elektr vakuum qurilmalarida gazni yutuvchi sifatida ishlatiladi. Pb - Na - Ca tizimining antifiksli materiallari, shuningdek, elektr kabellari g'ilofini tayyorlash uchun ishlatiladigan Pb - Ca qotishmalari texnologiyada katta qo'llanilgan. Qotishma Ca - Si - Ca (silikokalsiy) sifatli po'latlarni ishlab chiqarishda oksidlovchi va gazsizlantiruvchi sifatida ishlatiladi.

Kaltsiy hayot jarayonlarining normal borishi uchun zarur bo'lgan biogen elementlardan biridir. U hayvonlar va o'simliklarning barcha to'qimalarida va suyuqliklarida mavjud. Ca dan mahrum bo'lgan muhitda faqat noyob organizmlar rivojlanishi mumkin. Ba'zi organizmlarda Ca ning miqdori 38% ga etadi: odamlarda - 1,4 - 2%. O'simlik va hayvon organizmlarining hujayralari hujayradan tashqari muhitda Ca, Na va K ionlarining qat'iy belgilangan nisbatlariga muhtoj. O'simliklar Ca ni tuproqdan oladi. Ca ga munosabatiga ko'ra o'simliklar kalsefil va kalsefoblarga bo'linadi. Hayvonlar Ca ni oziq-ovqat va suvdan oladi. Ca bir qator hujayra tuzilmalarini shakllantirish, tashqi hujayra membranalarining normal o'tkazuvchanligini saqlash, baliq va boshqa hayvonlarning tuxumlarini urug'lantirish va bir qator fermentlarni faollashtirish uchun zarurdir. Ca ionlari mushak tolasiga qo'zg'alishni o'tkazib, uning qisqarishini keltirib chiqaradi, yurak qisqarishining kuchini oshiradi, leykotsitlarning fagotsitar funktsiyasini oshiradi, himoya qon oqsillari tizimini faollashtiradi va uning koagulyatsiyasida ishtirok etadi. Hujayralarda deyarli barcha Ca oqsillar, nuklein kislotalar, fosfolipidlar bilan birikmalar, noorganik fosfatlar va organik kislotalar bilan komplekslar shaklida bo'ladi. Odamlar va yuqori hayvonlarning qon plazmasida faqat 20-40% Ca oqsillar bilan bog'lanishi mumkin. Skeletli hayvonlarda barcha Ca ning 97 - 99% gacha qurilish materiali sifatida ishlatiladi: umurtqasizlarda, asosan, CaCO3 (mollyuskalar qobiqlari, marjonlar), umurtqali hayvonlarda, fosfatlar shaklida. Ko'pgina umurtqasiz hayvonlar yangi skelet qurish yoki noqulay sharoitlarda hayotiy funktsiyalarni ta'minlash uchun eritishdan oldin Ca ni saqlaydi. Odamlar va yuqori hayvonlar qonidagi Ca ning miqdori paratiroid va qalqonsimon bezlarning gormonlari tomonidan tartibga solinadi. Bu jarayonlarda D vitamini eng muhim rol o'ynaydi.Ca so'rilishi ingichka ichakning old qismida sodir bo'ladi. Ca ning assimilyatsiyasi ichakdagi kislotalikning pasayishi bilan yomonlashadi va oziq-ovqat tarkibidagi Ca, fosfor va yog'larning nisbatiga bog'liq. Sigir sutidagi optimal Ca/P nisbati taxminan 1,3 ni tashkil qiladi (kartoshkada 0,15, loviyada 0,13, go‘shtda 0,016). Oziq-ovqatda P va oksalat kislotasi ko'p bo'lsa, Ca ning so'rilishi yomonlashadi. Safro kislotalari uning so'rilishini tezlashtiradi. Inson oziq-ovqatidagi Ca / yog'ning optimal nisbati 1 g uchun 0,04 - 0,08 g Ca ni tashkil qiladi. semiz. Ca ning chiqarilishi asosan ichak orqali sodir bo'ladi. Sutemizuvchilar laktatsiya davrida sut bilan juda ko'p Ca ni yo'qotadilar. Yosh hayvonlar va bolalarda fosfor-kaltsiy almashinuvining buzilishi bilan raxit rivojlanadi, kattalardagi hayvonlarda - skeletning tarkibi va tuzilishining o'zgarishi (osteomalaziya).

Tibbiyotda Ca preparatlari organizmda Ca ionlarining etishmasligi (tetaniya, spazmofiliya, raxit bilan) bilan bog'liq kasalliklarni yo'q qiladi. Ca preparatlari allergenlarga yuqori sezuvchanlikni kamaytiradi va allergik kasalliklarni (zardob kasalligi, uyqu isitmasi va boshqalar) davolash uchun ishlatiladi. Ca preparatlari qon tomir o'tkazuvchanligini oshiradi va yallig'lanishga qarshi ta'sirga ega. Ular gemorragik vaskulit, nurlanish kasalligi, yallig'lanish jarayonlari (pnevmoniya, plevrit va boshqalar) va ayrim teri kasalliklari uchun ishlatiladi. U magniy tuzlari bilan zaharlanish uchun antidot sifatida yurak mushaklari faoliyatini yaxshilash va digitalis preparatlari ta'sirini kuchaytirish uchun gemostatik vosita sifatida buyuriladi. Boshqa dorilar bilan birgalikda Ca preparatlari mehnatni rag'batlantirish uchun ishlatiladi. Ca xlorid og'iz orqali va tomir ichiga yuboriladi. To'qimalarni davolash uchun ossokalsinol (shaftoli yog'ida maxsus tayyorlangan suyak kukunining 15% steril suspenziyasi) taklif qilingan.

Ca preparatlariga, shuningdek, gips qo'yish uchun jarrohlikda ishlatiladigan gips (CaSO4) va me'da shirasining kislotaliligi oshishi bilan og'iz orqali yuboriladigan va tish kukunini tayyorlash uchun bo'r (CaCO3) kiradi.