Calciumeigenschappen, structuur, verkrijgen, gebruik

Hij calcium Het is een alkalisch metaal dat behoort tot groep 2 van periodieke tabel (SR. Scholambara). Dit metaal beslaat de vijfde plaats in overvloed tussen de elementen die aanwezig zijn in de korst van de aarde; Achter ijzer en aluminium. Het wordt weergegeven met het CA -chemische symbool en het atoomnummer is 20.

Calcium vertegenwoordigt 3,64% van de korst van de aarde en is het meest voorkomende metaal in het menselijk lichaam, wat 2% van zijn gewicht vertegenwoordigt. Hij is niet vrij van aard; Maar het maakt deel uit van talloze mineralen en chemische verbindingen.

Hoge zuiverheid metaal calcium opgeslagen in minerale olie om het te beschermen tegen zuurstof en vochtigheid. Bron: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)]

Het bevindt zich bijvoorbeeld in het Calcita -mineraal, dat op zijn beurt deel uitmaakt van de kalksteen. Calciumcarbonaat is aanwezig op aarde zoals marmer, dolomiet, eierschaal, koor, parels, stalactieten, stalagmieten, evenals in de schalen van veel zeedieren of slakken.

Bovendien maakt calcium deel uit van andere mineralen, zoals gips, anhydriet, fluoriet en apatiet. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het op cultureel niveau synoniem is voor botten.

Wanneer calcium wordt blootgesteld aan de lucht, wordt een geelachtige coating bedekt, het product van een mengsel van oxide, nitrur en calciumhydroxide. Vervel gesneden is het oppervlak echter glanzend, zilverwit. Het is zacht met een hardheid op de schaal van 1,75 mohs.

Calcium vervult talloze functies in levende wezens, waaronder maakt deel uit van verbindingen die de structuur en het functioneren van het botsysteem bepalen; Grijpt in de coagulatie -waterval die verschillende coagulatiefactoren activeert, identificeren als factor IV.

Bovendien komt calcium tussenbeide in spiercontractie, waardoor de unie van contractiele eiwitten (actine en myosine) mogelijk is; en vergemakkelijkt de afgifte van enkele neurotransmitters, waaronder acetylcholine.

Chemisch bijna altijd neemt deel aan zijn organische of anorganische verbindingen zoals de Divalente Cam²⁺. Het is een van de kationen met het hoogste aantal coördinatie, dat wil zeggen dat het tegelijkertijd kan interageren met verschillende moleculen of ionen.

[TOC]

Geschiedenis

In oude tijden

Calciumverbindingen zoals kalk (Cao) of gips (geval₄) zijn voor millennia door de mens gebruikt en negeert hun chemische structuur. Kalk als bouwmateriaal en gips voor de uitwerking van sculpturen werden gebruikt 7.000 jaar a.C.

In de Mesopotamië werd een limoenoven gevonden die werd gebruikt 2.500 A.C. In een nauwe periode werd gips gebruikt tijdens de constructie van de grote piramide van Giza.

Identificatie en isolatie

Joseph Black (1755) legde uit dat kalk lichter is dan kalksteen (calciumcarbonaat) die er tot aanleiding geeft. Dit komt omdat het koolstofdioxide verliest tijdens het verwarmen.

Antoine Lavoiser (1787) concludeerde dat kalk een oxide zou moeten zijn van een onbekend chemisch element.

Sir Humphrey Davy (1808) Precies in het jaar dat hij Boro ontdekte, deed hetzelfde met calcium met behulp van de elektrolysetechniek, gebruikt door Jakar Berzelius en Magnus Martin.

Davy geïsoleerd calcium en magnesium met behulp van hetzelfde experimentele ontwerp.  Ik gemengd calciumoxide met kwikoxide (II) op een platinaplaat, gebruikt als een anode (+), terwijl de kathode (-) een gedeeltelijk ondergedompelde platinerdraad in kwik was.

Kan u van dienst zijn: chemische hybridisatie

Elektrolyse produceerde een amalgaam van calcium en kwik. Om calcium te zuiveren, werd het amalgaam onderworpen aan een destillatie. Er werd echter geen puur calcium verkregen.

Eigenschappen

Fysieke beschrijving

Zilverwit metaal, verander in grijsachtig wit wanneer ze worden blootgesteld aan de lucht. In vochtige lucht verwerft een blauwachtige grijze mist. Vast of droog stof. Kristalstructuur gecentreerd in het gezicht.

Atoomgewicht

40.078 g/mol.

Smeltpunt

842 ºC.

Kookpunt

1.484 ºC.

Dikte

-1,55 g/cm³ op kamertemperatuur.

-1,378 g/cm³ In vloeibare toestand op het smeltpunt.

Fusiewarmte

8.54 kJ/mol.

Verdampingswarmte

154.7 kJ/mol.

Molaire caloriecapaciteit

25.929 J/(mol · k).

Specifieke caloriecapaciteit

0,63 J/g · K

Elektronegativiteit

1.0 op de Pauling -schaal

Ionisatieenergie

-Eerste ionisatie 589,8 kJ/mol

-Tweede ionisatie 1.145 kJ/mol

-Derde ionisatie 4.912 kJ/mol

-Vierde ionisatie 6.490,57 kJ/mol en er zijn nog 4 ionisatie -energieën.

Atomaire radio

197 uur

Radiocovolent

176 ± 22.00 uur

Thermische expansie

22,3 µm/m · K bij 20 ° C.

Thermische geleidbaarheid

201 w/m · k

Elektrische weerstand

336 nω · m bij 20 ºC.

Hardheid

1.75 op de mohs -schaal.

Isotopen

Calcium heeft 6 natuurlijke isotopen: ⁴⁰AC, ⁴²AC, ⁴³AC, ⁴⁴AC, ⁴⁶CA en ⁴⁸CA en 19 radioactieve synthetische isotopen. De meest voorkomende isotopen zijn de ⁴⁰CA (96,94%), de ⁴⁴CA (2.086%) en ⁴²CA (0,647%).

Reactiviteit

Calcium reageert spontaan met water en veroorzaakt calcium- en waterstofgashydroxide. Reageert met zuurstof en luchtstikstof, die respectievelijk calciumoxide en calciumnitride produceren. Wanneer fractie spontaan in de lucht wordt verbrand.

Wanneer calcium wordt verwarmd, reageert het met waterstof om een ​​haluro te vormen. Het reageert ook met alle halogenen om halogenuros te vormen. Het reageert ook met boor, zwavel, koolstof en fosfor.

Elektronische calciumstructuur en configuratie

Calciumatomen binden door metaalbindingen en dragen hun twee elektronen van Valencia bij aan het tij van elektronen. Aldus eindigen de interactie tussen Ca -atomen en de resulterende elektronische banden Gezichtsgerichte kubus)).

Als deze CCC van calcium wordt verwarmd bij een temperatuur rond 450 ° C, lijdt het een overgang naar de HCP -fase (compact zeshoekig, of Zeshoekig het dichtst ingepakt)). Dat wil zeggen dat de structuur dicht wordt.

Het calciumatoom heeft de volgende elektronische configuratie:

[AR] 4S²

Die zou verklaren dat de twee valentie -elektronen voor dit metaal afkomstig zijn van hun buitenste orbitale 4s. Wanneer het hen verliest, wordt het divalente kation gevormd²⁺, isolectronisch tot nobel argon gas; Dit is zowel de AR als de CA²⁺ Ze hebben hetzelfde aantal elektronen.

Het zijn de 4S calciumorbitalen die combineren om de Valencia -band van deze kristallen te vestigen. Op dezelfde manier gebeurt het met 4p lege orbitalen, die een rijband vestigen.

Kan u van dienst zijn: aluminium hydride (ALH3): structuur, eigenschappen, gebruik

Het verkrijgen van

Calcium wordt commercieel geproduceerd door de elektrolyse van gesmolten calciumchloride. De volgende reacties treden op in de elektroden:

In de anode: 2cl^- (L) => cl₂ (g) +2e^-

Calcium wordt afgezet als een metaal in de kathode bij het vastleggen van elektronen ionisch calcium.

In de kathode: CA²⁺ (L) +2 e^-    => Ca (s)

In kleinschalige calcium kan optreden door calciumoxide te verminderen met aluminium of calciumchloride met metalen natrium.

6 Cao +2 Al => 3 Ca +Ca₃Naar de₂OF₆

Splitsen₂      +      2 Na => Ca +NaCl

Toepassingen

Elementair calcium

Calcium wordt gebruikt als een additief bij de productie van glazen lampen, wat toevoegt aan de lamp tijdens de initiële fase van uitwerking. Het wordt ook aan het einde toegevoegd om te combineren met de gassen die in de bol blijven.

Het wordt gebruikt als een desintegrator bij de productie van metalen zoals koper en staal. Calcium- en cesiumlegering wordt in de peddelors gebruikt om sparkers te genereren. Calcium is een reductiemiddel, maar heeft ook deoxidatie- en afbraaktoepassingen.

Calcium wordt gebruikt bij de bereiding van metalen zoals chroom, thorium, surround uranium en anderen uit hun oxiden. Het wordt gebruikt als een legeringsagent voor aluminium, koper, lood, magnesium en andere basismetalen; en als deoxidant voor enkele legeringen op hoge temperatuur.

Calcium in legering met lood (0,04%) dient als dekking voor telefoonkabels. Het wordt gebruikt in legering met magnesium in orthopedische implantaten om de duur te verlengen.

Calciumcarbonaat

Het is vulmateriaal in keramiek, glas, kunststoffen en schilderijen, evenals grondstof voor kalkproductie. Synthetisch carbonaat met hoge zuiverheid wordt in de geneeskunde gebruikt als een antacidid- en calciumdieetupplement. Het wordt ook gebruikt als voedseladditief.

Calcium oxide

Calciumoxide wordt gebruikt in de bouwsector en wordt gebruikt in de frisado van de muren. Het sluit zich ook aan bij het beton. In de negentiende eeuw werden calciumoxideblokken verbrand om de stadia te verlichten met intens wit licht.

Kalk (nogmaals, calciumoxide) wordt gebruikt om ongewenste componenten uit staal zoals siliciumdioxide te elimineren (SIO₂) Aanwezig in ijzeren materiaal. Het reactieproduct is calciumsilicaat (Casio₃) "Scora" genoemd.

Kalk wordt gecombineerd met water om calciumhydroxide te vormen; Deze samengestelde flocula en zinkt door onzuiverheden naar de bodem van de tanks.

Het interieur van de schoorstenen is bedekt met kalk om emanaties uit fabrieken te elimineren. Dus bijvoorbeeld, zwaveldioxide vastlegging (dus₂), die bijdraagt ​​aan zure regen, en transformeert in calciumsulfiet (geval₃)).

Calciumchloride

Calciumchloride wordt gebruikt bij de controle van het ijs op de wegen; Conditioner voor de tomaat aanwezig in ingeblikte; Ontwikkeling van autolichamen en vrachtwagens.

Kan u van dienst zijn: secundaire alcohol: wat is, structuur, eigenschappen, gebruik

Calciumsulfaat

Het wordt vaak gepresenteerd als een zaak₄· 2H₂Of (gips), gebruikt als een bodemconditioner. Gecalcineerd gips wordt gebruikt bij de productie van tegels, planken en linten. Het wordt ook gebruikt voor immobilisatie van botbreuken.

Calciumfosfaten

Calciumfosfaten bevinden zich in verschillende vormen in de natuur en worden als meststoffen gebruikt. Zuurcalciumzout (CAH₂Po₄) Het wordt gebruikt als meststof en plastic stabilisator. Calciumfosfaat maakt deel uit van het botweefsel, vooral als hydroxyapatiet.

Andere calciumverbindingen

Er zijn tal van calciumverbindingen met verschillende toepassingen. Calciumcarbide wordt bijvoorbeeld gebruikt bij het verkrijgen van acetyleen, gebruikt bij het lassen van de fakkel. Calciumalginaat wordt gebruikt als een verdikkingsmiddel in voedingsproducten zoals ijs.

Calciumhypochloriet wordt gebruikt als een whitening, deodorant, fungicide en algicide middel.

Calcium permanganaat is een schroefvloeistof voor raket. Het wordt ook gebruikt als zuiveringsmiddel van water en in textielproductie.

Biologische functie

Calcium vervult talloze functies in levende wezens:

-Grijpt in de coagulatiebehandeling in zoals factor IV.

-Het is noodzakelijk voor de activering van verschillende coagulatiefactoren, waaronder trombine.

-In skeletspier komt calcium de remmende werking vrij van een eiwitsysteem op spiercontractie, waardoor actine-miliosinebruggen kunnen vormen, wat contractie veroorzaakt.

-Stabiliseer de ionische kanalen van exciteerbare cellen. In een hypocalciëmie worden natriumkanalen geactiveerd, die de binnenkomst van natrium in de cellen produceren, een aanhoudende contractie (tetania) die dodelijk kan worden gegenereerd.

-Bovendien bevordert calcium de afgifte van de neurotransmitteracetylcholine in de presynaptische terminals.

Risico's en voorzorgsmaatregelen

Reageer exotherhisch met water. Daarom kan het ooit ernstige verwondingen in de mond, de slokdarm of maag veroorzaken.

Aan deze risicowerkers worden werknemers blootgesteld op de locaties waar het calciumelement optreedt of die welke toepassingen aan metaal worden gegeven. Voorzorgsmaatregelen zijn te beschermen met maskers die voldoende stof, kleding en ventilatie vermijden.

Hypercalciëmie is extreem gevaarlijk en kan voornamelijk worden veroorzaakt door de overmatige secretie van het bijschildklierhormoon of een overdreven inname van vitamine D. Overmatige calciuminname, bijvoorbeeld groter dan 2,5 g/dag, is zelden een oorzaak van hypercalciëmie.

Overmaat calcium accumuleert in de nieren die nierberekeningen en niernefrose veroorzaken. Bovendien wijzigt de accumulatie van calcium in de wanden van de bloedvaten zijn elasticiteit, wat de oorzaak kan zijn van hypertensie, waardoor de bloedstroom en trombose vertragen.

Een fundamentele voorzorgsmaatregel is de opname tussen laboratoriumonderzoeken die van calcium, bij het observeren van de arts in de symptomatologische kenmerken van de patiënt die hypercalciëmie verdacht en een goede behandeling starten.

Referenties

1. W. Romp. (1921). De kristalstructuur van calcium. doen.org/10.1103/PhysRev.17.42
2. Wikipedia. (2019). Calcium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Advameg, Inc. (2019). Calcium. Uitgelegd chemie. Hersteld van: chemiexplaed.com
4.  Timothy P. Hanusa. (11 januari 2019). Calcium. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: Britannica.com
5. Nationaal centrum voor biotechnologie -informatie. (2019). Calcium. PubChem -database. CID = 5460341. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
6. Webs. (2019). Calcium: de essentials. Opgehaald uit: Weblements.com