Атомная масса вещества – 40,078 г/моль. Это металл, входящий в категорию щелочноземельных, s-семейство.
Атом имеет положительно заряженное ядро и область вокруг него с орбиталями. Ядро любого атома содержит протоны и нейтроны, соответственно, положительно и нейтрально заряженные частицы.
Ядро атома кальция содержит по 20 протонов и нейтронов. В области вокруг него находится 4 орбитали, по которым движется 20 электронов – отрицательно заряженных частиц. При этом электроны располагаются в порядке 2, 8, 8, 2.
Последняя орбиталь в электронном строении описывается как 4S², имеет 2 спаренных электрона, из-за чего валентность элемента равна 2. При образовании соединений отдает 2 электрона с внешнего слоя, выполняет функцию окислителя. Степень окисления равна +2.
Это твердый металл серебряного цвета с беловатым оттенком в нормальных условиях. При постепенном нагревании переходит в жидкое агрегатное состояние, потом в газообразное.
Параметр | Значение |
Плавление | При 842°С |
Кипение | При 1484°С |
Плотность | 1,55 г/см³ |
Хорошо подвергается различным манипуляциям – режется, прессуется, прокатывается.
Аллотропия – способность химического элемента существовать в виде двух и более простых веществ, которые различаются по свойствам, химическому строению. Существует две аллотропные модификации:
Различаются они моделью кубической решетки. У α-Ca она гранецентрированная, а у β-Ca объемноцентрированная.
Является типичным представителем семейства щелочноземельных металлов. Кальций вступает в реакции с разными веществами, так как является химически активным.
Несмотря на свою высокую способность к взаимодействию, кальций не самый активный металл семейства. Степень окисления +2.
Кальций вступает в следующие химические реакции:
На воздухе металл покрывается сероватым налетом.
В реакции вступает много соединений элемента:
Рекомендовано не хранить кальций в открытом виде, а убирать в герметичную стеклянную посуду с добавлением парафина или керосина.
В целом вещество является пятым по распространенности на планете. К осадочным породам с кальцием в составе относят меловые отложения и известняк. В основном они состоят из кальцита, который в кристаллической форме представляет собой мрамор.
Элемент способен мигрировать в земной коре и из-за своей активности вступать в различные реакции, образуя минералы. Насчитывается более 380 минералов с участием этого компонента. Часто встречаются:
Элемент содержится и в живых организмах. Большая часть, а именно гидроксиапатит, приходится на клетки костей, зубов. У губок, кораллов скелет целиком состоит из карбоната кальция.
В редких случаях кальций используется как самостоятельный компонент, чаще он находится в других веществах. В чистом виде применяется в восстановительных реакциях металлов из оксидов.
В металлургии востребован для удаления окислений или для получения трудно восстанавливаемых металлов, например урана или хрома.
В свинцовый аккумуляторах кальций используют как небольшую добавку. От общего объема вещества его меньше 1%. Однако этого достаточно, чтобы не дать аккумулятору перегреться или закипеть. Дополнительно элемент защищает основное вещество, свинец, от коррозии.
Используется для огнеупорных материалов и средств.
Соединения кальция применяются для получения:
Каждый хоть раз видел мел, гипс, известняк. Первый используется для письма на досках, второй – в медицине и строительстве зданий, а третий – в качестве стройматериала, а также для пищевой, химической промышленности.
Отмечают биологическую роль элемента. Живым организмам он нужен для нормального сердцебиения. Его ионы участвуют в передаче сигнала по нервным клеткам, в работе мышц, в процессе свертывания крови.
Без кальция не существовало бы многих отраслей промышленности и даже жизни, так как он является важным макроэлементом.
А что вам известно о кальции? Сохраняйте статью, чтобы не потерять полезную информацию, делитесь ею в социальных сетях.
Также рекомендуем посмотреть подобранные видео по нашей теме.
Различные опыты с кальцием.
Химический элемент кальций.
Карбонат и гидрокарбонат кальция.
Источник
Электронное строение атома: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3р 6 4s 2 .
Степени окисления: 0, +2.
Серебристо-белый, довольно твердый, легкий металл.
Электролизом расплавов солей (6 ч. CaCl2 и 1 ч. CaF2, последний добавляется для понижения температуры плавления хлорида кальция):
Сильный восстановитель. Во всех реакциях легко отдает валентные электроны и превращается в положительно заряженный катион.
1) При обычных условиях — с хлором, кислородом:
2) При нагревании — с некоторыми неметаллами:
2) С кислотами (при взаимодействии с кислотами-”неокислителями” вытесняет водород из кислот, а с кислотами-”окислителями” — образуются продукты восстановления серы и азота):
3) С оксидами (при нагревании):
СаО — оксид кальция(II), негашеная известь
1) Взаимодействие с кислородом (см. свойства Са).
2) Термическое разложение карбоната кальция:
СаО — типичный основной оксид, взаимодействует с водой, кислотами и кислотными оксидами:
Взаимодействием оксида кальция с водой (см. выше).
1) Ca(OH)2 — растворимое основание, его раствор в воде называется известковой водой.
Диссоциация: Сa(OH)2 Ca 2 +2OH
2) Реакции с кислотами, кислотными оксидами и солями:
[осадок исчезает при дальнейшем пропускании углекислого газа:
Взаимодействие кальция с водородом и углеродом (см. выше).
Карбид кальция, кроме того, получают взаимодействием оксида кальция с углеродом при нагревании:
Наиболее важным является взаимодействие с водой:
Жесткость воды — совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней ионов Са 2 и Mg 2 .
Количественно выражается суммой миллиэквивалентов этих ионов в 1 л воды. Один миллиэквивалент жесткости соответствует 20,04 мг/л Ca 2+ или 12,16 мг/л Mg 2+ . Мягкая вода имеет общую жесткость менее 4 мэкв/л, жесткая — более 8 мэкв/л.
В жесткой воде плохо развариваются продукты питания, так как катионы кальция с белками пищи образуют нерастворимые соединения.
Постоянное употребление жесткой воды может привести к отложению солей (мочекаменная болезнь) в организме человека. В то же время мягкая вода плохо влияет на состояние зубной эмали. Жесткая вода из-за образования накипи непригодна для использования в паровых котлах, вредна для металлических конструкций, трубопроводов. В жесткой воде плохо мылится мыло, так как оно связывается ионами Сa 2 , Mg 2 , и пена образуется лишь после полного осаждения этих ионов:
Общая жесткость воды складывается из временной и постоянной жесткости. Различие между ними, а также способы устранения приведены в таблице:
Источник