Кальций – полезные свойства и особенности металла
Этот химический элемент жизненно важен в буквальном смысле: из него состоят наши кости и зубы. Кальций – это также морские раковины, цветные мелки, сталактиты и сталагмиты в пещерах.
Что представляет собой
Кальций – это химический элемент периодической системы Д. И. Менделеева под №20. Мягкий серебристо-белый металл блестит, но затем тускнеет под пленкой-оксидом.
Состоит из шести стабильных изотопов, при этом 97% состава приходится на Ca40.
Относится к щелочноземельным металлам.
Международное обозначение – Calcium (Ca).
История
Применение кальциевых минералов – мрамора, гипса, известняка – исчисляется тысячелетиями.
Чистый металл первым в истории получил британский химик Гемфри Дэви (1808 год). Для этого он применил электролиз к смеси из оксида ртути и мокрой гашеной извести. Получив амальгаму, отделил ртуть.
Он же предложил латинское название элемента: calcis означает мягкий камень, известка.
Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%
Физико-химические характеристики
Кальций представлен двумя модификациями кубической решетки: с гране- и объемноцентрированной структурой.
Металл наделен многими достоинствами: пластичен, режется ножом, обрабатывается прессованием, прокаткой.
Химические свойства проявляются при нагревании:
- Взаимодействие с горячей водой приводит к образованию водородного «фонтана». Но реакция проходит без взрывов или горения.
- Взаимодействует с кислотами, неметаллами, образуя соединения.
- Даже при комнатной температуре во влажном микроклимате покрывается пленкой.
Нагреваясь в кислороде либо на воздухе, кальций, его растворимые соли горят. Пламя получается красно-оранжевым. По цвету его легко отличить от других металлов.
Химическая активность вещества зашкаливает. Для устранения этого недостатка металл хранят в керосине, растопленном парафине либо закупоренном сосуде.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Ка́льций/Calcium (Ca), 20 |
| Атомная масса (молярная масса) |
40,078(4) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 4s2 |
| Радиус атома | 197 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 174 пм |
| Радиус иона | (+2e) 99 пм |
| Электроотрицательность | 1,00 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −2,76 В |
| Степени окисления | 2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
589,4 (6,11) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 1,55 г/см³ |
| Температура плавления | 1112 К; 838,85 °C |
| Температура кипения | 1757 К; 1483,85 °C |
| Уд. теплота плавления | 9,20 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 153,6 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 25,9 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 29,9 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая гранецентрированная |
| Параметры решётки | 5,580 Å |
| Температура Дебая | 230 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) (201) Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-70-2 |
Уникальные свойства кальция как металла проявляются при усилении давления.
Под давлением он ведет себя как полупроводник, затем как металл, потом подобно сверхпроводнику. По проводимости в разы превосходит все химические элементы (например, ртуть – вшестеро).
Присутствие в природе
Кальций – третий по распространенности в земной коре среди металлов, пятый среди всех элементов. Четвертый по количеству минералов (385).
Однако высокая химическая активность исключает присутствие элемента в свободном виде:
- Это компонент минералов и соединений. Самые распространенные минералы – гипс, кальцит, алебастр, флюорит, апатит, доломит.
- Из кальцита состоит известняк. Метаморфизм превращает его в мрамор. Самая известная разновидность известняка – мел.
Вещество с формулой СаСО3 – обычный мел.
- Щелочноземельный металл обнаружен в каменных метеоритах – как почти ненаходимые на земле сульфиды.
Тонна земной коры содержит 32,7 кг кальция, литр морской воды – 410 мг.
Из морской воды кальций как строительный материал вытаскивают моллюски, кораллы.
Концентрацией кальция в составе определяется степень жесткости воды.
Технология получения
Конечный продукт промышленного производства – металлический кальций.
Получение металла проходит двумя методами:
Источник https://jgems.ru/metally/kaltsij