ویژگی کلسیم. خواص کلسیم فرمول کلسیم

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

در میان تمام عناصر سیستم تناوبی، چندین مورد از آنها وجود دارد که بدون آنها نه تنها امکان ابتلا به بیماری های مختلف در موجودات زنده وجود دارد، بلکه به طور کلی امکان زندگی و رشد طبیعی وجود ندارد. یکی از اینها کلسیم است.

جالب است که وقتی صحبت از این فلز به عنوان یک ماده ساده می شود، هیچ فایده ای حتی ضرر برای انسان ندارد. با این حال، فقط باید یون های Ca²⁺ را ذکر کرد، زیرا بلافاصله انبوهی از نقاط اهمیت آنها را مشخص می کند.

موقعیت کلسیم در جدول تناوبی

ویژگی کلسیم، مانند هر عنصر دیگر، با نشان دادن موقعیت آن در سیستم تناوبی آغاز می شود. به هر حال، یادگیری چیزهای زیادی در مورد این اتم ممکن می شود:

• شارژ اصلی;
• تعداد الکترون ها و پروتون ها، نوترون ها؛
• وضعیت اکسیداسیون، بالاتر و پایین تر؛
• پیکربندی الکترونیکی و چیزهای مهم دیگر.

عنصر مورد نظر ما در چهارمین دوره بزرگ از گروه دوم، زیرگروه اصلی قرار دارد و دارای شماره سریال 20 است. همچنین جدول تناوبی شیمیایی وزن اتمی کلسیم را نشان می دهد - 40.08 که میانگین است. ارزش ایزوتوپ های موجود ایناتم.

حالت اکسیداسیون یک، همیشه ثابت، برابر با 2 + است. فرمول اکسید بالاتر CaO. نام لاتین این عنصر کلسیم است، از این رو نماد اتم Ca است.

ویژگی کلسیم به عنوان یک ماده ساده

در شرایط عادی، این عنصر فلزی، سفید نقره ای است. فرمول کلسیم به عنوان یک ماده ساده کلسیم است. به دلیل فعالیت شیمیایی بالایی که دارد، قادر به تشکیل ترکیبات بسیاری از طبقات مختلف است.

در حالت جامد تجمع، در بدن انسان وجود ندارد، بنابراین برای نیازهای صنعتی و فنی (عمدتاً سنتزهای شیمیایی) مهم است.

یکی از رایج ترین فلزات از نظر سهم در پوسته زمین، حدود 1.5٪ است. از گروه خاکهای قلیایی است، زیرا با حل شدن در آب قلیایی می دهد، اما در طبیعت به صورت کانی ها و نمک های متعدد وجود دارد. مقدار زیادی کلسیم (400 میلی گرم در لیتر) در آب دریا موجود است.

شبکه کریستالی

ویژگی کلسیم با ساختار شبکه کریستالی توضیح داده می شود که می تواند دو نوع داشته باشد (از آنجایی که شکل آلفا و بتا وجود دارد):

• مکعب چهره محور؛
• ولوم محور.

نوع پیوند در مولکول فلزی است، در محل های شبکه، مانند همه فلزات، اتم-یون ها وجود دارد.

بودن در طبیعت

چندین ماده اساسی در طبیعت وجود دارد که حاوی این عنصر است.

1. آب دریا.
2. سنگ ها و کانی ها.
3. جانداران زنده (پوسته وپوسته، بافت استخوانی، و غیره).
4. آب های زیرزمینی در پوسته زمین.

انواع سنگ ها و مواد معدنی زیر را می توان به عنوان منابع طبیعی کلسیم شناسایی کرد.

1. دولومیت مخلوطی از کربنات کلسیم و منیزیم است.
2. فلوریت - فلوراید کلسیم.
3. Gypsum - CaSO₄ 2H₂O.
4. کلسیت - گچ، سنگ آهک، سنگ مرمر - کربنات کلسیم.
5. Alabaster - CaSO₄ 0.5H₂O.
6. آپاتی.

در مجموع، حدود 350 ماده معدنی و سنگ مختلف حاوی کلسیم وجود دارد.

روش های به دست آوردن

برای مدت طولانی امکان جداسازی فلز به صورت آزاد وجود نداشت، چون فعالیت شیمیایی آن زیاد است، آن را به شکل خالص در طبیعت نخواهید یافت. بنابراین، تا قرن نوزدهم (1808)، عنصر مورد بحث راز دیگری بود که جدول تناوبی با خود داشت.

کلسیم به عنوان یک فلز توانست همفری دیوی شیمیدان انگلیسی را سنتز کند. این او بود که برای اولین بار ویژگی های تعامل مذاب مواد معدنی جامد و نمک ها با جریان الکتریکی را کشف کرد. تا به امروز، هنوز هم مرتبط ترین راه برای به دست آوردن این فلز، الکترولیز نمک های آن است، مانند:

• مخلوطی از کلریدهای کلسیم و پتاسیم؛
• مخلوطی از فلوراید و کلرید کلسیم.

همچنین می توان کلسیم را از اکسید آن با استفاده از روش آلومینوترمیک رایج در متالورژی استخراج کرد.

خواص فیزیکی

ویژگی کلسیم از نظر پارامترهای فیزیکی را می توان در چندین نکته توضیح داد.

1. حالت کل در شرایط عادی جامد است.
2. نقطه ذوب - 842 ⁰C.
3. فلز نرم است و با چاقو قابل برش است.
4. رنگ - نقره ای سفید، براق.
5. خواص رسانایی و حرارتی خوبی دارد.
6. وقتی برای مدت طولانی گرم می شود، به مایع تبدیل می شود و سپس به حالت بخار تبدیل می شود و خاصیت فلزی خود را از دست می دهد. نقطه جوش 1484 ⁰C.

خواص فیزیکی کلسیم یک ویژگی دارد. هنگامی که به فلزی فشار وارد می شود، در نقطه ای از زمان خاصیت فلزی و توانایی هدایت الکتریسیته خود را از دست می دهد. با این حال، با افزایش بیشتر نوردهی، دوباره بازسازی می شود و خود را به عنوان یک ابررسانا، چندین برابر بیشتر از بقیه عناصر در این شاخص ها نشان می دهد.

خواص شیمیایی

فعالیت این فلز بسیار بالاست. بنابراین، فعل و انفعالات زیادی وجود دارد که در آن کلسیم وارد می شود. واکنش با تمام غیر فلزات برای او رایج است، زیرا او به عنوان یک عامل کاهنده بسیار قوی است.

1. در شرایط عادی به راحتی واکنش نشان می دهد تا ترکیبات دوتایی مربوطه را با: هالوژن، اکسیژن تشکیل دهد.
2. هنگام گرم شدن: هیدروژن، نیتروژن، کربن، سیلیکون، فسفر، بور، گوگرد و غیره.
3. در هوای آزاد بلافاصله با دی اکسید کربن و اکسیژن برهمکنش می کند، بنابراین با یک پوشش خاکستری پوشیده می شود.
4. به شدت با اسیدها واکنش نشان می دهد، گاهی اوقات قابل اشتعال.

خواص جالب کلسیم وقتی صحبت می شود ظاهر می شوددر مورد آن در ترکیب نمک ها. بنابراین، استالاکتیت‌ها و استالاگمیت‌های زیبای غار که روی سقف و دیوارها رشد می‌کنند چیزی بیش از کربنات کلسیم نیستند که در طول زمان از آب، دی‌اکسید کربن و بی‌کربنات تحت تأثیر فرآیندهای داخل آب‌های زیرزمینی تشکیل شده‌اند.

با توجه به اینکه فلز در حالت عادی چقدر فعال است، مانند آزمایشگاه های قلیایی در آزمایشگاه ها ذخیره می شود. در یک ظرف شیشه ای تیره، با درب محکم بسته و زیر لایه ای از نفت سفید یا پارافین.

واکنش کیفی به یون کلسیم، رنگ شعله به رنگ قرمز آجری زیبا و غنی است. همچنین می توان یک فلز در ترکیب ترکیبات را با رسوبات نامحلول برخی از نمک های آن (کربنات کلسیم، فلوراید، سولفات، فسفات، سیلیکات، سولفیت) شناسایی کرد.

اتصالات فلزی

انواع ترکیبات فلزی به شرح زیر است:

• اکسید;
• هیدروکسید;
• نمکهای کلسیم (متوسط، اسیدی، بازی، مضاعف، پیچیده).

اکسید کلسیم به عنوان آهک زنده شناخته می شود. از CaO برای ایجاد یک مصالح ساختمانی (آهک) استفاده می شود. اگر اکسید را با آب خاموش کنید، هیدروکسید مربوطه را بدست می آورید که خواص قلیایی را نشان می دهد.

نمک های مختلف کلسیم که در بخش های مختلف اقتصاد مورد استفاده قرار می گیرند، از اهمیت عملی بالایی برخوردار هستند. چه نوع نمک هایی وجود دارد، قبلاً در بالا ذکر کردیم. در اینجا نمونه هایی از انواع این ترکیبات آورده شده است.

1. نمکهای متوسط - کربنات CaCO₃، فسفات Ca₃(PO₄) ₂ و دیگران.
2. اسیدی - هیدروسولفات CaHSO₄.
3. اساسی - بی کربنات(SaOH)₃PO₄.
4. Complex - [Ca (NH₃)₈] Cl_2.
5. Double - 5Ca(NO₃)₂NH₄NO 3_10H2_O.

کلسیم به شکل ترکیبات این دسته است که برای سیستم های بیولوژیکی مهم است، زیرا نمک ها منبع یون برای بدن هستند.

نقش بیولوژیکی

اهمیت کلسیم برای بدن انسان چیست؟ دلایل مختلفی وجود دارد.

1. یونهای این عنصر هستند که بخشی از ماده بین سلولی و مایع بافتی هستند و در تنظیم مکانیسم های تحریک، تولید هورمون ها و انتقال دهنده های عصبی مشارکت دارند.
2. کلسیم در استخوان ها، مینای دندان به میزان حدود ۲.۵ درصد از وزن کل بدن تجمع می یابد. این بسیار زیاد است و نقش مهمی در تقویت این سازه ها، حفظ استحکام و پایداری آنها دارد. رشد بدن بدون آن غیرممکن است.
3. لخته شدن خون نیز به یونهای مورد نظر بستگی دارد.
4. بخشی از عضله قلب است که در تحریک و انقباض آن شرکت دارد.
5. در فرآیندهای اگزوسیتوز و سایر تغییرات داخل سلولی شرکت دارد.

اگر مقدار کلسیم مصرفی کافی نباشد، در آن صورت ابتلا به بیماری هایی مانند:

• راشیتیسم;
• پوکی استخوان؛
• بیماری های خونی.

هنجار روزانه برای بزرگسالان 1000 میلی گرم و برای کودکان از 9 سال 1300 میلی گرم است. به منظور جلوگیری از فراوانی بیش از حد این عنصر در بدن، از دوز مشخص شده نباید تجاوز کرد. در غیر این صورتدر مورد، بیماری روده ممکن است ایجاد شود.

برای همه موجودات زنده دیگر، کلسیم از اهمیت کمتری برخوردار نیست. به عنوان مثال، بسیاری از بی مهرگان، اگرچه اسکلت ندارند، اما ابزارهای خارجی برای تقویت آنها نیز از تشکیلات این فلز هستند. از جمله:

• صدف دریایی;
• صدف و صدف;
• اسفنج؛
• پولیپ مرجانی.

همه آنها بر پشت خود حمل می کنند یا اصولاً در روند زندگی نوعی اسکلت خارجی را تشکیل می دهند که آنها را از تأثیرات خارجی و شکارچیان محافظت می کند. جزء اصلی آن نمک های کلسیم است.

مهره داران نیز مانند انسان برای رشد و نمو طبیعی به این یون ها نیاز دارند و آنها را از غذا دریافت می کنند.

فرآورده های حاوی کلسیم

گزینه های زیادی وجود دارد که به وسیله آنها می توان عنصر گم شده در بدن را جبران کرد. بهترین از همه، البته، روش های طبیعی - محصولات حاوی اتم مورد نظر. با این حال، اگر به دلایلی این ناکافی یا غیرممکن باشد، مسیر پزشکی نیز قابل قبول است.

بنابراین، فهرست غذاهای حاوی کلسیم چیزی شبیه به این است:

• فرآورده های لبنی و شیر ترش؛
• ماهی;
• سبز;
• غلات (گندم سیاه، برنج، شیرینی های گندم کامل)؛
• برخی از مرکبات (پرتقال، نارنگی)؛
• حبوبات;
• همه مغزها (مخصوصاً بادام و گردو).

اگر به برخی محصولات حساسیت دارید یا به دلیل دیگری نمی توانید از آنها استفاده کنید، سطح عنصر مورد نظر را در بدن پر کنید.آماده سازی حاوی کلسیم کمک خواهد کرد.

همه از املاح این فلز هستند که این قابلیت را دارند که به راحتی توسط بدن جذب شوند و به سرعت جذب خون و روده شوند. در میان آنها، موارد زیر محبوب ترین و پرکاربردترین هستند.

1. کلرید کلسیم - محلول تزریقی یا خوراکی برای بزرگسالان و کودکان. این در غلظت نمک در ترکیب متفاوت است، از آن برای "تزریق گرم" استفاده می شود، زیرا در هنگام تزریق چنین احساسی ایجاد می کند. اشکال آب میوه برای سهولت مصرف در دسترس هستند.
2. گلوکونات کلسیم. به صورت قرص (0.25 یا 0.5 گرم) و محلول های تزریق داخل وریدی موجود است. اغلب به شکل قرص حاوی مواد افزودنی میوه های مختلف است.
3. لاکتات کلسیم - موجود در قرص های 0.5 گرمی