Kalciumegenskaper, struktur, erhållning, användning

han kalcium Det är en alkalisk metall som tillhör grupp 2 av periodisk tabell (SR. Scholambara). Denna metall upptar den femte platsen i överflöd mellan de element som finns i jordskorpan; Bakom järn och aluminium. Det representeras med CA -kemisk symbol, och dess atomnummer är 20.

Kalcium representerar 3,64% av jordskorpan och är den vanligaste metallen i människokroppen, vilket representerar 2% av dess vikt. Han är inte fri i naturen; Men det är en del av många mineraler och kemiska föreningar.

Hög renhetsmetallkalcium lagrad i mineralolja för att skydda den från syre och fuktighet. Källa: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Till exempel ligger det i Calcita Mineral, som i sin tur är en del av kalkstenen. Kalciumkarbonat finns på jorden som marmor, dolomit, äggskal, kör, pärlor, stalaktiter, stalagmiter samt i skalen hos många marina djur eller sniglar.

Dessutom är kalcium en del av andra mineraler, såsom gips, anhydrit, fluorit och apatit. Det är inte förvånande att det är synonym för ben på kulturell nivå.

När kalcium utsätts för luften täcks en gulaktig beläggning, produkt av en blandning av oxid, nitrur och kalciumhydroxid. Emellertid, färskt skär ytan är glansig, silvervit. Det är mjukt med en hårdhet på 1,75 Mohs -skalan.

Kalcium utför många funktioner i levande varelser, bland dem är en del av föreningar som bestämmer bensystemets struktur och funktion; ingriper i koaguleringsvattenfallet som aktiverar flera koagulationsfaktorer, identifierar som faktor IV.

Dessutom ingriper kalcium i muskelkontraktion, vilket möjliggör förening av kontraktila proteiner (aktin och myosin); och underlättar frisläppandet av vissa neurotransmittorer, inklusive acetylkolin.

Kemiskt deltar nästan alltid i sina organiska eller oorganiska föreningar såsom den divalentkammen²⁺. Det är en av katjonerna med det högsta antalet koordination, det vill säga det kan interagera med flera molekyler eller joner samtidigt.

[TOC]

Historia

I forntid

Kalciumföreningar som kalk (CAO) eller gips (fodral₄) har använts i årtusenden av människan och ignorerar deras kemiska struktur. Kalk som konstruktionsmaterial och gips för utarbetande av skulpturer användes 7.000 år a.C.

I mesopotamien hittades en kalkugn som användes 2.500 a.C. Under en nära tid användes gips under konstruktionen av den stora pyramiden i Giza.

Identifiering och isolering

Joseph Black (1755) förklarade att kalk är lättare än kalksten (kalciumkarbonat) som ger upphov till det. Detta beror på att det förlorar koldioxid under uppvärmningen.

Antoine Lavoiser (1787) drog slutsatsen att kalk skulle vara en oxid av ett okänt kemiskt element.

Sir Humphrey Davy (1808) Precis som han upptäckte Boro, gjorde samma sak med kalcium med elektrolysekniken, som används av Jakar Berzelius och Magnus Martin.

Davy isolerade kalcium och magnesium med samma experimentella design.  Jag blandade kalciumoxid med kvicksilveroxid (ii) på en platinplatta, som användes som en anod (+), medan katoden (-) var en delvis nedsänkt platina tråd i kvicksilver.

Kan tjäna dig: kemisk hybridisering

Elektrolys producerade ett amalgam av kalcium och kvicksilver. För att rena kalcium utsattes amalgamet för en destillation. Inget rent kalcium erhölls dock.

Egenskaper

Fysisk beskrivning

Silvervit metall, byt till gråaktig vit när den utsätts för luften. I fuktig luft får en blåaktig grå dimma. Fast eller torrt damm. Kristallstruktur centrerad i ansiktet.

Atomvikt

40,078 g/mol.

Smältpunkt

842 ºC.

Kokpunkt

1.484 ºC.

Densitet

-1,55 g/cm³ vid rumstemperatur.

-1 378 g/cm³ I flytande tillstånd vid smältpunkten.

Fusionsvärme

8.54 kJ/mol.

Förångningsvärme

154,7 kJ/mol.

Molorisk kapacitet

25,929 J/(mol · k).

Specifik kaloriförmåga

0,63 j/g · k

Elektronnegativitet

1.0 på Pauling -skalan

Joniseringsenergi

-Första joniseringen 589,8 kJ/mol

-Andra jonisering 1.145 kJ/mol

-Tredje jonisering 4.912 kJ/mol

-Fjärde jonisering 6.490,57 kJ/mol och det finns ytterligare 4 joniseringsenergier.

Atomradio

197 pm

Radiokovalent

176 ± 22:00

Termisk expansion

22,3 um/m · K vid 20 ° C.

Termisk konduktans

201 w/m · k

Elektrisk resistans

336 nΩ · m vid 20 ºC.

Hårdhet

1,75 på Mohs -skalan.

Isotoper

Kalcium har 6 naturliga isotoper: ⁴⁰Växelström, ⁴²Växelström, ⁴³Växelström, ⁴⁴Växelström, ⁴⁶Ca och ⁴⁸CA och 19 radioaktiva syntetiska isotoper. De vanligaste isotoperna är ⁴⁰CA (96,94%), ⁴⁴CA (2 086%) och ⁴²CA (0,647%).

Reaktivitet

Kalcium reagerar spontant med vatten och orsakar kalcium och vätgashydroxid. Reagerar med syre och luftkväve och producerar kalciumoxid respektive kalciumnitrid. När fraktionen bränns spontant i luften.

När kalcium upphettas reagerar den med väte för att bilda en haluro. Det reagerar också med alla halogener för att bilda halogenuros. Det reagerar också med bor, svavel, kol och fosfor.

Elektronisk kalciumstruktur och konfiguration

Kalciumatomer binds med metallbindningar och bidrar med deras två elektroner i Valencia till elektronernas tidvatten. Således slutar interaktionen mellan CA -atomer och de resulterande elektroniska banden Ansiktscentrerad kubik).

Om denna CCC av kalcium värms upp vid en temperatur runt 450 ° C, lider den en övergång till HCP -fasen (kompakt hexagonal, eller Hexagonal närmast packad). Det vill säga att strukturen blir tät.

Kalciumatomen har följande elektroniska konfiguration:

[Ar] 4s²

Vilket skulle förklara att de två valenselektronerna för denna metall kommer från deras yttersta orbital 4s. När den förlorar dem bildas den tvåa katjonen²⁺, isolektronisk till ädla argongas; Detta är både AR och CA²⁺ De har samma antal elektroner.

Det är 4s av kalciumorbitaler som kombineras för att etablera Valencia -bandet för dessa kristaller. På samma sätt som det händer med 4p tomma orbitaler, som skapar ett körband.

Kan tjäna dig: aluminiumhydrid (Alh3): struktur, egenskaper, användningar

Erhållande

Kalcium produceras kommersiellt genom elektrolys av smält kalciumklorid. Följande reaktioner förekommer i elektroderna:

I anoden: 2cl^- (L) => Cl₂ (g) +2e^-

Kalcium deponeras som en metall i katoden när man fångar elektroniska joniska kalcium.

I katoden: CA²⁺ (L) +2 e^-    => Ca (s)

I liten skala kan kalcium ske genom att minska kalciumoxid med aluminium eller kalciumklorid med metalliskt natrium.

6 CAO +2 AL => 3 CA +CA₃Till₂ANTINGEN₆

CaCl₂      +      2 na => ca +naCl

Ansökningar

Elemental kalcium

Kalcium används som ett tillsatsmedel i tillverkningen av glaslampor, vilket lägger till glödlampan under dess första etappsteg. Det läggs också till slutet för att kombinera med gaserna som finns kvar i glödlampan.

Det används som en upplösare vid produktion av metaller som koppar och stål. Kalcium- och cesiumlegering används i peddelarna för att generera Sparkers. Kalcium är ett reducerande medel, men har också deoxidation och avfettningsapplikationer.

Kalcium används vid beredning av metaller som krom, thorium, omgivning uran och andra från deras oxider. Det används som legeringsmedel för aluminium, koppar, bly, magnesium och andra basmetaller; och som deoxidant för vissa högtemperaturlegeringar.

Kalcium i legering med bly (0,04%) fungerar som ett skydd för telefonkablar. Det används i legering med magnesium i ortopediska implantat för att förlänga dess varaktighet.

Kalciumkarbonat

Det är fyllningsmaterial i keramik, glas, plast och målningar samt råmaterial för kalkproduktion. Syntetiskt karbonatet med hög renhet används i medicin som ett antacid- och kalciumdietstillskott. Det används också som livsmedelstillsats.

Kalciumoxid

Kalciumoxid används i byggbranschen och används i väggarnas frisado. Den går också med i betongen. Under 1800 -talet brändes kalciumoxidblock för att belysa stegen med intensivt vitt ljus.

Kalk (igen, kalciumoxid) används för att eliminera oönskade komponenter från stål såsom kiseldioxid (SIO₂) Närvarande i järnmaterial. Reaktionsprodukten är kalciumsilikat (Casio₃) kallas "scora".

Kalk kombineras med vatten för att bilda kalciumhydroxid; Denna sammansatta flokala och sjunker av föroreningar mot tankarna.

Skorstenens inre är täckt med kalk för att eliminera emanationer från fabriker. Således till exempel svaveldioxidupptagning (så₂), som bidrar till surt regn och förvandlar det till kalciumsulfit (fall₃).

Kalciumklorid

Kalciumklorid används i kontrollen av isen på vägarna; Balsam för tomaten närvarande i konserverad; Utveckling av bilkroppar och lastbilar.

Kan tjäna dig: Sekundär alkohol: Vad är, struktur, egenskaper, användningar

Kalsulfat

Det presenteras vanligtvis som ett fall₄· 2h₂Eller (gips), används som jordbalsam. Kalkinerad gips används vid tillverkning av brickor, brädor och band. Det används också för immobilisering av benfrakturer.

Kalciumfosfater

Kalciumfosfater är i olika former i naturen och används som gödselmedel. Syra kalciumsalt (CAH₂Po₄) Det används som gödselmedel och plaststabilisator. Kalciumfosfat är en del av benvävnaden, särskilt som hydroxyapatit.

Andra kalciumföreningar

Det finns många kalciumföreningar med olika tillämpningar. Till exempel används kalciumkarbid för att erhålla acetylen, som används i svetsfackla. Kalciumalginat används som ett förtjockningsmedel i livsmedelsprodukter som glass.

Kalciumhypoklorit används som blekning, deodorant, fungicid och algicidal medel.

Kalciumpermanganat är en propellervätska för raket. Det används också som ett renande medel för vatten och i textilproduktion.

Biologisk funktion

Kalcium uppfyller många funktioner i levande varelser:

-Ingriper i koagulationsvattenfallet såsom faktor IV.

-Det är nödvändigt för aktivering av flera koagulationsfaktorer, inklusive trombin.

-I skelettmuskelkalcium frigör den hämmande verkan av ett proteinsystem på muskelsammandragning, vilket gör att aktin-filmbroar kan bildas, vilket producerar sammandragning.

-Stabilisera de joniska kanalerna i exciterbara celler. Vid en hypokalcemi aktiveras natriumkanaler, vilket producerar inmatning av natrium i cellerna, en långvarig sammandragning (tetania) som kan vara dödliga kan genereras.

-Dessutom gynnar kalcium frisättningen av neurotransmitter acetylkolin i de presynaptiska terminalerna.

Risker och försiktighetsåtgärder

Reagera exotermiskt med vatten. Därför kan den en gång ge allvarliga skador i munnen, matstrupen eller magen.

Till denna riskarbetare utsätts på de platser där kalciumelementet inträffar eller de där applikationer ges till metall. Försiktighetsåtgärder är att skydda med masker som undviker adekvat damm, kläder och ventilation.

Hyperkalcemi är extremt farlig och kan främst orsakas av den överdrivna utsöndring av paratyreoidhormonet eller ett överdrivet intag av vitamin D. Överdriven kalciumintag, till exempel större än 2,5 g/dag, är sällan orsak till hyperkalcemi.

Överskott av kalcium ackumuleras i njurarna och orsakar njurberäkningar och njurnefros. Dessutom modifierar ackumuleringen av kalcium i väggarna i blodkärlen dess elasticitet, vilket kan vara orsaken till hypertoni, bromsa blodflödet och trombos.

En grundläggande försiktighetsåtgärd är inkluderingen mellan laboratorieundersökningar som hos kalcium, när man observerar läkaren i patientens symtomatologiska egenskaper som gör hyperkalcemi misstänkta och initierar korrekt behandling.

Referenser

1. W. Skrov. (1921). Kristallstrukturen i kalcium. doi.org/10.1103/physrev.17.42
2. Wikipedia. (2019). Kalcium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. AVAMEG, INC. (2019). Kalcium. Kemi förklarade. Återhämtat sig från: kemi.com
4.  Timothy P. Hanusa. (11 januari 2019). Kalcium. Encyclopædia Britannica. Återhämtat sig från: Britannica.com
5. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Kalcium. Pubchemdatabas. CID = 5460341. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov
6. Blekning. (2019). Kalcium: Det väsentliga. Hämtad från: weblements.com