Меню

Молярная масса кальция таблица



Молярная масса кальция

Молярная масса кальция

Порядковый номер – 20. Строение атома показано на рис. 1. Металл s-семейства.

Схема строения атома кальция и его молярная масса

Рис. 1. Схема строения атома кальция.

В обычных условиях кальций представляет собой вещество серебристо-белого цвета. Мягкий, легко режется ножом. На воздухе мгновенно покрывается желтоватой пленкой продуктов взаимодействия с составными частями воздуха. Твердый.

Молярная масса кальция равна 40,078 г/моль. Данное значение показывает отношение массы вещества (m) е число моль данного вещества (n), обозначается M и может быть рассчитано по формуле:

Иными словами, молярная масса вещества – это масса 1 моль данного вещества, выраженная в г/моль или ккмоль.

Кальций не может существовать в виде газа, только в форме твердого вещества, поэтому для нахождения значения его молярной массы нельзя использовать величину молярного объема или производить расчеты по формуле Менделеева-Клапейрона.

Примеры решения задач

Пропустив через раствор гидроксида кальция углекислый газ получаем карбонат кальция:

Добавив к карбонату кальция воды и продолжая пропускать через данную смесь углекислый газ получаем гидрокарбонат кальция:

При взаимодействии с водой гидрид кальция образует гидроксид кальция:

Добавив к раствору гидроксида кальция азотную кислоту можно получить нитрат кальция:

Источник

Кальций, свойства атома, химические и физические свойства

Кальций, свойства атома, химические и физические свойства.

40,078(4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Кальций — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 20. Расположен во 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

Физические свойства кальция

Атом и молекула кальция. Формула кальция. Строение кальция:

Кальций (лат. Calcium, от лат. calx (в родительном падеже calcis) – «известь», «мягкий камень») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Ca и атомным номером 20. Расположен в 2-й группе (по старой классификации – главной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

Кальций – щёлочноземельный металл.

Как простое вещество кальций при нормальных условиях представляет собой мягкий щелочноземельный металл серебристо-белого цвета.

Молекула кальция одноатомна.

Химическая формула кальция Ca.

Электронная конфигурация атома кальция 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . Потенциал ионизации атома кальция равен 6,11 эВ (589,4 кДж/моль).

Строение атома кальция. Атом кальция состоит из положительно заряженного ядра (+19), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 20 электронов. При этом 18 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку кальций расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая и третья – внутренние оболочки представлена s- и р-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома кальция – на 4s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома кальция состоит из 20 протонов и 20 нейтронов. Кальций относится к элементам s-семейства.

Радиус атома кальция составляет 197 пм.

Атомная масса атома кальция составляет 40,078(4) а. е. м.

Кальций – седьмой по распространённости элемент в земной коре. Содержание его в земной коре составляет 1,5 %, в океанах и морях – 0,042 %.

Кальций очень легко вступает в химические реакции.

Изотопы и модификации кальция:

Свойства кальция (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Физические свойства кальция:

Химические свойства кальция. Взаимодействие кальция. Реакции с кальцием:

1. Реакция взаимодействия кальция и серы:

Ca + S → CaS (t = 150 °C).

В результате реакции образуется сульфид кальция.

2. Реакция взаимодействия кальция и фтора:

В результате реакции образуется фторид кальция.

3. Реакция взаимодействия кальция и брома:

Ca + Br 2 → CaBr 2 (t = 200-400 °C).

В результате реакции образуется бромид кальция.

4. Реакция взаимодействия кальция и водорода:

Ca + H 2 → CaH 2 (t = 500-700 °C).

В результате реакции образуется гидрид кальция.

5. Реакция взаимодействия кальция и фтора:

В результате реакции образуется фторид кальция.

6. Реакция взаимодействия кальция и хлора:

Ca + Cl 2 → CaCl 2 (t = 200-400 °C).

В результате реакции образуется хлорид кальция.

7. Реакция взаимодействия кальция и иода:

Ca + I 2 → CaI 2 (t = 200-400 °C).

В результате реакции образуется иодид кальция.

8. Реакция взаимодействия кальция и азота:

3Ca + N 2 → Ca 3N 2 (t = 200-450 °C).

В результате реакции образуется нитрид кальция.

9. Реакция взаимодействия кальция и красного фосфора:

3Ca + 2P → Ca 3P 2 (t = 350-400 °C).

В результате реакции образуется фосфид кальция.

10. Реакция взаимодействия кремния и кальция:

В результате реакции образуется силицид кальция. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

11. Реакция взаимодействия углерода и кальция:

2C + Ca → CaC 2 (t = 550 °C).

В результате реакции образуется карбид кальция.

12. Реакция взаимодействия кремния и кальция:

2Si + Ca → CaSi 2 (t°),

Si + 2Ca → Ca 2Si (t°),

В результате реакции образуется силицид кальция.

13. Реакция взаимодействия кальция и кислорода:

2Ca + O 2 → 2CaO (t = 300 °C).

Данная реакция представляет собой сжигание кальция на воздухе. В результате реакции образуется оксид кальция.

14. Реакция взаимодействия кальция и воды:

2Ca + H 2O → CaO + CaH 2 (t = 200-300 °C),

Ca + 2H 2O → Ca(OH) 2 + H 2.

В результате реакции образуются в первом случае – оксид кальция и гидрид кальция, во втором – гидроксид кальция и водород.

15. Реакция взаимодействия кальция и оксида хлора:

Ca + 2ClO 2 → Cl 2O 3 + CaO (t = 900-950 °C).

В результате реакции образуются триоксид дихлора и оксид кальция.

16. Реакция взаимодействия оксида магния и кальция:

MgO + Ca → CaO + Mg (t = 1300 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и магния.

17. Реакция взаимодействия кальция и оксида углерода:

5Ca + 2CO 2 → CaC 2 + 4CaO (t = 500 °C).

В результате реакции образуются карбид кальция и оксид кальция.

18. Реакция взаимодействия оксида ванадия и кальция:

V 2O 5 + 5Ca → 2V + 5CaO (t = 950 °C),

V 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2V (t°).

В результате реакции образуются ванадий и оксид кальция.

19. Реакция взаимодействия оксида празеодима и кальция:

Pr 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Pr (t°).

В результате реакции образуются празеодим и оксид кальция.

20. Реакция взаимодействия оксида неодима и кальция:

Nd 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Nd (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и неодим. Реакция протекает при температуре 1000-1100°C.

21. Реакция взаимодействия оксида самария и кальция:

Sm 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Sm (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и самарий.

22. Реакция взаимодействия оксида европия и кальция:

Eu 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Eu (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и европий.

23. Реакция взаимодействия оксида гадолиния и кальция:

Gd 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Gd (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и гадолиний.

24. Реакция взаимодействия оксида тербия и кальция:

Tb 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Tb (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и тербий.

25. Реакция взаимодействия оксида диспрозия и кальция:

Dy 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Dy (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и диспрозий.

26. Реакция взаимодействия оксида гольмия и кальция:

Ho 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Ho (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и гольмий.

27. Реакция взаимодействия оксида эрбия и кальция:

Er 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Er (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и эрбий.

28. Реакция взаимодействия оксида иттербия и кальция:

Yb 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Yb (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и иттербий.

29. Реакция взаимодействия оксида лютеция и кальция:

Lu 2O 3 + 3Ca → 3CaO + 2Lu (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и лютеций.

30. Реакция взаимодействия оксида хрома и кальция:

Cr 2O 3 + 3Ca → 2Cr + 3CaO (t =700-800°C).

В результате реакции образуются хром и оксид кальция.

31. Реакция взаимодействия кальция и азотной кислоты:

Читайте также:  Три направления эволюции таблица

4Ca + 10HNO 3 → 4Ca(NO 3) 2 + N 2O + 5H 2O.

В результате реакции образуются нитрат кальция, оксид азота и вода. В ходе химической реакции используется разбавленная азотная кислота.

32. Реакция взаимодействия кальция и ортофосфорной кислоты:

В результате реакции образуются фосфат кальция и водород.

Аналогичные операции протекают и с другими кислотами.

33. Реакция взаимодействия кальция и аммиака:

Ca + 2NH 3 → Ca(NH 2) 2 + H 2 (t = -40 °C, kat = Pt, Fe),

Ca + 6NH 3 → [Ca(NH 3) 6] (t = -40 °C),

6Ca + 2NH 3 → Ca 3N 2 + 3CaH 2 (t = 600-650 °C).

В результате реакции образуются в первом случае – амид кальция и водород, во втором – гексааммин кальция, в третьем – нитрид кальция и гидрид кальция. В ходе реакции используется жидкий аммиак. Во втором случае реакция протекает в атмосфере аргона.

34. Реакция взаимодействия кальция и метана:

5Ca + 2CH 4 → CaC 2 + 4CaH 2 (t = 800 °C).

В результате реакции образуются карбид кальция и гидрид кальция.

35. Реакция взаимодействия кальция и гидроксида натрия:

3Ca + 4NaOH → 3CaO + Na 2O + 2Na + 2H 2 (t = 600 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция, оксид натрия, натрий и водород.

36. Реакция взаимодействия фторида иттрия и кальция:

2YF 3 + 3Ca → 3CaF 2 + 2Y.

В результате реакции образуются фторид кальция и иттрий.

37. Реакция взаимодействия хлорида церия и кальция:

2CeCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Ce (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и церий.

38. Реакция взаимодействия хлорида празеодима и кальция:

2PrCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Pr (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и празеодим.

39. Реакция взаимодействия хлорида неодима и кальция:

2NdCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Nd (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и неодим.

40. Реакция взаимодействия хлорида европия и кальция:

2EuCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Eu (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и европий.

40. Реакция взаимодействия хлорида самария и кальция:

2SmCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Sm (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и самарий.

41. Реакция взаимодействия хлорида гадолиния и кальция:

2GdCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Gd (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и гадолиний.

42. Реакция взаимодействия хлорида тербия и кальция:

2TbCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Tb (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и тербий.

43. Реакция взаимодействия хлорида диспрозия и кальция:

2DyCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Dy (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и диспрозий.

44. Реакция взаимодействия хлорида гольмия и кальция

2HoCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Ho (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и гольмий.

45. Реакция взаимодействия хлорида эрбия и кальция:

2ErCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Er (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и эрбий.

46. Реакция взаимодействия хлорида иттербия и кальция:

2YbCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Yb (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и иттербий.

47. Реакция взаимодействия хлорида лютеция и кальция:

2LuCl 3 + 3Ca → 3CaCl 2 + 2Lu (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и лютеций.

48. Реакция взаимодействия хлорида хрома и кальция:

2CrCl 3 + 3Ca → 2Cr + 3CaCl 2 (t = 900-1000°C).

В результате реакции образуются хром и хлорид кальция. Реакция протекает в атмосфере аргона.

49. Реакция взаимодействия фторида скандия и кальция:

2ScF 3 + 3Ca → 2Sc + 3CaF 2 (t = 800-850°C).

В результате реакции образуются скандий и фторид кальция.

50. Реакция взаимодействия хлорида цезия и кальция:

2CsCl + Ca → CaCl 2 + 2Cs (t°).

В результате реакции образуются хлорид кальция и цезий.

Получение кальция:

Применение кальция:

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

кальций атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле кальция
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические

Источник

Кальций

Кальций

Кальций
Умеренно твёрдый, серебристо-белый металл
Кальций

Кальций (Ca от лат. Calcium ) — элемент второй группы (по старой классификации — главной подгруппы второй группы), четвёртого периода, с атомным номером 20. Простое вещество кальций — мягкий, химически активный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Впервые получен в чистом виде Г. Дэви в 1808 году.

Содержание

  • 1 История и происхождение названия
  • 2 Нахождение в природе
    • 2.1 Изотопы
    • 2.2 В горных породах и минералах
    • 2.3 Миграция в земной коре
    • 2.4 В биосфере
  • 3 Получение
  • 4 Физические свойства
  • 5 Химические свойства
  • 6 Применение
  • 7 Биологическая роль

Кальций

История и происхождение названия

Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Гемфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви подверг электролизу смесь влажной гашёной извести с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция. Отогнав из неё ртуть, Дэви получил металл, названный кальцием.

Соединения кальция — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад. Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым телом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём — вещества сложные.

Нахождение в природе

Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.

На долю кальция приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности (3-е среди металлов) после кислорода, кремния, алюминия и железа). Содержание элемента в морской воде — 400 мг/л .

Изотопы

Кальций встречается в природе в виде смеси шести изотопов: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca и 48 Ca, среди которых наиболее распространённый — 40 Ca — составляет 96,97 %. Ядра кальция содержат магическое число протонов: Z = 20 . Изотопы 40
20 Ca 20
и 48
20 Ca 28
являются двумя из пяти существующих в природе дважды магических ядер.

Из шести природных изотопов кальция пять стабильны. Шестой изотоп 48 Ca, самый тяжёлый из шести и весьма редкий (его изотопная распространённость равна всего 0,187 %), испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада (4,39 ± 0,58)⋅10 19 лет .

В горных породах и минералах

Кальций, энергично мигрирующий в земной коре и накапливающийся в различных геохимических системах, образует 385 минералов (четвёртое место по числу минералов).

Большая часть кальция содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород (граниты, гнейсы и т. п.), особенно в полевом шпате — анортите Ca[Al2Si2O8].

Кальций

Довольно широко распространены такие минералы кальция, как кальцит CaCO3, ангидрит CaSO4, алебастр CaSO4·0.5H2O и гипс CaSO4·2H2O, флюорит CaF2, апатиты Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3·CaCO3. Присутствием солей кальция и магния в природной воде определяется её жёсткость.

Осадочная порода, состоящая в основном из скрытокристаллического кальцита — известняк (одна из его разновидностей — мел). Под действием регионального метаморфизма известняк преобразуется в мрамор.

Миграция в земной коре

В естественной миграции кальция существенную роль играет «карбонатное равновесие», связанное с обратимой реакцией взаимодействия карбоната кальция с водой и углекислым газом с образованием растворимого гидрокарбоната:

(равновесие смещается влево или вправо в зависимости от концентрации углекислого газа).

Огромную роль играет биогенная миграция.

В биосфере

Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях (см. ниже). Значительное количество кальция входит в состав живых организмов. Так, гидроксиапатит Ca5(PO4)3OH, или, в другой записи, 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 — основа костной ткани позвоночных, в том числе и человека; из карбоната кальция CaCO3 состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. В живых тканях человека и животных 1,4—2 % Ca (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг содержание кальция — около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества костной ткани).

Получение

Свободный металлический кальций получают электролизом расплава, состоящего из CaCl2 (75—80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2, а также алюминотермическим восстановлением CaO при 1170—1200 °C 4CaO + 2Al → CaAl2O4 + 3Ca

Физические свойства

Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях. До 443 °C устойчив α -Ca с кубической гранецентрированной решеткой (параметр а = 0,558 нм ), выше устойчив β -Ca с кубической объемно-центрированной решеткой типа α -Fe (параметр a = 0,448 нм ). Стандартная энтальпия ΔH 0 перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль .

При постепенном повышении давления начинает проявлять свойства полупроводника, но не становится полупроводником в полном смысле этого слова (металлом уже тоже не является). При дальнейшем повышении давления возвращается в металлическое состояние и начинает проявлять сверхпроводящие свойства (температура сверхпроводимости в шесть раз выше, чем у ртути, и намного превосходит по проводимости все остальные элементы). Уникальное поведение кальция похоже во многом на стронций (то есть параллели в периодической системе сохраняются).

Кальций

Химические свойства

Кальций — типичный щёлочноземельный металл. Химическая активность кальция высока, но ниже, чем более тяжёлых щёлочноземельных металлов. Он легко взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, из-за чего поверхность металлического кальция обычно тускло-серая, поэтому в лаборатории кальций обычно хранят, как и другие щёлочноземельные металлы, в плотно закрытой банке под слоем керосина или жидкого парафина.

В ряду стандартных потенциалов кальций расположен слева от водорода. Стандартный электродный потенциал пары Ca 2+ /Ca 0 −2,84 В , так что кальций активно реагирует с водой, но без воспламенения:

С активными неметаллами (кислородом, хлором, бромом, йодом) кальций реагирует при обычных условиях:

При нагревании на воздухе или в кислороде кальций воспламеняется и горит красным пламенем с оранжевым оттенком («кирпично-красным»). С менее активными неметаллами (водородом, бором, углеродом, кремнием, азотом, фосфором и другими) кальций вступает во взаимодействие при нагревании, например:

Кроме получающихся в этих реакциях фосфида кальция Ca3P2 и силицида кальция Ca2Si, известны также фосфиды кальция составов CaP и CaP5 и силициды кальция составов CaSi, Ca3Si4 и CaSi2.

Протекание указанных выше реакций, как правило, сопровождается выделением большого количества теплоты. Во всех соединениях с неметаллами степень окисления кальция +2. Большинство из соединений кальция с неметаллами легко разлагается водой, например:

Ион Ca 2+ бесцветен. При внесении в пламя растворимых солей кальция пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Такие соли кальция, как хлорид CaCl2, бромид CaBr2, йодид CaI2 и нитрат Ca(NO3)2, хорошо растворимы в воде. Нерастворимы в воде фторид CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат CaC2O4 и некоторые другие.

Важное значение имеет то обстоятельство, что, в отличие от карбоната кальция CaCO3, кислый карбонат кальция (гидрокарбонат) Ca(HCO3)2 в воде растворим. В природе это приводит к следующим процессам. Когда холодная дождевая или речная вода, насыщенная углекислым газом, проникает под землю и попадает на известняки, то наблюдается их растворение, а в тех местах, где вода, насыщенная гидрокарбонатом кальция, выходит на поверхность земли и нагревается солнечными лучами, протекает обратная реакция

Так в природе происходит перенос больших масс веществ. В результате под землёй могут образоваться огромные карстовые полости и провалы, а в пещерах образуются красивые каменные «сосульки» — сталактиты и сталагмиты.

Наличие в воде растворенного гидрокарбоната кальция во многом определяет вре́менную жёсткость воды. Вре́менной её называют потому, что при кипячении воды гидрокарбонат разлагается, и в осадок выпадает CaCO3. Это явление приводит, например, к тому, что в чайнике со временем образуется накипь.

Применение

Главное применение металлического кальция — это использование его как восстановителя при получении металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали. Кальций и его гидрид используются также для получения трудно восстанавливаемых металлов, таких, как хром, торий и уран. Сплавы кальция со свинцом применяются в некоторых видах аккумуляторных батарей и при производстве подшипников. Кальциевые гранулы используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов. Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редкоземельных элементов.

Кальций широко применяется в металлургии для раскисления стали наряду с алюминием или в сочетании с ним. Внепечная обработка кальцийсодержащими проволоками занимает ведущее положение в связи с многофакторностью влияния кальция на физико-химическое состояние расплава, макро- и микроструктуры металла, качество и свойства металлопродукции и является неотъемлемой частью технологии производства стали. В современной металлургии для ввода в расплав кальция используется инжекционная проволока, представляющая из себя кальций (иногда силикокальций или алюмокальций) в виде порошка или прессованного металла в стальной оболочке. Наряду с раскислением (удалением растворенного в стали кислорода) использование кальция позволяет получить благоприятные по природе, составу и форме неметаллические включения, не разрушающиеся в ходе дальнейших технологических операций.

Изотоп 48 Ca — один из эффективных и употребительных материалов для производства сверхтяжёлых элементов и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Это связано с тем, что кальций-48 является дважды магическим ядром, поэтому его устойчивость позволяет ему быть достаточно нейтроноизбыточным для лёгкого ядра; при синтезе сверхтяжёлых ядер необходим избыток нейтронов.

Биологическая роль

Кальций — распространённый макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть находится в скелете и зубах. В костях кальций содержится в виде гидроксиапатита. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят «скелеты» большинства групп беспозвоночных (губки, коралловые полипы, моллюски и др.). Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также служат одним из универсальных вторичных посредников внутри клеток и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов. Концентрация кальция в цитоплазме клеток человека составляет около 10 −4 ммоль/л , в межклеточных жидкостях около 2,5 ммоль/л .

Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых в возрасте 19—50 лет и детей 4—8 лет включительно дневная потребность (RDA) составляет 1000 мг , а для детей в возрасте от 9 до 18 лет включительно — 1300 мг в сутки . В подростковом возрасте потребление достаточного количества кальция очень важно из-за интенсивного роста скелета. Однако по данным исследований в США всего 11 % девочек и 31 % мальчиков в возрасте 12—19 лет достигают своих потребностей. В сбалансированной диете большая часть кальция (около 80 %) поступает в организм ребёнка с молочными продуктами. Оставшийся кальций приходится на зерновые (в том числе цельнозерновой хлеб и гречку), бобовые, апельсины, зелень, орехи. Всасывание кальция в кишечнике происходит двумя способами: через клетки кишечника (трансцеллюлярно) и межклеточно (парацелюллярно). Первый механизм опосредован действием активной формы витамина D (кальцитриола) и её кишечными рецепторами. Он играет большую роль при малом и умеренном потреблении кальция. При большем содержании кальция в диете основную роль начинает играть межклеточная абсорбция, которая связана с большим градиентом концентрации кальция. За счёт чрезклеточного механизма кальций всасывается в большей степени в двенадцатиперстной кишке (из-за наибольшей концентрации там рецепторов в кальцитриолу). За счёт межклеточного пассивного переноса абсорбция кальция наиболее активна во всех трёх отделах тонкого кишечника. Всасыванию кальция парацеллюлярно способствует лактоза (молочный сахар).

Усвоению кальция препятствуют некоторые животные жиры (включая жир коровьего молока и говяжий жир, но не сало) и пальмовое масло. Содержащиеся в таких жирах пальмитиновая и стеариновая жирные кислоты отщепляются при переваривании в кишечнике и в свободном виде прочно связывают кальций, образуя пальмитат кальция и стеарат кальция (нерастворимые мыла). В виде этого мыла со стулом теряется как кальций, так и жир. Этот механизм ответственен за снижение всасывания кальция, снижение минерализации костей и снижение косвенных показателей их прочности у младенцев при использовании детских смесей на основе пальмового масла (пальмового олеина). У таких детей образование кальциевых мыл в кишечнике ассоциируется с уплотнением стула, уменьшением его частоты, а также более частым срыгиванием и коликами.

Концентрация кальция в крови из-за её важности для большого числа жизненно важных процессов точно регулируется, и при правильном питании и достаточном потреблении обезжиренных молочных продуктов и витамина D дефицита не возникает. Длительный дефицит кальция и/или витамина D в диете приводит к увеличению риска остеопороза, а в младенчестве вызывает рахит.

Избыточные дозы кальция и витамина D могут вызвать гиперкальцемию. Максимальная безопасная доза для взрослых в возрасте от 19 до 50 лет включительно составляет 2500 мг в сутки (около 340 г сыра Эдам).

Источник

Что такое «моль» в химии и как узнать молярную массу

Каждый, кто уже немного продвинулся в изучении химии, сталкивается с понятием «моль». Правда, большинство сразу думает о моли, которая съела за лето шубу в шкафу, но моль в химии – это совсем другая история . И вот сейчас мы в этом разберёмся.

Итак, давайте посмотрим на какую-нибудь химическую реакцию. Например, такую:

Здесь 1 молекула водорода H2 реагирует с одной молекулой фтора F2 и получается две молекулы фторида водорода. Напомню, то число молекул или атомов, вступающих в реакцию или получающихся в реакции, определяется коэффициентом, то есть цифрой, стоящей перед формулой вещества. В нашем примере перед водородом не стоит ничего, но на самом деле мы можем поставить здесь единицу, то есть нам нужна 1 молекула водорода. Перед фтором тоже не стоит ничего, значит, нам нужна 1 молекула фтора. А вот перед фторидом водорода HF стоит двойка. Это означает, что у нас получилось 2 молекула фторида водорода. То есть:

Н2 + F2 = 2HF – это то же самое, что и

1 молекула H2 + 1 молекула F2 = 2 молекулы HF.

Но вы знаете, что молекулы так малы, что мы их увидеть не можем. Как же нам считать эти молекулы, вступающие в реакцию? Для этого и ввели понятие МОЛЬ .

Это довольно мудрёное определение, но его нужно запомнить. Есть и приятный момент: в одном моле любого вещества содержится число Авогадро частиц. Вот оно, это число:

Такое число представить сложно. Вы только подумайте, миллиард – это 1 000 000 000. А в одном моле частиц 6,02*100 000 000 000 000 000 000 000! (Но чтобы не видеть по ночам кошмаров, просто запомните 6,02*10 в двадцать третьей степени).

Итак, в одном моле любого вещества содержится 6,02*10 в двадцать третьей степени частиц. Но мы же знаем, что атомы разных веществ имеют разное строение, а поэтому и разную массу. Поэтому и массы одного моля у разных веществ различаются . Чтобы разобраться в этом, давайте поедем на дачу и проведём эксперимент.

Мы точно помним, что 1 моль – это всегда одинаковое число частиц (6,02*10 в двадцать третьей степени ). Но в обычной жизни таких чисел нет, поэтому возьмём число поменьше, например, 100. Это будет наш условный экспериментальный моль. Теперь в одну кучу складываем 100 вишен, в другую кучу – 100 груш, в третью – 100 арбузов. Куча – это 1 моль. В каждую кучу мы добросовестно сложили одинаковое число частиц, верно? Но частицы эти разного вида: в одной куче вишни, в другой – груши, в третьей – арбузы. А теперь будем взвешивать. Как вы думаете, будет ли различаться масса 100 вишен, 100 груш и 100 арбузов? Конечно же, будет. При этом обратите внимание: число частиц в каждой куче одинаково, но весят эти кучи по-разному. Почему? Потому что частицы разные!

В химии всё точно так же. Если взять 1 моль водорода, 1 моль кислорода и 1 моль натрия, то масса их будет разной (вспоминаем поездку на дачу). И это важно. Но теперь возникает закономерный вопрос: а как же узнать, какова масса 1 моль водорода, 1 моль кислорода и 1 моль натрия и вообще любого вещества? Для этого вводится понятие молярная масса.

Как её определить? Просто. Это атомная масса или молекулярная масса вещества, которую мы рассчитываем, пользуясь таблицей Менделеева. Молярная масса обозначается буквой М и выражается в г/моль (просто потому, что она показывает сколько граммов вести 1 моль). Примеры из учебника химии.

Пример 1.

Найдите массу одного моля (она же молярная масса ) алюминия.

Решаем химию и смотрим в таблицу Менделеева. Видим, что атомная масса алюминия 27. Формула просто вещества алюминия – Al, то есть атом здесь один. Следовательно, молярная масса алюминия совпадает с атомной и равна 27 г/моль.

Пример 2.

Найдите молярную массу фтора.

Фтор у нас в обычных условиях – газ, поэтому молекула фтора состоит из двух атомов и выглядит так: F2. В периодической таблице находим фтор и видим, что его атомная масса 19. Следовательно, молярная масса фтора 2*19=38 г/моль.

Пример 3.

Найдите молярную массу оксида кальция.

Формула оксида кальция СаО. Опять смотрим в таблицу: атомная масса кальция 40, атомная масса кислорода 16. Молярная масса оксида кальция 40+16=56 г/моль.

Пример 4.

Найдите молярную массу оксида кремния.

Формула оксида кремния SiO2. Таблица Менделеева сообщает, что атомная масса кремния 28, кислорода – 16. Будьте внимательны, в этом вопросе подвох! В формуле оксида два атома кислорода, обязательно учтите это, чтобы ответ был верным. И он будет таким: молярная масса оксида кремния 28+16*2=60 г/моль. (16 – масса одного атома кислорода, у нас в формуле их два, поэтому мы и умножили 16 на 2!).

Пример 5.

Сложный пример от репетитора по химии. Но я рекомендую всё-таки вникнуть и разобраться, чтобы прояснить всё окончательно. Итак, ответьте, какова молярная масса серной кислоты.

Здесь придётся сосредоточиться, чтобы не запутаться. Формула серной кислоты H2SO4, то есть у нас имеется:

· 2 атома водорода

· 4 атома кислорода.

Смотрим в периодическую таблицу и определяем атомные массы:

· атомная масса водорода – 1

· атомная масса серы – 32

· атомная масса кислорода – 16.

Переходим к расчёту:

2 атома водорода + 1 атом серы + 4 атома кислорода

В этом выражении в каждом слагаемом первый множитель – число атомов элемента, второй множитель – атомная масса. Дальше просто математика: 2*1+1*32+4*16=98. И да, молярная масса серной кислоты 98 г/моль.

Уверена, теперь вы различите моль в шкафу и моль в химии. А дальше мы будем разбираться, как взвесить на обычных весах эти моли .

Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Источник

Adblock
detector