Хімічні властивості кальцію - Вплив кальцію на здоров’я - Вплив кальцію на довкілля

Атомне число

Валенсія

Електронегативність

Ковалентний радіус (Å)

Іонний радіус (Å)

Атомний радіус (Å)

Електронна конфігурація

Перший потенціал
іонізація (еВ)

Атомна маса (г/моль)

Щільність (г/мл)

Температура кипіння (ºC)

Температура плавлення (ºC)

Першовідкривач

Сер Хамфрі Деві в 1808 році

здоров


Кальцій

Хімічний елемент Ca, з атомним номером 20; Це п’ятий елемент і третій за поширеністю метал у земній корі. Сполуки кальцію складають 3,64% земної кори. Метал триморфний, твердіший за натрій, але м’якший за алюміній. Як і берилій та алюміній, але на відміну від лужних металів, він не обпалює шкіру. Він менш хімічно реактивний, ніж лужні метали та інші лужноземельні метали. Розподіл кальцію дуже широкий; зустрічається майже у всіх сухопутних районах світу. Цей елемент є важливим для життя рослин і тварин, оскільки він присутній у скелеті тварин, у зубах, у шкаралупі яєць, у коралах та у багатьох грунтах. Хлорид кальцію становить 0,15% у морській воді.

Іони кальцію, розчинені у воді, утворюють відкладення в трубах і котлах, коли вода жорстка, тобто коли вона містить занадто багато кальцію або магнію. Цього можна уникнути за допомогою пом’якшувачів води.

Металевий кальцій готується в промисловості шляхом електролізу розплавленого хлориду кальцію. Це отримують обробкою карбонатних мінералів соляною кислотою або як відходи карбонатного процесу Сольвея. Чистий метал можна обробляти токарним верстатом, прясти, пиляти, екструдувати; може бути дротовим, гофрованим і зведеним у пластини.

Кальцій утворює на повітрі тонку оксидну та нітридну плівку, яка захищає його від подальших атак. Горить на повітрі при підвищеній температурі, утворюючи переважно нітрид.

Виробничий метал легко реагує з водою та кислотами та утворює водень, що містить помітні кількості аміаку та вуглеводнів у вигляді домішок.

Метал використовується в алюмінієвих несучих сплавах як допоміжний засіб при видаленні вісмуту зі свинцю, а також як графітний контролер вуглецю в чавуні. Він також використовується як розкислювач у виробництві багатьох сталей; як відновник при отриманні металів, таких як хром, торій, цирконій та уран, і як розділюючий матеріал для газових сумішей азоту та аргону.

Оксид кальцію, CaO, отримують шляхом термічного розкладу карбонатних мінералів у доменних печах, застосовуючи безперервний процес шару. Оксид використовується в дугах світла високої інтенсивності (вапняне світло) через свої незвичні спектральні характеристики та як промисловий дегідратант. Металургійна промисловість широко використовує оксид під час відновлення чорних сплавів.

Гідроксид кальцію, Ca (OH) 2, має багато застосувань, де необхідний гідроксильний іон. У процесі гасіння гідроксиду кальцію об’єм гашеного вапна [Ca (OH) 2] збільшується удвічі від кількості вихідного негашеного вапна (CaO), що робить його корисним для руйнування гірських порід або деревини.

Гашене вапно є чудовим абсорбентом для діоксиду вуглецю, утворюючи карбонат, який є високонерозчинним.

Силіцид кальцію CaSi, приготований в електричній печі з вапна, діоксиду кремнію та вуглецевих відновників, корисний як розкислювач для сталі. Карбід кальцію, CaC2, отримують нагріванням суміші вапна та вугілля до 3000 ° C (5432 ° F) в електричній печі і являє собою ацетилід, що виробляє ацетилен гідролізом. Ацетилен є вихідним матеріалом для великої кількості важливих хімічних речовин в промисловій органічній хімії.

Чистий карбонат кальцію існує у двох кристалічних формах: кальцит, гексагональної форми, що володіє двохолодовими властивостями, і арагоніт, ромбоедричної форми. Природні карбонати - це найпоширеніші мінерали кальцію. Ісландський шпат та кальцит є по суті чистими формами карбонату, тоді як мармур нечистий і набагато компактніший, тому його можна полірувати. Він користується великим попитом як будівельний матеріал. Хоча карбонат кальцію дуже погано розчинний у воді, він має значну розчинність у воді, що містить розчинений діоксид вуглецю, оскільки в цих розчинах він утворює бікарбонат при розчиненні. Цим фактом пояснюється утворення печер, де родовища вапняку контактували з кислими водами.

Галогеніди кальцію включають фосфоресцентний фторид, який є найбільш поширеною сполукою кальцію, що має важливе застосування в спектроскопії. Хлорид кальцію в безводному вигляді має горезвісну здатність до розщеплення, що робить його корисним як промисловий дегідратант і як контрольний фактор для пиловловлювачів на дорогах. Гіпохлорит кальцію (відбілюючий порошок) виробляється в промисловості шляхом переробки хлору в розчин вапна і застосовується як відбілюючий засіб та очищувач води.

Сульфат кальцію дигідрат - мінеральний гіпс, він становить найбільшу порцію портландцементу, і його застосовували для зменшення лужності ґрунтів. Напівгідрат сульфату кальцію виробляється нагріванням гіпсу до високих температур і продається під торговою назвою Паризька ліпнина.

Кальцій є незмінною складовою всіх рослин, оскільки він необхідний для їх росту. Вони містять його як структурну складову і як фізіологічний іон. Кальцій міститься в м’яких тканинах, в тканинних рідинах і в скелетній структурі всіх тварин. Кістки хребетних містять кальцій у формі фториду кальцію, карбонату кальцію та фосфату кальцію.

Коли ми говоримо про кальцій, ми іноді називаємо його назвою вапно. Він зазвичай міститься в молоці та молочних продуктах, а також у горіхах, овочах тощо. Це важливий компонент для збереження скелета і зубів людини. Він також допомагає у роботі нервів та м’язів. Вживання понад 2,5 г кальцію на день без медичної необхідності може призвести до розвитку каменів у нирках, склерозу та проблем із судинами.

Нестача кальцію є однією з основних причин остеопорозу. Остеопороз - це захворювання, що характеризується крихкістю кісток, що утворюється меншою кількістю мінеральних компонентів, що зменшує їх щільність.

На відміну від того, що думають багато людей, у наших кістках відбувається велика біологічна активність. Кістки постійно оновлюються, а стара кісткова тканина постійно замінюється новою. У дитинстві та підлітковому віці створюється більше кісткової тканини, ніж руйнується. Однак у певний момент, можливо, приблизно у віці 30 або 35 років, процес змінюється, і ми починаємо втрачати більше кісткової тканини, ніж можемо замінити. У жінок після досягнення менопаузи (природного припинення менструацій) процес прискорюється, оскільки яєчники перестають виробляти жіночий гормон, відомий як естроген, однією з функцій якого є збереження кісткової маси.

Факти свідчать, що в нормальних умовах для збереження кісткової маси потрібно близько 1000 міліграм (мг) кальцію на день як для чоловіків, так і для жінок, які не досягли менопаузи. Після менопаузи потрібно близько 1500 мг.

Основними джерелами кальцію є молочні продукти. До рослинних джерел належать зелені овочі, такі як брокколі та шпинат. Капуста, цвітна капуста, квасоля, сочевиця та волоські горіхи також містять кальцій.

Кальцій працює спільно з магнієм для створення нової кісткової маси. Якщо потрібно приймати препарати кальцію, їх слід поєднувати з магнієм у співвідношенні 2 до 1, тобто, якщо попадає 1000 мг кальцію, слід вживати 500 мг магнію. Хорошими джерелами магнію в раціоні є банани, молюски, цільні зерна, волоські горіхи, квасоля, пшеничні висівки, насіння та зелені овочі.

Іншими важливими заходами для профілактики остеопорозу є:

  • Вправи регулярно (принаймні три рази на тиждень)
  • Вживайте достатню кількість марганцю, фолієвої кислоти, вітаміну В6, вітаміну В12, омега-3 (що сприяє збільшенню всмоктування кальцію в кістках та стимулює вироблення нової кісткової тканини) та вітаміну D (стимулюючого засвоєння кальцію у малих кишечник)
  • Не зловживайте цукром, насиченими жирами та білками тваринного походження
  • Не зловживайте алкоголем, кофеїном та безалкогольними напоями
  • Курити заборонено

Іншими факторами, що збільшують шанси страждати на остеопороз, є спадковий фактор та стрес.

Фосфат кальцію дуже токсичний для водних організмів.