Բացել գլխավոր ցանկը

Կալցիում

քիմիական միացություն


Կալցիում (լատ.՝ Calcium), պարբերական համակարգի երկրորդ խմբի գլխավոր ենթախմբի քիմիական տարր, որի նշանն է Ca և ատոմային համարը՝ 20։ Այն գտնվում է պարբերական համակարգի 2 խմբի գլխավոր ենթախմբում։ Դրանց ատոմների արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում ունեն 2 էլեկտրոն ns2 վիճակում։ Ամենաշատ տարածված մետաղներից է, կազմում է երկրակեղևի 3%-ը։

20 Կալիում

Կալցիում Սկանդիում

ՋրածինՀելիումԼիթիումԲերիլիումԲորԱծխածինԱզոտԹթվածինՖտորՆեոնՆատրիումՄագնեզիումԱլյումինՍիլիցիումՖոսֆորԾծումբՔլորԱրգոնԿալիումԿալցիումՍկանդիումՏիտանՎանադիումՔրոմՄանգանԵրկաթԿոբալտՆիկելՊղինձՑինկԳալիումԳերմանիումԱրսենՍելենԲրոմԿրիպտոնՌուբիդիումՍտրոնցիումԻտրիումՑիրկոնիումՆիոբիումՄոլիբդենՏեխնեցիումՌութենիումՌոդիումՊալադիումԱրծաթԿադմիումԻնդիումԱնագԾարիրԹելուրՅոդՔսենոնՑեզիումԲարիումԼանթանՑերիումՊրազեոդիումՆեոդիումՊրոմեթիումՍամարիումԵվրոպիումԳադոլինիումՏերբիումԴիսպրոզիումՀոլմիումԷրբիումԹուլիումԻտերբիումԼյուտեցիումՀաֆնիումՏանտալՎոլֆրամՌենիումՕսմիումԻրիդիումՊլատինՈսկիՍնդիկԹալիումԿապարԲիսմունտՊոլոնիումԱստատՌադոնՖրանցիումՌադիումԱկտինիումԹորիումՊրոտակտիումՈւրանՆեպտունիումՊլուտոնիումԱմերիցիումԿյուրիումԲերկլիումԿալիֆորնիումԷյնշտեյնիումՖերմիումՄենդելեևիումՆոբելիումԼոուրենցիումՌեզերֆորդիումԴուբնիումՍիբորգիումԲորիումՀասիումՄեյտներիումԴարմշտադտիումՌենտգենիումԿոպերնիցիումՈւնունտրիումՖլերովիումՈւնունպենտիումԼիվերմորիումՈւնունսեպտիումՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
20Fe
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 020 Calcium.svg
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Կալցիումը փորձանոթում
Չափավոր ծանր[1], արծաթասպիտակավուն մետաղ
Calcium Spectrum.png
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Կալցիում /Calcium (Ca), Fe, 20
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
40,078(4)[2] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Ar] 4s2
Ատոմի շառավիղ 197 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ 174 պմ
Իոնի շառավիղ (+2e) 99 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 1,00 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ −2,76 В
Օքսիդացման աստիճաններ 2
Իոնացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 589,4 (6,11) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան 9,20 Կ
Եռման ջերմաստիճան 1757 Կ
Մոլային ծավալ 29,9 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ 5,580
Դեբայի ջերմաստիճան 230 Կ
CAS համար CAS գրանցման համար?
20
Կալցիում
40,078
4s2

Ունի 6 կայուն իզոտոպ՝ 40Ca (96, 97 %), 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca և 48Ca: Կալիումի միացություններից կրաքարը, մարմարը, գիպսը, ինչպես նաև կրաքարի այրման վերջնանյութ կիրը դեռևս հնագույն ժամանակներում կիրառվել են որպես շինանյութ։

Բովանդակություն

Պատմություն և անվան ծագումԽմբագրել

Քիմիական տարի անվանումը ծագել է լատ.՝ calx բառից (սեռական հոլով calcis) - «կիր», «փափուկ քար»: Տարրը հայտնաբերել է անգլիացի քիմիկոս Հումֆրի Դեյվի կողմից 1808 թվականին, կալցիումը մետաղական էլեկտրոլիզի ենթարկելով։

Մինչև 18-րդ դարի քիմիկոսները կիրը համարում էին պարզ նյութ։ 1789 թվականին Ա. Լավուազիեն հաստատեց, որ կիրը բարդ նյութ է, 1808 թվականին Հ. Դևին խոնավ հանգած կրի և սնդիկի օքսիդի խառնուրդը սնդիկի էլեկտրոդով էլեկարոլիզի ենթարկելիս ստացավ կալիումի ամալգամը, որից սնդիկը հեռացնելիս անջատեց մետաղ և անվանեց «կալցիում» (լատ.՝ calx, calcis - կիր)։

Կալցիումի միացություններն են՝ կիր, մարմար, գիպս, որոնք օգտագործում էին շինարարական աշխատանքներում, արդեն հազարավոր տարիներ։

Բնության մեջԽմբագրել

Բնության մեջ զգալի քանակներով հանդիպում է կալցիումի ֆոսֆատը՝ Ca2(PO4)2, որից ստանում են սպիտակ ֆոսֆոր, ֆոսֆորական թթու և ֆոսֆորական պարարտանյութեր։

ԻզոտոպներԽմբագրել

Բնության մեջ հայտնի են կալցիումի 6 իզոտոպներ. 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca և 48Ca, որոնցից առավել շատ տարածված է 40Ca, կազմում է 96,97 %: Կալցիում միջուկ պարունակում է կախարդական թվով պրոտոններ Z = 20: Իզոտոպներ 40
20
Ca20
և 48
20
Ca28
բնության մեջ ունեն կախարդական ուժ։

ՍտացումԽմբագրել

Կալցիումը ստանում են էլեկտրոլիզի ենթարկելով քլորիդի հալույթը։ Վերջինս ջերմաստիճանը իջեցնելու նպատակով ավելացնում են CaF2, ինչպես նաև : Ալյումինի և կալցիումի օքսիդի փոխազդեցությունից, 1170-1200 °C-ում։

 

Ֆիզիկական հատկություններԽմբագրել

Կալցիումը սպիտակ արծաթափայլ, փափուկ մետաղ է։ Հայտնի է ալոտրոպիկ երկու ձևափոխությամբ։ α-ձևի խտությունը 1540 կգ/մ3 է (20 °C-ում)։ 464 °C-ից բարձր կայուն է β-ձևը, հալման ջերմաստիճանը՝ 851 °C: Բարձր մաքրության կալցիումը պլաստիկ է, լավ մամլվում է, գլոցվում և հեշտությամբ մշակվում կտրումով։

Քիմիապես շատ ակտիվ է, միացություններում՝ երկարժեք։ Սովորական ջերմաստիճանում կալցիումը հեշտությամբ փոխազդում է օդի թթվածնի և խոնավության հետ, դրա համար էլ այն պահում են փակ, հերմետիկ անոթներում կամ հանքային յուղի մեջ։

Քիմիական հատկություններԽմբագրել

Օդում կամ թթվածնի միջավայրում տաքացնելիս կալցիումը բոցավառվում է՝ առաջացնելով հիմնական օքսիդը՝ CaO:

 

Հայտնի են նաև կալցիումի գերօքսիդները՝ CaO2 և CaC4։ Սառը ջրի հետ կալիումը սկզբում փոխազդում է արագ, հետո փոխազդեցությունը դանդաղում է՝ Ca(OH)2 թաղանթի առաջացման պատճառով։

 

Եռանդուն փոխազդում է տաք ջրի և թթուների հետ՝ անջատելով ջրածին (բացի խիտ HNO3-ից)։ Ֆտորի հետ փոխազդում է սառը պայմաններում, իսկ քլորի և բրոմի հետ՝ 400 °C-ից բարձր՝ առաջացնելով համապատասխանաբար կալցիումի ֆտորիդ (CaF2), կալցիումի քլորիդ (CaCl2) և կալցիումի բրոմիդ (CaBr2

 

Ծծմբի հետ տաքացնելիս կալցիումը առաջացնում է սուլֆիդ՝ CaS, որը, միացնելով ծծումբ, տալիս է բազմասոււֆիդներ (CaS2, CaS4 և այլն)։ Չոր ջրածնի հետ փոխազդում է 300-400 °C-ում՝ առաջացնելով հիդրիդ՝ CaH2։

 

500 °C-ում կալցիումը և ագուռը տալիս են Ca3N2 նիտրիդը։ Սառը պայմաններում ամոնիակի հետ կալցիումը առաջացնում է Ca[NH3]4 կոմպլեքս միացությունը։ Օդի բացակայությամբ տաքացնելիս ածխածնի, սիլիցիումի և ֆոսֆորի հետ կալցիումը առաջացնում է, համապատասխանաբար, կարբիդ (CaC2), սիլիցիդներ (Ca2Si, CaSi, CaSi2) և ֆոսֆիդ (Ca3P2

 
 
 
 
 

Միջմետաղական միացություններ է առաջացնում Al-ի, Ag-ի, Au-ի, Cu-ի և այլ մետաղների հետ։ Արտադրության մեջ կալցիումը ստացվում է երկու եղանակով.

  • CaO-ի և փոշիացրած Al-ի խառնուրդը 1200 °C-ում, 0,01-0,02 մմ սնդ. ս. ճնշման տակ տաքացնելիս.
 
  • CaCu-ի և KCl-ի հալույթը հեղուկ պղնձա-կալցիումական կաթոդով էլեկտրոլիզի ենթարկելիս ստանում են Cu-Ca (65% Ca) համաձուլվածքը, որից կալիումը անջատում են՝ թորելով 950-1000 °C-ում, 0,01-0,001 մմ սնդ. ս. ճնշման տակ։ Մաքուր կալիումը կիրառվում է Ս, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb և մի քանի հազվագյուտ հողային տարրեր իրենց միացություններից վերականգնելու, պողպատները, բրոնզը ն այլ համաձուլվածքներ թթվածնազրկելու, նավթամթերքներից ծծումբը հեռացնելու, օրգանական հեղուկները խոնավազրկելու, արգոնը ազոտի խառնուրդից մաքրելու, էլեկտրավակուումային սարքերում գազեր կլանելու համար։
 
 

ԿիրառությունԽմբագրել

Կալիումի համաձուլվածքները մեծ կիրառություն ունեն տեխնիկայում։

ՕրգանիզմումԽմբագրել

 
Վիտամին D

Կալցիումը կենսածին և կենսական պրոցեսների բնականոն ընթացքի համար անհրաժեշտ տարր է։ Գտնվում է կենդանիների և բույսերի բոլոր հյուսվածքներում։ Որոշ օրգանիզմներում Ca-ի պարունակությունը հասնում է 38 %-ի, մարդու օրգանիզմում՝ 1,4-2 %: Բույսերը Ca ստանում են հողից, կենդանիները՝ կերի և ջրի հետ։

Ca անհրաժեշտ է որոշ բջիջների կառուցվածքի ձևավորման, արտաքին բջջաթաղանթների բնականոն թափանցելիության պահպանման, ձկների և այլ կենդանիների ձվաբջիջների բեղմնավորման, մի քանի ֆերմենտների ակտիվացման համար։ Ca2+ իոններր գրգիռ են հաղորդում մկանաթելին՝ առաջացնելով կծկում, բարձրացնում լեյկոցիտների ֆագոցիտային ֆունկցիան, ակտիվացնում արյան պաշտպանական սպիտակուցների համակարգը, մասնակցում մակարդմանը։

Օրգանիզմում Ca-ի պարունակությունը կարգավորվում է հարվահանագեղձի և վահանագեղձի հորմոններով։ Ca օրգանիզմից արտաթորվում է գլխավորապես աղիքներով։ Ֆոսֆորա-կալցիումական նյութափոխանակությունը խախտվելու դեպքում մատղաշ կենդանիների և երեխաների օրգանիզմում զարգանում է ռախիտ, հասուն կենդանիների օրգանիզմում՝ կմախքի կառուցվածքի և բաղադրության փոփոխություն։ Բժշկության մեջ Ca-ի պատրաստուկները կիրառվում են ալերգիական, ճառագայթային, մաշկային, օրգանիզմում Ca2+ իոնների անբավարարությունից առաջացած փայտացման, սպազմոֆիլիայի, ռախիտի և այլ հիվանդությունների ժամանակ, ինչպես նաև որպես արյունահոսությունը դադարեցնող, սրտամկանի ֆունկցիան կարգավորող, միզամուղ միջոցներ։ Վիրաբուժության մեջ գործածվում է գիպսը (CaSC4), ստամոքսահյութի բարձր թթվության դեպքում՝ կավիճը։

Տես նաևԽմբագրել

ԾանոթագրություններԽմբագրել

  1. Твёрдость по Бринеллю 200-300 МПа
  2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02

ԳրականությունԽմբագրել

  • Доронин. Н. А. Кальций, Госхимиздат, 1962. 191 стр. с илл.
  • Rebecca J. Donatelle. Health, The Basics. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, Inc. 2005.

Արտաքին հղումներԽմբագրել