No Image

Растворяется ли кальций в воде

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Почему металл хранят в герметичной банке

Кальций располагается в четвертом большом периоде, второй группе, главной подгруппе, порядковый номер элемента — 20. Согласно периодической таблице Менделеева, атомный вес кальция — 40,08. Формула высшего оксида — СаО. Кальций имеет латинское название cal­ci­um, поэтому символ атома элемента — Са.

Характеристика кальция как простого вещества

При обычных условиях кальций — это металл серебристо-белого цвета. Имея высокую химическую активность, элемент способен образовывать множество соединений разных классов. Элемент представляет ценность для технических и промышленных химических синтезов. Металл широко распространен в земной коре: его доля составляет около 1,5 %. Кальций относится к группе щелочноземельных металлов: при растворении в воде он дает щелочи, но в природе встречается в виде множественных минералов и солей. Морская вода содержит кальций в больших концентрациях (400 мг/л).

Характеристики кальция зависят от строения его кристаллической решетки. У этого элемента она бывает двух типов: кубическая гранецентрическая и объемноцентрическая. Тип связи в молекуле кальция — металлический.

Природные источники кальция:

Физические свойства кальция и способы получения металла

В обычных условиях кальций находится в твердом агрегатном состоянии. Металл плавится при 842 °С. Кальций является хорошим электро- и теплопроводником. При нагревании он переходит сначала в жидкое, а затем в парообразное состояние и теряет металлические свойства. Металл является очень мягким и режется ножом. Кипит при 1484 °С.

Под давлением кальций теряет металлические свойства и способность к электропроводимости. Но затем металлические свойства восстанавливаются и проявляются свойства сверхпроводника, в несколько раз превышающего по своим показателям остальные элементы.

Кальций долго не удавалось получить без примесей: из-за высокой химической активности этот элемент не встречается в природе в чистом виде. Элемент был открыт в начале XIX века. Кальций как металл впервые синтезировал британский химик Гемфри Дэви. Ученый обнаружил особенности взаимодействия расплавов твердых минералов и солей с электрическим током. В наши дни электролиз солей кальция (смеси хлоридов кальция и калия, смеси фторида и хлорида кальция) остается самым актуальным способом получения металла. Кальций также извлекают из его оксида с помощью алюминотермии — распространенного в металлургии метода.

Химические свойства кальция

Кальций — активный металл, вступающий во многие взаимодействия. При нормальных условиях он легко реагирует, образуя соответствующие бинарные соединения: с кислородом, галогенами. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о соединениях кальция. При нагревании кальций реагирует с азотом, водородом, углеродом, кремнием, бором, фосфором, серой и другими веществами. На открытом воздухе мгновенно взаимодействует с кислородом и углекислым газом, поэтому покрывается серым налетом.

Бурно реагирует с кислотами, при этом иногда воспламеняется. В солях кальций проявляет интересные свойства. Например, пещерные сталактиты и сталагмиты — это карбонат кальция, постепенно образовавшийся из воды, углекислого газа и гидрокарбоната в итоге процессов внутри подземных вод.

Из-за высокой активности в обычном состоянии кальций хранится в лабораториях в темной герметичной стеклянной посуде под слоем парафина или керосина. Качественная реакция на ион кальция — окрашивание пламени в насыщенный кирпично-красный цвет.

Идентифицировать металл в составе соединений можно по нерастворимым осадкам некоторых солей элемента (фторид, карбонат, сульфат, силикат, фосфат, сульфит).

Реакция воды с кальцием

Кальций хранят в банках под слоем защитной жидкости. Чтобы провести опыт, демонстрирующий, как происходит реакция воды и кальция, нельзя просто достать металл и отрезать от него нужный кусочек. Металлический кальций в лабораторных условиях проще использовать в виде стружки.

Если металлической стружки нет, а в банке есть только большие куски кальция, потребуются пассатижи или молоток. Готовый кусочек кальция нужного размера помещают в колбу или стакан с водой. Кальциевую стружку кладут в посуду в марлевом мешочке.

Кальций опускается на дно, и начинается выделение водорода (сначала в месте, где находится свежий излом металла). Постепенно с поверхности кальция выделяется газ. Процесс напоминает бурное кипение, одновременно образовывается осадок гидроксида кальция (гашёная известь).

Кусок кальция всплывает, подхваченный пузырьками водорода. Примерно через 30 секунд кальций растворяется, а вода из-за образования взвеси гидроксида становится мутно-белой. Если реакцию проводить не в стакане, а в пробирке, можно наблюдать выделение тепла: пробирка быстро становится горячей. Реакция кальция с водой не заканчивается эффектным взрывом, но взаимодействие двух веществ протекает бурно и выглядит зрелищно. Опыт безопасен.

Если мешочек с оставшимся кальцием вынуть из воды и подержать на воздухе, то через некоторое время в результате продолжающейся реакции наступит сильное разогревание и оставшаяся в марле вода закипит. Если часть помутневшего раствора отфильтровать через воронку в стакан, то при пропускании через раствор оксида углерода CO₂ получится осадок. Для этого не нужен углекислый газ — можно продувать выдыхаемый воздух в раствор через стеклянную трубочку.

Итак определив вчера сколько кальция содержится в измельченной яичной скорлупе встал вопрос "пить или не пить?". Как и большинство мужчин я ко всему подхожу с научной точки зрения и пока сам не увижу, узнаю, проверю, пощупаю женщине на слово не поверю. Поэтому поделюсь своими мыслями на основании найденной информации про яичную скорлупу и кальций.

Собирая в интернете информацию про употребление в качестве пищевой добавки яичной скорлупы не раз попадались критические замечания врачей о том, что карбонат кальция, содержащийся в яичной скорлупе не растворим в воде и соответственно не может быть усвоен организмом.
Более того вспомнился рассказ супруги моего друга о том, что во время беременности она сказала своему врачу, у которого наблюдалась, что принимает размельченную яичную скорлупу – врач ее отговаривал и прописал какой-то содержащий кальций комплекс.

Действительно карбонат кальция СаСO3 (именно в этом виде кальций находится в яичной скорлупе) не растворим в воде и спирте.
Действительно обязательным предусловием усвоения кальция является его растворимость в воде.
Но вспомним, что основа нашего пищеварения соляная кислота, выделяемая в желудке.

И вот что происходит у нас в желудке:
СaCO3 + 2HCl (соляная кислота) = СaCl2 (хлорид кальция) + Co2 + H20
А вот хлорид кальция прекрасно растворим в воде. Именно в этом виде кальций и усваивается!
Не знают этого врачи? Или просто лукавят и продают нам медицинские препараты!
Плюс во время этой реакции происходит снижение кислотности желудочного сока. Что немаловажно для людей страдающих от повышенной кислотности.

Пример моя жена, у нее повышенная кислотность, и она каждый день принимает немного размельченной яичной скорлупы и этим решает сразу две проблемы и восполняет недостаток кальция и понижает себе кислотность. А вот порошок яичной скорлупы погашенный лимонным соком не может пить – возникает тошнота! И теперь понятно почему.

Как мы увидели выше, для усваивания кальция из карбоната кальция требуется желудочный сок с повышенной кислотностью.
В реальной жизни очень часто случается ситуация, когда кислотность желудка пониженная или нулевая. Эта ситуация особенно характерна для лиц старшего возраста, когда особенно высока потребность в кальции для предупреждения остеопороза. Например, после 50 лет пониженная кислотность отмечается примерно у 40% людей. В этих условиях усвоение карбоната кальция, для растворения в желудке которого необходима соляная кислота, падает до 2%.
Наверное в этом ответ почему пожилые люди чаще страдают болезнями связанными с недостатком кальция – они просто не могут его в обычном виде усвоить.

Теперь рассмотрим почему многие рецепты приема размельченной яичной скорлупы советуют погашать ее лимонным соком.

Когда мы добавляем лимонный сок в размельченную лимонную кислоту карбонат кальция (CaCo3) реагирует с лимонной кислотой (C6H8O7) и получаем цитрат кальция ( Ca3(C6H5O7)2 ) :

2C6H8O7 + 3CaCO3 = Ca3(C6H5O7)2 + 3CO2 + 3H2O

Читайте также:  Маленькие зверьки с большими глазами и ушами

Вот. А усвоение цитрата кальция, для растворения которого в желудке соляная кислота не требуется, – составляет 44%. В результате, в условиях пониженной кислотности из цитрата кальция в организма поступает в 11 раз больше кальция чем из карбоната!
А цитрат кальция это уже известный медицинский препарат который продают нам за деньги! А его так и делают, только используют не лимонный сок а лимонную кислоту!
Кстати карбонат кальция (наша измельченная яичная скорлупа) это зарегистрированная пищевая добавка E170 , а цитрат кальция ( наша измельченная яичная скорлупа политая лимонным соком) это зарегистрированная пищевая добавка E333 ! И добавляют их во многие продуты питания, особенно молочные, в том числе и в молоко для увеличения процентного содержания кальция!.

Так зачем платить больше!
Вывод, если у Вас повышенная кислотность – наверное лучше применять просто измельченную яичную скорлупу, если кислотность пониженная наверное лучше гасить порошок яичной скорлупы лимонным соком.
И еще,

В ночное время происходит ускоренное выделение минеральных солей из организма (циркадное ускорение резорбтивных процессов в кости). Поэтому препараты кальция целесообразно принимать после обеда и вечером , что предотвратит ускоренную потерю кальция во второй половине ночи, особенно при сниженном его уровне (или отсутствии) в кишечнике. Также отмечается отрицательный дозозависимый эффект фармакотерапевтической активности кальция: в низких дозах этот биометалл всасываются лучше, чем в высоких .

В связи с этим более рационально принимать препарат несколько раз в день.

Читаем, обсуждаем. Ниже несколько статей на эту тему.
__________________________________________________________________________________________________________

Цитрат кальция против карбоната кальция

В витаминно-минеральных комплексах чаще всего используется карбонат кальция. Часто кабонат кальция позициционируется как кальций из природных источников: из доломита, известняка, костей животных, раковин устриц, яичной скорлупы и других природных продуктов. Производители уверяют в преимуществе этого кальция в силу его «природного происхождения».
Сравним биодоступность карбоната кальция с цитратом кальция.

  • В исследовании с участием женщин в постменопаузальном периоде установлено, что цитрат кальция по сравнению с карбонатом не только обеспечивал более высокий пик подъема уровня кальция в крови, но и существенно уменьшал выброс кальция с мочой. Кроме того, цитрат кальция приводил к более сильному снижению уровня паратгормона, того самого, который вымывает кальций из костей. В целом, результаты исследования позволили заключить, что биодоступность цитрата кальция в 2,5 раза выше чем у карбоната*.
  • В реальной жизни очень часто случается ситуация, когда кислотность желудка пониженная или нулевая. Эта ситуация особенно характерна для лиц старшего возраста, когда особенно высока потребность в кальции для предупреждения остеопороза. Например, после 50 лет пониженная кислотность отмечается примерно у 40% людей. В этих условиях усвоение карбоната кальция, для растворения в желудке необходима соляная кислота, падает до 2%. А усвоение цитрата кальция, для растворения которого в желудке соляная кислота не требуется, – составляет 44%. В результате, в условиях пониженной кислотности из цитрата кальция в организма поступает в 11 раз больше кальция чем из карбоната **.
  • Карбонат кальция в больших дозах уменьшает кислотность желудка (эффект «забуферивания»), вызывая такие побочные эффекты как вспучивание (метеоризм), запоры и другие проблемы. Немаловажно и то, что соляная кислота является барьером на пути проникновения паразитов, бактерий, грибов и другой инфекции в кишечник. Поэтому карбонат кальция, особенно в высоких дозах, способствует снижению защитных свойств желудочно-кишечного тракта. Цитрат не только имеет гораздо меньше побочных эффектов, но и более того, способствует усвоению витамина С и различных минералов.
  • Для того чтобы понять еще одно преимущество цитрата кальция на карбонатом, надо немного знать биохимию. Когда кальция цитрат попадает в организм, то кальций идет в кости и выполняет другие функции. Цитрат – тоже не пропадает напрасно. Он включается в энергетический цикл клетки (цикл Кребса), где сгорая, образует энергию. Карбонат же представляет собой молекулу углекислого газа (СО2). Это бесполезный для клетки конечный продукт обмена веществ.
  • Другое преимущество цитратов имеет значение при заболевания мочевыводящих путей. Они ощелачивают мочу, что предупреждает камни в почках и подавляет инфекцию при воспалениях мочевого пузыря.

Итак, цитрат кальция имеет убедительные преимущества перед карбонатом кальция. Не случайно, ряд производителей прибегают к такой уловке: добавляют цитрат кальция в незначительных количествах к карбонату кальция и потом расхваливают свой продукт, как наиболее биодоступнуый.

Цитрат кальция – это отличный источник усваиваемого кальция, который играет в организме очень важную роль, поскольку влияет на многие ферментные процессы и свертываемость крови. Дефицит кальция приводит к хрупкости костей и остеопорозу. Маленьким детям он полезен для здоровья зубов, взрослым требуется регулярное употребление кальция для стабилизации кровяного давления.
По данным национального института рака (США) добавка Е-333 потенциально может предотвращать заболевания раком толстой кишки и другие виды рака. Кроме того цитраты кальция используются в медицине для вывода из организма тяжелых металлов.
Так как цитрат кальция является одной из важнейших транспортных форм кальция в организм человека он применяется в медицине наряду с менее эффективным карбонатом кальция (добавка Е-170) для восполнения запасов кальция в организме. По той же причине цитрат кальция используется и в виде биологически-активных добавок (БАДов).
В пищевой промышленности добавка Е-333 используется в качестве стабилизатора, консерванта, регулятора кислотности, фиксатора окраски.
Как стабилизатор, пищевая добавка Е-333 используется при изготовлении сгущенного молока, сухих сливок, плавленого сыра. В джемах, желе и фруктовых консервах добавка Е-333 используется в качестве регулятора кислотности. Также цитраты кальция широко используются для обогащения кальцием молока и кисломолочных продуктов, хлебобулочных и мучных изделий, прохладительных напитков.
На вид цитрат кальция представляет собой белый порошок, обладающий ярко-выраженным кислым вкусом. Растворим в воде. Молекулярная формула цитрата кальция: Ca3(C6H5O7)2. Получают Е-333 путем взаимодействия лимонной кислоты с гидроксидом кальция.
Свойства и технологические функции:

Стабилизатор: Особая группа добавок, главным назначением которых является формирование и сохранение консистенции, текстур и формы пищевых продуктов
Регулятор кислотности: Вещества, устанавливающие и поддерживающие в пищевом продукте определенное значение pH. Добавление кислот снижает pH продукта, добавка щелочей увеличивает его, а добавка буферных веществ поддерживает pH на определенном уровне.
Консервант: Консерванты значительно увеличивают срок хранения продукции. Безопасность некоторых консервантов под вопросом.

Возможные названия пищевой добавки:

  • E-333
  • Е-333
  • Цитраты кальция
  • Calcium Citrates
  • Monocalcium Citrate
  • Dicalcium Citrate
  • Tricalcium Citrate

Источник <>
_____________________________________________________________________________________________

В середине ХХ в. начался своеобразный «бум»: биохимики, физиологи, биофизики, фармакологи и клиницисты стали проявлять повышенный интерес к изучению роли кальция в регуляции деятельности органов и систем организма. Установлено, что ионы кальция принимают участие в возбуждении и сокращении мышечных клеток, регуляции проницаемости клеточных мембран, межклеточных взаимодействий, свертывании крови, секреции гормонов, медиаторов, ферментов; выполняют функцию преобразователя сигналов, поступающих в клетку, участвуют в процессах регуляции внутриклеточного обмена веществ, в том числе энергетического. На поверхности мембраны кардиомиоцитов и сосудов свободных ионов кальция в 1000 раз больше, чем в цитозоле клеток. Из внеклеточного пространства они проникают в цитоплазму через специальные кальциевые каналы, оказывая влияние на разные физиологические процессы и функции клеток всех органов, на тонус сосудов, интенсивность систолы, диастолы.
Кальций играет важную роль в формировании костной ткани и сохранении ее нормальной структуры и функции. Наряду со специальными белками ионы кальция обеспечивают твердость и эластичность кости [6, 7].
Все это послужило теоретическим фундаментом для разработки и внедрения в медицинскую практику препаратов кальция, созданных на основе его солей. В настоящее время в медицинской практике применяются такие соли кальция, как: глицерофосфат, глюконат, карбонат, лактат, цитрат, хлорид, фосфат и многие другие [2, 6].
Фармакокинетика препарата КАЛЬЦИЯ ЦИТРАТ имеет свои особенности. Из кишечника кальций абсорбируется в растворимой ионизированной форме. Растворение препарата лучше происходит в кислой среде желудка. Растворенный ионизированный кальций хорошо проникает во все ткани, проникает через плацентарный барьер, попадает в грудное молоко. Выводится из организма в основном с калом, около 20% — с мочой. Важной особенностью КАЛЬЦИЯ ЦИТРАТА является низкая способность к образованию камней в почках, что важно при длительном применении данной соли. Это обусловлено тем, что цитратная соль уменьшает количество оксалатов в моче.
Биодоступность определяется скоростью и степенью, с которой действующее вещество абсорбируется из лекарственной формы, становится доступным в месте предполагаемого лечебного действия.
В ночное время происходит ускоренное выделение минеральных солей из организма (циркадное ускорение резорбтивных процессов в кости). Поэтому препараты кальция целесообразно принимать после обеда и вечером, что предотвратит ускоренную потерю кальция во второй половине ночи, особенно при сниженном его уровне (или отсутствии) в кишечнике. Отмечается отрицательный дозозависимый эффект фармакотерапевтической активности кальция: в низких дозах этот биометалл всасываются лучше, чем в высоких. В связи с этим более рационально принимать препарат несколько раз в день. Для разных возрастных групп существуют разные физиологические нормы потребления кальция (таблица).
Таблица
Рекомендованная норма потребления кальция у людей разного возраста
(по данным Канадского общества по остепорозу) [8]

Читайте также:  Сколько весит дятел
Кальций
← Калий | Скандий →

20 Mg

Ca

Sr
Внешний вид простого вещества Умеренно твёрдый [1] , серебристо-белый металл Свойства атома Название, символ, номер Ка́льций/Calcium (Ca), 20 Атомная масса
(молярная масса) 40,078(4) [2] а. е. м. (г/моль) Электронная конфигурация [Ar] 4s 2 Радиус атома 197 пм Химические свойства Ковалентный радиус 174 пм Радиус иона (+2e) 99 пм Электроотрицательность 1,00 (шкала Полинга) Электродный потенциал −2,76 В Степени окисления 2 Энергия ионизации
(первый электрон) 589,4 (6,11) кДж/моль (эВ) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) 1,55 г/см³ Температура плавления 1112 К; 838,85 °C Температура кипения 1757 К; 1483,85 °C Уд. теплота плавления 9,20 кДж/моль Уд. теплота испарения 153,6 кДж/моль Молярная теплоёмкость 25,9 [3] Дж/(K·моль) Молярный объём 29,9 см³/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки кубическая гранецентрированная Параметры решётки 5,580 Å Температура Дебая 230 K Прочие характеристики Теплопроводность (300 K) (201) Вт/(м·К) Номер CAS 7440-70-2 Эмиссионный спектр

Ка́льций (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

История и происхождение названия [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

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 [4] .

Изотопы [ править | править код ]

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 [5] [6] [7] .

В горных породах и минералах [ править | править код ]

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].

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 [ править | править код ]

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:

C a C O 3 + H 2 O + C O 2 ⇄ C a ( H C O 3 ) 2 ⇄ C a 2 + + 2 H C O 3 − <displaystyle <mathsf <3>+H_<2>O+CO_<2>
ightleftarrows Ca(HCO_<3>)_<2>
ightleftarrows Ca^<2+>+2HCO_<3>^<->>>>

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

Огромную роль играет биогенная миграция.

В биосфере [ править | править код ]

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·Са(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 % Са (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг содержание кальция — около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества костной ткани).

Получение [ править | править код ]

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 4 C a O + 2 A l → C a A l 2 O 4 + 3 C a <displaystyle <mathsf <4CaO+2Al
ightarrow CaAl_<2>O_<4>+3Ca>>>

Физические свойства [ править | править код ]

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 Δ H 0 <displaystyle Delta H^<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) [8] .

Химические свойства [ править | править код ]

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.

Читайте также:  Породы собак которые уживаются с кошками

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:

C a + 2 H 2 O → C a ( O H ) 2 + H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2>O
ightarrow Ca(OH)_<2>+H_<2>uparrow >>>

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

2 C a + O 2 → 2 C a O <displaystyle <mathsf <2Ca+O_<2>
ightarrow 2CaO>>> C a + B r 2 → C a B r 2 <displaystyle <mathsf <2>
ightarrow CaBr_<2>>>>

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:

C a + H 2 → C a H 2 <displaystyle <mathsf <2>
ightarrow CaH_<2>>>> C a + 6 B → C a B 6 <displaystyle <mathsf <6>>>> 3 C a + N 2 → C a 3 N 2 <displaystyle <mathsf <3Ca+N_<2>
ightarrow Ca_<3>N_<2>>>> C a + 2 C → C a C 2 <displaystyle <mathsf <2>>>> 6 C a + P 4 → 2 C a 3 P 2 <displaystyle <mathsf <6Ca+P_<4>
ightarrow 2Ca_<3>P_<2>>>> 2 C a + S i → C a 2 S i <displaystyle <mathsf <2Ca+Si
ightarrow Ca_<2>Si>>>

Кроме получающихся в этих реакциях фосфида кальция Ca3P2 и силицида кальция Ca2Si, известны также фосфиды кальция составов СаР и СаР5 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:

C a H 2 + 2 H 2 O → C a ( O H ) 2 + 2 H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2>+2H_<2>O
ightarrow Ca(OH)_<2>+2H_<2>uparrow >>> C a 3 N 2 + 6 H 2 O → 3 C a ( O H ) 2 + 2 N H 3 ↑ <displaystyle <mathsf <3>N_<2>+6H_<2>O
ightarrow 3Ca(OH)_<2>+2NH_<3>uparrow >>>

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

Важное значение имеет то обстоятельство, что, в отличие от карбоната кальция СаСО3, кислый карбонат кальция (гидрокарбонат) Са(НСО3)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

C a C O 3 + C O 2 + H 2 O ⇄ C a ( H C O 3 ) 2 <displaystyle <mathsf <3>+CO_<2>+H_<2>O
ightleftarrows Ca(HCO_<3>)_<2>>>>

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 СаСО3. Это явление приводит, например, к тому, что в чайнике со временем образуется накипь.

Применение [ править | править код ]

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 [9] .

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 [10] . 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 [11] .

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 [12] , поэтому его устойчивость позволяет ему быть достаточно нейтроноизбыточным для лёгкого ядра; при синтезе сверхтяжёлых ядер необходим избыток нейтронов.

Биологическая роль [ править | править код ]

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 [13] . 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 [14] , а для детей в возрасте от 9 до 18 лет включительно — 1300 мг в сутки [14] . 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 [15] . 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 [ источник не указан 1620 дней ] , зелень [ источник не указан 1620 дней ] , 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 [16] (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) [17] . В виде этого мыла со стулом теряется как кальций, так и жир. Этот механизм ответственен за снижение всасывания кальция [18] [19] [20] , снижение минерализации костей [21] и снижение косвенных показателей их прочности [22] [23] у младенцев при использовании детских смесей на основе пальмового масла (пальмового олеина). У таких детей образование кальциевых мыл в кишечнике ассоциируется с уплотнением стула [24] [25] , уменьшением его частоты [24] , а также более частым срыгиванием [26] и коликами [23] .

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 [27] (около 340 г сыра Эдам [28] ).

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Животные
0 комментариев
No Image Животные
0 комментариев
No Image Животные
0 комментариев
No Image Животные
0 комментариев
Adblock detector