કેલ્શિયમ. કેલ્શિયમ શું છે, ઓક્સિજન સાથે કેલ્શિયમની પ્રતિક્રિયા કેલ્શિયમના રાસાયણિક સંયોજનો

વ્યાખ્યા

કેલ્શિયમ- સામયિક કોષ્ટકનું વીસમું તત્વ. હોદ્દો - લેટિન "કેલ્શિયમ" માંથી Ca. ચોથા સમયગાળામાં સ્થિત છે, જૂથ IIA. ધાતુઓનો ઉલ્લેખ કરે છે. કોર ચાર્જ 20 છે.

કેલ્શિયમ એ પ્રકૃતિના સૌથી સામાન્ય તત્વોમાંનું એક છે. પૃથ્વીના પોપડામાં આશરે 3% (wt.) હોય છે. તે ચૂનાના પત્થર અને ચાક તેમજ આરસના અસંખ્ય થાપણોમાં જોવા મળે છે, જે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO 3 ની કુદરતી જાતો છે. જીપ્સમ CaSO 4 × 2H 2 O, ફોસ્ફોરાઇટ Ca 3 (PO 4) 2 અને અંતે, વિવિધ કેલ્શિયમ ધરાવતા સિલિકેટ્સ પણ મોટી માત્રામાં જોવા મળે છે.

એક સરળ પદાર્થના રૂપમાં, કેલ્શિયમ એક નિંદનીય, એકદમ સખત, સફેદ ધાતુ છે (ફિગ. 1). હવામાં તે ઝડપથી ઓક્સાઇડના સ્તરથી ઢંકાઈ જાય છે, અને જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે તે તેજસ્વી લાલ રંગની જ્યોતથી બળી જાય છે. કેલ્શિયમ ઠંડા પાણી સાથે પ્રમાણમાં ધીમી પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરંતુ ગરમ પાણીમાંથી હાઇડ્રોજનને ઝડપથી વિસ્થાપિત કરે છે, હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે.

ચોખા. 1. કેલ્શિયમ. દેખાવ.

કેલ્શિયમનો અણુ અને પરમાણુ સમૂહ

પદાર્થનો સાપેક્ષ પરમાણુ દળ (M r) એ એક સંખ્યા છે જે દર્શાવે છે કે આપેલ પરમાણુનું દળ કાર્બન અણુના દળના 1/12 કરતા કેટલું વધારે છે અને તત્વ (A r)નું સાપેક્ષ અણુ દળ છે. રાસાયણિક તત્વના અણુઓનું સરેરાશ દળ કાર્બન અણુના 1/12 દળ કરતાં કેટલી વખત વધારે છે.

મુક્ત રાજ્યમાં કેલ્શિયમ મોનોટોમિક Ca પરમાણુઓના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં હોવાથી, તેના પરમાણુ અને પરમાણુ સમૂહના મૂલ્યો એકરૂપ થાય છે. તેઓ 40.078 ની બરાબર છે.

કેલ્શિયમના આઇસોટોપ્સ

તે જાણીતું છે કે પ્રકૃતિમાં કેલ્શિયમ ચાર સ્થિર આઇસોટોપ 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca અને 48 Ca, 40 Ca આઇસોટોપ (99.97%) ના સ્પષ્ટ વર્ચસ્વ સાથે મળી શકે છે. તેમની સમૂહ સંખ્યા અનુક્રમે 40, 42, 43, 44, 46 અને 48 છે. કેલ્શિયમ આઇસોટોપ 40 Ca ના અણુના ન્યુક્લિયસમાં વીસ પ્રોટોન અને વીસ ન્યુટ્રોન હોય છે, અને બાકીના આઇસોટોપ માત્ર ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં તેનાથી અલગ પડે છે.

કેલ્શિયમના કૃત્રિમ આઇસોટોપ્સ છે જેમાં 34 થી 57 માસની સંખ્યા છે, જેમાંથી સૌથી વધુ સ્થિર 41 Ca છે જેનું અર્ધ જીવન 102 હજાર વર્ષ છે.

કેલ્શિયમ આયનો

કેલ્શિયમ અણુના બાહ્ય ઉર્જા સ્તર પર બે ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે સંયોજકતા છે:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .

રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, કેલ્શિયમ તેના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનને છોડી દે છે, એટલે કે. તેમના દાતા છે, અને સકારાત્મક ચાર્જ આયનમાં ફેરવાય છે:

Ca 0 -2e → Ca 2+ .

કેલ્શિયમ પરમાણુ અને અણુ

મુક્ત સ્થિતિમાં, કેલ્શિયમ મોનોએટોમિક Ca પરમાણુઓના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. અહીં કેલ્શિયમ અણુ અને પરમાણુને દર્શાવતા કેટલાક ગુણધર્મો છે:

કેલ્શિયમ એલોય

કેટલાક લીડ એલોયમાં કેલ્શિયમ એલોયિંગ ઘટક તરીકે સેવા આપે છે.

સમસ્યા હલ કરવાના ઉદાહરણો

ઉદાહરણ 1

કસરત

પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખો જેનો ઉપયોગ નીચેના રૂપાંતરણો કરવા માટે થઈ શકે છે: Ca → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → Ca(HCO 3) 2.

જવાબ આપો

પાણીમાં કેલ્શિયમ ઓગાળીને, તમે "ચૂનાનું દૂધ" તરીકે ઓળખાતા સંયોજનનું વાદળછાયું દ્રાવણ મેળવી શકો છો - કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ: Ca+ 2H 2 O→ Ca(OH) 2 + H 2. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દ્રાવણ દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પસાર કરીને આપણે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ મેળવીએ છીએ: 2Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટમાં પાણી ઉમેરીને અને આ મિશ્રણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પસાર કરવાનું ચાલુ રાખીને, આપણે કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ મેળવીએ છીએ: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2.

પરિચય

કેલ્શિયમના ગુણધર્મો અને ઉપયોગો

1 ભૌતિક ગુણધર્મો

2 રાસાયણિક ગુણધર્મો

3 અરજી

કેલ્શિયમ મેળવવું

1 કેલ્શિયમ અને તેના એલોયનું ઇલેક્ટ્રોલિટીક ઉત્પાદન

2 થર્મલ ઉત્પાદન

3 કેલ્શિયમ મેળવવા માટે વેક્યુમ-થર્મલ પદ્ધતિ

3.1 કેલ્શિયમ ઘટાડવા માટે એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ

3.2 કેલ્શિયમ ઘટાડવા માટે સિલિકોથર્મિક પદ્ધતિ

વ્યવહારુ ભાગ

ગ્રંથસૂચિ

પરિચય

મેન્ડેલીવની સામયિક પ્રણાલીના જૂથ II ના રાસાયણિક તત્વ, અણુ નંબર 20, અણુ સમૂહ 40.08; ચાંદી-સફેદ પ્રકાશ ધાતુ. કુદરતી તત્વ એ છ સ્થિર આઇસોટોપ્સનું મિશ્રણ છે: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46સીએ અને 48Ca, જેમાંથી સૌથી સામાન્ય 40 છે Ca (96, 97%).

Ca સંયોજનો - ચૂનાના પત્થર, આરસ, જીપ્સમ (તેમજ ચૂનો - ચૂનાના પત્થરના કેલ્સિનેશનનું ઉત્પાદન) પ્રાચીન સમયમાં બાંધકામમાં પહેલેથી જ ઉપયોગમાં લેવાતા હતા. 18મી સદીના અંત સુધી, રસાયણશાસ્ત્રીઓ ચૂનાને સાદા ઘન ગણતા હતા. 1789 માં, એ. લેવોઇસિયરે સૂચવ્યું કે ચૂનો, મેગ્નેશિયા, બેરાઇટ, એલ્યુમિના અને સિલિકા જટિલ પદાર્થો છે. 1808 માં, જી. ડેવી, પારો કેથોડ સાથે વિદ્યુત વિચ્છેદન માટે પારો ઓક્સાઇડ સાથે ભીના સ્લેક્ડ ચૂનાના મિશ્રણને આધિન કરીને, એક Ca મિશ્રણ તૈયાર કર્યું, અને તેમાંથી પારાને નિસ્યંદિત કરીને, તેણે "કેલ્શિયમ" નામની ધાતુ મેળવી (લેટિન કેલ્ક્સમાંથી, લિંગ કેલ્સિસ - ચૂનો).

ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજનને બાંધવા માટે કેલ્શિયમની ક્ષમતાએ તેને નિષ્ક્રિય વાયુઓના શુદ્ધિકરણ માટે અને વેક્યૂમ રેડિયો સાધનોમાં ગેટર (ગેટર એ વાયુઓને શોષવા અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં ઊંડા શૂન્યાવકાશ બનાવવા માટે વપરાતો પદાર્થ છે.) તરીકે ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે.

કેલ્શિયમનો ઉપયોગ તાંબુ, નિકલ, ખાસ સ્ટીલ્સ અને બ્રોન્ઝની ધાતુશાસ્ત્રમાં પણ થાય છે; તેઓ સલ્ફર, ફોસ્ફરસ અને વધુ કાર્બનની હાનિકારક અશુદ્ધિઓને બાંધે છે. સમાન હેતુઓ માટે, સિલિકોન, લિથિયમ, સોડિયમ, બોરોન અને એલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ એલોયનો ઉપયોગ થાય છે.

ઉદ્યોગમાં, કેલ્શિયમ બે રીતે મેળવવામાં આવે છે:

) 0.01 - 0.02 મીમીના શૂન્યાવકાશમાં CaO અને Al પાવડરના બ્રિકેટેડ મિશ્રણને 1200 °C પર ગરમ કરીને. rt કલા.; પ્રતિક્રિયા દ્વારા અલગ પડે છે:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

કેલ્શિયમ વરાળ ઠંડી સપાટી પર ઘટ્ટ થાય છે.

) પ્રવાહી કોપર-કેલ્શિયમ કેથોડ સાથે CaCl2 અને KCl ના ઓગળવાના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા, એક Cu - Ca એલોય (65% Ca) તૈયાર કરવામાં આવે છે, જેમાંથી કેલ્શિયમ શૂન્યાવકાશમાં 950 - 1000 ° સે તાપમાને નિસ્યંદિત થાય છે. 0.1 - 0.001 mmHg.

) કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ CaC2 ના થર્મલ ડિસોસિએશન દ્વારા કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવાની પદ્ધતિ પણ વિકસાવવામાં આવી છે.

કેલ્શિયમ વિવિધ સંયોજનોના સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં ખૂબ જ સામાન્ય છે. પૃથ્વીના પોપડામાં તે પાંચમા ક્રમે છે, 3.25% જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે અને મોટાભાગે ચૂનાના પત્થર CaCO ના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે. 3, ડોલોમાઇટ CaCO 3MgCO 3, જીપ્સમ CaSO 42એચ 2O, ફોસ્ફોરાઇટ Ca 3(પી.ઓ. 4)2 અને fluorspar CaF 2, સિલિકેટ ખડકોની રચનામાં કેલ્શિયમના નોંધપાત્ર પ્રમાણની ગણતરી કરતા નથી. દરિયાના પાણીમાં સરેરાશ 0.04% (wt.) કેલ્શિયમ હોય છે.

આ કોર્સ વર્કમાં, કેલ્શિયમના ગુણધર્મો અને ઉપયોગોનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, તેમજ તેના ઉત્પાદન માટે વેક્યૂમ-થર્મલ પદ્ધતિઓના સિદ્ધાંત અને તકનીકનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

. કેલ્શિયમના ગુણધર્મો અને ઉપયોગો

.1 ભૌતિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ એ ચાંદી-સફેદ ધાતુ છે, પરંતુ જ્યારે તેની સપાટી પર ઓક્સાઇડની રચનાને કારણે હવાના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તે ઝાંખું થઈ જાય છે. તે સીસા કરતાં કઠણ નમ્ર ધાતુ છે. ક્રિસ્ટલ સેલ ?-Ca આકાર (સામાન્ય તાપમાને સ્થિર) ચહેરો કેન્દ્રિત ઘન, a = 5.56 Å . અણુ ત્રિજ્યા 1.97 Å , આયનીય ત્રિજ્યા Ca 2+, 1,04Å . ઘનતા 1.54 g/cm 3(20°C). 464 °C હેક્સાગોનલથી ઉપર ?-ફોર્મ. ગલનબિંદુ 851 °C, ઉત્કલન બિંદુ 1482 °C; રેખીય વિસ્તરણનું તાપમાન ગુણાંક 22·10 -6 (0-300 °C); 20 °C 125.6 W/(m K) અથવા 0.3 cal/(cm સેકન્ડ °C) પર થર્મલ વાહકતા; ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા (0-100 °C) 623.9 J/(kg K) અથવા 0.149 cal/(g °C); 20 °C 4.6 10 પર વિદ્યુત પ્રતિકારકતા -8ઓહ્મ m અથવા 4.6 10 -6 ઓહ્મ સેમી; વિદ્યુત પ્રતિકારનું તાપમાન ગુણાંક 4.57·10-3 (20 °C) છે. સ્થિતિસ્થાપકતાનું મોડ્યુલસ 26 Gn/m 2(2600 kgf/mm 2); તાણ શક્તિ 60 MN/m 2(6 kgf/mm 2); સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા 4 MN/m 2(0.4 kgf/mm 2), ઉપજ શક્તિ 38 MN/m 2(3.8 kgf/mm 2); સંબંધિત વિસ્તરણ 50%; બ્રિનેલ કઠિનતા 200-300 Mn/m 2(20-30 kgf/mm 2). પૂરતા પ્રમાણમાં ઉચ્ચ શુદ્ધતાનું કેલ્શિયમ પ્લાસ્ટિક છે, સરળતાથી દબાવવામાં આવે છે, વળેલું અને કાપવા માટે સક્ષમ છે.

1.2 રાસાયણિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ એક સક્રિય ધાતુ છે. તેથી, સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, તે સરળતાથી વાતાવરણીય ઓક્સિજન અને હેલોજન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે:

Ca + O 2= 2 CaO (કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ) (1)

Ca + Br 2= CaBr 2(કેલ્શિયમ બ્રોમાઇડ). (2)

જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજન, નાઇટ્રોજન, સલ્ફર, ફોસ્ફરસ, કાર્બન અને અન્ય બિન-ધાતુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:

Ca + H 2= SaN 2(કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ) (3)

Ca + N 2= Ca 3એન 2(કેલ્શિયમ નાઇટ્રાઇડ) (4)

Ca + S = CaS (કેલ્શિયમ સલ્ફાઇડ) (5)

Ca + 2 P = Ca 3આર 2(કેલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડ) (6)

Ca + 2 C = CaC 2 (કેલ્શિયમ કાર્બાઈડ) (7)

કેલ્શિયમ ઠંડા પાણી સાથે ધીમે ધીમે પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરંતુ ગરમ પાણી સાથે ખૂબ જ ઉર્જાથી, મજબૂત આધાર Ca(OH)2 આપે છે. :

Ca + 2 H 2O = Ca(OH)2 + એન 2 (8)

ઊર્જાસભર ઘટાડનાર એજન્ટ હોવાને કારણે, કેલ્શિયમ ઓછી સક્રિય ધાતુઓના ઓક્સાઇડ અને હલાઇડ્સમાંથી ઓક્સિજન અથવા હેલોજનને દૂર કરી શકે છે, એટલે કે તેમાં ઘટાડાના ગુણધર્મો છે:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)

Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)

કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજન છોડવા માટે એસિડ સાથે જોરશોરથી પ્રતિક્રિયા આપે છે, હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને CaH હાઇડ્રાઇડ બનાવવા માટે સૂકા હાઇડ્રોજન 2. જ્યારે કેલ્શિયમને ગ્રેફાઈટ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે CaC કાર્બાઈડ બને છે. 2. કેલ્શિયમ પીગળેલા CaCl ના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે 2અથવા શૂન્યાવકાશમાં એલ્યુમિનોથર્મિક ઘટાડો:

6CaO + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 વિશે 3 (11)

શુદ્ધ ધાતુનો ઉપયોગ Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U ના સંયોજનોને ધાતુઓમાં ઘટાડવા અને સ્ટીલ્સના ડીઓક્સિડેશન માટે થાય છે.

1.3 એપ્લિકેશન

વિવિધ ઉદ્યોગોમાં કેલ્શિયમનો વધુને વધુ ઉપયોગ થઈ રહ્યો છે. તાજેતરમાં, સંખ્યાબંધ ધાતુઓની તૈયારીમાં તેને ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે ખૂબ મહત્વ પ્રાપ્ત થયું છે.

શુદ્ધ ધાતુ. કેલ્શિયમ ધાતુ સાથે યુરેનિયમ ફ્લોરાઈડ ઘટાડીને યુરેનિયમ મેળવવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ અથવા તેના હાઇડ્રાઇડ્સનો ઉપયોગ ટાઇટેનિયમ ઓક્સાઇડ્સ તેમજ ઝિર્કોનિયમ, થોરિયમ, ટેન્ટેલમ, નિઓબિયમ અને અન્ય દુર્લભ ધાતુઓના ઓક્સાઇડને ઘટાડવા માટે થઈ શકે છે.

તાંબુ, નિકલ, ક્રોમિયમ-નિકલ એલોય, સ્પેશિયલ સ્ટીલ્સ, નિકલ અને ટીન બ્રોન્ઝના ઉત્પાદનમાં કેલ્શિયમ એક સારું ડીઓક્સિડાઇઝર અને ડીગાસર છે; તે ધાતુઓ અને એલોયમાંથી સલ્ફર, ફોસ્ફરસ અને કાર્બનને દૂર કરે છે.

કેલ્શિયમ બિસ્મથ સાથે પ્રત્યાવર્તન સંયોજનો બનાવે છે, તેથી તેનો ઉપયોગ બિસ્મથમાંથી સીસાને શુદ્ધ કરવા માટે થાય છે.

કેલ્શિયમ વિવિધ પ્રકાશ એલોયમાં ઉમેરવામાં આવે છે. તે પિંડની સપાટીને સુધારવામાં, અનાજના બારીક કદને સુધારવામાં અને ઓક્સિડેશન ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

કેલ્શિયમ ધરાવતા બેરિંગ એલોયનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. લીડ એલોય્સ (0.04% Ca) કેબલ શીથ બનાવવા માટે વાપરી શકાય છે.

ટેક્નોલોજીમાં કેલ્શિયમ અને લીડના એન્ટિફ્રિકશન એલોયનો ઉપયોગ થાય છે. કેલ્શિયમ ખનિજોનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. આમ, ચૂનાના પત્થરનો ઉપયોગ ચૂનો, સિમેન્ટ, રેતી-ચૂનો ઈંટના ઉત્પાદનમાં અને સીધા જ મકાન સામગ્રી તરીકે, ધાતુશાસ્ત્ર (પ્રવાહ), કેલ્શિયમ કાર્બાઈડ, સોડા, કોસ્ટિક સોડા, બ્લીચ, ખાતરોના ઉત્પાદન માટે રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં થાય છે. ખાંડ, કાચના ઉત્પાદનમાં.

ચાક, આરસ, આઇસલેન્ડ સ્પાર, જીપ્સમ, ફ્લોરાઇટ વગેરેનું વ્યવહારિક મહત્વ છે. ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજનને બાંધવાની ક્ષમતાને લીધે, સોડિયમ અને અન્ય ધાતુઓ સાથે કેલ્શિયમ અથવા કેલ્શિયમ એલોયનો ઉપયોગ ઉમદા વાયુઓના શુદ્ધિકરણ માટે અને વેક્યૂમ રેડિયો સાધનોમાં ગેટર તરીકે થાય છે. કેલ્શિયમનો ઉપયોગ હાઇડ્રાઇડ બનાવવા માટે પણ થાય છે, જે ક્ષેત્રમાં હાઇડ્રોજનનો સ્ત્રોત છે.

2. કેલ્શિયમ મેળવવું

કેલ્શિયમ મેળવવાની ઘણી રીતો છે, આ ઇલેક્ટ્રોલિટીક, થર્મલ, વેક્યુમ-થર્મલ છે.

.1 કેલ્શિયમ અને તેના એલોયનું ઇલેક્ટ્રોલિટીક ઉત્પાદન

પદ્ધતિનો સાર એ છે કે કેથોડ શરૂઆતમાં પીગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટને સ્પર્શે છે. સંપર્કના સ્થળે, ધાતુનું એક પ્રવાહી ટીપું રચાય છે જે કેથોડને સારી રીતે ભીનું કરે છે, જે, જ્યારે કેથોડ ધીમે ધીમે અને સમાનરૂપે ઉભા થાય છે, ત્યારે તેની સાથે ઓગળવામાંથી દૂર થાય છે અને મજબૂત બને છે. આ કિસ્સામાં, નક્કર ડ્રોપ ઇલેક્ટ્રોલાઇટની નક્કર ફિલ્મ સાથે આવરી લેવામાં આવે છે, જે મેટલને ઓક્સિડેશન અને નાઇટ્રાઇડિંગથી સુરક્ષિત કરે છે. કેથોડને સતત અને કાળજીપૂર્વક ઉપાડવાથી, કેલ્શિયમ સળિયામાં દોરવામાં આવે છે.

2.2 થર્મલ ઉત્પાદન

કેલ્શિયમ રાસાયણિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક થર્મલ

· ક્લોરાઇડ પ્રક્રિયા: ટેક્નોલોજીમાં કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડને પીગળવું અને ડીહાઇડ્રેટ કરવું, સીસું પીગળવું, ડબલ લીડ-સોડિયમ એલોયનું ઉત્પાદન કરવું, ટર્નરી લીડ-સોડિયમ-કેલ્શિયમ એલોયનું ઉત્પાદન કરવું અને ક્ષારને દૂર કર્યા પછી લીડ સાથે ટર્નરી એલોયને પાતળું કરવું વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ સાથેની પ્રતિક્રિયા સમીકરણ અનુસાર આગળ વધે છે

CaCl 2 +ના 2પી.બી 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· કાર્બાઇડ પ્રક્રિયા: લીડ-કેલ્શિયમ એલોય ઉત્પન્ન કરવા માટેનો આધાર એ સમીકરણ અનુસાર કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ અને પીગળેલા સીસા વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા છે.

CaC 2+ 3Pb = Pb3 Ca+2C. (13)

2.3 કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવા માટે વેક્યુમ-થર્મલ પદ્ધતિ

વેક્યુમ-થર્મલ પદ્ધતિ માટે કાચો માલ

કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના થર્મલ ઘટાડા માટેનો કાચો માલ ચૂનો છે, જે ચૂનાના પત્થરને કેલ્સિન કરીને મેળવવામાં આવે છે. કાચા માલની મુખ્ય જરૂરિયાતો નીચે મુજબ છે: ચૂનો શક્ય તેટલો શુદ્ધ હોવો જોઈએ અને તેમાં ઓછામાં ઓછી અશુદ્ધિઓ હોવી જોઈએ જેને ઘટાડી શકાય અને કેલ્શિયમ, ખાસ કરીને આલ્કલી ધાતુઓ અને મેગ્નેશિયમ સાથે ધાતુમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય. કાર્બોનેટ સંપૂર્ણપણે વિઘટિત ન થાય ત્યાં સુધી ચૂનાના પત્થરને પકવવો જોઈએ, પરંતુ તે સિન્ટર થાય તે પહેલાં નહીં, કારણ કે સિંટેડ સામગ્રીની ઘટાડાક્ષમતા ઓછી છે. પકવવામાં આવેલા ઉત્પાદનને ભેજ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના શોષણથી સુરક્ષિત રાખવું આવશ્યક છે, જેનું પ્રકાશન પુનઃપ્રાપ્તિ દરમિયાન પ્રક્રિયાના પ્રભાવને ઘટાડે છે. ચૂનાના પત્થરોને કેલસીન કરવા અને કેલસીઇન્ડ ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા કરવા માટેની તકનીક મેગ્નેશિયમ ઉત્પન્ન કરવાની સિલિકોથર્મિક પદ્ધતિ માટે ડોલોમાઇટની પ્રક્રિયા જેવી જ છે.

.3.1 કેલ્શિયમ ઘટાડવા માટે એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ

સંખ્યાબંધ ધાતુઓ (ફિગ. 1) ની ઓક્સિડેશનની મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફારના તાપમાનની અવલંબનનું રેખાકૃતિ દર્શાવે છે કે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ એ ઓક્સાઇડ ઘટાડવા માટે સૌથી ટકાઉ અને મુશ્કેલ છે. તે અન્ય ધાતુઓ દ્વારા સામાન્ય રીતે ઘટાડી શકાતી નથી - પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાન અને વાતાવરણીય દબાણ પર. તેનાથી વિપરિત, કેલ્શિયમ પોતે અન્ય મુશ્કેલ-થી-ઘટાડા સંયોજનો માટે ઉત્તમ ઘટાડનાર એજન્ટ છે અને ઘણી ધાતુઓ અને એલોય માટે ડીઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે. કેલ્શિયમ કાર્બાઇડની રચનાને કારણે કાર્બન દ્વારા કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડમાં ઘટાડો સામાન્ય રીતે અશક્ય છે. જો કે, હકીકત એ છે કે કેલ્શિયમમાં વરાળનું પ્રમાણ પ્રમાણમાં ઊંચું હોય છે, તેના ઓક્સાઇડને વેક્યૂમમાં એલ્યુમિનિયમ, સિલિકોન અથવા તેમના એલોય દ્વારા પ્રતિક્રિયા અનુસાર ઘટાડી શકાય છે.

CaO + મી? Ca + MeO (14).

અત્યાર સુધી, કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવા માટેની માત્ર એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિનો જ વ્યવહારુ ઉપયોગ જોવા મળ્યો છે, કારણ કે સિલિકોન કરતાં એલ્યુમિનિયમ સાથે CaO ઘટાડવું વધુ સરળ છે. એલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના ઘટાડાની રસાયણશાસ્ત્ર પર વિવિધ મંતવ્યો છે. એલ. પિજેન અને આઈ. એટકિન્સન માને છે કે પ્રતિક્રિયા કેલ્શિયમ મોનોઅલ્યુમિનેટની રચના સાથે આગળ વધે છે:

CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3Ca. (15)

વી. એ. પાઝુખિન અને એ. યા. ફિશર સૂચવે છે કે ટ્રાઇકેલ્શિયમ એલ્યુમિનેટની રચના સાથે પ્રક્રિયા થાય છે:

CaO + 2Al = 3CaO Al 2ઓ 3+ 3Ca. (16)

A.I. Voinitsky અનુસાર, પેન્ટાકેલ્શિયમ ટ્રાયલ્યુમિનેટની રચના પ્રતિક્રિયામાં મુખ્ય છે:

CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 + 9Ca. (17)

A. Yu. Taits અને A. I. Voinitsky દ્વારા તાજેતરના સંશોધનોએ સ્થાપિત કર્યું છે કે કેલ્શિયમનો એલ્યુમિનોથર્મિક ઘટાડો તબક્કાવાર થાય છે. શરૂઆતમાં, કેલ્શિયમનું પ્રકાશન 3CaO·AI ની રચના સાથે થાય છે. 2ઓ 3, જે પછી કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ અને એલ્યુમિનિયમ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને 3CaO 3AI બનાવે છે 2ઓ 3. પ્રતિક્રિયા નીચેની યોજના અનુસાર આગળ વધે છે:

CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2ઓ 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca

(3CaO Al 2ઓ 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2ઓ 3+ 3Ca

CaO+ 6A1 = 5CaO 3Al 2ઓ 3+ 9Ca

ઓક્સાઇડમાં ઘટાડો બાષ્પયુક્ત કેલ્શિયમના પ્રકાશન સાથે થાય છે, અને બાકીના પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો કન્ડેન્સ્ડ સ્થિતિમાં હોય છે, તેથી તેને ભઠ્ઠીના ઠંડા વિસ્તારોમાં અલગ કરવું અને ઘટ્ટ કરવું સરળ છે. કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના વેક્યૂમ-થર્મલ ઘટાડા માટે જરૂરી મુખ્ય શરતો ઉચ્ચ તાપમાન અને સિસ્ટમમાં ઓછું અવશેષ દબાણ છે. નીચે તાપમાન અને સંતુલન કેલ્શિયમ બાષ્પ દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ છે. પ્રતિક્રિયાની મુક્ત ઊર્જા (17), તાપમાન 1124-1728° K માટે ગણવામાં આવે છે.

એફ ટી = 184820 + 6.95T-12.1 T lg T.

તેથી સંતુલન કેલ્શિયમ વરાળ દબાણ (mm Hg) ની લઘુગણક અવલંબન

Lg p = 3.59 - 4430\T.

એલ. પિજેન અને આઈ. એટકિન્સને પ્રાયોગિક રીતે કેલ્શિયમનું સંતુલન બાષ્પ દબાણ નક્કી કર્યું. એલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના ઘટાડાની પ્રતિક્રિયાનું વિગતવાર થર્મોડાયનેમિક વિશ્લેષણ I. I. Matveenko દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે કેલ્શિયમ વરાળના સંતુલન દબાણની નીચેની તાપમાન નિર્ભરતા આપી હતી:

એલજીપી Ca(1) =8.64 - 12930\T mm Hg.

એલજીપી Ca(2) =8.62 - 11780\T mmHg.

એલજીપી Ca(3 )=8.75 - 12500\T mmHg.

ગણતરી કરેલ અને પ્રાયોગિક ડેટાની કોષ્ટકમાં સરખામણી કરવામાં આવી છે. 1.

કોષ્ટક 1 - સિસ્ટમો (1), (2), (3), (3), mm Hg માં કેલ્શિયમ વરાળની સંતુલન સ્થિતિસ્થાપકતામાં ફેરફાર પર તાપમાનની અસર.

તાપમાન °С પ્રાયોગિક ડેટાની ગણતરી સિસ્ટમ્સમાં કરવામાં આવે છે(1)(2)(3)(3) )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

પ્રસ્તુત ડેટા પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે સિસ્ટમો (2) અને (3) અથવા (3") માં ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે સૌથી અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ છે. આ અવલોકનોને અનુરૂપ છે, કારણ કે પેન્ટાકેલ્શિયમ ટ્રાયલ્યુમિનેટ અને ટ્રાયકેલ્શિયમ એલ્યુમિનેટ ચાર્જના અવશેષોમાં પ્રબળ છે. એલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડમાં ઘટાડો.

સંતુલન સ્થિતિસ્થાપકતા પરના ડેટા દર્શાવે છે કે એલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનો ઘટાડો 1100-1150 ° સે તાપમાને શક્ય છે. વ્યવહારિક રીતે સ્વીકાર્ય પ્રતિક્રિયા દર હાંસલ કરવા માટે, વૃદ્ધિ પ્રણાલીમાં શેષ દબાણ સંતુલન P કરતા નીચે હોવું જોઈએ. બરાબર , એટલે કે અસમાનતા P અવલોકન કરવી આવશ્યક છે બરાબર > પી ost , અને પ્રક્રિયા 1200° ના ક્રમના તાપમાને હાથ ધરવામાં આવશ્યક છે. સંશોધનોએ સ્થાપિત કર્યું છે કે 1200-1250° તાપમાને, ઉચ્ચ ઉપયોગ (70-75% સુધી) અને એલ્યુમિનિયમનો ઓછો ચોક્કસ વપરાશ (લગભગ 0.6-0.65 કિગ્રા પ્રતિ કિલો કેલ્શિયમ) પ્રાપ્ત થાય છે.

પ્રક્રિયાના રસાયણશાસ્ત્રના ઉપરોક્ત અર્થઘટન મુજબ, શ્રેષ્ઠ રચના એ અવશેષોમાં 5CaO 3Al બનાવવા માટે રચાયેલ ચાર્જ છે. 2ઓ 3. એલ્યુમિનિયમના ઉપયોગની ડિગ્રી વધારવા માટે, કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનું થોડું વધારે આપવાનું ઉપયોગી છે, પરંતુ વધુ પડતું નથી (10-20%), અન્યથા તે પ્રક્રિયાના અન્ય સૂચકાંકોને નકારાત્મક અસર કરશે. 0.8-0.2 મીમીના કણોથી માઈનસ 0.07 મીમી (વી. એ. પાઝુખિન અને એ. યા. ફિશર મુજબ) એલ્યુમિનિયમ ગ્રાઇન્ડીંગની ડિગ્રીમાં વધારો સાથે, પ્રતિક્રિયામાં એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ 63.7 થી 78% સુધી વધે છે.

એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ ચાર્જ બ્રિકેટિંગ મોડ દ્વારા પણ પ્રભાવિત થાય છે. ચૂનો અને પાઉડર એલ્યુમિનિયમનું મિશ્રણ 150 kg/cm3 ના દબાણે બાઈન્ડર વિના (વેક્યુમમાં ગેસ ઉત્ક્રાંતિને ટાળવા માટે) બ્રિકેટેડ હોવું જોઈએ. 2. નીચા દબાણો પર, અતિશય છિદ્રાળુ બ્રિકેટ્સમાં પીગળેલા એલ્યુમિનિયમના વિભાજનને કારણે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ ઘટે છે, અને ઉચ્ચ દબાણ પર - નબળી ગેસ અભેદ્યતાને કારણે. પુનઃપ્રાપ્તિની સંપૂર્ણતા અને ઝડપ પણ જવાબમાં બ્રિકેટ્સની ઘનતા પર આધારિત છે. જ્યારે તેમને ગાબડા વિના મૂકે છે, જ્યારે સમગ્ર પાંજરાની ગેસ અભેદ્યતા ઓછી હોય છે, ત્યારે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ નોંધપાત્ર રીતે ઓછો થાય છે.

આકૃતિ 2 - વેક્યુમ-થર્મલ પદ્ધતિ દ્વારા કેલ્શિયમ મેળવવા માટેની યોજના.

એલ્યુમિનો-થર્મલ પદ્ધતિ તકનીક

એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ દ્વારા કેલ્શિયમના ઉત્પાદન માટેની તકનીકી યોજના ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 2. ચૂનાના પત્થરનો ઉપયોગ પ્રારંભિક સામગ્રી તરીકે થાય છે, અને પ્રાથમિક (સારા) અથવા ગૌણ એલ્યુમિનિયમમાંથી બનેલા એલ્યુમિનિયમ પાવડરનો ઉપયોગ ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે. ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા એલ્યુમિનિયમ તેમજ કાચા માલમાં અત્યંત અસ્થિર ધાતુઓની અશુદ્ધિઓ હોવી જોઈએ નહીં: મેગ્નેશિયમ, ઝીંક, આલ્કલીસ, વગેરે, જે બાષ્પીભવન થઈ શકે છે અને કન્ડેન્સેટમાં ફેરવાઈ શકે છે. રિસાયકલ કરેલ એલ્યુમિનિયમના ગ્રેડ પસંદ કરતી વખતે આને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.

એસ. લૂમિસ અને પી. સ્ટૉબના વર્ણન મુજબ, યુએસએમાં, કનાન (કનેક્ટિકટ) ખાતેના ન્યુ ઈંગ્લેન્ડ લાઇમ કંપની પ્લાન્ટમાં, કેલ્શિયમ એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. નીચેની લાક્ષણિક રચનાનો ચૂનો વપરાય છે,%: 97.5 CaO, 0.65 MgO, 0.7 SiO 2, 0.6 ફે 2Oz + AlOz, 0.09 Na 2O+K 2ઓહ, 0.5 બાકી છે. સેન્ટ્રીફ્યુગલ સેપરેટર સાથે રેમન્ડ મિલમાં કેલસીઇન્ડ ઉત્પાદનને ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવે છે, ગ્રાઇન્ડીંગ ફીનેસ (60%) માઈનસ 200 મેશ છે. એલ્યુમિનિયમ ધૂળ, જે એલ્યુમિનિયમ પાવડરના ઉત્પાદનમાંથી નકામા ઉત્પાદન છે, તેનો ઉપયોગ ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે. બંધ ડબ્બામાંથી બળી ગયેલો ચૂનો અને ડ્રમમાંથી એલ્યુમિનિયમને ડોઝિંગ સ્કેલ અને પછી મિક્સરમાં ખવડાવવામાં આવે છે. મિશ્રણ કર્યા પછી, મિશ્રણને સૂકી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બ્રિક્વેટ કરવામાં આવે છે. ઉલ્લેખિત પ્લાન્ટમાં, રિટોર્ટ ભઠ્ઠીઓમાં કેલ્શિયમ ઓછું થાય છે, જેનો ઉપયોગ અગાઉ સિલિકોથર્મિક પદ્ધતિ (ફિગ. 3) દ્વારા મેગ્નેશિયમ મેળવવા માટે થતો હતો. ભઠ્ઠીઓને જનરેટર ગેસથી ગરમ કરવામાં આવે છે. દરેક ભઠ્ઠીમાં ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલના બનેલા 20 આડા રીટોર્ટ હોય છે જેમાં 28% Cr અને 15% Ni હોય છે.

આકૃતિ 3 - કેલ્શિયમ ઉત્પાદન માટે રીટોર્ટ ફર્નેસ

રીટોર્ટ લંબાઈ 3 મીટર, વ્યાસ 254 મીમી, દિવાલની જાડાઈ 28 મીમી. રિટૉર્ટના ગરમ ભાગમાં ઘટાડો થાય છે, અને વાણીમાંથી બહાર નીકળતા ઠંડા ભાગમાં ઘનીકરણ થાય છે. બ્રિકેટ્સને પેપર બેગમાં રીટોર્ટમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, પછી કેપેસિટર્સ દાખલ કરવામાં આવે છે અને રીટોર્ટ બંધ થાય છે. ચક્રની શરૂઆતમાં યાંત્રિક વેક્યુમ પંપનો ઉપયોગ કરીને હવાને બહાર કાઢવામાં આવે છે. પછી પ્રસરણ પંપ જોડાયેલા હોય છે અને શેષ દબાણ 20 માઇક્રોન સુધી ઘટે છે.

રીટોર્ટ્સ 1200° સુધી ગરમ થાય છે. 12 કલાકમાં. લોડ કર્યા પછી, રીટોર્ટ્સ ખોલવામાં આવે છે અને અનલોડ થાય છે. પરિણામી કેલ્શિયમ સ્ટીલની સ્લીવની સપાટી પર જમા થયેલા મોટા સ્ફટિકોના ગાઢ સમૂહના હોલો સિલિન્ડરના રૂપમાં હોય છે. કેલ્શિયમમાં મુખ્ય અશુદ્ધિ મેગ્નેશિયમ છે, જે પ્રથમ ઘટાડો થાય છે અને મુખ્યત્વે સ્લીવની બાજુના સ્તરમાં કેન્દ્રિત છે. સરેરાશ અશુદ્ધતા સામગ્રી છે; 0.5-1% Mg, લગભગ 0.2% Al, 0.005-0.02% Mn, 0.02% N સુધી, અન્ય અશુદ્ધિઓ - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - 0.005-0.04% ની રેન્જમાં થાય છે. A. Yu. Taits અને A. I. Voinitsky એ એલ્યુમિનોથર્મિક પદ્ધતિ દ્વારા કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવા માટે કોલ હીટર સાથે અર્ધ-ફેક્ટરી ઇલેક્ટ્રિક વેક્યુમ ફર્નેસનો ઉપયોગ કર્યો અને 60% એલ્યુમિનિયમ વપરાશની ડિગ્રી પ્રાપ્ત કરી, ચોક્કસ એલ્યુમિનિયમ વપરાશ 0.78 કિગ્રા, ચોક્કસ ચાર્જ વપરાશ. 4.35 કિગ્રા, અને ધાતુના 1 કિગ્રા દીઠ 14 kW/h ચોક્કસ વીજળીનો વપરાશ.

પરિણામી ધાતુ, મેગ્નેશિયમના મિશ્રણના અપવાદ સાથે, પ્રમાણમાં ઉચ્ચ શુદ્ધતા દ્વારા અલગ પડે છે. સરેરાશ, તેમાં અશુદ્ધિઓની સામગ્રી હતી: 0.003-0.004% Fe, 0.005-0.008% Si, 0.04-0.15% Mn, 0.0025-0.004% Cu, 0.006-0.009% N, 0.25% Al.

2.3.2 સિલિકોથર્મિક પુનઃપ્રાપ્તિ પદ્ધતિ કેલ્શિયમ

સિલિકોથર્મિક પદ્ધતિ ખૂબ જ આકર્ષક છે; રિડ્યુસિંગ એજન્ટ ફેરોસિલિકોન છે, એક રીએજન્ટ જે એલ્યુમિનિયમ કરતાં ઘણું સસ્તું છે. જો કે, એલ્યુમિનોથર્મિક પ્રક્રિયા કરતાં સિલિકોથર્મિક પ્રક્રિયા અમલમાં મૂકવી વધુ મુશ્કેલ છે. સિલિકોન દ્વારા કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનો ઘટાડો સમીકરણ અનુસાર આગળ વધે છે

CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2Ca. (18)

કેલ્શિયમનું સંતુલન બાષ્પ દબાણ, મુક્ત ઊર્જા મૂલ્યોમાંથી ગણવામાં આવે છે, તે છે:

°С1300140015001600Р, mm Hg. st0.080.150.752.05

તેથી, 0.01 mm Hg ના ક્રમના શૂન્યાવકાશમાં. કલા. કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડમાં ઘટાડો થર્મોડાયનેમિકલી 1300° તાપમાને શક્ય છે. વ્યવહારમાં, સ્વીકાર્ય ગતિ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, પ્રક્રિયા 1400-1500 ° તાપમાને હાથ ધરવામાં આવશ્યક છે.

સિલિકોએલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ ઘટાડવાની પ્રતિક્રિયા, જેમાં એલ્યુમિનિયમ અને સિલિકોન એલોય બંને ઘટાડાના એજન્ટ તરીકે સેવા આપે છે, તે કંઈક અંશે સરળ છે. પ્રયોગોએ પ્રસ્થાપિત કર્યું છે કે એલ્યુમિનિયમ સાથેનો ઘટાડો શરૂઆતમાં પ્રબળ છે; અને પ્રતિક્રિયા bCaO 3Al ની અંતિમ રચના સાથે આગળ વધે છે 2ઉપર દર્શાવેલ યોજના અનુસાર ઓઝ (ફિગ. 1). જ્યારે મોટાભાગના એલ્યુમિનિયમ પ્રતિક્રિયા આપે છે ત્યારે ઊંચા તાપમાને સિલિકોન ઘટાડો નોંધપાત્ર બને છે; પ્રતિક્રિયા 2CaO SiO ની રચના સાથે આગળ વધે છે 2. સારાંશમાં, સિલિકોએલ્યુમિનિયમ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડની ઘટાડાની પ્રતિક્રિયા નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

mSi + n Al + (4m +2 ?) CaO = m(2CaO ·SiO 2) + ?n(5CaO Al 2O3 ) + (2m +1, 5n) Ca.

A. Yu. Taits અને A. I. Voinitsky દ્વારા કરવામાં આવેલા સંશોધને સ્થાપિત કર્યું છે કે 0.01-0.03 mm Hg ના શૂન્યાવકાશમાં 1400-1450° તાપમાને કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ 50-75% ની ધાતુની ઉપજ સાથે 75% ફેરોસિલિકોન દ્વારા ઘટાડે છે. કલા.; 60-30% Si અને 32-58% Al (બાકીમાં આયર્ન, ટાઇટેનિયમ વગેરે) ધરાવતું સિલિકોએલ્યુમિનિયમ 0.01-0.05 ના વેક્યૂમમાં 1350-1400° તાપમાને આશરે 70% ધાતુની ઉપજ સાથે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ ઘટાડે છે. mm Hg કલા. અર્ધ-ફેક્ટરી સ્કેલ પરના પ્રયોગોએ ફેરોસિલિકોન અને સિલિકોલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ કરીને ચૂનામાંથી કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવાની મૂળભૂત સંભાવનાને સાબિત કરી છે. મુખ્ય હાર્ડવેર મુશ્કેલી એ આ અસ્તર પ્રક્રિયાની શરતો હેઠળ સ્ટેન્ડની પસંદગી છે.

આ સમસ્યાનું નિરાકરણ કરતી વખતે, પદ્ધતિ ઉદ્યોગમાં લાગુ કરી શકાય છે. કેલ્શિયમ કાર્બાઈડનું વિઘટન કેલ્શિયમ કાર્બાઈડના વિઘટન દ્વારા કેલ્શિયમ ધાતુ મેળવવી

CaC2 = Ca + 2C

આશાસ્પદ પદ્ધતિ ગણવી જોઈએ. આ કિસ્સામાં, ગ્રેફાઇટ બીજા ઉત્પાદન તરીકે મેળવવામાં આવે છે. વી. માઉડરલી, ઇ. મોઝર અને વી. ટ્રેડવેલ, થર્મોકેમિકલ ડેટામાંથી કેલ્શિયમ કાર્બાઇડની રચનાની મુક્ત ઊર્જાની ગણતરી કરીને, શુદ્ધ કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ પર કેલ્શિયમ વરાળના દબાણ માટે નીચેની અભિવ્યક્તિ પ્રાપ્ત કરી:

સીએ = 1.35 - 4505\T (1124-1712° K),

એલજીપી સીએ = 6.62 - 13523\T (1712-2000° K).

દેખીતી રીતે, વ્યાપારી કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ આ અભિવ્યક્તિઓમાંથી અનુસરતા કરતાં વધુ ઊંચા તાપમાને વિઘટિત થાય છે. આ જ લેખકો 1 mm Hg ના વેક્યૂમમાં 1600-1800° પર કોમ્પેક્ટ ટુકડાઓમાં કેલ્શિયમ કાર્બાઇડના થર્મલ વિઘટનની જાણ કરે છે. કલા. ગ્રેફાઇટની ઉપજ 94% હતી, રેફ્રિજરેટર પર ગાઢ કોટિંગના સ્વરૂપમાં કેલ્શિયમ મેળવવામાં આવ્યું હતું. A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar કેલ્શિયમ કાર્બાઇડના વિઘટન દ્વારા મેળવેલા ગ્રેફાઇટના ગુણધર્મો નક્કી કરવા માટે, બાદમાં 0.3-1 mm Hg ના વેક્યૂમમાં ગરમ ​​કરવામાં આવ્યું હતું. કલા. 1630-1750 ° તાપમાને. પરિણામી ગ્રેફાઇટ એચેસન ગ્રેફાઇટથી મોટા અનાજ, વધુ વિદ્યુત વાહકતા અને ઓછા વોલ્યુમેટ્રિક વજનમાં અલગ છે.

3. વ્યવહારુ ભાગ

મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ સાથે સ્નાન કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરમાંથી મેગ્નેશિયમનું દૈનિક વિસર્જન 100 kA ના પ્રવાહ પર 960 કિલો હતું. સમગ્ર ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરમાં વોલ્ટેજ 0.6 V છે. નક્કી કરો:

)કેથોડ પર વર્તમાન આઉટપુટ;

)દરરોજ ઉત્પાદિત ક્લોરિનનું પ્રમાણ, જો કે એનોડ પર વર્તમાન આઉટપુટ એનોડ પર વર્તમાન આઉટપુટ જેટલું હોય;

)MgCl નું દૈનિક ભરણ 2ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરમાં પૂરી પાડવામાં આવેલ છે કે MgCl ની ખોટ 2 મુખ્યત્વે કાદવ અને ઉત્કર્ષ સાથે થાય છે. કાદવનું પ્રમાણ MgCl ધરાવતા Mg ના 1t દીઠ 0.1 છે 2 ઉત્કૃષ્ટ 50% માં. ઉત્કર્ષની માત્રા 0.05 t પ્રતિ 1 t Mg છે. રેડવામાં આવતા મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડની રચના,%: 92 MgCl2 અને 8 NaCl.

.કેથોડ પર વર્તમાન આઉટપુટ નક્કી કરો:

m વગેરે =હું ?·k એમજી · ?

?= મી વગેરે \I· ?k એમજી =960000\100000·0.454·24=0.881 અથવા 88.1%

.દરરોજ પ્રાપ્ત થયેલ Cl ની રકમ નક્કી કરો:

x=960000g\24g\mol=40000 mol

વોલ્યુમમાં રૂપાંતર:

x=126785.7 m3

3.a) શુદ્ધ MgCl શોધો 2, 960 kg Mg ઉત્પાદન કરવા માટે.

x=95·960\24.3=3753 kg=37.53 t.

b) કાદવ સાથે નુકસાન. મેગ્નેશિયમ ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરની રચનામાંથી, %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0.8-2 TiO 2, 0.4-1.0 C, 35 MgCl2 .

કિગ્રા - 1000 કિગ્રા

m વાહ =960 કિગ્રા - દિવસ દીઠ કાદવનો સમૂહ.

પ્રતિ દિવસ 96 કિલો કાદવ: 96·0.35 (MgCl2 કાદવ સાથે).

c) સબલાઈમેટ સાથે નુકસાન:

કિગ્રા - 1000 કિગ્રા

kg sublimates: 48·0.5=24 kg MgCl 2 sublimates સાથે.

તમારે ભરવા માટે જરૂરી કુલ Mg:

33.6+24=3810.6 કિગ્રા MgCl2 દિવસ દીઠ

ગ્રંથસૂચિ

ધાતુશાસ્ત્રના ફંડામેન્ટલ્સ III

<#"justify">Al અને Mg ની ધાતુશાસ્ત્ર. વેટ્યુકોવ M.M., Tsyplokov A.M.

ટ્યુટરિંગ

વિષયનો અભ્યાસ કરવામાં મદદની જરૂર છે?

અમારા નિષ્ણાતો તમને રુચિ ધરાવતા વિષયો પર સલાહ આપશે અથવા ટ્યુટરિંગ સેવાઓ પ્રદાન કરશે.
તમારી અરજી સબમિટ કરોપરામર્શ મેળવવાની સંભાવના વિશે જાણવા માટે હમણાં જ વિષય સૂચવો.

ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી 1.00 (પોલિંગ સ્કેલ) ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત −2,76 ઓક્સિડેશન સ્ટેટ્સ 2 આયનીકરણ ઊર્જા
(પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન) 589.4 (6.11) kJ/mol (eV) સરળ પદાર્થના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો ઘનતા (સામાન્ય સ્થિતિમાં) 1.55 ગ્રામ/સેમી³ ગલન તાપમાન 1112 કે; 838.85 °સે ઉકળતા તાપમાન 1757 કે; 1483.85 °સે ઉદ. ફ્યુઝનની ગરમી 9.20 kJ/mol ઉદ. બાષ્પીભવનની ગરમી 153.6 kJ/mol દાઢ ગરમી ક્ષમતા 25.9 J/(K mol) મોલર વોલ્યુમ 29.9 cm³/mol સરળ પદાર્થની સ્ફટિક જાળી જાળીનું માળખું ઘન ચહેરો કેન્દ્રિત જાળીના પરિમાણો 5,580 ડેબાય તાપમાન 230 અન્ય લાક્ષણિકતાઓ થર્મલ વાહકતા (300 K) (201) W/(m K) CAS નંબર 7440-70-2 ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમ

નામનો ઇતિહાસ અને મૂળ

તત્વનું નામ Lat પરથી આવે છે. calx (જનન સંબંધી કિસ્સામાં કેલ્સીસ) - “ચૂનો”, “નરમ પથ્થર”. તે અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી હમ્ફ્રી ડેવી દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે 1808 માં ઇલેક્ટ્રોલિટીક પદ્ધતિ દ્વારા કેલ્શિયમ ધાતુને અલગ કરી હતી. ડેવીએ પ્લેટિનમ પ્લેટ પર ભીના સ્લેક્ડ ચૂનાના મિશ્રણને વિદ્યુત વિચ્છેદન માટે આધીન કર્યું, જે એનોડ તરીકે સેવા આપે છે. કેથોડ પ્રવાહીમાં ડૂબેલો પ્લેટિનમ વાયર હતો. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના પરિણામે, કેલ્શિયમ મિશ્રણ મેળવવામાં આવ્યું હતું. તેમાંથી પારો નિસ્યંદિત કરીને, ડેવીએ કેલ્શિયમ નામની ધાતુ મેળવી.

આઇસોટોપ્સ

કેલ્શિયમ પ્રકૃતિમાં છ આઇસોટોપ્સના મિશ્રણ તરીકે જોવા મળે છે: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca અને 48 Ca, જેમાંથી સૌથી સામાન્ય - 40 Ca - 96.97% છે. કેલ્શિયમ ન્યુક્લીમાં પ્રોટોનની જાદુઈ સંખ્યા હોય છે: ઝેડ= 20. આઇસોટોપ્સ 40
20Ca20
અને 48
20Ca28
પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા પાંચ બમણા મેજિક ન્યુક્લીમાંથી બે છે.

કેલ્શિયમના છ કુદરતી આઇસોટોપમાંથી પાંચ સ્થિર છે. છઠ્ઠો આઇસોટોપ 48 Ca, છમાંથી સૌથી ભારે અને ખૂબ જ દુર્લભ (તેની આઇસોટોપિક વિપુલતા માત્ર 0.187% છે), (4.39 ± 0.58) ⋅10 19 વર્ષનું અર્ધ જીવન સાથે ડબલ બીટા ક્ષયમાંથી પસાર થાય છે.

ખડકો અને ખનિજોમાં

કેલ્શિયમ, પૃથ્વીના પોપડામાં જોરશોરથી સ્થળાંતર કરે છે અને વિવિધ ભૌગોલિક રાસાયણિક પ્રણાલીઓમાં એકઠા થાય છે, તે 385 ખનિજો (ખનિજોની ચોથા સૌથી મોટી સંખ્યા) બનાવે છે.

મોટા ભાગનું કેલ્શિયમ વિવિધ ખડકો (ગ્રેનાઈટ, ગ્નીસીસ, વગેરે) ના સિલિકેટ્સ અને એલ્યુમિનોસિલિકેટ્સમાં સમાયેલ છે, ખાસ કરીને ફેલ્ડસ્પાર - એનોરાઈટ Ca માં.

કેલ્શિયમ ખનિજો જેમ કે કેલ્સાઇટ CaCO 3 , એનહાઇડ્રાઇટ CaSO 4 , અલાબાસ્ટર CaSO 4 ·0.5H 2 O અને જીપ્સમ CaSO 4 ·2H 2 O, ફ્લોરાઇટ CaF 2 , એપેટાઇટ Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), ડોલોમાઇટ MgCO 3 · CaCO 3 . કુદરતી પાણીમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષારની હાજરી તેની કઠિનતા નક્કી કરે છે.

એક જળકૃત ખડક જેમાં મુખ્યત્વે ક્રિપ્ટોક્રિસ્ટલાઇન કેલ્સાઇટનો સમાવેશ થાય છે તે ચૂનાનો પત્થર છે (તેની જાતોમાંની એક ચાક છે). પ્રાદેશિક મેટામોર્ફિઝમ ચૂનાના પત્થરને આરસમાં પરિવર્તિત કરે છે.

પૃથ્વીના પોપડામાં સ્થળાંતર

કેલ્શિયમના કુદરતી સ્થળાંતરમાં, "કાર્બોનેટ સંતુલન" દ્વારા નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે, જે દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટની રચના સાથે પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા સાથે સંકળાયેલ છે:

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 (CaCO_(3)+H_(2)O+CO_(2) )\rightleftarrows Ca(HCO_(3))_(2)\rightleftarrows Ca^(2+)+2HCO_(3)^(-))))

(કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સાંદ્રતાને આધારે સંતુલન ડાબે કે જમણે શિફ્ટ થાય છે).

બાયોજેનિક સ્થળાંતર એક વિશાળ ભૂમિકા ભજવે છે.

બાયોસ્ફિયરમાં

કેલ્શિયમ સંયોજનો લગભગ તમામ પ્રાણીઓ અને છોડની પેશીઓમાં જોવા મળે છે (નીચે જુઓ). જીવંત જીવોમાં કેલ્શિયમની નોંધપાત્ર માત્રા જોવા મળે છે. આમ, હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ Ca 5 (PO 4) 3 OH, અથવા, અન્ય એન્ટ્રીમાં, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, મનુષ્યો સહિત કરોડરજ્જુના હાડકાના પેશીનો આધાર છે; ઘણા અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ, ઈંડાના શેલ વગેરેના શેલ અને શેલ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ CaCO 3 થી બનેલા હોય છે. મનુષ્યો અને પ્રાણીઓના જીવંત પેશીઓમાં 1.4-2% Ca (સામૂહિક અપૂર્ણાંક દ્વારા); 70 કિગ્રા વજનવાળા માનવ શરીરમાં કેલ્શિયમનું પ્રમાણ લગભગ 1.7 કિગ્રા છે (મુખ્યત્વે હાડકાના પેશીઓના આંતરકોષીય પદાર્થમાં).

રસીદ

મફત મેટાલિક કેલ્શિયમ CaCl 2 (75-80%) અને KCl અથવા CaCl 2 અને CaF 2, તેમજ 1170-1200 °C પર CaO ના એલ્યુમિનોથર્મિક ઘટાડા દ્વારા મેલ્ટના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. 4 C a O + 2 A l → C a A l 2 O 4 + 3 C a (\displaystyle (\mathsf (4CaO+2Al\rightarrow CaAl_(2)O_(4)+3Ca)))

ભૌતિક ગુણધર્મો

કેલ્શિયમ મેટલ બે એલોટ્રોપિક ફેરફારોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. 443 °C સુધી સ્થિર α-Caઘન ચહેરા-કેન્દ્રિત જાળી સાથે (પેરામીટર એ= 0.558 એનએમ), વધુ સ્થિર β-Caઘન શરીર-કેન્દ્રિત જાળી પ્રકાર સાથે α-ફે(પેરામીટર a= 0.448 એનએમ). પ્રમાણભૂત એન્થાલ્પી Δ H 0 (\Displaystyle \Delta H^(0))સંક્રમણ α → β 0.93 kJ/mol છે.

દબાણમાં ધીમે ધીમે વધારો સાથે, તે સેમિકન્ડક્ટરના ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે, પરંતુ શબ્દના સંપૂર્ણ અર્થમાં સેમિકન્ડક્ટર બનતું નથી (તે હવે મેટલ નથી). દબાણમાં વધુ વધારા સાથે, તે ધાતુની સ્થિતિમાં પાછું આવે છે અને સુપરકન્ડક્ટિંગ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે (સુપરવાહકતાનું તાપમાન પારાના કરતા છ ગણું વધારે છે, અને વાહકતામાં અન્ય તમામ ઘટકો કરતાં ઘણું વધારે છે). કેલ્શિયમની અનન્ય વર્તણૂક ઘણી રીતે સ્ટ્રોન્ટિયમ જેવી જ છે (એટલે ​​​​કે, સામયિક કોષ્ટકમાં સમાંતર સચવાય છે).

રાસાયણિક ગુણધર્મો

પ્રમાણભૂત સંભવિતતાઓની શ્રેણીમાં, કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજનની ડાબી બાજુએ સ્થિત છે. Ca 2+ /Ca 0 જોડીનું પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત −2.84 V છે, જેથી કેલ્શિયમ સક્રિય રીતે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે, પરંતુ ઇગ્નીશન વિના:

C a + 2 H 2 O → C a (OH) 2 + H 2 . (\ડિસ્પ્લેસ્ટાઈલ (\mathsf (Ca+2H_(2)O\rightarrow Ca(OH)_(2)+H_(2)\uparrow .)))

પાણીમાં ઓગળેલા કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટની હાજરી મોટાભાગે પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા નક્કી કરે છે. તેને અસ્થાયી કહેવામાં આવે છે કારણ કે જ્યારે પાણી ઉકળે છે, ત્યારે બાયકાર્બોનેટ વિઘટિત થાય છે અને CaCO 3 અવક્ષેપિત થાય છે. આ ઘટના, ઉદાહરણ તરીકે, એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે સમય જતાં કેટલમાં સ્કેલ રચાય છે.

અરજી

કેલ્શિયમ ધાતુનો મુખ્ય ઉપયોગ ધાતુઓ, ખાસ કરીને નિકલ, તાંબુ અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં ઘટાડાના એજન્ટ તરીકે છે. કેલ્શિયમ અને તેના હાઇડ્રાઈડનો ઉપયોગ ક્રોમિયમ, થોરિયમ અને યુરેનિયમ જેવી મુશ્કેલ-થી-ઘટાડી શકાય તેવી ધાતુઓ બનાવવા માટે પણ થાય છે. કેલ્શિયમ અને લીડના એલોયનો ઉપયોગ અમુક પ્રકારની બેટરીઓમાં અને બેરિંગ્સના ઉત્પાદનમાં થાય છે. કેલ્શિયમ ગ્રાન્યુલ્સનો ઉપયોગ શૂન્યાવકાશ ઉપકરણોમાંથી હવાના નિશાનને દૂર કરવા માટે પણ થાય છે. પ્યોર કેલ્શિયમ ધાતુનો ઉપયોગ મેટાલોથર્મીમાં દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોના ઉત્પાદન માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

એલ્યુમિનિયમ સાથે અથવા તેની સાથે સંયોજનમાં સ્ટીલના ડિઓક્સિડેશન માટે ધાતુશાસ્ત્રમાં કેલ્શિયમનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. કેલ્શિયમ ધરાવતા વાયરો સાથે વધારાની ભઠ્ઠી પ્રક્રિયા મેલ્ટની ભૌતિક-રાસાયણિક સ્થિતિ, ધાતુના મેક્રો- અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, ધાતુના ઉત્પાદનોની ગુણવત્તા અને ગુણધર્મો પર કેલ્શિયમના મલ્ટિફેક્ટોરિયલ પ્રભાવને કારણે અગ્રણી સ્થાન ધરાવે છે અને તે એક અભિન્ન અંગ છે. સ્ટીલ ઉત્પાદન તકનીકનો ભાગ. આધુનિક ધાતુશાસ્ત્રમાં, ઇન્જેક્શન વાયરનો ઉપયોગ કેલ્શિયમને પીગળવામાં દાખલ કરવા માટે થાય છે, જે કેલ્શિયમ (ક્યારેક સિલિકોકેલ્શિયમ અથવા એલ્યુમિનોકેલ્શિયમ) પાવડર અથવા સ્ટીલના આવરણમાં દબાયેલી ધાતુના સ્વરૂપમાં હોય છે. ડીઓક્સિડેશન (સ્ટીલમાં ઓગળેલા ઓક્સિજનને દૂર કરવા) સાથે, કેલ્શિયમનો ઉપયોગ બિન-ધાતુ સમાવિષ્ટો મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે જે પ્રકૃતિ, રચના અને આકારમાં અનુકૂળ હોય અને આગળની તકનીકી કામગીરી દરમિયાન નાશ પામતા નથી.

આઇસોટોપ 48 Ca એ સુપરહેવી તત્વોના ઉત્પાદન અને સામયિક કોષ્ટકના નવા તત્વોની શોધ માટે અસરકારક અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી છે. આનું કારણ એ છે કે કેલ્શિયમ-48 એ બમણું જાદુઈ ન્યુક્લિયસ છે, તેથી તેની સ્થિરતા તેને હળવા ન્યુક્લિયસ માટે પૂરતા પ્રમાણમાં ન્યુટ્રોનથી સમૃદ્ધ થવા દે છે; સુપરહેવી ન્યુક્લીના સંશ્લેષણ માટે ન્યુટ્રોનની વધુ જરૂર પડે છે.

જૈવિક ભૂમિકા

રક્તમાં કેલ્શિયમની સાંદ્રતા, મોટી સંખ્યામાં મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓ માટે તેના મહત્વને કારણે, ચોક્કસપણે નિયમન કરવામાં આવે છે, અને યોગ્ય પોષણ અને ઓછી ચરબીવાળા ડેરી ઉત્પાદનો અને વિટામિન ડીના પર્યાપ્ત વપરાશ સાથે, ઉણપ થતી નથી. આહારમાં કેલ્શિયમ અને/અથવા વિટામિન ડીની લાંબા ગાળાની ઉણપ ઓસ્ટીયોપોરોસીસનું જોખમ વધારે છે અને બાળપણમાં રિકેટ્સનું કારણ બને છે.

નોંધો

1. બ્રિનેલ કઠિનતા 200-300 MPa
2. માઈકલ ઈ. વિઝર, નોર્મન હોલ્ડન, ટાયલર બી. કોપ્લેન, જ્હોન કે. બોહલ્કે, માઈકલ બર્ગલન્ડ, વિલી એ. બ્રાન્ડ, પૌલ ડી બિવરે, મેનફ્રેડ ગ્રૉનિંગ, રોબર્ટ ડી. લોસ, જ્યુરીસ મેઇજા, તાકાફુમી હિરાતા, થોમસ પ્રોહાસ્કા, રોની શોનબર્ગ, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu.તત્વોના અણુ વજન 2011 (IUPAC ટેકનિકલ રિપોર્ટ) // શુદ્ધ અને લાગુ રસાયણશાસ્ત્ર. - 2013. - વોલ્યુમ. 85, નં. 5 - પૃષ્ઠ 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
3. સંપાદકીય ટીમ: Knunyants I. L. (મુખ્ય સંપાદક).રાસાયણિક જ્ઞાનકોશ: 5 વોલ્યુમોમાં - મોસ્કો: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ, 1990. - ટી. 2. - પી. 293. - 671 પૃ. - 100,000 નકલો.
4. રિલે જે.પી. અને સ્કીરો જી.કેમિકલ ઓશનોગ્રાફી વી. 1, 1965.
5. પ્રિટીચેન્કો બી.ડબલ-બીટા ડેકેના મૂલ્યાંકિત અર્ધ-જીવનની સિસ્ટમેટિકસ // ન્યુક્લિયર ડેટા શીટ્સ. - 2014. - જૂન (વોલ્યુમ 120). - પૃષ્ઠ 102-105. - ISSN 0090-3752. - DOI:10.1016/j.nds.2014.07.018.[સુધારવા માટે]
6. પ્રિટીચેન્કો બી. અપનાવેલ ડબલ બીટા (ββ) સડો મૂલ્યોની સૂચિ (અવ્યાખ્યાયિત) . નેશનલ ન્યુક્લિયર ડેટા સેન્ટર, બ્રુકહેવન નેશનલ લેબોરેટરી. 6 ડિસેમ્બર, 2015 ના રોજ સુધારો.
7. રસાયણશાસ્ત્રીની હેન્ડબુક / સંપાદકીય બોર્ડ: નિકોલ્સ્કી બી. પી. એટ અલ. - 2જી આવૃત્તિ., સુધારેલ. - એમ.-એલ.: રસાયણશાસ્ત્ર, 1966. - ટી. 1. - 1072 પૃષ્ઠ.
8. અખબાર. આરયુ: દબાણ તત્વો
9. કેલ્શિયમ // ગ્રેટ સોવિયેત જ્ઞાનકોશ: [30 વોલ્યુમોમાં] / સીએચ. સંપાદન એ.એમ. પ્રોખોરોવ. - 3જી આવૃત્તિ. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ, 1969-1978.
10. ડ્યુડકિન ડી.એ., કિસીલેન્કો વી. વી.જટિલ ફિલર SK40 (રશિયન) સાથે ફ્લક્સ-કોર્ડ વાયરમાંથી કેલ્શિયમના શોષણ પર વિવિધ પરિબળોનો પ્રભાવ // ઇલેક્ટ્રોમેટલર્જી: જર્નલ. - 2009. - મે (નં. 5). - પૃષ્ઠ 2-6.
11. મિખાઇલોવ જી.જી., ચેર્નોવા એલ.એ.કેલ્શિયમ અને એલ્યુમિનિયમ (રશિયન) સાથે સ્ટીલના ડિઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાઓનું થર્મોડાયનેમિક વિશ્લેષણ // ઇલેક્ટ્રોમેટલર્જી: જર્નલ. - 2008. - માર્ચ (નં. 3). - પૃષ્ઠ 6-8.
12. ન્યુક્લિયસનું શેલ મોડલ
13. વિટામિન ડી અને કેલ્શિયમ માટે ડાયેટરી રેફરન્સ ઇન્ટેક્સની સમીક્ષા કરવા માટે ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ મેડિસિન (યુએસ) સમિતિ; Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, સંપાદકો (2011).

કેલ્શિયમ એ સામયિક કોષ્ટકમાં અણુ ક્રમાંક 20 સાથે જૂથ II નું રાસાયણિક તત્વ છે, જે પ્રતીક Ca (lat. કેલ્શિયમ) દ્વારા નિયુક્ત છે. કેલ્શિયમ એ ચાંદી-ગ્રે રંગની નરમ આલ્કલાઇન પૃથ્વીની ધાતુ છે.

સામયિક કોષ્ટકનું તત્વ 20 તત્વનું નામ lat પરથી આવે છે. calx (જેનેટીવ કેસ કેલ્સીસમાં) - “ચૂનો”, “નરમ પથ્થર”. તે અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી હમ્ફ્રી ડેવી દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે 1808 માં કેલ્શિયમ ધાતુને અલગ કરી હતી.
કેલ્શિયમ સંયોજનો - ચૂનાના પત્થર, આરસ, જીપ્સમ (તેમજ ચૂનો - ચૂનાના પત્થરના કેલ્સિનેશનનું ઉત્પાદન) હજારો વર્ષો પહેલા બાંધકામમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.
કેલ્શિયમ એ પૃથ્વી પરના સૌથી સામાન્ય તત્વોમાંનું એક છે. કેલ્શિયમ સંયોજનો લગભગ તમામ પ્રાણીઓ અને છોડની પેશીઓમાં જોવા મળે છે. તે પૃથ્વીના પોપડાના સમૂહના 3.38% જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે (ઓક્સિજન, સિલિકોન, એલ્યુમિનિયમ અને આયર્ન પછી 5મું સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં છે).

પ્રકૃતિમાં કેલ્શિયમ શોધવું

તેની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિને લીધે, કેલ્શિયમ પ્રકૃતિમાં મુક્ત સ્વરૂપમાં મળતું નથી.
પૃથ્વીના પોપડાના સમૂહના 3.38% કેલ્શિયમનો હિસ્સો છે (ઓક્સિજન, સિલિકોન, એલ્યુમિનિયમ અને આયર્ન પછી 5મું સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં). દરિયાના પાણીમાં તત્વનું પ્રમાણ 400 મિલિગ્રામ/લિ છે.

આઇસોટોપ્સ

કેલ્શિયમ પ્રકૃતિમાં છ આઇસોટોપ્સના મિશ્રણ તરીકે જોવા મળે છે: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca અને 48Ca, જેમાંથી સૌથી સામાન્ય, 40Ca, 96.97% છે. કેલ્શિયમ ન્યુક્લીમાં પ્રોટોનની જાદુઈ સંખ્યા હોય છે: Z = 20. આઇસોટોપ્સ
40
20
Ca20 અને
48
20
Ca28 એ પાંચ ન્યુક્લીઓમાંથી બે છે જે કુદરતમાં બેગણી જાદુઈ સંખ્યા સાથે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
કેલ્શિયમના છ કુદરતી આઇસોટોપમાંથી પાંચ સ્થિર છે. છઠ્ઠો આઇસોટોપ 48Ca, છમાંથી સૌથી ભારે અને ખૂબ જ દુર્લભ છે (તેની આઇસોટોપિક વિપુલતા માત્ર 0.187% છે), 1.6 1017 વર્ષની અર્ધ જીવન સાથે ડબલ બીટા ક્ષયમાંથી પસાર થાય છે.

ખડકો અને ખનિજોમાં

મોટા ભાગનું કેલ્શિયમ વિવિધ ખડકો (ગ્રેનાઈટ, ગ્નીસીસ, વગેરે) ના સિલિકેટ્સ અને એલ્યુમિનોસિલિકેટ્સમાં સમાયેલું છે, ખાસ કરીને ફેલ્ડસ્પાર - સીએ એનોર્થાઈટમાં.
જળકૃત ખડકોના સ્વરૂપમાં, કેલ્શિયમ સંયોજનો ચાક અને ચૂનાના પત્થરો દ્વારા રજૂ થાય છે, જેમાં મુખ્યત્વે ખનિજ કેલ્સાઇટ (CaCO3)નો સમાવેશ થાય છે. કેલ્સાઇટનું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ - આરસ - પ્રકૃતિમાં ઘણું ઓછું સામાન્ય છે.
કેલ્શિયમ ખનિજો જેમ કે કેલ્સાઇટ CaCO3, એનહાઇડ્રાઇટ CaSO4, અલાબાસ્ટર CaSO4 0.5H2O અને જીપ્સમ CaSO4 2H2O, ફ્લોરાઇટ CaF2, એપેટાઇટ Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), ડોલોમાઇટ MgCO3 CaCO3 તદ્દન વ્યાપક છે. કુદરતી પાણીમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષારની હાજરી તેની કઠિનતા નક્કી કરે છે.
કેલ્શિયમ, પૃથ્વીના પોપડામાં જોરશોરથી સ્થળાંતર કરે છે અને વિવિધ ભૌગોલિક રાસાયણિક પ્રણાલીઓમાં એકઠા થાય છે, તે 385 ખનિજો (ખનિજોની ચોથા સૌથી મોટી સંખ્યા) બનાવે છે.

કેલ્શિયમની જૈવિક ભૂમિકા

કેલ્શિયમ એ છોડ, પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોના શરીરમાં સામાન્ય મેક્રોન્યુટ્રિઅન્ટ છે. મનુષ્યો અને અન્ય કરોડઅસ્થિધારી પ્રાણીઓમાં, તેમાંથી મોટાભાગના હાડપિંજર અને દાંતમાં જોવા મળે છે. કેલ્શિયમ હાડકામાં હાઈડ્રોક્સીપેટાઈટના રૂપમાં જોવા મળે છે. અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓના મોટાભાગના જૂથોના "હાડપિંજર" (સ્પોન્જ, કોરલ પોલિપ્સ, મોલસ્ક, વગેરે) કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (ચૂનો) ના વિવિધ સ્વરૂપોમાંથી બનાવવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ આયનો રક્ત ગંઠાઈ જવાની પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ છે, અને કોષોની અંદરના સાર્વત્રિક બીજા સંદેશવાહક તરીકે પણ સેવા આપે છે અને વિવિધ અંતઃકોશિક પ્રક્રિયાઓનું નિયમન કરે છે - સ્નાયુ સંકોચન, એક્સોસાયટોસિસ, જેમાં હોર્મોન્સ અને ચેતાપ્રેષકોના સ્ત્રાવનો સમાવેશ થાય છે. માનવ કોષોના સાયટોપ્લાઝમમાં કેલ્શિયમની સાંદ્રતા લગભગ 10−4 mmol/l છે, આંતરસેલ્યુલર પ્રવાહીમાં તે લગભગ 2.5 mmol/l છે.

કેલ્શિયમની જરૂરિયાત વય પર આધાર રાખે છે. 19-50 વર્ષની વયના પુખ્ત વયના લોકો અને 4-8 વર્ષની વયના બાળકો સહિત, દૈનિક જરૂરિયાત (RDA) 1000 મિલિગ્રામ છે (1% ચરબીયુક્ત સામગ્રી સાથે આશરે 790 મિલી દૂધમાં સમાયેલ છે), અને 9 થી 18 વર્ષની વયના બાળકો સહિત - 1300 મિલિગ્રામ પ્રતિ દિવસ (1% ની ચરબીયુક્ત સામગ્રી સાથે આશરે 1030 મિલી દૂધમાં સમાયેલ છે). કિશોરાવસ્થા દરમિયાન, હાડપિંજરના ઝડપી વિકાસને કારણે પૂરતું કેલ્શિયમ લેવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. જો કે, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં સંશોધન મુજબ, માત્ર 11% છોકરીઓ અને 12-19 વર્ષની વયના 31% છોકરાઓ તેમની જરૂરિયાતો પ્રાપ્ત કરે છે. સંતુલિત આહારમાં, મોટાભાગના કેલ્શિયમ (આશરે 80%) બાળકના શરીરમાં ડેરી ઉત્પાદનો સાથે પ્રવેશ કરે છે. બાકીનું કેલ્શિયમ અનાજ (આખા અનાજની બ્રેડ અને બિયાં સાથેનો દાણો સહિત), કઠોળ, નારંગી, ગ્રીન્સ અને બદામમાંથી આવે છે. દૂધની ચરબી (માખણ, ક્રીમ, ખાટી ક્રીમ, ક્રીમ આધારિત આઈસ્ક્રીમ) પર આધારિત "ડેરી" ઉત્પાદનોમાં વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ કેલ્શિયમ હોતું નથી. ડેરી પ્રોડક્ટમાં દૂધની ચરબી જેટલી વધુ હોય છે, તેમાં કેલ્શિયમ ઓછું હોય છે. આંતરડામાં કેલ્શિયમનું શોષણ બે રીતે થાય છે: ટ્રાન્સસેલ્યુલર (ટ્રાન્સસેલ્યુલર) અને ઇન્ટરસેલ્યુલર (પેરાસેલ્યુલર). પ્રથમ મિકેનિઝમ વિટામિન ડી (કેલ્સીટ્રિઓલ) ના સક્રિય સ્વરૂપ અને તેના આંતરડાના રીસેપ્ટર્સની ક્રિયા દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે. તે ઓછાથી મધ્યમ કેલ્શિયમના સેવનમાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે. આહારમાં ઉચ્ચ કેલ્શિયમ સામગ્રી સાથે, ઇન્ટરસેલ્યુલર શોષણ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવવાનું શરૂ કરે છે, જે કેલ્શિયમ સાંદ્રતાના મોટા ઢાળ સાથે સંકળાયેલું છે. ટ્રાન્સસેલ્યુલર મિકેનિઝમને લીધે, કેલ્શિયમ ડ્યુઓડેનમમાં વધુ પ્રમાણમાં શોષાય છે (ત્યાં કેલ્સિટ્રિઓલ રીસેપ્ટર્સની સૌથી વધુ સાંદ્રતાને કારણે). આંતરકોષીય નિષ્ક્રિય સ્થાનાંતરણને લીધે, નાના આંતરડાના ત્રણેય વિભાગોમાં કેલ્શિયમ શોષણ સૌથી વધુ સક્રિય છે. કેલ્શિયમના પેરાસેલ્યુલર શોષણને લેક્ટોઝ (દૂધની ખાંડ) દ્વારા પ્રોત્સાહન આપવામાં આવે છે.

કેલ્શિયમનું શોષણ અમુક પ્રાણીની ચરબી (ગાયના દૂધની ચરબી અને બીફ ચરબી સહિત, પરંતુ ચરબીયુક્ત નહીં) અને પામ તેલ દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે. આવી ચરબીમાં રહેલા પાલમિટીક અને સ્ટીઅરીક ફેટી એસિડ આંતરડામાં પાચન દરમિયાન વિભાજિત થાય છે અને તેમના મુક્ત સ્વરૂપમાં, કેલ્શિયમને નિશ્ચિતપણે બાંધે છે, કેલ્શિયમ પાલ્મિટેટ અને કેલ્શિયમ સ્ટીઅરેટ (અદ્રાવ્ય સાબુ) બનાવે છે. આ સાબુના સ્વરૂપમાં, સ્ટૂલમાં કેલ્શિયમ અને ચરબી બંને નષ્ટ થાય છે. આ પદ્ધતિ કેલ્શિયમ શોષણમાં ઘટાડો, હાડકાના ખનિજીકરણમાં ઘટાડો અને પામ ઓઈલ (પામ ઓલીન) આધારિત શિશુ ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ કરીને શિશુઓમાં હાડકાની મજબૂતાઈના આડકતરા માપમાં ઘટાડો માટે જવાબદાર છે. આવા બાળકોમાં, આંતરડામાં કેલ્શિયમ સાબુની રચના સ્ટૂલના સખ્તાઇ, તેની આવર્તનમાં ઘટાડો, તેમજ વધુ વારંવાર રિગર્ગિટેશન અને કોલિક સાથે સંકળાયેલ છે.

રક્તમાં કેલ્શિયમની સાંદ્રતા, મોટી સંખ્યામાં મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓ માટે તેના મહત્વને કારણે, ચોક્કસપણે નિયમન કરવામાં આવે છે, અને યોગ્ય પોષણ અને ઓછી ચરબીવાળા ડેરી ઉત્પાદનો અને વિટામિન ડીના પર્યાપ્ત વપરાશ સાથે, ઉણપ થતી નથી. આહારમાં કેલ્શિયમ અને/અથવા વિટામિન ડીની લાંબા ગાળાની ઉણપ ઓસ્ટીયોપોરોસિસનું જોખમ વધારે છે અને બાળપણમાં રિકેટ્સનું કારણ બને છે.

કેલ્શિયમ અને વિટામિન ડીની વધુ પડતી માત્રા હાઈપરક્લેસીમિયાનું કારણ બની શકે છે. 19 થી 50 વર્ષની વયના પુખ્તો માટે મહત્તમ સલામત માત્રા દરરોજ 2500 મિલિગ્રામ (લગભગ 340 ગ્રામ એડમ ચીઝ) છે.

થર્મલ વાહકતા

સામયિક કોષ્ટકના તમામ ઘટકોમાં, કેટલાકને ઓળખી શકાય છે, જેના વિના જીવંત જીવોમાં માત્ર વિવિધ રોગોનો વિકાસ થતો નથી, પરંતુ સામાન્ય રીતે જીવવું અને સામાન્ય રીતે વધવું અશક્ય છે. આમાંથી એક કેલ્શિયમ છે.

તે રસપ્રદ છે કે જ્યારે આપણે આ ધાતુ વિશે એક સરળ પદાર્થ તરીકે વાત કરીએ છીએ, ત્યારે તેનો મનુષ્ય માટે કોઈ ફાયદો નથી, નુકસાન પણ નથી. જો કે, તમે Ca 2+ આયનોનો ઉલ્લેખ કરો કે તરત જ ઘણા બધા પોઈન્ટ ઉભા થાય છે જે તેમના મહત્વને દર્શાવે છે.

સામયિક કોષ્ટકમાં કેલ્શિયમની સ્થિતિ

કેલ્શિયમની લાક્ષણિકતા, અન્ય કોઈપણ તત્વની જેમ, સામયિક કોષ્ટકમાં તેનું સ્થાન સૂચવવાથી શરૂ થાય છે. છેવટે, આપેલ અણુ વિશે ઘણું શીખવાનું શક્ય બનાવે છે:

• પરમાણુ ચાર્જ;
• ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન, ન્યુટ્રોનની સંખ્યા;
• ઓક્સિડેશન સ્થિતિ, સૌથી વધુ અને સૌથી નીચું;
• ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન અને અન્ય મહત્વપૂર્ણ વસ્તુઓ.

અમે જે તત્વની વિચારણા કરી રહ્યા છીએ તે બીજા જૂથ, મુખ્ય પેટાજૂથના ચોથા મુખ્ય સમયગાળામાં સ્થિત છે અને તેનો સીરીયલ નંબર 20 છે. ઉપરાંત, સામયિક રાસાયણિક કોષ્ટક કેલ્શિયમનું અણુ વજન બતાવે છે - 40.08, જેનું સરેરાશ મૂલ્ય છે. આપેલ અણુના હાલના આઇસોટોપ્સ.

ઓક્સિડેશન સ્થિતિ એક છે, હંમેશા સ્થિર, +2 ની બરાબર. ફોર્મ્યુલા CaO. તત્વનું લેટિન નામ કેલ્શિયમ છે, તેથી Ca અણુનું પ્રતીક છે.

સરળ પદાર્થ તરીકે કેલ્શિયમની લાક્ષણિકતાઓ

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, આ તત્વ ધાતુ, ચાંદી-સફેદ રંગનું છે. સરળ પદાર્થ તરીકે કેલ્શિયમનું સૂત્ર Ca છે. તેની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિને લીધે, તે વિવિધ વર્ગો સાથે જોડાયેલા ઘણા સંયોજનો બનાવવા માટે સક્ષમ છે.

એકત્રીકરણની નક્કર સ્થિતિમાં, તે માનવ શરીરનો ભાગ નથી, તેથી તે ઔદ્યોગિક અને તકનીકી જરૂરિયાતો (મુખ્યત્વે રાસાયણિક સંશ્લેષણ) માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

તે પૃથ્વીના પોપડાની સૌથી સામાન્ય ધાતુઓમાંની એક છે, લગભગ 1.5%. તે આલ્કલાઇન પૃથ્વી જૂથ સાથે સંબંધિત છે, કારણ કે જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે ત્યારે તે આલ્કલીસ ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ પ્રકૃતિમાં તે બહુવિધ ખનિજો અને ક્ષારના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે. દરિયાના પાણીમાં પુષ્કળ કેલ્શિયમ (400 mg/l) સમાયેલું છે.

ક્રિસ્ટલ સેલ

કેલ્શિયમની લાક્ષણિકતાઓ ક્રિસ્ટલ જાળીની રચના દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જે બે પ્રકારના હોઈ શકે છે (કારણ કે ત્યાં આલ્ફા અને બીટા સ્વરૂપ છે):

• ઘન ચહેરો કેન્દ્રિત;
• વોલ્યુમ-કેન્દ્રિત.

પરમાણુમાં બોન્ડનો પ્રકાર ધાતુ હોય છે; જાળીના સ્થળો પર, બધી ધાતુઓની જેમ, અણુ આયનો હોય છે.

પ્રકૃતિમાં બનવું

પ્રકૃતિમાં ઘણા મુખ્ય પદાર્થો છે જે આ તત્વ ધરાવે છે.

1. દરિયાનું પાણી.
2. ખડકો અને ખનિજો.
3. જીવંત જીવો (શેલ્સ અને શેલ્સ, અસ્થિ પેશી, વગેરે).
4. પૃથ્વીના પોપડામાં ભૂગર્ભજળ.

નીચેના પ્રકારના ખડકો અને ખનિજોને કેલ્શિયમના કુદરતી સ્ત્રોત તરીકે ઓળખી શકાય છે.

1. ડોલોમાઇટ કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટનું મિશ્રણ છે.
2. ફ્લોરાઇટ કેલ્શિયમ ફ્લોરાઇડ છે.
3. જીપ્સમ - CaSO 4 2H 2 O.
4. કેલ્સાઇટ - ચાક, ચૂનાનો પત્થર, આરસ - કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ.
5. અલાબાસ્ટર - CaSO 4 ·0.5H 2 O.
6. ઉદાસીનતા.

કુલ મળીને, લગભગ 350 વિવિધ ખનિજો અને ખડકો છે જેમાં કેલ્શિયમ હોય છે.

મેળવવાની પદ્ધતિઓ

લાંબા સમય સુધી ધાતુને તેના મુક્ત સ્વરૂપમાં અલગ પાડવું શક્ય ન હતું, કારણ કે તેની રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ વધારે છે અને તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં શોધી શકાતી નથી. તેથી, 19મી સદી (1808) સુધી, પ્રશ્નમાંનું તત્વ સામયિક કોષ્ટક દ્વારા ઊભું થયેલું બીજું રહસ્ય હતું.

અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી હમ્ફ્રી ડેવી કેલ્શિયમને ધાતુ તરીકે સંશ્લેષણ કરવામાં સફળ રહ્યા. તેમણે જ સૌપ્રથમ વિદ્યુત પ્રવાહ સાથે ઘન ખનિજો અને ક્ષારના પીગળવાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની વિશિષ્ટતાઓ શોધી કાઢી હતી. આજે, આ ધાતુ મેળવવાની સૌથી સુસંગત રીત તેના ક્ષારનું વિદ્યુત વિચ્છેદન છે, જેમ કે:

• કેલ્શિયમ અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડનું મિશ્રણ;
• ફ્લોરાઇડ અને કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડનું મિશ્રણ.

એલ્યુમિનોથર્મીનો ઉપયોગ કરીને તેના ઓક્સાઇડમાંથી કેલ્શિયમ કાઢવાનું પણ શક્ય છે, જે ધાતુશાસ્ત્રમાં એક સામાન્ય પદ્ધતિ છે.

ભૌતિક ગુણધર્મો

ભૌતિક માપદંડો અનુસાર કેલ્શિયમની લાક્ષણિકતાઓને ઘણા મુદ્દાઓમાં વર્ણવી શકાય છે.

1. એકત્રીકરણની સ્થિતિ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં નક્કર હોય છે.
2. ગલનબિંદુ - 842 0 સે.
3. ધાતુ નરમ હોય છે અને તેને છરી વડે કાપી શકાય છે.
4. રંગ - ચાંદી-સફેદ, ચળકતી.
5. તે સારી વાહક અને ગરમી-વાહક ગુણધર્મો ધરાવે છે.
6. જ્યારે લાંબા સમય સુધી ગરમ થાય છે, ત્યારે તે પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે, પછી વરાળની સ્થિતિમાં, તેના ધાતુના ગુણધર્મો ગુમાવે છે. ઉત્કલન બિંદુ 1484 0 સે.

કેલ્શિયમના ભૌતિક ગુણધર્મોમાં એક ખાસિયત છે. જ્યારે ધાતુ પર દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અમુક સમયે તે તેના ધાતુના ગુણધર્મો અને વિદ્યુત સંચાલન કરવાની ક્ષમતા ગુમાવે છે. જો કે, એક્સપોઝરમાં વધુ વધારા સાથે, તે ફરીથી પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને પોતાને સુપરકન્ડક્ટર તરીકે પ્રગટ કરે છે, જે અન્ય તત્વો કરતાં આ સૂચકાંકોમાં અનેક ગણું વધારે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો

આ ધાતુની પ્રવૃત્તિ ઘણી વધારે છે. તેથી, ત્યાં ઘણી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ છે જેમાં કેલ્શિયમ પ્રવેશ કરે છે. તેના માટે તમામ બિન-ધાતુઓ સાથેની પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય છે, કારણ કે ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે તે ખૂબ જ મજબૂત છે.

1. સામાન્ય સ્થિતિમાં, તે અનુરૂપ દ્વિસંગી સંયોજનો બનાવવા માટે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે: હેલોજન, ઓક્સિજન.
2. જ્યારે ગરમ થાય છે: હાઇડ્રોજન, નાઇટ્રોજન, કાર્બન, સિલિકોન, ફોસ્ફરસ, બોરોન, સલ્ફર અને અન્ય.
3. ખુલ્લી હવામાં તે તરત જ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને ઓક્સિજન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, અને તેથી તે ગ્રે કોટિંગથી આવરી લેવામાં આવે છે.
4. એસિડ સાથે હિંસક પ્રતિક્રિયા આપે છે, કેટલીકવાર બળતરા પેદા કરે છે.

જ્યારે ક્ષારની વાત આવે છે ત્યારે કેલ્શિયમના રસપ્રદ ગુણધર્મો દેખાય છે. તેથી, છત અને દિવાલો પર ઉગતી સુંદર ગુફાઓ ભૂગર્ભ જળની અંદર પ્રક્રિયાઓના પ્રભાવ હેઠળ પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને બાયકાર્બોનેટમાંથી સમય જતાં રચાય છે તે સિવાય બીજું કંઈ નથી.

ધાતુ તેની સામાન્ય સ્થિતિમાં કેટલી સક્રિય છે તે ધ્યાનમાં લેતા, તે આલ્કલાઇન ધાતુઓની જેમ પ્રયોગશાળાઓમાં સંગ્રહિત થાય છે. ડાર્ક ગ્લાસ કન્ટેનરમાં, ચુસ્તપણે બંધ ઢાંકણ સાથે અને કેરોસીન અથવા પેરાફિનના સ્તર હેઠળ.

કેલ્શિયમ આયનની ગુણાત્મક પ્રતિક્રિયા એ જ્યોતને સુંદર, સમૃદ્ધ ઈંટ-લાલ રંગમાં રંગવાનું છે. તમે સંયોજનોની રચનામાં ધાતુને તેના કેટલાક ક્ષાર (કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ, ફ્લોરાઇડ, સલ્ફેટ, ફોસ્ફેટ, સિલિકેટ, સલ્ફાઇટ) ના અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ દ્વારા પણ ઓળખી શકો છો.

મેટલ જોડાણો

ધાતુના સંયોજનોના પ્રકાર નીચે મુજબ છે.

• ઓક્સાઇડ;
• હાઇડ્રોક્સાઇડ;
• કેલ્શિયમ ક્ષાર (મધ્યમ, એસિડિક, મૂળભૂત, ડબલ, જટિલ).

CaO તરીકે ઓળખાતા કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ મકાન સામગ્રી (ચૂનો) બનાવવા માટે થાય છે. જો તમે ઓક્સાઈડને પાણીથી બુઝાવો છો, તો તમને અનુરૂપ હાઇડ્રોક્સાઇડ મળે છે, જે આલ્કલીના ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

વિવિધ કેલ્શિયમ ક્ષાર, જેનો અર્થતંત્રના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગ થાય છે, તે ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ ધરાવે છે. આપણે ઉપર ઉલ્લેખ કર્યો છે કે કયા પ્રકારના ક્ષાર અસ્તિત્વમાં છે. ચાલો આ જોડાણોના પ્રકારોના ઉદાહરણો આપીએ.

1. મધ્યમ ક્ષાર - કાર્બોનેટ CaCO 3, ફોસ્ફેટ Ca 3 (PO 4) 2 અને અન્ય.
2. એસિડિક - હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ CaHSO 4.
3. મુખ્ય બાયકાર્બોનેટ (CaOH) 3 PO 4 છે.
4. જટિલ - Cl 2.
5. ડબલ - 5Ca(NO 3) 2 *NH 4 NO 3 *10H 2 O.

તે આ વર્ગના સંયોજનોના સ્વરૂપમાં છે કે કેલ્શિયમ જૈવિક પ્રણાલીઓ માટે મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે ક્ષાર શરીર માટે આયનોનો સ્ત્રોત છે.

જૈવિક ભૂમિકા

માનવ શરીર માટે કેલ્શિયમ કેમ મહત્વનું છે? તેના અનેક કારણો છે.

1. તે આ તત્વના આયનો છે જે આંતરકોષીય પદાર્થ અને પેશી પ્રવાહીનો ભાગ છે, ઉત્તેજના મિકેનિઝમ્સના નિયમનમાં ભાગ લે છે, હોર્મોન્સ અને ન્યુરોટ્રાન્સમીટરના ઉત્પાદનમાં ભાગ લે છે.
2. શરીરના કુલ વજનના લગભગ 2.5% જેટલા પ્રમાણમાં કેલ્શિયમ હાડકાં અને દાંતના દંતવલ્કમાં એકઠું થાય છે. આ ઘણું બધું છે અને આ માળખાને મજબૂત બનાવવામાં, તેમની શક્તિ અને સ્થિરતા જાળવવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેના વિના શરીરની વૃદ્ધિ અશક્ય છે.
3. બ્લડ ગંઠાઈ જવું એ પ્રશ્નમાં રહેલા આયનો પર પણ આધાર રાખે છે.
4. તે હૃદયના સ્નાયુનો એક ભાગ છે, તેના ઉત્તેજના અને સંકોચનમાં ભાગ લે છે.
5. તે એક્ઝોસાયટોસિસ અને અન્ય અંતઃકોશિક ફેરફારોની પ્રક્રિયાઓમાં સહભાગી છે.

જો વપરાશમાં લેવાયેલ કેલ્શિયમની માત્રા પર્યાપ્ત નથી, તો પછી રોગો જેમ કે:

• રિકેટ્સ;
• ઓસ્ટીયોપોરોસીસ;
• રક્ત રોગો.

પુખ્ત વયના લોકો માટે દૈનિક સેવન 1000 મિલિગ્રામ છે, અને 9 વર્ષથી વધુ ઉંમરના બાળકો માટે 1300 મિલિગ્રામ છે. શરીરમાં આ તત્વની વધુ પડતી અટકાવવા માટે, તમારે નિર્દિષ્ટ માત્રાથી વધુ ન હોવી જોઈએ. નહિંતર, આંતરડાના રોગો વિકસી શકે છે.

અન્ય તમામ જીવંત પ્રાણીઓ માટે, કેલ્શિયમ ઓછું મહત્વનું નથી. ઉદાહરણ તરીકે, ઘણા લોકો પાસે હાડપિંજર નથી, તેમ છતાં, તેમના મજબૂતીકરણના બાહ્ય માધ્યમો પણ આ ધાતુની રચના છે. તેમની વચ્ચે:

• શેલફિશ
• છીપ અને છીપ;
• જળચરો;
• કોરલ પોલિપ્સ.

તેઓ બધા તેમની પીઠ પર વહન કરે છે અથવા, સૈદ્ધાંતિક રીતે, જીવનની પ્રક્રિયામાં ચોક્કસ બાહ્ય હાડપિંજર બનાવે છે જે તેમને બાહ્ય પ્રભાવો અને શિકારીથી સુરક્ષિત કરે છે. તેનું મુખ્ય ઘટક કેલ્શિયમ ક્ષાર છે.

માનવીની જેમ કરોડરજ્જુને સામાન્ય વૃદ્ધિ અને વિકાસ માટે આ આયનોની જરૂર હોય છે અને તે ખોરાકમાંથી મેળવે છે.

ત્યાં ઘણા બધા વિકલ્પો છે જેની સાથે શરીરમાં ગુમ થયેલ તત્વને ફરી ભરવું શક્ય છે. શ્રેષ્ઠ, અલબત્ત, કુદરતી પદ્ધતિઓ છે - ઇચ્છિત અણુ ધરાવતા ઉત્પાદનો. જો કે, જો કોઈ કારણોસર આ અપૂરતું અથવા અશક્ય છે, તો તબીબી માર્ગ પણ સ્વીકાર્ય છે.

તેથી, કેલ્શિયમ ધરાવતા ખોરાકની સૂચિ કંઈક આના જેવી છે:

• ડેરી અને આથો દૂધ ઉત્પાદનો;
• માછલી
• હરિયાળી
• અનાજ (બિયાં સાથેનો દાણો, ચોખા, આખા અનાજના લોટમાંથી બનાવેલ બેકડ સામાન);
• કેટલાક સાઇટ્રસ ફળો (નારંગી, ટેન્ગેરિન);
• કઠોળ
• બધા બદામ (ખાસ કરીને બદામ અને અખરોટ).

જો તમને કેટલાક ખાદ્યપદાર્થોથી એલર્જી હોય અથવા અન્ય કારણોસર ખાઈ શકતા નથી, તો કેલ્શિયમ ધરાવતી તૈયારીઓ શરીરમાં જરૂરી તત્વના સ્તરને ફરીથી ભરવામાં મદદ કરશે.

તે બધા આ ધાતુના ક્ષાર છે, જે શરીર દ્વારા સરળતાથી શોષી લેવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, ઝડપથી લોહી અને આંતરડામાં શોષાય છે. તેમાંથી, સૌથી વધુ લોકપ્રિય અને વપરાયેલ નીચે મુજબ છે.

1. કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ - ઇન્જેક્શન માટે અથવા પુખ્ત વયના અને બાળકો માટે મૌખિક વહીવટ માટેનો ઉકેલ. તે રચનામાં મીઠાની સાંદ્રતામાં ભિન્ન છે; તેનો ઉપયોગ "ગરમ ઇન્જેક્શન" માટે થાય છે, કારણ કે જ્યારે ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે ત્યારે તે બરાબર આ સંવેદનાનું કારણ બને છે. સરળ મૌખિક વહીવટ માટે ફળોના રસ સાથેના સ્વરૂપો છે.
2. બંને ગોળીઓ (0.25 અથવા 0.5 ગ્રામ) અને ઇન્ટ્રાવેનસ ઇન્જેક્શન માટેના ઉકેલોમાં ઉપલબ્ધ છે. ઘણીવાર ટેબ્લેટ સ્વરૂપમાં તેમાં વિવિધ ફળ ઉમેરણો હોય છે.
3. કેલ્શિયમ લેક્ટેટ - 0.5 ગ્રામની ગોળીઓમાં ઉપલબ્ધ છે.