Ano ang calcium, ang reaksyon ng calcium sa oxygen. "calcium at mga compound nito Calcium chemistry
Panimula
Mga katangian at paggamit ng calcium
1 Mga katangiang pisikal
2 Mga katangian ng kemikal
3 Paglalapat
Pagkuha ng calcium
1 Electrolytic na produksyon ng calcium at mga haluang metal nito
2 Thermal na produksyon
3 Vacuum-thermal na pamamaraan para sa pagkuha ng calcium
3.1 Aluminothermic na paraan para sa pagbabawas ng calcium
3.2 Silicothermic na paraan para sa pagbabawas ng calcium
Praktikal na bahagi
Bibliograpiya
Panimula
Kemikal na elemento ng pangkat II ng periodic system ng Mendeleev, atomic number 20, atomic mass 40.08; pilak-puting magaan na metal. Ang natural na elemento ay pinaghalong anim na matatag na isotopes: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca at 48Ca, kung saan ang pinakakaraniwan ay 40 Ca (96, 97%).
Ang mga compound ng Ca - limestone, marmol, dyipsum (pati na rin ang dayap - isang produkto ng calcination ng limestone) ay ginamit na sa pagtatayo noong sinaunang panahon. Hanggang sa katapusan ng ika-18 siglo, itinuturing ng mga chemist na ang dayap ay isang simpleng solido. Noong 1789, iminungkahi ni A. Lavoisier na ang dayap, magnesia, barite, alumina at silica ay mga kumplikadong sangkap. Noong 1808, si G. Davy, na isinailalim ang pinaghalong basang slaked lime na may mercury oxide sa electrolysis na may mercury cathode, ay naghanda ng Ca amalgam, at sa pamamagitan ng distilling mercury mula dito, nakakuha siya ng metal na tinatawag na "Calcium" (mula sa Latin na calx, kasarian calcis - dayap) .
Ang kakayahan ng calcium na magbigkis ng oxygen at nitrogen ay naging posible na gamitin ito para sa paglilinis ng mga inert gas at bilang isang getter (Ang Getter ay isang substance na ginagamit upang sumipsip ng mga gas at lumikha ng malalim na vacuum sa mga electronic device.) sa mga kagamitan sa vacuum radio.
Ginagamit din ang kaltsyum sa metalurhiya ng tanso, nikel, mga espesyal na bakal at tanso; nagbubuklod sila ng mga nakakapinsalang dumi ng asupre, posporus, at labis na carbon. Para sa parehong mga layunin, ang mga haluang metal ng calcium na may silikon, lithium, sodium, boron, at aluminyo ay ginagamit.
Sa industriya, ang calcium ay nakukuha sa dalawang paraan:
) Sa pamamagitan ng pag-init ng briquetted mixture ng CaO at Al powder sa 1200 °C sa vacuum na 0.01 - 0.02 mm. rt. Art.; nakikilala sa pamamagitan ng reaksyon:
CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca
Ang singaw ng calcium ay namumuo sa malamig na ibabaw.
) Sa pamamagitan ng electrolysis ng isang melt ng CaCl2 at KCl na may likidong copper-calcium cathode, ang isang Cu - Ca alloy (65% Ca) ay inihanda, kung saan ang calcium ay distilled off sa temperatura na 950 - 1000 ° C sa isang vacuum ng 0.1 - 0.001 mmHg.
) Isang paraan para sa paggawa ng calcium sa pamamagitan ng thermal dissociation ng calcium carbide CaC2 ay binuo din.
Ang kaltsyum ay karaniwan sa kalikasan sa anyo ng iba't ibang mga compound. Sa crust ng daigdig ito ay nasa ikalima, na nagkakahalaga ng 3.25%, at kadalasang matatagpuan sa anyo ng limestone na CaCO. 3, dolomite CaCO 3MGCO 3, dyipsum CaSO 42H 2O, phosphorite Ca 3(P.O. 4)2 at fluorspar CaF 2, hindi binibilang ang makabuluhang proporsyon ng calcium sa komposisyon ng mga silicate na bato. Ang tubig sa dagat ay naglalaman ng average na 0.04% (wt.) calcium.
Sa gawaing kursong ito, pinag-aaralan ang mga katangian at paggamit ng calcium, gayundin ang teorya at teknolohiya ng mga vacuum-thermal na pamamaraan para sa paggawa nito.
. Mga katangian at paggamit ng calcium
.1 Mga katangiang pisikal
Ang kaltsyum ay isang kulay-pilak-puting metal, ngunit kumukupas kapag nalantad sa hangin dahil sa pagbuo ng oksido sa ibabaw nito. Ito ay isang ductile metal na mas matigas kaysa sa tingga. Crystal cell ?-Ang hugis ng Ca (matatag sa ordinaryong temperatura) nakasentro sa mukha na kubiko, a = 5.56 Å . Atomic radius 1.97 Å , ionic radius Ca 2+, 1,04Å . Densidad 1.54 g/cm 3(20°C). Higit sa 464 °C hexagonal ?-anyo. punto ng pagkatunaw 851 °C, punto ng kumukulo 1482 °C; koepisyent ng temperatura ng linear expansion 22·10 -6 (0-300 °C); thermal conductivity sa 20 °C 125.6 W/(m K) o 0.3 cal/(cm sec °C); tiyak na kapasidad ng init (0-100 °C) 623.9 J/(kg K) o 0.149 cal/(g °C); electrical resistivity sa 20 °C 4.6 10 -8ohm m o 4.6 10 -6 ohm cm; temperatura coefficient ng electrical resistance ay 4.57·10-3 (20 °C). Modulus ng elasticity 26 Gn/m 2(2600 kgf/mm 2); lakas ng makunat 60 MN/m 2(6 kgf/mm 2); nababanat na limitasyon 4 MN/m 2(0.4 kgf/mm 2), lakas ng ani 38 MN/m 2(3.8 kgf/mm 2); kamag-anak na pagpahaba 50%; Katigasan ng Brinell 200-300 Mn/m 2(20-30 kgf/mm 2). Ang kaltsyum ng sapat na mataas na kadalisayan ay plastik, madaling pinindot, pinagsama at pumapayag sa pagputol.
1.2 Mga katangian ng kemikal
Ang calcium ay isang aktibong metal. Kaya, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, madali itong nakikipag-ugnayan sa atmospheric oxygen at halogens:
Ca + O 2= 2 CaO (calcium oxide) (1)
Ca + Br 2= CaBr 2(calcium bromide). (2)
Ang kaltsyum ay tumutugon sa hydrogen, nitrogen, sulfur, phosphorus, carbon at iba pang hindi metal kapag pinainit:
Ca + H 2= SaN 2(calcium hydride) (3)
Ca + N 2= Ca 3N 2(calcium nitride) (4)
Ca + S = CaS (calcium sulfide) (5)
Ca + 2 P = Ca 3R 2(calcium phosphide) (6)
Ca + 2 C = CaC 2 (calcium carbide) (7)
Ang kaltsyum ay mabagal na tumutugon sa malamig na tubig, ngunit napakasigla sa mainit na tubig, na nagbibigay ng malakas na base Ca(OH)2 :
Ca + 2 H 2O = Ca(OH)2 + N 2 (8)
Bilang isang energetic na ahente ng pagbabawas, ang calcium ay maaaring mag-alis ng oxygen o mga halogens mula sa mga oxide at halides ng hindi gaanong aktibong mga metal, ibig sabihin, mayroon itong mga katangian ng pagbabawas:
Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)
Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)
Ang kaltsyum ay malakas na tumutugon sa mga acid upang maglabas ng hydrogen, tumutugon sa mga halogens at tuyong hydrogen upang bumuo ng CaH hydride 2. Kapag ang calcium ay pinainit ng grapayt, ang CaC carbide ay nabuo. 2. Ang kaltsyum ay nakukuha sa pamamagitan ng electrolysis ng tinunaw na CaCl 2o aluminothermic na pagbawas sa vacuum:
6CaO + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 TUNGKOL SA 3 (11)
Ang purong metal ay ginagamit upang bawasan ang mga compound ng Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U sa mga metal, at para sa deoxidation ng mga bakal.
1.3 Paglalapat
Ang kaltsyum ay lalong ginagamit sa iba't ibang industriya. Kamakailan lamang, ito ay nakakuha ng malaking kahalagahan bilang isang ahente ng pagbabawas sa paghahanda ng isang bilang ng mga metal.
Purong metal. Ang uranium ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng uranium fluoride na may calcium metal. Ang kaltsyum o ang mga hydride nito ay maaaring gamitin upang mabawasan ang mga titanium oxide, gayundin ang mga oxide ng zirconium, thorium, tantalum, niobium, at iba pang mga bihirang metal.
Ang kaltsyum ay isang mahusay na deoxidizer at degasser sa paggawa ng tanso, nikel, chromium-nickel alloys, espesyal na bakal, nickel at tin bronze; inaalis nito ang sulfur, phosphorus, at carbon mula sa mga metal at haluang metal.
Ang kaltsyum ay bumubuo ng mga refractory compound na may bismuth, kaya ginagamit ito upang linisin ang tingga mula sa bismuth.
Ang kaltsyum ay idinagdag sa iba't ibang magaan na haluang metal. Nakakatulong ito na mapabuti ang ibabaw ng ingot, pinong laki ng butil at bawasan ang oksihenasyon.
Ang mga haluang metal na naglalaman ng kaltsyum ay malawakang ginagamit. Maaaring gamitin ang mga lead alloy (0.04% Ca) sa paggawa ng mga cable sheath.
Ang mga antifriction alloy ng calcium at lead ay ginagamit sa teknolohiya. Ang mga mineral na kaltsyum ay malawakang ginagamit. Kaya, ang limestone ay ginagamit sa paggawa ng dayap, semento, sand-lime brick at direkta bilang isang materyales sa gusali, sa metalurhiya (flux), sa industriya ng kemikal para sa produksyon ng calcium carbide, soda, caustic soda, bleach, fertilizers, sa paggawa ng asukal, baso.
Ang tisa, marmol, Iceland spar, dyipsum, fluorite, atbp. ay praktikal na kahalagahan. Dahil sa kakayahang magbigkis ng oxygen at nitrogen, ang mga calcium o calcium alloy na may sodium at iba pang mga metal ay ginagamit para sa paglilinis ng mga marangal na gas at bilang isang getter sa vacuum radio equipment. Ginagamit din ang kaltsyum upang makagawa ng hydride, na pinagmumulan ng hydrogen sa bukid.
2. Pagkuha ng calcium
Mayroong ilang mga paraan upang makakuha ng calcium, ito ay electrolytic, thermal, vacuum-thermal.
.1 Electrolytic na produksyon ng calcium at mga haluang metal nito
Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ang katod sa una ay humipo sa tinunaw na electrolyte. Sa punto ng contact, isang likidong patak ng metal ay nabuo na mahusay na basa ang katod, na, kapag ang katod ay dahan-dahan at pantay na itinaas, ay tinanggal mula sa natunaw kasama nito at nagpapatigas. Sa kasong ito, ang solidified drop ay natatakpan ng isang solid film ng electrolyte, na nagpoprotekta sa metal mula sa oksihenasyon at nitriding. Sa pamamagitan ng tuluy-tuloy at maingat na pag-angat ng katod, ang calcium ay iginuhit sa mga baras.
2.2 Thermal na produksyon
kaltsyum kemikal electrolytic thermal
· Proseso ng Chloride: Binubuo ang teknolohiya ng pagtunaw at pag-dehydrate ng calcium chloride, pagtunaw ng lead, paggawa ng double lead-sodium alloy, paggawa ng ternary lead-sodium-calcium alloy at pagtunaw ng ternary alloy na may lead pagkatapos alisin ang mga asin. Ang reaksyon sa calcium chloride ay nagpapatuloy ayon sa equation
CaCl 2 +Na 2Pb 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)
· Proseso ng Carbide: Ang batayan para sa paggawa ng lead-calcium alloy ay ang reaksyon sa pagitan ng calcium carbide at molten lead ayon sa equation
CaC 2+ 3Pb = Pb3 Ca+2C. (13)
2.3 Vacuum-thermal na pamamaraan para sa paggawa ng calcium
Mga hilaw na materyales para sa vacuum-thermal method
Ang hilaw na materyal para sa thermal reduction ng calcium oxide ay lime, na nakuha sa pamamagitan ng calcining limestone. Ang mga pangunahing kinakailangan para sa mga hilaw na materyales ay ang mga sumusunod: ang dayap ay dapat na kasing dalisay hangga't maaari at naglalaman ng isang minimum na mga impurities na maaaring mabawasan at ma-convert sa metal kasama ng calcium, lalo na ang mga alkali metal at magnesium. Ang apog ay dapat na sunugin hanggang ang carbonate ay ganap na mabulok, ngunit hindi bago ito ma-sinter, dahil ang reducibility ng sintered na materyal ay mas mababa. Ang pinaputok na produkto ay dapat protektahan mula sa pagsipsip ng kahalumigmigan at carbon dioxide, ang paglabas nito sa panahon ng pagbawi ay binabawasan ang pagganap ng proseso. Ang teknolohiya para sa calcining limestone at pagproseso ng calcined na produkto ay katulad ng pagproseso ng dolomite para sa silicothermic na paraan ng paggawa ng magnesium.
.3.1 Aluminothermic na paraan para sa pagbabawas ng calcium
Ang diagram ng pag-asa sa temperatura ng pagbabago sa libreng enerhiya ng oksihenasyon ng isang bilang ng mga metal (Larawan 1) ay nagpapakita na ang calcium oxide ay isa sa pinaka matibay at mahirap na bawasan ang mga oxide. Hindi ito mababawasan ng iba pang mga metal sa karaniwang paraan - sa medyo mababang temperatura at presyon ng atmospera. Sa kabaligtaran, ang kaltsyum mismo ay isang mahusay na ahente ng pagbabawas para sa iba pang mahirap-bawasan na mga compound at isang ahente ng deoxidizing para sa maraming mga metal at haluang metal. Ang pagbawas ng calcium oxide sa pamamagitan ng carbon ay karaniwang imposible dahil sa pagbuo ng calcium carbide. Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang calcium ay may medyo mataas na presyon ng singaw, ang oksido nito ay maaaring mabawasan sa vacuum sa pamamagitan ng aluminyo, silikon o kanilang mga haluang metal ayon sa reaksyon.
CaO + Ako? Ca + MeO (14).
Sa ngayon, tanging ang aluminothermic na paraan para sa paggawa ng calcium ang nakahanap ng praktikal na aplikasyon, dahil mas madaling bawasan ang CaO na may aluminyo kaysa sa silikon. Mayroong iba't ibang mga pananaw sa kimika ng pagbabawas ng calcium oxide na may aluminyo. Naniniwala sina L. Pidgeon at I. Atkinson na ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagbuo ng calcium monoaluminate:
CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3Ca. (15)
Ipinapahiwatig ng V. A. Pazukhin at A. Ya. Fischer na ang proseso ay nangyayari sa pagbuo ng tricalcium aluminate:
CaO + 2Al = 3CaO Al 2O 3+ 3Ca. (16)
Ayon kay A.I. Voinitsky, ang pagbuo ng pentacalcium trialuminate ay nangingibabaw sa reaksyon:
CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 + 9Ca. (17)
Ang pinakabagong pananaliksik nina A. Yu. Taits at A. I. Voinitsky ay itinatag na ang aluminothermic na pagbawas ng calcium ay nangyayari sa mga hakbang. Sa una, ang paglabas ng calcium ay sinamahan ng pagbuo ng 3CaO·AI 2O 3, na pagkatapos ay tumutugon sa calcium oxide at aluminyo upang bumuo ng 3CaO 3AI 2O 3. Ang reaksyon ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:
CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2O 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca
(3CaO Al 2O 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2O 3+ 3Ca
CaO+ 6A1 = 5CaO 3Al 2O 3+ 9Ca
Dahil ang pagbawas ng oksido ay nangyayari sa pagpapalabas ng singaw na kaltsyum, at ang natitirang mga produkto ng reaksyon ay nasa isang condensed na estado, madali itong paghiwalayin at i-condense ito sa mga cooled na lugar ng pugon. Ang mga pangunahing kondisyon na kinakailangan para sa vacuum-thermal na pagbabawas ng calcium oxide ay mataas na temperatura at mababang natitirang presyon sa system. Nasa ibaba ang ugnayan sa pagitan ng temperatura at equilibrium na presyon ng singaw ng calcium. Ang libreng enerhiya ng reaksyon (17), na kinakalkula para sa mga temperatura 1124-1728° K ay ipinahayag
F T = 184820 + 6.95T-12.1 T lg T.
Kaya ang logarithmic dependence ng equilibrium calcium vapor pressure (mm Hg)
Lg p = 3.59 - 4430\T.
L. Pidgeon at I. Atkinson ay natukoy sa eksperimento ang equilibrium vapor pressure ng calcium. Ang isang detalyadong pagsusuri ng thermodynamic ng reaksyon ng pagbawas ng calcium oxide na may aluminyo ay isinagawa ni I. I. Matveenko, na nagbigay ng mga sumusunod na dependences sa temperatura ng equilibrium pressure ng calcium vapor:
Lg p Ca(1) =8.64 - 12930\T mm Hg.
Lg p Ca(2) =8.62 - 11780\T mmHg.
Lg p Ca(3 )=8.75 - 12500\T mmHg.
Ang kinakalkula at pang-eksperimentong data ay inihambing sa Talahanayan. 1.
Talahanayan 1 - Epekto ng temperatura sa pagbabago sa equilibrium elasticity ng calcium vapor sa mga system (1), (2), (3), (3), mm Hg.
Temperatura °СEksperimental na dataKinakalkula sa mga system(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
Mula sa ipinakitang data ay malinaw na ang pinaka-kanais-nais na mga kondisyon ay para sa mga pakikipag-ugnayan sa mga sistema (2) at (3) o (3"). Ito ay tumutugma sa mga obserbasyon, dahil ang pentacalcium trialuminate at tricalcium aluminate ay nangingibabaw sa mga nalalabi ng singil pagkatapos ng pagbabawas ng calcium oxide na may aluminyo.
Ang data sa equilibrium elasticity ay nagpapakita na ang pagbabawas ng calcium oxide na may aluminyo ay posible sa temperatura na 1100-1150 ° C. Upang makamit ang isang praktikal na katanggap-tanggap na rate ng reaksyon, ang natitirang presyon sa Growth system ay dapat na nasa ibaba ng equilibrium P katumbas , ibig sabihin, ang hindi pagkakapantay-pantay na P ay dapat obserbahan katumbas >P ost , at ang proseso ay dapat isagawa sa mga temperatura ng pagkakasunud-sunod ng 1200°. Ang pananaliksik ay itinatag na sa isang temperatura ng 1200-1250 °, ang mataas na paggamit (hanggang sa 70-75%) at mababang tiyak na pagkonsumo ng aluminyo (mga 0.6-0.65 kg bawat kg ng calcium) ay nakakamit.
Ayon sa interpretasyon sa itaas ng kimika ng proseso, ang pinakamainam na komposisyon ay isang singil na idinisenyo upang bumuo ng 5CaO 3Al sa nalalabi 2O 3. Upang mapataas ang antas ng paggamit ng aluminyo, kapaki-pakinabang na magbigay ng ilang labis na calcium oxide, ngunit hindi masyadong marami (10-20%), kung hindi, ito ay negatibong makakaapekto sa iba pang mga tagapagpahiwatig ng proseso. Sa isang pagtaas sa antas ng paggiling ng aluminyo mula sa mga particle na 0.8-0.2 mm hanggang minus 0.07 mm (ayon sa V. A. Pazukhin at A. Ya. Fischer), ang paggamit ng aluminyo sa pagtaas ng reaksyon mula 63.7 hanggang 78%.
Ang paggamit ng aluminum ay naiimpluwensyahan din ng charge briquetting mode. Ang pinaghalong dayap at pulbos na aluminyo ay dapat na briquetted nang walang mga binder (upang maiwasan ang ebolusyon ng gas sa isang vacuum) sa presyon na 150 kg/cm3 2. Sa mas mababang presyon, ang paggamit ng aluminyo ay bumababa dahil sa paghihiwalay ng tinunaw na aluminyo sa sobrang buhaghag na mga briquette, at sa mataas na presyon - dahil sa mahinang gas permeability. Ang pagkakumpleto at bilis ng pagbawi ay nakasalalay din sa density ng mga briquette sa retort. Kapag inilalagay ang mga ito nang walang mga puwang, kapag ang gas permeability ng buong hawla ay mababa, ang paggamit ng aluminyo ay makabuluhang nabawasan.
Figure 2 - Scheme para sa pagkuha ng calcium sa pamamagitan ng vacuum-thermal method.
Alumino-thermal method na teknolohiya
Ang teknolohikal na pamamaraan para sa paggawa ng calcium sa pamamagitan ng aluminothermic na pamamaraan ay ipinapakita sa Fig. 2. Ang apog ay ginagamit bilang panimulang materyal, at ang aluminyo na pulbos na ginawa mula sa pangunahin (mas mahusay) o pangalawang aluminyo ay ginagamit bilang isang ahente ng pagbabawas. Ang aluminyo na ginagamit bilang isang ahente ng pagbabawas, pati na rin ang mga hilaw na materyales, ay hindi dapat maglaman ng mga impurities ng mataas na pabagu-bago ng mga metal: magnesium, zinc, alkalis, atbp., na maaaring sumingaw at maging condensate. Dapat itong isaalang-alang kapag pumipili ng mga grado ng recycled na aluminyo.
Ayon sa paglalarawan ng S. Loomis at P. Staub, sa USA, sa planta ng New England Lime Co. sa Canaan (Connecticut), ang calcium ay ginawa ng isang aluminothermic na pamamaraan. Ang apog ng sumusunod na tipikal na komposisyon ay ginagamit,%: 97.5 CaO, 0.65 MgO, 0.7 SiO 2, 0.6 Fe 2Oz + AlOz, 0.09 Na 2O+K 2Oh, 0.5 ang natitira. Ang calcined na produkto ay giniling sa isang Raymond mill na may isang centrifugal separator, ang grinding fineness ay (60%) minus 200 mesh. Ang alikabok ng aluminyo, na isang basurang produkto mula sa paggawa ng pulbos ng aluminyo, ay ginagamit bilang isang ahente ng pagbabawas. Ang nasusunog na apog mula sa mga saradong bin at aluminyo mula sa mga tambol ay ipapakain sa dosing scale at pagkatapos ay sa mixer. Pagkatapos ng paghahalo, ang pinaghalong briquetted gamit ang isang tuyo na paraan. Sa nabanggit na halaman, ang calcium ay nabawasan sa mga retort furnace, na dati ay ginamit upang makakuha ng magnesium sa pamamagitan ng silicothermic na pamamaraan (Larawan 3). Ang mga hurno ay pinainit gamit ang generator gas. Ang bawat furnace ay may 20 horizontal retorts na gawa sa heat-resistant steel na naglalaman ng 28% Cr at 15% Ni.
Figure 3 - Retort furnace para sa produksyon ng calcium
Haba ng retort 3 m, diameter 254 mm, kapal ng pader 28 mm. Ang pagbabawas ay nangyayari sa pinainit na bahagi ng retort, at ang paghalay ay nangyayari sa pinalamig na dulo na nakausli mula sa pagsasalita. Ang mga briquette ay ipinakilala sa retort sa mga bag ng papel, pagkatapos ay ang mga capacitor ay ipinasok at ang retort ay sarado. Inilalabas ang hangin gamit ang mga mekanikal na vacuum pump sa simula ng cycle. Pagkatapos ang mga diffusion pump ay konektado at ang natitirang presyon ay nabawasan sa 20 microns.
Ang mga retort ay pinainit hanggang 1200°. Sa loob ng 12 oras. Pagkatapos mag-load, ang mga retort ay binubuksan at ibinababa. Ang nagresultang calcium ay nasa anyo ng isang guwang na silindro ng isang siksik na masa ng malalaking kristal na idineposito sa ibabaw ng isang manggas na bakal. Ang pangunahing karumihan sa kaltsyum ay magnesiyo, na kung saan ay nabawasan muna at higit sa lahat ay puro sa layer na katabi ng manggas. Ang karaniwang nilalaman ng karumihan ay; 0.5-1% Mg, mga 0.2% Al, 0.005-0.02% Mn, hanggang 0.02% N, iba pang mga impurities - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - nangyayari sa hanay na 0.005-0.04%. Gumamit sina A. Yu. Taits at A. I. Voinitsky ng isang semi-factory electric vacuum furnace na may mga heater ng karbon upang makagawa ng calcium sa pamamagitan ng aluminothermic na pamamaraan at nakamit ang antas ng paggamit ng aluminyo na 60%, isang tiyak na pagkonsumo ng aluminyo na 0.78 kg, isang tiyak na pagkonsumo ng singil ng 4.35 kg, at isang tiyak na pagkonsumo ng kuryente 14 kW/h bawat 1 kg ng metal.
Ang nagresultang metal, maliban sa isang admixture ng magnesium, ay nakikilala sa pamamagitan ng medyo mataas na kadalisayan. Sa karaniwan, ang nilalaman ng mga impurities sa loob nito ay: 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 Paraan ng pagbawi ng silicothermic kaltsyum
Ang silicothermic na pamamaraan ay lubhang nakatutukso; ang reducing agent ay ferrosilicon, isang reagent na mas mura kaysa aluminyo. Gayunpaman, ang proseso ng silicothermic ay mas mahirap ipatupad kaysa sa aluminothermic. Ang pagbabawas ng calcium oxide sa pamamagitan ng silikon ay nagpapatuloy ayon sa equation
CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2Ca. (18)
Ang equilibrium vapor pressure ng calcium, na kinakalkula mula sa mga libreng halaga ng enerhiya, ay:
°С1300140015001600Р, mm Hg. st0.080.150.752.05
Samakatuwid, sa isang vacuum ng pagkakasunud-sunod ng 0.01 mm Hg. Art. Ang pagbabawas ng calcium oxide ay thermodynamically posible sa temperatura na 1300°. Sa pagsasagawa, upang matiyak ang katanggap-tanggap na bilis, ang proseso ay dapat isagawa sa temperatura na 1400-1500 °.
Ang reaksyon ng pagbabawas ng calcium oxide na may silicoaluminium, kung saan ang parehong aluminyo at silikon na haluang metal ay nagsisilbing mga ahente ng pagbabawas, ay medyo mas madali. Natukoy ng mga eksperimento na ang pagbabawas sa aluminyo ay nangingibabaw sa una; at ang reaksyon ay nagpapatuloy sa huling pagbuo ng bCaO 3Al 2Oz ayon sa scheme na nakabalangkas sa itaas (Larawan 1). Ang pagbabawas ng silikon ay nagiging makabuluhan sa mas mataas na temperatura kapag ang karamihan sa aluminyo ay nag-react; ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagbuo ng 2CaO SiO 2. Sa buod, ang pagbabawas ng reaksyon ng calcium oxide na may silicoaluminum ay ipinahayag ng sumusunod na equation:
mSi + n Al + (4m +2 ?) CaO = m(2CaO ·SiO 2) + ?n(5CaO Al 2O3 ) + (2m +1, 5n) Ca.
Ang pananaliksik ni A. Yu. Taits at A. I. Voinitsky ay itinatag na ang calcium oxide ay nabawasan ng 75% ferrosilicon na may metal yield na 50-75% sa temperatura na 1400-1450° sa vacuum na 0.01-0.03 mm Hg. Art.; silicoaluminum na naglalaman ng 60-30% Si at 32-58% Al (ang natitira ay iron, titanium, atbp.), binabawasan ang calcium oxide na may metal yield na humigit-kumulang 70% sa temperaturang 1350-1400° sa vacuum na 0.01-0.05 mm Hg . Art. Napatunayan ng mga eksperimento sa isang semi-factory scale ang pangunahing posibilidad ng paggawa ng calcium mula sa dayap gamit ang ferrosilicon at silicoaluminum. Ang pangunahing kahirapan sa hardware ay ang pagpili ng isang stand sa ilalim ng mga kondisyon ng proseso ng lining na ito.
Kapag nilutas ang problemang ito, ang pamamaraan ay maaaring ipatupad sa industriya. Decomposition ng calcium carbide Pagkuha ng calcium metal sa pamamagitan ng decomposition ng calcium carbide
CaC2 = Ca + 2C
dapat ituring na isang promising na paraan. Sa kasong ito, ang grapayt ay nakuha bilang pangalawang produkto. V. Mauderli, E. Moser, at V. Treadwell, na nakalkula ang libreng enerhiya ng pagbuo ng calcium carbide mula sa thermochemical data, nakuha ang sumusunod na expression para sa calcium vapor pressure sa purong calcium carbide:
ca = 1.35 - 4505\T (1124-1712° K),
lgp ca = 6.62 - 13523\T (1712-2000° K).
Tila, ang komersyal na calcium carbide ay nabubulok sa mas mataas na temperatura kaysa sa mga sumusunod mula sa mga expression na ito. Ang parehong mga may-akda ay nag-uulat ng thermal decomposition ng calcium carbide sa mga compact na piraso sa 1600-1800° sa isang vacuum na 1 mm Hg. Art. Ang ani ng grapayt ay 94%, ang kaltsyum ay nakuha sa anyo ng isang siksik na patong sa refrigerator. A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar upang matukoy ang mga katangian ng grapayt na nakuha sa pamamagitan ng agnas ng calcium carbide, ang huli ay pinainit sa isang vacuum na 0.3-1 mm Hg. Art. sa temperatura na 1630-1750°. Ang nagreresultang graphite ay naiiba sa Acheson graphite sa pagkakaroon ng mas malalaking butil, mas malaking electrical conductivity at mas mababang volumetric na timbang.
3. Praktikal na bahagi
Ang pang-araw-araw na paglabas ng magnesiyo mula sa isang electrolyzer sa kasalukuyang 100 kA ay 960 kg kapag pinapakain ang paliguan na may magnesium chloride. Ang boltahe sa electrolyzer ay 0.6 V. Tukuyin:
)Kasalukuyang output sa katod;
)Ang dami ng chlorine na ginawa bawat araw, sa kondisyon na ang kasalukuyang output sa anode ay katumbas ng kasalukuyang output sa anode;
)Araw-araw na pagpuno ng MgCl 2sa electrolyzer sa kondisyon na ang pagkawala ng MgCl 2 pangunahing nangyayari sa putik at sublimation. Ang halaga ng putik ay 0.1 bawat 1t ng Mg na naglalaman ng MgCl 2 sa sublimate 50%. Ang halaga ng sublimation ay 0.05 t bawat 1 t Mg. Komposisyon ng magnesium chloride na ibinubuhos,%: 92 MgCl2 at 8 NaCl.
.Tukuyin ang kasalukuyang output sa cathode:
m atbp =I ?·k Mg · ?
?=m atbp \ako· ?k Mg =960000\100000·0.454·24=0.881 o 88.1%
.Tukuyin ang halaga ng Cl na natatanggap bawat araw:
x=960000g\24g\mol=40000 mol
Nagko-convert sa volume:
x=126785.7 m3
3.a) Maghanap ng purong MgCl 2, upang makagawa ng 960 kg Mg.
x=95·960\24.3=3753 kg=37.53 t.
b) pagkalugi na may putik. Mula sa komposisyon ng magnesium electrolyzers, %: 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 .
kg - 1000 kg
m wow =960 kg - masa ng putik bawat araw.
Bawat araw 96 kg ng putik: 96·0.35 (MgCl2 may putik).
c) pagkalugi na may mga sublimate:
kg - 1000 kg
kg sublimate: 48·0.5=24 kg MgCl 2 na may mga sublimate.
Kabuuang Mg na kailangan mong punan:
33.6+24=3810.6 kg MgCl2 kada araw
Bibliograpiya
Mga Batayan ng Metalurhiya III
<#"justify">metalurhiya ng Al at Mg. Vetyukov M.M., Tsyplokov A.M.
Nagtuturo
Kailangan mo ng tulong sa pag-aaral ng isang paksa?
Ang aming mga espesyalista ay magpapayo o magbibigay ng mga serbisyo sa pagtuturo sa mga paksang interesado ka.
Isumite ang iyong aplikasyon na nagpapahiwatig ng paksa ngayon upang malaman ang tungkol sa posibilidad ng pagkuha ng konsultasyon.
Ang kaltsyum ay matatagpuan sa ika-apat na pangunahing panahon, ang pangalawang pangkat, ang pangunahing subgroup, ang serial number ng elemento ay 20. Ayon sa periodic table ng Mendeleev, ang atomic weight ng calcium ay 40.08. Ang formula ng pinakamataas na oksido ay CaO. Ang calcium ay may Latin na pangalan kaltsyum, kaya ang simbolo ng atom ng elemento ay Ca.
Mga katangian ng calcium bilang isang simpleng sangkap
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang calcium ay isang silvery-white metal. Ang pagkakaroon ng mataas na aktibidad ng kemikal, ang elemento ay may kakayahang bumuo ng maraming mga compound ng iba't ibang klase. Ang elemento ay mahalaga para sa mga teknikal at pang-industriya na synthesis ng kemikal. Ang metal ay laganap sa crust ng lupa: ang bahagi nito ay halos 1.5%. Ang kaltsyum ay kabilang sa pangkat ng mga alkaline earth metal: kapag natunaw sa tubig, gumagawa ito ng alkalis, ngunit sa kalikasan ito ay nangyayari sa anyo ng maraming mineral at. Ang tubig sa dagat ay naglalaman ng calcium sa mataas na konsentrasyon (400 mg/l).
Purong sodiumAng mga katangian ng calcium ay nakasalalay sa istraktura ng kristal na sala-sala nito. Ang elementong ito ay may dalawang uri: cubic face-centric at volume-centric. Ang uri ng bono sa molekula ay metal.
Mga likas na mapagkukunan ng calcium:
- apatite;
- alabastro;
- dyipsum;
- calcite;
- fluorite;
- dolomite.
Mga pisikal na katangian ng calcium at mga paraan ng pagkuha ng metal
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang calcium ay nasa solidong estado ng pagsasama-sama. Ang metal ay natutunaw sa 842 °C. Ang calcium ay isang magandang electrical at thermal conductor. Kapag pinainit, ito ay unang nagiging isang likido at pagkatapos ay sa isang estado ng singaw at nawawala ang mga katangian ng metal. Ang metal ay napakalambot at maaaring putulin gamit ang kutsilyo. Kumukulo sa 1484 °C.
Sa ilalim ng presyon, nawawala ang kaltsyum sa mga katangian ng metal at conductivity ng kuryente. Ngunit pagkatapos ay ang mga katangian ng metal ay naibalik at ang mga katangian ng isang superconductor ay lumilitaw, ilang beses na mas mataas sa kanilang pagganap kaysa sa iba.
Sa loob ng mahabang panahon hindi posible na makakuha ng calcium nang walang mga impurities: dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, ang elementong ito ay hindi nangyayari sa kalikasan sa dalisay na anyo nito. Ang elemento ay natuklasan sa simula ng ika-19 na siglo. Ang kaltsyum bilang isang metal ay unang na-synthesize ng British chemist na si Humphry Davy. Natuklasan ng siyentipiko ang mga kakaiba ng pakikipag-ugnayan ng mga natutunaw na solidong mineral at asing-gamot na may electric current. Sa ngayon, ang electrolysis ng mga calcium salts (isang pinaghalong calcium at potassium chloride, isang pinaghalong fluoride at calcium chloride) ay nananatiling pinaka-kaugnay na paraan para sa paggawa ng metal. Ang kaltsyum ay nakuha din mula sa oksido nito gamit ang aluminothermy, isang karaniwang pamamaraan sa metalurhiya.
Mga kemikal na katangian ng calcium
Ang kaltsyum ay isang aktibong metal na pumapasok sa maraming pakikipag-ugnayan. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, madali itong tumugon, na bumubuo ng kaukulang mga binary compound: na may oxygen, mga halogens. Mag-click upang matuto nang higit pa tungkol sa mga compound ng calcium. Kapag pinainit, ang calcium ay tumutugon sa nitrogen, hydrogen, carbon, silicon, boron, phosphorus, sulfur at iba pang mga sangkap. Sa bukas na hangin, agad itong nakikipag-ugnayan sa oxygen at carbon dioxide, at samakatuwid ay natatakpan ng kulay abong patong.
Marahas na tumutugon sa mga acid at kung minsan ay nag-aapoy. Sa mga asing-gamot, ang calcium ay nagpapakita ng mga kagiliw-giliw na katangian. Halimbawa, ang cave stalactites at stalagmites ay calcium carbonate, unti-unting nabuo mula sa tubig, carbon dioxide at bikarbonate bilang resulta ng mga proseso sa loob ng tubig sa lupa.
Dahil sa mataas na aktibidad nito sa normal nitong estado, ang calcium ay iniimbak sa mga laboratoryo sa madilim, selyadong mga lalagyan ng salamin sa ilalim ng isang layer ng paraffin o kerosene. Ang isang husay na reaksyon sa calcium ion ay ang pangkulay ng apoy sa isang rich brick-red na kulay.
Ang kaltsyum ay nagiging apoy na pula
Ang metal sa komposisyon ng mga compound ay maaaring makilala sa pamamagitan ng hindi matutunaw na precipitates ng ilang mga asing-gamot ng elemento (plurayd, carbonate, sulfate, silicate, pospeyt, sulfite).
Reaksyon ng tubig na may calcium
Ang kaltsyum ay nakaimbak sa mga garapon sa ilalim ng isang layer ng proteksiyon na likido. Upang magsagawa ng isang demonstrasyon kung paano nangyayari ang reaksyon ng tubig at kaltsyum, hindi mo maaaring alisin lamang ang metal at putulin ang nais na piraso mula dito. Mas madaling gumamit ng calcium metal sa laboratoryo sa anyo ng mga shavings.
Kung walang metal shavings at may malalaking tipak lamang ng calcium sa garapon, kakailanganin mo ng mga pliers o martilyo. Ang natapos na piraso ng calcium ng kinakailangang sukat ay inilalagay sa isang prasko o baso ng tubig. Ang mga shaving ng calcium ay inilalagay sa isang mangkok sa isang gauze bag.
Ang kaltsyum ay lumulubog sa ilalim, at ang paglabas ng hydrogen ay nagsisimula (una sa lugar kung saan matatagpuan ang sariwang bali ng metal). Unti-unti, ang gas ay inilabas mula sa ibabaw ng calcium. Ang proseso ay kahawig ng marahas na pagkulo, at sa parehong oras ang isang precipitate ng calcium hydroxide (slaked lime) ay nabuo.
Lime slaking
Ang isang piraso ng calcium ay lumulutang, nahuli sa mga bula ng hydrogen. Pagkaraan ng humigit-kumulang 30 segundo, natutunaw ang calcium at ang tubig ay nagiging maulap na puti dahil sa pagbuo ng isang hydroxide suspension. Kung ang reaksyon ay isinasagawa hindi sa isang beaker, ngunit sa isang test tube, maaari mong obserbahan ang paglabas ng init: ang test tube ay mabilis na nagiging mainit. Ang reaksyon ng calcium sa tubig ay hindi nagtatapos sa isang kamangha-manghang pagsabog, ngunit ang pakikipag-ugnayan ng dalawang sangkap ay nagpapatuloy nang masigla at mukhang kamangha-manghang. Ang karanasan ay ligtas.
Kung ang bag na may natitirang kaltsyum ay tinanggal mula sa tubig at nakahawak sa hangin, pagkatapos ng ilang oras, bilang isang resulta ng patuloy na reaksyon, ang malakas na pag-init ay magaganap at ang natitirang kaltsyum sa gasa ay kumukulo. Kung ang bahagi ng maulap na solusyon ay sinala sa pamamagitan ng isang funnel sa isang baso, pagkatapos ay kapag ang carbon monoxide CO₂ ay dumaan sa solusyon, isang precipitate ang bubuo. Hindi ito nangangailangan ng carbon dioxide - maaari mong hipan ang exhaled air sa solusyon sa pamamagitan ng isang glass tube.
Ang calcium ay isang kemikal na elemento ng pangkat II na may atomic number na 20 sa periodic table, na itinalaga ng simbolo na Ca (lat. Calcium). Ang kaltsyum ay isang malambot na alkaline earth metal na may kulay silvery-grey.
Element 20 ng periodic table Ang pangalan ng elemento ay nagmula sa lat. calx (sa genitive case calcis) - "dayap", "malambot na bato". Ito ay iminungkahi ng English chemist na si Humphry Davy, na naghiwalay ng calcium metal noong 1808.
Ang mga compound ng calcium - limestone, marmol, dyipsum (pati na rin ang dayap - isang produkto ng calcination ng limestone) ay ginamit sa pagtatayo ng ilang libong taon na ang nakalilipas.
Ang kaltsyum ay isa sa mga pinakakaraniwang elemento sa Earth. Ang mga compound ng calcium ay matatagpuan sa halos lahat ng tissue ng hayop at halaman. Ito ay bumubuo ng 3.38% ng masa ng crust ng daigdig (ika-5 sa pinaka-sagana pagkatapos ng oxygen, silikon, aluminyo at bakal).
Paghahanap ng calcium sa kalikasan
Dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, ang calcium ay hindi nangyayari sa libreng anyo sa kalikasan.
Ang kaltsyum ay bumubuo ng 3.38% ng masa ng crust ng lupa (ika-5 sa pinaka-sagana pagkatapos ng oxygen, silikon, aluminyo at bakal). Ang nilalaman ng elemento sa tubig dagat ay 400 mg/l.
Isotopes
Ang kaltsyum ay nangyayari sa kalikasan bilang pinaghalong anim na isotopes: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca at 48Ca, kung saan ang pinakakaraniwan, 40Ca, ay nagkakahalaga ng 96.97%. Ang calcium nuclei ay naglalaman ng magic number ng mga proton: Z = 20. Isotopes
40
20
Ca20 at
48
20
Ang Ca28 ay dalawa sa limang nuclei na umiiral sa kalikasan na may dalawang beses ang magic number.
Sa anim na natural na isotopes ng calcium, lima ang matatag. Ang ikaanim na isotope 48Ca, ang pinakamabigat sa anim at napakabihirang (ang isotopic abundance nito ay 0.187%) lamang, ay dumaranas ng double beta decay na may kalahating buhay na 1.6 1017 taon.
Sa mga bato at mineral
Karamihan sa calcium ay nakapaloob sa silicates at aluminosilicates ng iba't ibang mga bato (granites, gneisses, atbp.), Lalo na sa feldspar - Ca anorthite.
Sa anyo ng mga sedimentary rock, ang mga compound ng calcium ay kinakatawan ng chalk at limestones, na pangunahing binubuo ng mineral calcite (CaCO3). Ang mala-kristal na anyo ng calcite - marmol - ay hindi gaanong karaniwan sa kalikasan.
Ang mga mineral na kaltsyum tulad ng calcite CaCO3, anhydrite CaSO4, alabastro CaSO4 0.5H2O at gypsum CaSO4 2H2O, fluorite CaF2, apatite Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomite MgCO3 CaCO3 ay medyo laganap. Ang pagkakaroon ng calcium at magnesium salts sa natural na tubig ay tumutukoy sa katigasan nito.
Ang kaltsyum, na masiglang lumilipat sa crust ng lupa at naipon sa iba't ibang geochemical system, ay bumubuo ng 385 mineral (ang ikaapat na pinakamalaking bilang ng mga mineral).
Biological na papel ng calcium
Ang calcium ay isang karaniwang macronutrient sa katawan ng mga halaman, hayop at tao. Sa mga tao at iba pang vertebrates, karamihan sa mga ito ay matatagpuan sa balangkas at ngipin. Ang kaltsyum ay matatagpuan sa mga buto sa anyo ng hydroxyapatite. Ang "mga kalansay" ng karamihan sa mga grupo ng mga invertebrate (mga espongha, coral polyp, mollusks, atbp.) ay ginawa mula sa iba't ibang anyo ng calcium carbonate (dayap). Ang mga ion ng kaltsyum ay kasangkot sa mga proseso ng pamumuo ng dugo, at nagsisilbi rin bilang isa sa mga unibersal na pangalawang mensahero sa loob ng mga selula at kinokontrol ang iba't ibang mga proseso ng intracellular - pag-urong ng kalamnan, exocytosis, kabilang ang pagtatago ng mga hormone at neurotransmitter. Ang konsentrasyon ng calcium sa cytoplasm ng mga selula ng tao ay humigit-kumulang 10−4 mmol/l, sa mga intercellular fluid ay humigit-kumulang 2.5 mmol/l.
Ang mga kinakailangan sa calcium ay depende sa edad. Para sa mga nasa hustong gulang na 19-50 taong gulang at mga bata na may edad na 4-8 taong kasama, ang pang-araw-araw na kinakailangan (RDA) ay 1000 mg (na nilalaman sa humigit-kumulang 790 ml ng gatas na may 1% na nilalaman ng taba), at para sa mga batang may edad na 9 hanggang 18 taong kasama - 1300 mg bawat araw (na nilalaman sa humigit-kumulang 1030 ml ng gatas na may taba na nilalaman na 1%). Sa panahon ng pagdadalaga, ang pagkonsumo ng sapat na calcium ay napakahalaga dahil sa mabilis na paglaki ng balangkas. Gayunpaman, ayon sa pananaliksik sa Estados Unidos, 11% lamang ng mga babae at 31% ng mga lalaki na may edad na 12-19 taong gulang ang nakakamit ng kanilang mga pangangailangan. Sa isang balanseng diyeta, karamihan sa calcium (mga 80%) ay pumapasok sa katawan ng bata na may mga produkto ng pagawaan ng gatas. Ang natitirang calcium ay nagmumula sa mga butil (kabilang ang buong butil na tinapay at bakwit), legumes, dalandan, gulay, at mani. Ang mga produktong "pagawaan ng gatas" batay sa taba ng gatas (mantikilya, cream, sour cream, cream-based ice cream) ay halos walang calcium. Ang mas maraming taba ng gatas na naglalaman ng isang produkto ng pagawaan ng gatas, mas kaunting calcium ang nilalaman nito. Ang pagsipsip ng calcium sa bituka ay nangyayari sa dalawang paraan: transcellular (transcellular) at intercellular (paracellular). Ang unang mekanismo ay pinagsama sa pamamagitan ng pagkilos ng aktibong anyo ng bitamina D (calcitriol) at ang mga bituka na receptor nito. Malaki ang papel nito sa mababa hanggang katamtamang paggamit ng calcium. Sa isang mas mataas na nilalaman ng calcium sa diyeta, ang intercellular absorption ay nagsisimulang maglaro ng isang pangunahing papel, na nauugnay sa isang malaking gradient ng konsentrasyon ng calcium. Dahil sa mekanismo ng transcellular, ang calcium ay nasisipsip sa mas malaking lawak sa duodenum (dahil sa pinakamataas na konsentrasyon ng calcitriol receptors doon). Dahil sa intercellular passive transfer, ang pagsipsip ng calcium ay pinakaaktibo sa lahat ng tatlong seksyon ng maliit na bituka. Ang paracellular absorption ng calcium ay itinataguyod ng lactose (asukal sa gatas).
Ang pagsipsip ng calcium ay pinipigilan ng ilang mga taba ng hayop (kabilang ang taba ng gatas ng baka at taba ng baka, ngunit hindi mantika) at langis ng palma. Ang mga palmitic at stearic fatty acid na nilalaman ng naturang mga taba ay nahahati sa panahon ng panunaw sa mga bituka at, sa kanilang libreng anyo, matatag na nagbubuklod ng calcium, na bumubuo ng calcium palmitate at calcium stearate (mga hindi matutunaw na sabon). Sa anyo ng sabon na ito, ang parehong calcium at taba ay nawawala sa dumi. Ang mekanismong ito ay responsable para sa pagbaba ng calcium absorption, pagbaba ng mineralization ng buto, at pagbaba ng hindi direktang pagsukat ng lakas ng buto sa mga sanggol na gumagamit ng palm oil (palm olein) based na mga formula ng sanggol. Sa ganitong mga bata, ang pagbuo ng mga sabon ng calcium sa mga bituka ay nauugnay sa pagpapatigas ng dumi, isang pagbawas sa dalas nito, pati na rin ang mas madalas na regurgitation at colic.
Ang konsentrasyon ng calcium sa dugo, dahil sa kahalagahan nito para sa isang malaking bilang ng mga mahahalagang proseso, ay tiyak na kinokontrol, at may wastong nutrisyon at sapat na pagkonsumo ng mga mababang-taba na mga produkto ng pagawaan ng gatas at bitamina D, ang kakulangan ay hindi nangyayari. Ang pangmatagalang kakulangan ng calcium at/o bitamina D sa diyeta ay nagpapataas ng panganib ng osteoporosis at nagiging sanhi ng rickets sa pagkabata.
Ang labis na dosis ng calcium at bitamina D ay maaaring magdulot ng hypercalcemia. Ang maximum na ligtas na dosis para sa mga nasa hustong gulang na 19 hanggang 50 taong kasama ay 2500 mg bawat araw (mga 340 g ng Edam cheese).
DEPINISYON
Kaltsyum- ang ikadalawampung elemento ng periodic table. Pagtatalaga - Ca mula sa Latin na "calcium". Matatagpuan sa ikaapat na yugto, pangkat IIA. Tumutukoy sa mga metal. Ang pangunahing singil ay 20.
Ang kaltsyum ay isa sa mga pinakakaraniwang elemento sa kalikasan. Ang crust ng lupa ay naglalaman ng humigit-kumulang 3% (wt.). Ito ay nangyayari sa maraming deposito ng limestone at chalk, pati na rin sa marmol, na mga likas na uri ng calcium carbonate CaCO 3 . Gypsum CaSO 4 × 2H 2 O, phosphorite Ca 3 (PO 4) 2 at, sa wakas, ang iba't ibang mga silicate na naglalaman ng calcium ay matatagpuan din sa malalaking dami.
Sa anyo ng isang simpleng sangkap, ang calcium ay isang malleable, medyo matigas, puting metal (Larawan 1). Sa hangin ito ay mabilis na natatakpan ng isang layer ng oksido, at kapag pinainit ito ay nasusunog na may maliwanag na pulang apoy. Ang kaltsyum ay medyo mabagal na tumutugon sa malamig na tubig, ngunit mabilis na inilipat ang hydrogen mula sa mainit na tubig, na bumubuo ng hydroxide.
kanin. 1. Kaltsyum. Hitsura.
Atomic at molecular mass ng calcium
Ang relative molecular mass ng isang substance (M r) ay isang numerong nagpapakita kung gaano karaming beses ang mass ng isang partikular na molekula ay mas malaki kaysa sa 1/12 mass ng isang carbon atom, at ang relative atomic mass ng isang elemento (A r) ay kung gaano karaming beses ang average na masa ng mga atom ng isang elemento ng kemikal ay mas malaki kaysa sa 1/12 mass ng isang carbon atom.
Dahil sa malayang estado, ang calcium ay umiiral sa anyo ng mga molekula ng monatomic Ca, ang mga halaga ng atomic at molekular na masa nito ay nag-tutugma. Ang mga ito ay katumbas ng 40.078.
Isotopes ng calcium
Ito ay kilala na sa likas na kaltsyum ay matatagpuan sa anyo ng apat na matatag na isotopes 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca at 48 Ca, na may malinaw na pamamayani ng 40 Ca isotope (99.97%). Ang kanilang mga mass number ay 40, 42, 43, 44, 46 at 48, ayon sa pagkakabanggit. Ang nucleus ng isang atom ng calcium isotope 40 Ca ay naglalaman ng dalawampung proton at dalawampung neutron, at ang natitirang isotopes ay naiiba lamang dito sa bilang ng mga neutron.
Mayroong mga artipisyal na isotopes ng calcium na may mga numero ng masa mula 34 hanggang 57, kung saan ang pinaka-matatag ay 41 Ca na may kalahating buhay na 102 libong taon.
Mga ion ng kaltsyum
Sa panlabas na antas ng enerhiya ng calcium atom mayroong dalawang electron, na kung saan ay valence:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal, ibinibigay ng calcium ang mga valence electron nito, i.e. ang kanilang donor, at nagiging isang positibong sisingilin na ion:
Ca 0 -2e → Ca 2+ .
Molekyul at atom ng kaltsyum
Sa libreng estado, ang kaltsyum ay umiiral sa anyo ng mga molekula ng monoatomic Ca. Narito ang ilang mga katangian na nagpapakilala sa kaltsyum atom at molekula:
Mga haluang metal ng calcium
Ang kaltsyum ay nagsisilbing bahagi ng haluang metal sa ilang mga lead alloy.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
HALIMBAWA 1
| Mag-ehersisyo | Isulat ang mga equation ng reaksyon na maaaring magamit upang maisagawa ang mga sumusunod na pagbabago: Ca → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → Ca(HCO 3) 2. |
| Sagot | Sa pamamagitan ng pagtunaw ng calcium sa tubig, maaari kang makakuha ng maulap na solusyon ng isang compound na kilala bilang "gatas ng dayap" - calcium hydroxide: Ca+ 2H 2 O→ Ca(OH) 2 + H 2. Sa pamamagitan ng pagpasa ng carbon dioxide sa pamamagitan ng isang solusyon ng calcium hydroxide nakakakuha tayo ng calcium carbonate: 2Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tubig sa calcium carbonate at patuloy na pagpasa ng carbon dioxide sa pinaghalong ito, nakakakuha tayo ng calcium bikarbonate: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2. |
Mga compound ng calcium.
Sao– calcium oxide o quicklime, na nakuha sa pamamagitan ng agnas ng limestone: CaCO 3 = CaO + CO 2 ay isang oxide ng isang alkaline earth metal, kaya aktibong nakikipag-ugnayan ito sa tubig: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2
Ca(OH) 2 – calcium hydroxide o slaked lime, kaya ang reaksyon na CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 ay tinatawag na slaking of lime. Kung ang solusyon ay sinala, ang resulta ay lime water - ito ay isang alkali solution, kaya binabago nito ang kulay ng phenolphthalein sa pulang-pula.
Ang slaked lime ay malawakang ginagamit sa pagtatayo. Ang paghahalo nito sa buhangin at tubig ay isang mahusay na materyal na nagbubuklod. Sa ilalim ng impluwensya ng carbon dioxide, ang timpla ay nagpapatigas ng Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O.
Kasabay nito, ang bahagi ng buhangin at timpla ay nagiging silicate Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O.
Ang mga equation na Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O at CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 ay may malaking papel sa kalikasan at sa paghubog ng hitsura ng ating planeta. Ang carbon dioxide sa anyo ng isang iskultor at arkitekto ay lumilikha ng mga palasyo sa ilalim ng lupa sa strata ng mga carbonate na bato. Ito ay may kakayahang maglipat ng daan-daan at libu-libong toneladang limestone sa ilalim ng lupa. Sa pamamagitan ng mga bitak sa mga bato, ang tubig na naglalaman ng carbon dioxide na natunaw dito ay pumapasok sa limestone layer, na bumubuo ng mga cavity - caster caves. Ang kaltsyum bikarbonate ay umiiral lamang sa solusyon. Ang tubig sa lupa ay gumagalaw sa crust ng lupa, nag-evaporate ng tubig sa ilalim ng angkop na mga kondisyon: Ca(HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO 2 , Ito ay kung paano nabuo ang mga stalactites at stalagmites, ang scheme ng pagbuo nito ay iminungkahi ng sikat na geochemist na si A.E. Fersman. Maraming castrum caves sa Crimea. Pinag-aaralan sila ng agham speleology.
Calcium carbonate na ginagamit sa konstruksyon CaCO3- chalk, limestone, marmol. Nakita na ninyong lahat ang aming istasyon ng tren: pinalamutian ito ng puting marmol na dinala mula sa ibang bansa.
karanasan: pumutok sa isang tubo sa isang solusyon ng tubig na dayap, ito ay nagiging maulap .
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + N 2 TUNGKOL SA
Ang acetic acid ay idinagdag sa nabuo na precipitate, ang kumukulo ay sinusunod, dahil nilalabas ang carbon dioxide.
CaCO 3 +2CH 3 COOH = Ca(CH 3 SOO) 2 +H 2 O + CO 2
ANG KWENTO NG MGA KAPATID NA CARBONATE.
Tatlong magkakapatid ang nakatira sa lupa
Mula sa pamilyang Carbonate.
Si kuya ay isang gwapong MARBLE,
Maluwalhati sa pangalan ni Karara,
Isang mahusay na arkitekto. Siya
Itinayo ang Roma at ang Parthenon.
Alam ng lahat ang LIMESTONE,
Kaya naman ganoon ang pangalan.
Sikat sa kanyang trabaho
Paggawa ng bahay sa likod ng bahay.
Parehong may kakayahan at may kakayahan
Maliit na malambot na kapatid na si MEL.
Tingnan kung paano siya gumuhit,
Itong CaCO 3!
Mahilig magsaya ang magkapatid
Init sa isang mainit na oven,
Pagkatapos ay nabuo ang CaO at CO 2.
Ito ay carbon dioxide
Bawat isa sa inyo ay pamilyar sa kanya,
Ibinuga namin ito.
Well, ito ay SaO -
Mainit na nasunog na quicklime.
Magdagdag ng tubig dito,
Haluing mabuti
Para walang gulo,
Pinoprotektahan namin ang aming mga kamay
Mahusay na minasa ng LIME, ngunit LABIS!
Lime milk
Ang mga dingding ay madaling pinaputi.
Ang maliwanag na bahay ay naging masaya,
Ginagawang chalk ang dayap.
Hocus Pocus para sa mga tao:
Kailangan mo lang umihip sa tubig,
Gaano kadali ito
Naging gatas!
At ngayon ito ay medyo matalino
Kumuha ako ng soda:
Gatas at suka. Ay!
Bumubuhos ang foam sa gilid!
Lahat ay nasa alalahanin, lahat ay nasa trabaho
Mula madaling araw hanggang madaling araw -
Ang magkakapatid na Carbonates,
Ang mga CaCO 3 na ito!
Pag-uulit:
CaO- calcium oxide, quicklime;
Ca(OH) 2
– calcium hydroxide (slaked lime, lime water, gatas ng dayap depende sa konsentrasyon ng solusyon).
Ang pangkalahatang bagay ay ang parehong kemikal na formula Ca(OH) 2. Pagkakaiba: ang tubig ng dayap ay isang transparent na saturated solution ng Ca(OH) 2, at ang gatas ng dayap ay isang puting suspensyon ng Ca(OH) 2 sa tubig.
CaCl 2
- calcium chloride, calcium chloride;
CaCO 3
– calcium carbonate, chalk, shell marble, limestone.
L/R: mga koleksyon. Susunod, ipinapakita namin ang isang koleksyon ng mga mineral na makukuha sa laboratoryo ng paaralan: limestone, chalk, marble, shell rock.
CaS0 4
∙ 2H 2
0
- calcium sulfate crystal hydrate, dyipsum;
CaCO 3
- calcite, ang calcium carbonate ay bahagi ng maraming mineral na sumasaklaw sa 30 milyong km 2 sa lupa.
Ang pinakamahalaga sa mga mineral na ito ay limestone. Mga shell na bato, mga limestone na organikong pinagmulan. Ginagamit ito sa paggawa ng semento, calcium carbide, soda, lahat ng uri ng dayap, at sa metalurhiya. Limestone ang batayan ng industriya ng konstruksiyon; maraming materyales sa gusali ang ginawa mula dito.
Chalk Hindi lang tooth powder at school chalk. Ito rin ay isang mahalagang additive sa paggawa ng papel (pinahiran - pinakamataas na kalidad) at goma; sa pagtatayo at pagsasaayos ng mga gusali - bilang whitewash.
Ang marmol ay isang siksik na mala-kristal na bato. Mayroong isang kulay - puti, ngunit madalas na iba't ibang mga impurities ang kulay nito sa iba't ibang kulay. Ang purong puting marmol ay bihira at higit sa lahat ay ginagamit ng mga iskultor (mga estatwa ni Michelangelo, Rodin. Sa pagtatayo, ang mga kulay na marmol ay ginagamit bilang nakaharap na materyal (Moscow Metro) o maging ang pangunahing materyales sa pagtatayo ng mga palasyo (Taj Mahal).
Sa mundo ng mga kagiliw-giliw na bagay "Taj Mahal MAUSOLEUM"
Pinananatili ni Shah Jahan ng Dakilang dinastiyang Mughal ang halos buong Asya sa takot at pagsunod. Noong 1629, si Mumzat Mahal, ang pinakamamahal na asawa ni Shah Jahan, ay namatay sa edad na 39 sa panahon ng panganganak sa isang kampanya (ito ang kanilang ika-14 na anak, lahat sila ay lalaki). Siya ay hindi pangkaraniwang maganda, maliwanag, matalino, sinunod siya ng emperador sa lahat ng bagay. Bago siya mamatay, hiniling niya sa kanyang asawa na gumawa ng isang libingan, alagaan ang mga bata, at huwag magpakasal. Ang malungkot na hari ay nagpadala ng kanyang mga sugo sa lahat ng malalaking lungsod, ang mga kabisera ng mga kalapit na estado - sa Bukhara, Samarkand, Baghdad, Damascus, upang hanapin at anyayahan ang pinakamahusay na mga manggagawa - bilang pag-alaala sa kanyang asawa, nagpasya ang hari na itayo ang pinakamahusay na gusali sa ang mundo. Kasabay nito, nagpadala ang mga mensahero ng mga plano para sa lahat ng pinakamagagandang gusali sa Asya at pinakamahuhusay na materyales sa gusali sa Agra (India). Nagdala pa sila ng malachite mula sa Russia at sa Urals. Ang mga punong mason ay nagmula sa Delhi at Kandahar; arkitekto - mula sa Istanbul, Samarkand; mga dekorador - mula sa Bukhara; mga hardinero - mula sa Bengal; ang mga artista ay mula sa Damascus at Baghdad, at ang kilalang master na si Ustad-Isa ang namamahala.
Magkasama, mahigit 25 taon, isang chalk marble structure ang itinayo na napapalibutan ng mga berdeng hardin, asul na fountain at isang pulang sandstone na mosque. 20,000 alipin ang nagtayo ng himalang ito ng 75 m (25-palapag na gusali). Sa malapit ay gusto kong magtayo ng pangalawang mausoleum ng itim na marmol para sa aking sarili, ngunit wala akong oras. Siya ay pinatalsik mula sa trono ng kanyang sariling anak (ang ika-2, at pinatay din niya ang lahat ng kanyang mga kapatid).
Ang pinuno at panginoon ng Agra ay gumugol ng mga huling taon ng kanyang buhay na nakatingin sa labas ng makitid na bintana ng kanyang bilangguan. Sa loob ng 7 taon hinangaan ng aking ama ang kanyang nilikha. Nang mabulag ang ama, ginawan siya ng anak ng isang sistema ng mga salamin upang humanga ang ama sa mausoleum. Siya ay inilibing sa Taj Mahal, sa tabi ng kanyang Mumtaz.
Ang mga pumapasok sa mausoleum ay nakakakita ng mga cenotaph - mga huwad na libingan. Ang walang hanggang mga pahingahang lugar ng Great Khan at ng kanyang asawa ay matatagpuan sa ibaba ng silong. Ang lahat ng naroon ay nababalutan ng mga mamahaling bato na kumikinang na parang buhay, at ang mga sanga ng mga puno ng engkanto, na magkakaugnay sa mga bulaklak, ay nagpapalamuti sa mga dingding ng libingan sa masalimuot na mga pattern. Ginawa ng pinakamahuhusay na carver, ang turquoise-blue lapis lazuli, green-black jades at red amethyst ay nagdiriwang ng pagmamahal nina Shah Jahal at Mumzat Mahal.
Araw-araw ang mga turista ay nagmamadali sa Agra, na gustong makita ang totoo kababalaghan ng mundo - ang Taj Mahal mausoleum, parang lumulutang sa ibabaw ng lupa.
CaCO 3 ay isang materyales sa gusali para sa exoskeleton ng mga mollusk, corals, shell, atbp., at egg shell. (mga paglalarawan o Animals of the coral biocenosis" at pagpapakita ng koleksyon ng mga sea corals, sponge, shell rock).