Կալցիումի բնութագրում. կալցիումի հատկությունները. Կալցիումի բանաձև

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Պարբերական համակարգի բոլոր տարրերի մեջ կան դրանցից մի քանիսը, առանց որոնց ոչ միայն հնարավոր է կենդանի օրգանիզմների մոտ տարբեր հիվանդություններ զարգացնել, այլ ընդհանրապես անհնար է նորմալ ապրել ու աճել։ Դրանցից մեկը կալցիումն է։

Հետաքրքիր է, որ երբ խոսքը վերաբերում է այս մետաղին, որպես պարզ նյութ, այն մարդու համար ոչ մի օգուտ, նույնիսկ վնաս չի տալիս։ Այնուամենայնիվ, մնում է միայն նշել Ca²⁺ իոնները, քանի որ անմիջապես կա դրանց կարևորությունը բնութագրող կետերի զանգված:

Կալցիումի դիրքը պարբերական աղյուսակում

Կալցիումի բնութագրումը, ինչպես ցանկացած այլ տարր, սկսվում է պարբերական համակարգում նրա դիրքի ցուցումով: Ի վերջո, դա հնարավորություն է տալիս շատ բան սովորել այս ատոմի մասին՝

• հիմնական լիցքավորում;
• էլեկտրոնների և պրոտոնների, նեյտրոնների թիվը;
• օքսիդացման վիճակ, բարձր և ցածր;
• էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա և այլ կարևոր բաներ:

Մեր դիտարկվող տարրը գտնվում է երկրորդ խմբի՝ հիմնական ենթախմբի չորրորդ մեծ պարբերաշրջանում և ունի 20 սերիական համար։ Նաև քիմիական պարբերական աղյուսակը ցույց է տալիս կալցիումի ատոմային զանգվածը՝ 40,08, որը միջինն է։ դրա առկա իզոտոպների արժեքըատոմ.

Օքսիդացման աստիճանը մեկն է, միշտ հաստատուն, հավասար է +2-ի: Բարձրագույն CaO օքսիդի բանաձևը. Տարրի լատիներեն անվանումն է կալցիում, հետևաբար՝ Ca ատոմի խորհրդանիշը։

Կալցիումի բնութագրումը որպես պարզ նյութ

Նորմալ պայմաններում այս տարրը մետաղական է, արծաթափայլ սպիտակ: Կալցիումի՝ որպես պարզ նյութի բանաձևը Ca է։ Իր բարձր քիմիական ակտիվության շնորհիվ այն կարողանում է առաջացնել տարբեր դասերի պատկանող բազմաթիվ միացություններ։

Ագրեգացման պինդ վիճակում չի մտնում մարդու օրգանիզմում, հետևաբար կարևոր է արդյունաբերական և տեխնիկական կարիքների համար (հիմնականում քիմիական սինթեզներ):

Երկրակեղևում ունեցած մասնաբաժնի առումով ամենատարածված մետաղներից մեկն է՝ մոտ 1,5%։ Այն պատկանում է հողալկալային հողերի խմբին, քանի որ ջրում լուծարվելիս առաջանում է ալկալիներ, բայց բնության մեջ հանդիպում է բազմաթիվ միներալների և աղերի տեսքով։ Շատ կալցիում (400 մգ/լ) ներառված է ծովի ջրի մեջ։

Բյուրեղյա վանդակ

Կալցիումի առանձնահատկությունը բացատրվում է բյուրեղային ցանցի կառուցվածքով, որը կարող է ունենալ երկու տեսակի (քանի որ կա ալֆա և բետա ձևեր).

• խորանարդ դեմքակենտրոն;
• ծավալ կենտրոնական.

Մոլեկուլում կապի տեսակը մետաղական է, վանդակավոր տեղամասերում, ինչպես բոլոր մետաղները, կան ատոմ-իոններ:

Լինելով բնության մեջ

Բնության մեջ կան մի քանի հիմնական նյութեր, որոնք պարունակում են այս տարրը:

1. Ծովի ջուր.
2. Քարեր և հանքանյութեր.
3. Կենդանի օրգանիզմներ (պատյաններ ևպատյաններ, ոսկրային հյուսվածք և այլն):
4. Ստորերկրյա ջրերը երկրակեղևում.

Քարերի և հանքանյութերի հետևյալ տեսակները կարելի է ճանաչել որպես կալցիումի բնական աղբյուրներ:

1. Դոլոմիտը կալցիումի և մագնեզիումի կարբոնատի խառնուրդ է։
2. Ֆտորիտ - կալցիումի ֆտորիդ.
3. Գիպս - CaSO₄ 2H₂O.
4. Կալցիտ - կավիճ, կրաքար, մարմար - կալցիումի կարբոնատ.
5. Alabaster - CaSO₄ 0.5H₂O.
6. Ապատիտ.

Ընդհանուր առմամբ, կան մոտ 350 տարբեր հանքանյութեր և ժայռեր, որոնք պարունակում են կալցիում:

Ստացման եղանակներ

Մետաղը երկար ժամանակ հնարավոր չէր մեկուսացնել ազատ վիճակում, քանի որ նրա քիմիական ակտիվությունը բարձր է, բնության մեջ մաքուր վիճակում չեք գտնի։ Հետևաբար, մինչև 19-րդ դարը (1808), խնդրո առարկա տարրը ևս մեկ առեղծված էր, որը կրում էր պարբերական աղյուսակը։

Կալցիումը որպես մետաղ կարողացավ սինթեզել անգլիացի քիմիկոս Համֆրի Դեյվիին: Հենց նա առաջին անգամ հայտնաբերեց պինդ միներալների և աղերի հալվածքների էլեկտրական հոսանքի հետ փոխազդեցության առանձնահատկությունները։ Մինչ օրս այս մետաղը ստանալու ամենաարդիական միջոցը նրա աղերի էլեկտրոլիզն է, ինչպիսիք են՝

• կալցիումի և կալիումի քլորիդների խառնուրդ;
• ֆտորի և կալցիումի քլորիդի խառնուրդ։

Հնարավոր է նաև կալցիում հանել դրա օքսիդից՝ օգտագործելով մետաղագործության մեջ տարածված ալյումինջերմային մեթոդը։

Ֆիզիկական հատկություններ

Կալցիումի բնութագրումը ֆիզիկական պարամետրերով կարելի է նկարագրել մի քանի կետերով:

1. Ագրեգատային վիճակը նորմալ պայմաններում ամուր է:
2. Հալման կետ - 842 ⁰C.
3. Մետաղը փափուկ է, կարելի է կտրել դանակով։
4. Գույն - արծաթափայլ սպիտակ, փայլուն։
5. Այն ունի լավ հաղորդիչ և ջերմային հատկություններ։
6. Երկար տաքացնելիս այն վերածվում է հեղուկի, ապա գոլորշի վիճակի՝ կորցնելով իր մետաղական հատկությունները։ Եռման կետ 1484 ⁰C.

Կալցիումի ֆիզիկական հատկություններն ունեն մեկ առանձնահատկություն. Երբ ճնշում է գործադրվում մետաղի վրա, ժամանակի ինչ-որ պահի այն կորցնում է իր մետաղական հատկությունները և էլեկտրական հոսանք անցկացնելու ունակությունը: Այնուամենայնիվ, ազդեցության հետագա աճով այն կրկին վերականգնվում է և դրսևորվում է որպես գերհաղորդիչ, մի քանի անգամ ավելի բարձր, քան այս ցուցանիշների մնացած տարրերը:

Քիմիական հատկություններ

Այս մետաղի ակտիվությունը շատ բարձր է։ Հետեւաբար, կան բազմաթիվ փոխազդեցություններ, որոնցում կալցիումը մտնում է: Բոլոր ոչ մետաղների հետ ռեակցիաները նրա համար սովորական են, քանի որ որպես վերականգնող նյութ նա շատ ուժեղ է։

1. Նորմալ պայմաններում հեշտությամբ արձագանքում է և ձևավորում համապատասխան երկուական միացություններ՝ հալոգենների, թթվածնի հետ:
2. Տաքացնելիս՝ ջրածին, ազոտ, ածխածին, սիլիցիում, ֆոսֆոր, բոր, ծծումբ և այլն։
3. Բաց երկնքի տակ այն անմիջապես փոխազդում է ածխաթթու գազի և թթվածնի հետ, հետևաբար ծածկվում է մոխրագույն ծածկով։
4. Բռնի կերպով արձագանքում է թթուների հետ, երբեմն՝ դյուրավառ։

Կալցիումի հետաքրքիր հատկությունները ի հայտ են գալիս, երբ խոսքը վերաբերում էդրա մասին աղերի բաղադրության մեջ։ Այսպիսով, առաստաղի և պատերի վրա աճող գեղեցիկ քարանձավային ստալակտիտներն ու ստալագմիտները ոչ այլ ինչ են, քան կալցիումի կարբոնատ, որը ժամանակի ընթացքում ձևավորվել է ջրից, ածխածնի երկօքսիդից և բիկարբոնատից՝ ստորերկրյա ջրերում տեղի ունեցող գործընթացների ազդեցության տակ։

Հաշվի առնելով, թե որքան ակտիվ է մետաղը նորմալ վիճակում, այն պահպանվում է լաբորատորիաներում, ինչպես ալկալայինները: Մուգ ապակե տարայի մեջ, սերտորեն փակ կափարիչով և կերոսինի կամ պարաֆինի շերտի տակ։

Կալցիումի իոնի նկատմամբ որակական ռեակցիան բոցի գույնն է գեղեցիկ, հարուստ աղյուս-կարմիր գույնի մեջ: Միացությունների բաղադրության մեջ գտնվող մետաղը հնարավոր է նաև որոշել նրա որոշ աղերի չլուծվող նստվածքներով (կալցիումի կարբոնատ, ֆտորիդ, սուլֆատ, ֆոսֆատ, սիլիկատ, սուլֆիտ):

Մետաղական միացումներ

Մետաղական միացությունների տեսակները հետևյալն են.

• օքսիդ;
• հիդրօքսիդ;
• կալցիումի աղեր (միջին, թթվային, հիմնային, կրկնակի, բարդ):

Կալցիումի օքսիդը հայտնի է որպես վառ կրաքար: CaO-ն օգտագործվում է շինանյութ (կրաքար) ստեղծելու համար։ Եթե օքսիդը մարում եք ջրով, ապա ստանում եք համապատասխան հիդրօքսիդ, որն արտահայտում է ալկալիի հատկությունները։

Կալցիումի տարբեր աղերը, որոնք օգտագործվում են տնտեսության տարբեր ոլորտներում, մեծ գործնական նշանակություն ունեն։ Ինչ աղեր գոյություն ունեն, մենք արդեն նշել ենք վերևում: Ահա այս միացությունների տեսակների օրինակներ։

1. միջին աղեր - կարբոնատ CaCO₃, ֆոսֆատ Ca₃(PO₄) ₂ և այլն:
2. Թթվային - հիդրոսուլֆատ CaHSO₄.
3. Հիմնական - բիկարբոնատ(SaOH)₃PO₄.
4. Բարդ - [Ca (NH₃)₈] Cl_2.
5. Կրկնակի - 5Ca(NO₃)₂NH₄ՈՉ 3_10H2_O.

Այս դասի միացությունների տեսքով կալցիումը կարևոր է կենսաբանական համակարգերի համար, քանի որ աղերը օրգանիզմի համար իոնների աղբյուր են։

Կենսաբանական դեր

Ի՞նչ նշանակություն ունի կալցիումը մարդու օրգանիզմի համար: Կան մի քանի պատճառ:

1. Այս տարրի իոններն են, որոնք միջբջջային նյութի և հյուսվածքային հեղուկի մաս են կազմում, որոնք մասնակցում են գրգռման մեխանիզմների կարգավորմանը, հորմոնների և նյարդային հաղորդիչների արտադրությանը։
2. Կալցիումը կուտակվում է ոսկորներում, ատամի էմալում՝ ընդհանուր մարմնի քաշի մոտ 2,5%-ի չափով։ Սա բավականին շատ է և կարևոր դեր է խաղում այդ կառույցների ամրապնդման, ամրության և կայունության պահպանման գործում։ Մարմնի աճն առանց դրա անհնար է։
3. Արյան մակարդումը նույնպես կախված է տվյալ իոններից:
4. Սա սրտի մկանների մի մասն է, որը մասնակցում է նրա գրգռմանը և կծկմանը:
5. մասնակից է էկզոցիտոզի և այլ ներբջջային փոփոխությունների գործընթացներին։

Եթե սպառված կալցիումի քանակը բավարար չէ, ապա զարգացում են այնպիսի հիվանդությունները, ինչպիսիք են՝

• ռախիտ;
• օստեոպորոզ;
• արյան հիվանդություններ.

Մեծահասակների համար օրական նորման 1000 մգ է, իսկ 9 տարեկանից սկսած երեխաների համար՝ 1300 մգ։ Օրգանիզմում այս տարրի ավելցուկը կանխելու համար նշված չափաբաժինը չպետք է գերազանցվի: Հակառակ դեպքումդեպքում, աղիների հիվանդություն կարող է զարգանալ:

Բոլոր այլ կենդանի էակների համար կալցիումը պակաս կարևոր չէ: Օրինակ՝ շատ անողնաշարավորներ, թեև չունեն կմախք, սակայն դրանց ամրացման արտաքին միջոցները նույնպես այս մետաղի գոյացումներ են։ Դրանց թվում՝

• խեցեմորթ;
• միդիա և ոստրե;
• սպունգեր;
• մարջանի պոլիպներ.

Նրանք բոլորը կրում են իրենց մեջքին կամ, սկզբունքորեն, կյանքի ընթացքում ձևավորում են ինչ-որ արտաքին կմախք, որը պաշտպանում է նրանց արտաքին ազդեցություններից և գիշատիչներից։ Դրա հիմնական բաղադրիչը կալցիումի աղերն են։

Ողնաշարավորները, ինչպես և մարդիկ, այս իոնների կարիքն ունեն նորմալ աճի և զարգացման համար և դրանք ստանում են սննդից:

Կալցիում պարունակող պատրաստուկներ

Կան բազմաթիվ տարբերակներ, որոնց միջոցով հնարավոր է լրացնել մարմնում բացակայող տարրը: Ամենից լավը, իհարկե, բնական մեթոդները՝ ցանկալի ատոմ պարունակող ապրանքները: Այնուամենայնիվ, եթե ինչ-ինչ պատճառներով դա անբավարար է կամ անհնար է, ապա ընդունելի է նաև բժշկական ուղին:

Այսպիսով, կալցիում պարունակող մթերքների ցանկը մոտավորապես այսպիսին է՝

• կաթնամթերք և թթու կաթնամթերք;
• ձուկ;
• կանաչներ;
• ձավարեղեն (հնդկաձավար, բրինձ, ամբողջական ցորենի խմորեղեն);
• որոշ ցիտրուսային մրգեր (նարինջ, մանդարին);
• լոբազգիներ;
• բոլոր ընկույզները (հատկապես նուշ և ընկույզ):

Եթե դուք ալերգիա ունեք որոշ ապրանքների նկատմամբ կամ չեք կարող դրանք օգտագործել այլ պատճառով, ապա լրացրեք օրգանիզմում ցանկալի տարրի մակարդակը.կալցիում պարունակող պատրաստուկները կօգնեն։

Բոլորն էլ այս մետաղի աղեր են, որոնք ունեն օրգանիզմի կողմից հեշտությամբ ներծծվելու, արյան և աղիների մեջ արագ ներծծվելու հատկություն։ Դրանցից ամենահայտնին և օգտագործվածը հետևյալն են։

1. Կալցիումի քլորիդ - ներարկման կամ բանավոր ընդունման լուծույթ մեծահասակների և երեխաների համար: Այն տարբերվում է բաղադրության մեջ աղի խտությամբ, օգտագործվում է «տաք ներարկումների համար», քանի որ ներարկվելիս հենց այդպիսի սենսացիա է առաջացնում։ Մրգային հյութի ձևերը հասանելի են հեշտ կուլ տալու համար:
2. Կալցիումի գլյուկոնատ. Հասանելի է հաբեր (0,25 կամ 0,5 գ) և ներերակային ներարկման լուծույթների տեսքով: Հաճախ հաբերի տեսքով պարունակում է տարբեր մրգային հավելումներ։
3. Կալցիումի լակտատ - հասանելի է 0,5գ հաբերով