KALTSYUM: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAGKUHA, GUMAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang calcium ay isang alkalina na metal metal na kabilang sa panaka-nakang talahanayan ng 2 (G. Becambara) na pangkat. Ang metal na ito ay sumasakop sa ikalimang lugar nang sagana sa mga elemento na naroroon sa crust ng lupa; sa likod ng bakal at aluminyo. Ito ay kinakatawan ng simbolo ng kemikal na Ca, at ang numero ng atomic nito ay 20.

Ang kaltsyum ay kumakatawan sa 3.64% ng crust ng lupa at ang pinaka-masaganang metal sa katawan ng tao, na kumakatawan sa 2% ng timbang nito. Hindi siya libre sa kalikasan; ngunit ito ay bahagi ng maraming mineral at kemikal na compound.

Ang mataas na kadalisayan ng metal na kaltsyum na nakaimbak sa langis ng mineral upang maprotektahan ito mula sa oxygen at kahalumigmigan. Pinagmulan: 2 × 910

Halimbawa, matatagpuan ito sa mineral na calcite, na siya namang bahagi ng apog. Narito ang kaltsyum carbonate sa lupa bilang marmol, dolomite, egghell, coral, perlas, stalactites, stalagmites, pati na rin sa mga shell ng maraming mga hayop sa dagat o mga snails.

Bilang karagdagan, ang calcium ay bahagi ng iba pang mga mineral, tulad ng dyipsum, anhydrite, fluorite, at apatite. Hindi nakakagulat na magkasingkahulugan ito ng mga buto sa isang antas ng kultura.

Kapag nakalantad sa hangin, ang calcium ay natatakpan ng isang madilaw-dilaw na patong, ang produkto ng isang halo ng calcium oxide, nitride at hydroxide. Gayunpaman, sariwang gupitin, ang ibabaw ay malagkit, kulay-pilak. Ito ay malambot na may katigasan sa scale ng Mohs na 1.75.

Ang calcium ay gumaganap ng maraming pag-andar sa mga nabubuhay na nilalang, bukod sa mga ito ay bahagi ng mga compound na matukoy ang istraktura at paggana ng sistema ng buto; nakikialam ito sa coagulation cascade sa pamamagitan ng pag-activate ng ilang mga kadahilanan ng coagulation, na kinilala bilang Factor IV.

Bukod dito, ang kaltsyum ay kasangkot sa pag-urong ng kalamnan, na nagpapahintulot sa pag-iisa ng mga protina na pangontrata (actin at myosin); at pinadali ang pagpapakawala ng ilang mga neurotransmitters, kabilang ang acetylcholine.

Ang kemikal na ito ay halos palaging nakikilahok sa mga organikong o diorganikong compound tulad ng divalent cation Ca ²⁺ . Ito ay isa sa mga cation na may pinakamataas na bilang ng koordinasyon, iyon ay, maaari itong makipag-ugnay sa ilang mga molekula o ion nang sabay.

Kasaysayan

Sa mga sinaunang panahon

Ang mga compound ng kaltsyum tulad ng dayap (CaO) o dyipsum (CaSO ₄ ) ay ginamit ng tao para sa millennia, na hindi pinapansin ang kanilang istraktura ng kemikal. Ang dayap bilang isang materyal na gusali at plaster para sa paggawa ng mga eskultura ay ginamit 7,000 taon BC

Sa Mesopotamia isang lime kiln ay natagpuan na ginamit 2,500 BC. Sa isang malapit na tagal ng panahon, ang dyipsum ay ginamit sa pagtatayo ng Great Pyramid ng Giza.

Pagkilala at paghihiwalay

Ipinaliwanag ni Joseph Black (1755) na ang apog ay mas magaan kaysa sa apog (calcium carbonate) na nagbibigay sa pinagmulan nito. Ito ay dahil nawawala ang carbon dioxide sa panahon ng pag-init.

Si Antoine Lavoiser (1787) ay nagpasya na ang dayap ay dapat na isang oxide ng isang hindi kilalang elemento ng kemikal.

Si Sir Humphrey Davy (1808) nang tumpak sa taon na natuklasan niya ang boron, ay ginawa ang parehong sa calcium gamit ang electrolysis technique, na ginamit nina Jakar Berzelius at Magnus Martin.

Si Davy ay nakahiwalay ng calcium at magnesium gamit ang parehong disenyo ng pang-eksperimentong. Hinahaluan niya ang calcium oxide ng mercury (II) oxide sa isang platinum plate, na ginamit bilang isang anode (+), habang ang katod (-) ay isang wire ng platinum na bahagyang nalubog sa mercury.

Ang elektrolisis ay gumawa ng isang amalgam ng calcium at mercury. Upang linisin ang kaltsyum, ang amalgam ay napailalim sa pag-distillation. Gayunpaman, ang purong calcium ay hindi nakuha.

Ari-arian

Pisikal na paglalarawan

Silvery-whitish metal, nagbabago sa kulay-abo na puti kapag nakalantad sa hangin. Sa mahalumigmig na hangin ay kinakailangan sa isang maulap na asul na kulay-abo. Solid o tuyo na pulbos. Ang istraktura ng Crystal ay nakasentro sa mukha.

Konting bigat

40.078 g / mol.

Temperatura ng pagkatunaw

842 ° C

Punto ng pag-kulo

1,484 ° C

Density

-1.55 g / cm ³ sa temperatura ng silid.

-1.378 g / cm ³ sa estado ng likido sa punto ng pagtunaw.

Init ng pagsasanib

8.54 kJ / mol.

Init ng singaw

154.7 kJ / mol.

Kapasidad ng calaric na Molar

25.929 J / (mol · K).

Tukoy na kapasidad ng caloric

0.63 J / gK

Elektronegorya

1.0 sa scale ng Pauling

Enerhiya ng ionization

-Nagsimula ng ionization 589.8 kJ / mol

-Second ionization 1,145 kJ / mol

-Third ionization 4.912 kJ / mol

-Fourth ionization 6,490.57 kJ / mol at mayroong 4 pang energies ng ionization.

Atomikong radyo

197 pm

Covalent radius

176 ± 10 pm

Pagpapalawak ng thermal

22.3 µm / m · K sa 20 ° C.

Thermal conductance

201 W / m K

Ang resistensya sa elektrikal

336 nΩ · m sa 20 ° C.

Katigasan

1.75 sa scale ng Mohs.

Mga Isotopes

Ang calcium ay may 6 natural na isotopes: ⁴⁰ Ca, ⁴² Ca, ⁴³ Ca, ⁴⁴ Ca, ⁴⁶ Ca at ⁴⁸ Ca, at 19 radioactive synthetic isotopes. Ang pinaka-masaganang isotopes ay ⁴⁰ Ca (96.94%), ⁴⁴ Ca (2.086%) at ⁴² Ca (0.647%).

Reactivity

Ang kaltsyum ay agad na tumugon sa tubig, na gumagawa ng calcium hydroxide at hydrogen gas. Ang mga reaksyon na may oxygen at nitrogen sa hangin, na gumagawa ng ayon sa pagkakabanggit ng calcium oxide at calcium nitride. Kapag naghahati, kusang sinusunog ito sa hangin.

Kapag pinainit ang calcium, gumanti ito sa hydrogen upang makabuo ng isang halide. Ito rin ang reaksyon sa lahat ng mga halogens upang makabuo ng mga halide. Ito rin ang reaksyon sa boron, asupre, carbon, at posporus.

Istraktura at pagsasaayos ng elektron ng calcium

Ang mga atomium ng calcium ay sinamahan ng mga bono ng metal, na nag-aambag sa kanilang dalawang valence electrons sa pag-agos ng mga electron. Kaya, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga Ca atoms at ang nagresultang mga electronic band ay nagtatapos sa pagtukoy ng isang kristal na may istraktura na cubic na nakasentro sa mukha (ccc, sa Espanyol; o fcc, sa Ingles, para sa mukha na nakasentro sa kubiko).

Kung ang kristal na ccc na kristal na ito ay pinainit sa isang temperatura sa paligid ng 450 ° C, sumasailalim ito ng isang paglipat sa phase ng hcp (compact hexagonal, o pinakamalapit na nakaimpake na heksagonal). Sa madaling salita, ang istraktura ay nagiging mas makapal, na parang ang paggalaw ng mga electron at ang mga panginginig ng mga atomo ay kinontrata ang distansya na naghihiwalay sa kanila.

Ang calcium atom ay may sumusunod na elektronikong pagsasaayos:

4s ²

Alin ang magpapaliwanag na ang dalawang valence electrons para sa metal na ito ay nagmula sa pinakamalayo nitong 4s orbital. Kapag nawala ito sa kanila, ang divalent cation Ca ^{2+ ay nabuo} , isoelectronic sa marangal na gas argon; iyon ay, ang parehong Ar at Ca ^{2+ ay} may parehong bilang ng mga elektron.

Ito ay ang 4s orbitals ng calcium na pinagsama upang maitaguyod ang valence band ng mga crystals na ito. Ang parehong nangyayari sa walang laman na mga orbit na 4p, na nagtatag ng isang banda ng pagpapadaloy.

Pagkuha

Ang calcium ay ginawa nang komersyo sa pamamagitan ng electrolysis ng tinunaw na calcium chloride. Ang mga sumusunod na reaksyon ay nangyayari sa mga electrodes:

Sa anode: 2Cl ^- (l) => Cl ₂ (g) + 2e ^-

Ang kaltsyum ay idineposito bilang isang metal sa katod sa pamamagitan ng pagkuha ng mga electron mula sa ionic calcium.

Sa katod: Ca ²⁺ (l) + 2 e ^- => Ca (s)

Sa isang maliit na sukat, ang calcium ay maaaring magawa sa pamamagitan ng pagbawas ng calcium oxide na may aluminyo, o calcium chloride na may metal na sodium.

6 CaO + 2 Al => 3 Ca + Ca ₃ Al ₂ O ₆

CaCl ₂ + 2 Na => Ca + NaCl

Aplikasyon

Elemental calcium

Ang calcium ay ginagamit bilang isang additive sa paggawa ng mga bombilya ng salamin, idinagdag sa bombilya sa panahon ng paunang yugto ng pagmamanupaktura. Idinagdag din ito sa dulo upang pagsamahin ang mga gas na naiwan sa loob ng bombilya.

Ginagamit ito bilang isang disintegrator sa paggawa ng mga metal tulad ng tanso at bakal. Ang haluang metal ng calcium at cesium ay ginagamit sa mga flint ng mga lighters upang makabuo ng mga sparks. Ang calcium ay isang pagbabawas ng ahente, ngunit mayroon din itong mga application ng deoxidation at deoxidation.

Ginagamit ang kaltsyum sa paghahanda ng mga metal tulad ng chromium, thorium, uranium, zirconium at iba pa mula sa kanilang mga oxides. Ginagamit ito bilang isang alloying agent para sa aluminyo, tanso, tingga, magnesiyo, at iba pang mga base metal; at bilang isang deoxidizer para sa ilang mga mataas na temperatura na haluang metal.

Ang kaltsyum sa haluang metal na may lead (0.04%) ay nagsisilbing isang kaluban para sa mga kable ng telepono. Ginagamit ito sa haluang metal na may magnesium sa orthopedic implants upang pahabain ang kanilang buhay.

Kaltsyum karbonat

Ito ay isang materyal na tagapuno sa mga keramika, baso, plastik at mga pintura, pati na rin isang hilaw na materyal para sa paggawa ng dayap. Ang mataas na kadalisayan synthetic carbonate ay ginagamit na nakapagpapagaling bilang isang antacid at pandagdag sa pandiyeta na suplemento. Ginagamit din ito bilang pandagdag sa pagkain.

Kaltsyum oksido

Ang calciumiumide ay ginagamit sa industriya ng konstruksyon, na ginagamit sa veneering ng mga pader. Isinama rin ito sa kongkreto. Noong ika-19 na siglo, ang mga bloke ng calcium oxide ay sinunog upang maipaliwanag ang mga yugto na may matinding puting ilaw.

Ang dayap (muli, calcium oxide) ay ginagamit upang alisin ang mga hindi ginustong mga sangkap tulad ng silikon dioxide (SiO ₂ ) na naroroon sa materyal na bakal mula sa bakal. Ang produkto ng reaksyon ay calcium silicate (CaSiO ₃ ) na tinatawag na "slag".

Pinagsasama ng dayap sa tubig upang makabuo ng calcium hydroxide; Ang tambalang ito ay nag-flocculate at lumubog, nag-drag ng mga impurities sa ilalim ng mga tanke.

Ang panloob ng mga tsimenea ay may linya na may dayap upang maalis ang mga usok mula sa mga pabrika. Halimbawa, nakukuha nito ang asupre dioxide (SO ₂ ), na nag-aambag sa rain acid, at binabago ito sa calcium sulphite (CaSO ₃ ).

Kaltsyum klorido

Ang kaltsyum klorido ay ginagamit upang makontrol ang yelo sa mga kalsada; conditioner para sa kamatis na naroroon sa pinapanatili; paggawa ng mga katawan ng kotse at trak.

Kaltsyum sulpate

Ito ay karaniwang ipinakita bilang CaSO ₄ · 2H ₂ O (dyipsum), na ginagamit bilang isang conditioner sa lupa. Ang nakalkula na dyipsum ay ginagamit sa paggawa ng mga tile, board, at slats. Ginagamit din ito para sa immobilization ng mga bali ng buto.

Mga pospeyt ng calcium

Ang mga pospeyt ng kaltsyum ay matatagpuan sa iba't ibang mga anyo sa kalikasan at ginagamit bilang mga pataba. Ang acid salt ng calcium (CaH ₂ PO ₄ ) ay ginagamit bilang isang pataba at pampatatag para sa plastik. Ang kaltsyum pospeyt ay matatagpuan bilang bahagi ng buto tissue, lalo na bilang hydroxyapatite.

Iba pang mga compound ng calcium

Maraming mga compound ng calcium na may iba't ibang mga application. Halimbawa, ang calcium carbide ay ginagamit upang makakuha ng acetylene, na ginagamit sa mga welding torch. Ang kaltsyum alginate ay ginagamit bilang isang pampalapot na ahente sa mga produktong pagkain tulad ng sorbetes.

Ang kaltsyum hypochlorite ay ginagamit bilang ahente ng pagpapaputi, deodorant, fungicide at algaecide.

Ang calcium permanganate ay isang likidong rock propellant. Ginagamit din ito bilang ahente ng paglilinis ng tubig, at paggawa ng tela.

Pag-andar ng biolohikal

Tinutupad ng kaltsyum ang maraming mga pag-andar sa mga buhay na nilalang:

-Nag-intervenes ito sa coagulation cascade bilang Factor IV.

Ito ay kinakailangan para sa pag-activate ng maraming mga kadahilanan ng coagulation, kabilang ang thrombin.

-Sa kalansay na kalamnan, inilalabas ng kaltsyum ang pagkontra sa pagkilos ng isang sistema ng protina sa pag-urong ng kalamnan, na nagpapahintulot sa mga tulay na actin-myosin, na nagiging sanhi ng pag-urong.

-Nagpapatatag ng mga ionic channel ng mga nakalulugod na cell. Sa hypocalcemia, ang mga channel ng sodium ay isinaaktibo, na nagiging sanhi ng sodium na pumasok sa mga selula, at ang isang matagal na pag-urong (tetany) ay maaaring mabuo na maaaring nakamamatay.

- Bilang karagdagan, ang calcium ay pinapaboran ang pagpapakawala ng neurotransmitter acetylcholine sa mga presynaptic terminals.

Mga panganib at pag-iingat

Ang reaksyon ng exothermically sa tubig. Samakatuwid, maaari itong maging sanhi ng malubhang pinsala sa bibig, esophagus o tiyan sa sandaling naiinis.

Ang mga manggagawa ay nakalantad sa peligro na ito sa mga lugar kung saan ang sangkap na calcium ay ginawa o mga kung saan inilalapat ang metal. Ang pag-iingat ay protektahan ang sarili sa mga maskara na maiwasan ang paghinga ng alikabok, damit at sapat na bentilasyon.

Ang Hycalcalcemia ay lubhang mapanganib at maaaring sanhi ng labis na pagtatago ng parathyroid hormone o isang pinalaking pag-inom ng bitamina D. Ang labis na paggamit ng calcium, halimbawa mas malaki kaysa sa 2.5 g / araw, ay bihirang isang sanhi ng hypercalcemia .

Ang sobrang kaltsyum ay bumubuo sa mga bato na nagdudulot ng mga bato sa bato at nephrosis ng bato. Bilang karagdagan, ang akumulasyon ng calcium sa mga dingding ng mga daluyan ng dugo ay nagpabago ng kanilang pagkalastiko, na maaaring maging sanhi ng hypertension, pinabagal na daloy ng dugo at trombosis.

Ang isang pangunahing pag-iingat ay ang pagsasama ng calcaemia sa mga pagsubok sa laboratoryo, kapag ang doktor ay nagmamasid ng mga katangian sa mga sintomas ng pasyente na nagpapahintulot sa kanya na hypercalcemia at simulan ang naaangkop na paggamot.

Mga Sanggunian

1. W. Hull. (1921). Ang Kayarian ng Crystal ng Kaltsyum. doi.org/10.1103/PhysRev.17.42
2. Wikipedia. (2019). Kaltsyum. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Advameg, Inc. (2019). Kaltsyum. Ipinaliwanag ang Chemistry. Nabawi mula sa: chemistryexplained.com
4. Timothy P. Hanusa. (Enero 11, 2019). Kaltsyum. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
5. National Center para sa Impormasyon sa Biotechnology. (2019). Kaltsyum. PubChem Database. CID = 5460341. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Mga WebElement. (2019). Kaltsyum: ang mga mahahalaga. Nabawi mula sa: webelements.com