kálium – kalcium – szkandium

Mg
Ca
Sr

Általános
Név, Jelkép, szám kalcium, Ca, 20
Sorozat lúgos földfém
csoport, Időszak, blokk 2 (IIA), 4, s
Sűrűség, keménység 1550 kg/m3, 1.75
megjelenés ezüstfehér
Atomi tulajdonságok
Atomsúly 40,078 amu
Atomsugár (kalk.) 180 (194) pm
Kovalens sugár 174 pm
van der Waals sugár nincs információ
Elektron konfiguráció 4s2
e- energiaszintenként 2, 8, 8, 2
Oxidációs állapotok (oxid) 2 (erős bázis)
Kristályszerkezet Kubikus arcközpontú
Fizikai tulajdonságok
állapotok anyagállapot szilárd (paramágneses)
olvadáspont 1115 K (1548°F)
forráspont 1757 K (2703°F)
moláris térfogat 26.20 ×10-6 m3/mol
Gőzölési hő 153,6 kJ/mol
Fúziós hő 8.54 kJ/mol
Gőznyomás 254 Pa 1112 K-en
Hangsebesség 3810 m/s 293.15 K
Egyéb
Elektronegativitás 1.00 (Pauling-skála)
Specifikus hőkapacitás 632 J/(kg*K)
Elektromos vezetőképesség 29.8 106/m ohm
Thermikus vezetőképesség 201 W/(m*K)
1. ionizációs potenciál 589.8 kJ/mol
2. ionizációs potenciál 1145,4 kJ/mol
3. ionizációs potenciál 4912.4 kJ/mol
A legstabilabb izotópok

Ca stabil 24 neutronnal

iso NA half-élet DM DE MeV DP
40Ca 96.941% Ca stabil 20 neutronnal
41Ca {syn.} 103,000 y µ 0,421 41K
42Ca 0.647% Ca 22 neutronnal stabil
43Ca 0.135% Ca stabil 23 neutronnal
44Ca 2.086%
46Ca 0.004% Ca stabil 26 neutronnal
48Ca 0.187% >6×1018 y 4.272 48Ti
SI egységeket & STP használunk, kivéve ahol ez nem szerepel.

A kalcium a periódusos rendszerben szereplő kémiai elem, amelynek jele Ca és atomi száma 20. A kalcium a Ca. A kalcium egy lágy szürke alkáliföldfém, amelyet redukálószerként használnak a tórium, a cirkónium és az urán kivonásában. Ez az elem az ötödik leggyakoribb elem a földkéregben. Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen, különösen a sejtfiziológiában.

Figyelemre méltó tulajdonságai

A kalcium meglehetősen kemény elem, amelyet elektrolízissel tisztítanak kalcium-fluoridból, amely sárgásvörös lánggal ég, és levegőn fehér nitridbevonatot képez. Vízzel reakcióba lépve hidrogént kiszorítva kalcium-hidroxidot képez.

Alkalmazások

A kalcium az egészséges táplálkozás fontos összetevője. Kisebb hiánya befolyásolhatja a csont- és fogképződést. Túltengése vesekövekhez vezethet. A kalcium felszívódásához D-vitaminra van szükség. A tejtermékek kiváló kalciumforrások.

Az élő természetben előforduló Ca-ról bővebben lásd: Kalcium a biológiában.

Az egyéb felhasználások közé tartozik:

  • Redukálószer más fémek, például urán, cirkónium és tórium kivonásánál.
  • Deoxidálószer, kéntelenítő vagy dekarbonizálószer különböző vas- és színesfém ötvözetekhez.
  • Az alumínium-, berillium-, réz-, ólom- és magnéziumötvözetek előállításához használt ötvözőanyag.

története

(latin calx, mész) A meszet már az 1. században készítették és használták a rómaiak, de a kalciumot csak 1808-ban fedezték fel. Miután megtudta, hogy Berzelius és Pontin a mész higanyban történő elektrolízisével készítettek kalcium-amalgámot, Sir Humphry Davy képes volt izolálni a tisztátalan fémet.

Előfordulása

A kalcium az ötödik leggyakoribb elem a földkéregben (több mint 3%-ot alkot), és a levelek, csontok, fogak és kagylók nélkülözhetetlen része. A levegővel és a vízzel való kémiai reakcióképessége miatt a kalcium a természetben soha nem található meg más elemekhez kötötten, kivéve az élő szervezetekben, ahol a Ca2+ kulcsszerepet játszik a sejtek fiziológiájában. Ez a fémes elem nagy mennyiségben megtalálható a mészkőben, a gipszben és a fluoritban. Az apatit a kalcium fluorofoszfátja vagy klórfoszfátja. Olvasztott kalcium-klorid (CaCl2) elektrolízisével tiszta kalciumot lehet izolálni.
Izolálás (* következik):
katód: Ca2+* + 2e- –> Ca
anód: Cl-* –> ½Cl2 (gáz) + e-

Vegyületek

A hígmeszet (CaO) számos vegyipari finomítási folyamatban használják, és úgy állítják elő, hogy mészkőhöz vizet hevítenek és óvatosan adnak hozzá. Amikor a CaO-t homokkal keverik, habarccsá keményedik, és szén-dioxid felvételével vakolattá alakul. Más vegyületekkel keverve a CaO a portlandcement fontos részét képezi.

Amikor a víz átszivárog a mészkőn vagy más oldható karbonátos kőzeteken, részben feloldja a kőzet egy részét, és barlangképződést, jellegzetes cseppköveket és cseppköveket okoz, valamint kemény vizet képez. További fontos kalciumvegyületek a nitrát, a szulfid, a klorid, a karbid, a cianamid és a hipoklorit.

Izotópok

A kalciumnak hat stabil izotópja van, amelyek közül kettő fordul elő a természetben: a stabil Ca-40 és a radioaktív Ca-41, amelynek felezési ideje = 103 000 év. Az elem 97%-a Ca-40 formájában van jelen. A Ca-40 a K-40 bomlás egyik leányterméke, az Ar-40 mellett. Míg a K-Ar kormeghatározást széles körben használják a geológiai tudományokban, a Ca-40 elterjedtsége a természetben akadályozta a kormeghatározásban való alkalmazását. A K-Ca kormeghatározáshoz tömegspektrometriát és kettős tüskés izotóphígítást alkalmazó technikákat használtak. A légkörben keletkező kozmogén izotópokkal ellentétben a Ca-41 a Ca-40 neutronaktiválásával keletkezik. Termelésének nagy része a talajoszlop felső méterében történik, ahol a kozmogén neutronáram még mindig elég erős. A Ca-41 nagy figyelmet kapott a csillagászati vizsgálatokban, mivel a Ca-41 K-41-re bomlik, ami a naprendszeri anomáliák kritikus mutatója.