Proprietà del calcio, struttura, ottenimento, usi

Lui calcio È un metallo alcalino che appartiene al gruppo 2 della tavola periodica (SR. Scholambara). Questo metallo occupa il quinto posto in abbondanza tra gli elementi presenti nella crosta terrestre; Dietro ferro e alluminio. È rappresentato con il simbolo chimico CA e il suo numero atomico è 20.

Il calcio rappresenta il 3,64% della crosta terrestre ed è il metallo più abbondante nel corpo umano, che rappresenta il 2% del suo peso. Non è libero di natura; Ma fa parte di numerosi minerali e composti chimici.

Metal ad alta purezza calcio conservato in olio minerale per proteggerlo dall'ossigeno e dall'umidità. Fonte: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

Ad esempio, si trova nel minerale Calcita, che a sua volta fa parte del calcare. Il carbonato di calcio è presente sulla terra come marmo, dolomite, guscio d'uovo, corale, perle, stalattiti, stalagmiti e nei gusci di molti animali marini o lumache.

Inoltre, il calcio fa parte di altri minerali, come intonaco, anidrite, fluorite e apatite. Non sorprende quindi che sia sinonimo di ossa a livello culturale.

Quando il calcio è esposto all'aria, è coperto un rivestimento giallastro, prodotto di una miscela di ossido, azoto e idrossido di calcio. Tuttavia, tagliare appena la superficie è brillante, bianca d'argento. È morbido con una durezza sulla scala 1,75 MOHS.

Il calcio svolge numerose funzioni negli esseri viventi, tra cui parte dei composti che determinano la struttura e il funzionamento del sistema osseo; interviene nella cascata di coagulazione che attiva diversi fattori di coagulazione, identifica come fattore IV.

Inoltre, il calcio interviene nella contrazione muscolare, consentendo l'unione delle proteine ​​contrattili (actina e miosina); e facilita il rilascio di alcuni neurotrasmettitori, tra cui l'acetilcolina.

Chimicamente quasi sempre partecipa ai suoi composti organici o inorganici come la CAM bivalente²⁺. È uno dei cationi con il maggior numero di coordinazione, cioè può interagire con diverse molecole o ioni contemporaneamente.

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Storia

In tempi antichi

Composti di calcio come calce (cao) o intonaco (custodia₄) sono stati usati per millenni dall'uomo, ignorando la loro struttura chimica. La calce come materiale da costruzione e intonaco per l'elaborazione delle sculture sono stati usati 7 7.000 anni a.C.

Nella Mesopotamia è stato trovato un forno a lime che è stato usato 2.500 a.C. In un periodo di tempo ravvicinato, l'intonaco veniva usato durante la costruzione della grande piramide di Giza.

Identificazione e isolamento

Joseph Black (1755) ha spiegato che la calce è più leggera del calcare (carbonato di calcio) che ne dà origine. Questo perché perde l'anidride carbonica durante il riscaldamento.

Antoine Lavoiser (1787) concluse che la calce dovrebbe essere un ossido di un elemento chimico sconosciuto.

Sir Humphrey Davy (1808) proprio nell'anno in cui scoprì Boro, fece lo stesso con il calcio usando la tecnica di elettrolisi, usata da Jakar Berzelius e Magnus Martin.

Davy isolato calcio e magnesio usando lo stesso design sperimentale.  Ho miscelato l'ossido di calcio con ossido di mercurio (II) su una piastra di platino, usato come anodo (+), mentre il catodo (-) era un filo di platino parzialmente sommerso nel mercurio.

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L'elettrolisi ha prodotto un amalgama di calcio e mercurio. Per purificare il calcio l'amalgama è stato sottoposto a una distillazione. Tuttavia, non è stato ottenuto calcio puro.

Proprietà

Descrizione fisica

Metallo bianco-argento, passa al bianco grigiastro quando esposto all'aria. In aria umida acquisisce una nebbia grigia bluastra. Polvere solida o secca. Struttura cristallina centrata in faccia.

Peso atomico

40.078 g/mol.

Punto di fusione

842 ºC.

Punto di ebollizione

1.484 ºC.

Densità

-1,55 g/cm³ a temperatura ambiente.

-1.378 g/cm³ In stato liquido al punto di fusione.

Calore di fusione

8,54 kJ/mol.

Calore di vaporizzazione

154,7 kJ/mol.

Capacità calorica molare

25.929 J/(mol · K).

Capacità calorica specifica

0,63 J/G · K

Elettronegatività

1.0 sulla scala Pauling

Energia ionizzata

-Prima ionizzazione 589,8 kJ/mol

-Seconda ionizzazione 1.145 kJ/mol

-Terza ionizzazione 4.912 kJ/mol

-Quarta ionizzazione 6.490,57 kj/mol e ci sono altre 4 energie di ionizzazione.

Radio atomica

197 pm

Radio covalente

176 ± 10 pm

Dilatazione termica

22,3 µm/m · k a 20 ° C.

Conduttanza termica

201 W/M · K

Resistività elettrica

336 nω · m a 20 ºC.

Durezza

1,75 sulla scala MOHS.

Isotopi

Il calcio ha 6 isotopi naturali: ⁴⁰AC, ⁴²AC, ⁴³AC, ⁴⁴AC, ⁴⁶Ca e ⁴⁸CA e 19 isotopi sintetici radioattivi. Gli isotopi più abbondanti sono i ⁴⁰Ca (96,94%), il ⁴⁴CA (2.086%) e ⁴²CA (0,647%).

Reattività

Il calcio reagisce spontaneamente con acqua, causando idrossido di calcio e idrogeno. Reagisce con ossigeno e azoto dell'aria, producendo rispettivamente ossido di calcio e nitruro di calcio. Quando la frazione viene bruciata spontaneamente nell'aria.

Quando il calcio viene riscaldato, reagisce con l'idrogeno per formare un haluro. Reagisce anche con tutti gli alogeni per formare alogenuro. Reagisce anche con boro, zolfo, carbonio e fosforo.

Struttura e configurazione del calcio elettronico

Gli atomi di calcio si legano per legami metallici, contribuendo con i loro due elettroni di Valencia alla marea degli elettroni. Pertanto, l'interazione tra atomi di CA e le bande elettroniche risultanti terminano Cubico centrato sul viso).

Se questo CCC di calcio viene riscaldato a una temperatura di circa 450 ° C, subisce una transizione alla fase HCP (esagonale compatta o Esagonale più vicino pieno). Cioè che la struttura diventa densa.

L'atomo di calcio ha la seguente configurazione elettronica:

[Ar] 4s²

Che spiegherebbe che i due elettroni di valenza per questo metallo provengono dai loro 4 orbitali più esterni. Quando li perde, si forma il catione divalente²⁺, Gas di argon da isolamento a nobile; Questo è sia l'AR che il CA²⁺ Hanno lo stesso numero di elettroni.

Sono i 4s degli orbitali di calcio che si combinano per stabilire la banda di Valencia di questi cristalli. Allo stesso modo accade con gli orbitali vuoti 4p, che stabiliscono una fascia di guida.

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Ottenimento

Il calcio è prodotto commercialmente dall'elettrolisi del cloruro di calcio fuso. Le seguenti reazioni si verificano negli elettrodi:

Nell'anodo: 2cl^- (L) => cl₂ (g) +2e^-

Il calcio viene depositato come un metallo nel catodo quando si catturano elettroni il calcio ionico.

Nel catodo: CA²⁺ (L) +2 e^-    => Ca (s)

In piccola scala può verificarsi calcio riducendo l'ossido di calcio con alluminio o cloruro di calcio con sodio metallico.

6 cao +2 al => 3 ca +ca₃Al₂O₆

Cacl₂      +      2 Na => Ca +NaCl

Applicazioni

Calcio elementare

Il calcio viene utilizzato come additivo nella produzione di lampadine di vetro, aggiungendo al bulbo durante la sua fase iniziale di elaborazione. Viene inoltre aggiunto alla fine per combinarsi con i gas che rimangono all'interno del bulbo.

Viene usato come disintegratore nella produzione di metalli come rame e acciaio. La lega di calcio e di cesio viene utilizzata nei pedici per generare scintillanti. Il calcio è un agente riducente, ma ha anche le applicazioni di disossidazione e sgrassare.

Il calcio è usato nella preparazione di metalli come cromo, torio, uranio circondato e altri dai loro ossidi. È usato come agente in lega per alluminio, rame, piombo, magnesio e altri metalli di base; e come desossidante per alcune leghe ad alta temperatura.

Il calcio in lega con piombo (0,04%) funge da copertura per i cavi telefonici. È usato in lega con magnesio in impianti ortopedici per prolungare la sua durata.

Carbonato di calcio

Sta riempiendo materiale in ceramica, vetro, materie plastiche e dipinti, nonché materie prime per la produzione di calce. Il carbonato sintetico ad alta purezza viene utilizzato in medicina come integratore dietetico antiacido e calcio. Viene anche usato come additivo alimentare.

Ossido di calcio

L'ossido di calcio viene utilizzato nel settore delle costruzioni, utilizzato nel frisado delle pareti. Si unisce anche al cemento. Nel diciannovesimo secolo, i blocchi di ossido di calcio furono bruciati per illuminare le fasi con una luce bianca intensa.

La calce (di nuovo, ossido di calcio) viene utilizzata per eliminare i componenti indesiderati dall'acciaio come il biossido di silicio (SIO₂) Presente nel materiale di ferro. Il prodotto di reazione è silicato di calcio (Casio₃) chiamato "Scora".

La calce è combinata con acqua per formare idrossido di calcio; Questo flocula composto e affonda per impurità verso il fondo dei carri armati.

L'interno dei camini è coperto di calce per eliminare le emanazioni dalle fabbriche. Pertanto, ad esempio, la cattura di biossido di zolfo (così₂), che contribuisce alla pioggia acida e la trasforma in solfito di calcio (caso₃).

Cloruro di calcio

Il cloruro di calcio viene utilizzato nel controllo del ghiaccio sulle strade; Balsamo per il pomodoro presente in scatola; Sviluppo di corpi automobilistici e camion.

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Solfato di calcio

È comunemente presentato come un caso₄· 2h₂O (intonaco), essere usato come balsamo per il terreno. L'intonaco calcolato viene utilizzato nella produzione di piastrelle, schede e nastri. Viene anche usato per l'immobilizzazione delle fratture ossee.

Fosfati di calcio

I fosfati di calcio sono in varie forme in natura e sono usati come fertilizzanti. Sale di calcio acido (CAH₂Po₄) È usato come fertilizzante e stabilizzatore di plastica. Il fosfato di calcio sta facendo parte del tessuto osseo, specialmente come idrossiapatite.

Altri composti di calcio

Esistono numerosi composti di calcio con varie applicazioni. Ad esempio, il carburo di calcio viene utilizzato nell'ottenimento dell'acetilene, utilizzato nella torcia di saldatura. L'alginato di calcio viene utilizzato come agente ispessimento nei prodotti alimentari come il gelato.

L'ipoclorito di calcio è usato come agente sbiancante, deodorante, fungicida e algicida.

Il permanganato di calcio è un fluido dell'elica per il razzo. Viene anche usato come agente purificante dell'acqua e nella produzione tessile.

Funzione biologica

Il calcio svolge numerose funzioni negli esseri viventi:

-Interviene nella cascata di coagulazione come il fattore IV.

-È necessario per l'attivazione di diversi fattori di coagulazione, tra cui la trombina.

-Nel muscolo scheletrico il calcio rilascia l'azione inibitoria di un sistema proteico sulla contrazione muscolare, consentendo la formazione di ponti di actina-miliosina, che produce contrazione.

-Stabilizzare i canali ionici delle cellule eccitabili. In un'ipocalcemia, vengono attivati ​​i canali di sodio, che produce l'ingresso di sodio nelle cellule, una contrazione prolungata (tetania) che può essere letale può essere generata.

-Inoltre, il calcio favorisce il rilascio della acetilcolina neurotrasmettitore nei terminali presinaptici.

Rischi e precauzioni

Reagire esotermicamente con l'acqua. Pertanto, una volta può produrre gravi lesioni in bocca, esofago o stomaco.

A questo rischio che i lavoratori sono esposti nei siti in cui si verifica l'elemento di calcio o in quelli in cui le applicazioni sono riportate al metallo. Le precauzioni sono proteggere con maschere che evitano polvere, vestiti e ventilazione adeguati.

L'ipercalcemia è estremamente pericolosa e può essere principalmente causata dall'eccessiva secrezione dell'ormone paratiroideo o da un esagerato assunzione di vitamina D. L'assunzione eccessiva di calcio, ad esempio maggiore di 2,5 g/giorno, è raramente causa di ipercalcemia.

L'eccesso di calcio si accumula nei reni causando calcoli renali e nefrosi renale. Inoltre, l'accumulo di calcio nelle pareti dei vasi sanguigni modifica la sua elasticità, che potrebbe essere la causa dell'ipertensione, rallentare il flusso sanguigno e la trombosi.

Una precauzione di base è l'inclusione tra gli esami di laboratorio quello del calcio, quando si osserva il medico nelle caratteristiche sintomatologiche del paziente che rendono l'ipercalcemia sospetta e iniziano un trattamento adeguato.

Riferimenti

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