Das Kalzium Es ist ein Erdalkalimetall, das zur Gruppe 2 des Periodensystems gehört (Mr. Becambara). Dieses Metall nimmt unter den in der Erdkruste vorhandenen Elementen den fünften Platz im Überfluss ein; hinter Eisen und Aluminium. Es wird durch das chemische Symbol Ca dargestellt und seine Ordnungszahl beträgt 20.
Calcium macht 3,64% der Erdkruste aus und ist mit 2% seines Gewichts das am häufigsten vorkommende Metall im menschlichen Körper. Er ist nicht frei in der Natur; aber es ist Teil zahlreicher Mineralien und chemischer Verbindungen.
Zum Beispiel kommt es im Mineral Calcit vor, das wiederum Teil von Kalkstein ist. Calciumcarbonat kommt in der Erde als Marmor, Dolomit, Eierschale, Koralle, Perlen, Stalaktiten, Stalagmiten sowie in den Schalen vieler Meerestiere oder Schnecken vor.
Darüber hinaus ist Kalzium Teil anderer Mineralien wie Gips, Anhydrit, Fluorit und Apatit. Es ist daher nicht verwunderlich, dass es auf kultureller Ebene gleichbedeutend mit Knochen ist.
Wenn Calcium Luft ausgesetzt wird, wird es mit einer gelblichen Beschichtung bedeckt, dem Produkt einer Mischung aus Calciumoxid, Nitrid und Hydroxid. Frisch geschnitten ist die Oberfläche jedoch glänzend, silbrig-weißlich. Es ist weich mit einer Härte auf der Mohs-Skala von 1,75.
Calcium erfüllt bei Lebewesen zahlreiche Funktionen, darunter Teile von Verbindungen, die die Struktur und Funktion des Knochensystems bestimmen. greift in die Gerinnungskaskade ein, indem mehrere Gerinnungsfaktoren aktiviert werden, die als Faktor IV identifiziert wurden.
Darüber hinaus greift Kalzium in die Muskelkontraktion ein und ermöglicht die Vereinigung kontraktiler Proteine (Actin und Myosin). und erleichtert die Freisetzung einiger Neurotransmitter, einschließlich Acetylcholin.
Chemisch ist es fast immer an seinen organischen oder anorganischen Verbindungen wie dem zweiwertigen Kation Ca beteiligtzwei+. Es ist eines der Kationen mit der höchsten Koordinationszahl, dh es kann gleichzeitig mit mehreren Molekülen oder Ionen interagieren.
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Calciumverbindungen wie Kalk (CaO) oder Gips (CaSO)4) werden seit Jahrtausenden vom Menschen verwendet, ohne sich ihrer chemischen Struktur bewusst zu sein. Kalk als Baumaterial und Gips für die Herstellung der Skulpturen wurde 7.000 Jahre vor Christus verwendet..
In Mesopotamien wurde ein Kalkofen gefunden, der 2.500 v. Chr. Verwendet wurde. In naher Zeit wurde beim Bau der Großen Pyramide von Gizeh Gips verwendet.
Joseph Black (1755) erklärte, dass Kalk leichter ist als der Kalkstein (Kalziumkarbonat), aus dem er entsteht. Dies liegt daran, dass es beim Erhitzen Kohlendioxid verliert..
Antoine Lavoiser (1787) kam zu dem Schluss, dass Kalk ein Oxid eines unbekannten chemischen Elements sein muss.
Sir Humphrey Davy (1808) tat genau in dem Jahr, in dem er Bor entdeckte, dasselbe mit Kalzium unter Verwendung der von Jakar Berzelius und Magnus Martin verwendeten Elektrolysetechnik..
Davy isolierte Calcium und Magnesium unter Verwendung des gleichen experimentellen Designs. Er mischte das Calciumoxid mit dem Quecksilber (II) -oxid auf einer Platinplatte, die als Anode (+) verwendet wurde, während die Kathode (-) ein Platindraht war, der teilweise in Quecksilber getaucht war.
Die Elektrolyse erzeugte ein Amalgam aus Kalzium und Quecksilber. Zur Reinigung des Calciums wurde das Amalgam destilliert. Es wurde jedoch kein reines Calcium erhalten..
Silberweißliches Metall, ändert sich an der Luft in grauweiß. In feuchter Luft nimmt es ein trübes bläuliches Grau an. Festes oder trockenes Pulver. Gesichtszentrierte kristalline Struktur.
40,078 g / mol.
842 ºC.
1.484 ºC.
-1,55 g / cm3 bei Raumtemperatur.
-1,378 g / cm3 im flüssigen Zustand am Schmelzpunkt.
8,54 kJ / mol.
154,7 kJ / mol.
25,929 J / (mol K).
0,63 J / gK
1,0 auf der Pauling-Skala
-Erste Ionisation 589,8 kJ / mol
-Zweite Ionisation 1.145 kJ / mol
-Dritte Ionisation 4,912 kJ / mol
-Vierte Ionisation 6.490,57 kJ / mol und es gibt 4 weitere Ionisationsenergien.
197 Uhr
176 ± 22 Uhr
22,3 um / m K bei 20ºC.
201 W / m K.
336 nΩ · m bei 20 ºC.
1,75 auf der Mohs-Skala.
Calcium hat 6 natürliche Isotope: 40AC, 42AC, 43AC, 44AC, 46Ca und 48Ca und 19 radioaktive synthetische Isotope. Die am häufigsten vorkommenden Isotope sind 40Ca (96,94%), die 44Ca (2,086%) und die 42Ca (0,647%).
Calcium reagiert spontan mit Wasser und erzeugt Calciumhydroxid und Wasserstoffgas. Es reagiert mit Sauerstoff und Stickstoff in der Luft unter Bildung von Calciumoxid bzw. Calciumnitrid. Beim Spalten brennt es spontan an der Luft.
Wenn Calcium erhitzt wird, reagiert es mit Wasserstoff unter Bildung eines Halogenids. Es reagiert auch mit allen Halogenen unter Bildung von Halogeniden. Es reagiert auch mit Bor, Schwefel, Kohlenstoff und Phosphor..
Calciumatome sind durch metallische Bindungen verbunden und tragen ihre beiden Valenzelektronen zur Flut der Elektronen bei. Somit definiert die Wechselwirkung zwischen den Ca-Atomen und den resultierenden elektronischen Banden einen Kristall mit einer kubischen Struktur, die auf den Flächen zentriert ist (ccc auf Spanisch oder fcc auf Englisch, z flächenzentrierte kubische).
Wenn dieser Kristall-ccc von Calcium auf eine Temperatur um 450 ° C erhitzt wird, geht er in die hcp-Phase über (kompakt hexagonal oder sechseckig am dichtesten gepackt). Das heißt, die Struktur wird dichter, als ob die Bewegung der Elektronen und die Schwingungen der Atome den Abstand, der sie trennt, zusammenziehen..
Das Calciumatom hat die folgende elektronische Konfiguration:
[Ar] 4szwei
Das würde erklären, dass die beiden Valenzelektronen für dieses Metall aus seinem äußersten 4s-Orbital stammen. Wenn es sie verliert, wird das zweiwertige Kation Ca gebildetzwei+, isoelektronisches bis Edelgas Argon; das heißt, sowohl Ar als auch Ca.zwei+ haben die gleiche Anzahl von Elektronen.
Es sind die 4s-Orbitale von Calcium, die zusammen die Valenzbande dieser Kristalle bilden. Gleiches gilt für die leeren 4p-Orbitale, die ein Leitungsband bilden.
Calcium wird kommerziell durch Elektrolyse von geschmolzenem Calciumchlorid hergestellt. An den Elektroden treten folgende Reaktionen auf:
An der Anode: 2Cl- (l) => Clzwei (g) + 2e-
Calcium wird als Metall auf der Kathode abgeschieden, indem Elektronen ionisches Calcium eingefangen werden.
An der Kathode: Ca.zwei+ (l) + 2 e- => Ca (s)
In kleinem Maßstab kann Calcium durch Reduktion von Calciumoxid mit Aluminium oder Calciumchlorid mit metallischem Natrium hergestellt werden..
6 CaO + 2 Al => 3 Ca + Ca.3ZumzweiODER6
CaClzwei + 2 Na => Ca + NaCl
Calcium wird als Additiv bei der Herstellung von Glaskolben verwendet und dem Kolben während seiner anfänglichen Herstellungsphase zugesetzt. Es wird auch am Ende hinzugefügt, um sich mit den im Kolben verbleibenden Gasen zu verbinden..
Es wird als Desintegrator bei der Herstellung von Metallen wie Kupfer und Stahl verwendet. Die Legierung aus Kalzium und Cäsium wird in den Feuersteinen der Feuerzeuge verwendet, um die Funken zu erzeugen. Calcium ist ein Reduktionsmittel, hat aber auch Desoxidations- und Desoxidationsanwendungen.
Calcium wird zur Herstellung von Metallen wie Chrom, Thorium, Uran, Zirkonium und anderen aus ihren Oxiden verwendet. Es wird als Legierungsmittel für Aluminium, Kupfer, Blei, Magnesium und andere unedle Metalle verwendet. und als Desoxidationsmittel für einige Hochtemperaturlegierungen.
Calcium in Legierung mit Blei (0,04%) dient als Mantel für Telefonkabel. Es wird in Legierungen mit Magnesium in orthopädischen Implantaten verwendet, um deren Lebensdauer zu verlängern.
Es ist ein Füllstoff für Keramik, Glas, Kunststoffe und Farben sowie ein Rohstoff für die Herstellung von Kalk. Hochreines synthetisches Carbonat wird medizinisch als Antazida- und Kalzium-Nahrungsergänzungsmittel verwendet. Es wird auch als Zusatzstoff in Lebensmitteln verwendet.
Calciumoxid wird in der Bauindustrie verwendet und in Wandverkleidungen verwendet. Es ist auch in Beton eingearbeitet. Im 19. Jahrhundert wurden Kalziumoxidblöcke verbrannt, um die Bühnen mit intensivem weißem Licht zu beleuchten..
Kalk (wieder Calciumoxid) wird verwendet, um unerwünschte Komponenten wie Siliziumdioxid (SiO) zu entfernenzwei) in Eisenmaterial vorhanden. Das Produkt der Reaktion ist Calciumsilikat (CaSiO3) genannt "Abschaum".
Kalk verbindet sich mit Wasser, um Calciumhydroxid zu bilden; Diese Verbindung flockt aus und sinkt, wodurch Verunreinigungen auf den Boden der Tanks gezogen werden..
Das Innere der Schornsteine ist mit Kalk ausgekleidet, um Dämpfe aus den Fabriken zu entfernen. Zum Beispiel fängt es Schwefeldioxid (SO) einzwei), der zum sauren Regen beiträgt und ihn in Calciumsulfit (CaSO) umwandelt3).
Calciumchlorid wird zur Kontrolle des Straßeneises verwendet. Conditioner für die in Konserven enthaltene Tomate; Herstellung von PKW- und LKW-Karosserien.
Es wird üblicherweise als CaSO dargestellt42HzweiO (Gips), der als Bodenverbesserer verwendet wird. Kalzinierter Gips wird zur Herstellung von Fliesen, Brettern und Latten verwendet. Es wird auch zur Immobilisierung von Knochenbrüchen verwendet.
Calciumphosphate kommen in der Natur in verschiedenen Formen vor und werden als Düngemittel verwendet. Das saure Salz von Calcium (CaHzweiPO4) wird als Dünger und Stabilisator für Kunststoffe verwendet. Calciumphosphat kommt als Teil des Knochengewebes vor, insbesondere als Hydroxylapatit.
Es gibt zahlreiche Calciumverbindungen mit verschiedenen Anwendungen. Beispielsweise wird Calciumcarbid verwendet, um Acetylen zu erhalten, das in Schweißbrennern verwendet wird. Calciumalginat wird als Verdickungsmittel in Lebensmitteln wie Eiscreme verwendet.
Calciumhypochlorit wird als Bleichmittel, Deodorant, Fungizid und Algizid verwendet.
Calciumpermanganat ist ein Raketentreibstoff. Es wird auch als Wasserreinigungsmittel und in der Textilherstellung verwendet.
Calcium erfüllt bei Lebewesen zahlreiche Funktionen:
-Interveniert in der Gerinnungskaskade wie Faktor IV.
-Es ist notwendig für die Aktivierung mehrerer Gerinnungsfaktoren, einschließlich Thrombin.
-Im Skelettmuskel setzt Kalzium die Hemmwirkung eines Proteinsystems auf die Muskelkontraktion frei, wodurch sich Aktin-Myosin-Brücken bilden und zur Kontraktion führen..
-Stabilisiert die Ionenkanäle anregbarer Zellen. Bei einer Hypokalzämie werden Natriumkanäle aktiviert, wodurch Natrium in die Zellen gelangt und eine anhaltende Kontraktion (Tetanie) erzeugt werden kann, die tödlich sein kann.
-Zusätzlich fördert Calcium die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin an präsynaptischen Terminals..
Reagiert exotherm mit Wasser. Daher kann es nach dem Verschlucken zu schweren Verletzungen des Mundes, der Speiseröhre oder des Magens kommen..
Arbeiter sind diesem Risiko an Orten ausgesetzt, an denen das Element Kalzium produziert wird oder an denen Metall angewendet wird. Die Vorsichtsmaßnahmen bestehen darin, sich mit Masken zu schützen, die das Einatmen von Staub, angemessene Kleidung und Belüftung vermeiden..
Hyperkalzämie ist äußerst gefährlich und kann hauptsächlich durch übermäßige Sekretion von Nebenschilddrüsenhormon oder eine übertriebene Aufnahme von Vitamin D verursacht werden. Eine übermäßige Aufnahme von Kalzium, beispielsweise über 2,5 g / Tag, ist selten eine Ursache für Hyperkalzämie.
Überschüssiges Kalzium reichert sich in den Nieren an und verursacht Nierensteine und Nierennephrose. Darüber hinaus verändert die Ansammlung von Kalzium in den Wänden der Blutgefäße deren Elastizität, was die Ursache für Bluthochdruck, verlangsamte Durchblutung und Thrombose sein kann..
Eine grundlegende Vorsichtsmaßnahme ist die Einbeziehung von Kalzämie in die Labortests, wenn der Arzt Merkmale beobachtet, die den Patienten den Verdacht auf Hyperkalzämie erwecken und eine geeignete Behandlung einleiten..
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