Le calcium est connu de l'homme depuis l'Antiquité sous forme de composés alcalins comme la craie ou le calcaire. Cet élément a été obtenu sous sa forme pure au début du 19ème siècle. Il a alors été établi que, du point de vue de ses propriétés fondamentales, le calcium fait partie des métaux alcalins.

Le calcium joue un rôle biologique important - il est le principal macroélément constitutif du squelette (y compris celui externe) chez la plupart des espèces de la planète, fait partie des hormones et est un régulateur des interactions neuronales et musculaires. Le calcium chimiquement pur est utilisé dans diverses réactions, en métallurgie et dans de nombreuses autres industries.

caractéristiques générales

Le calcium est l'un des représentants typiques de la famille des actifs métaux alcalins. Dans sa forme pure en texture et apparence ressemble au fer, avec une brillance moins prononcée. Fragile, se rompt avec formation de granules cristallins hétérogènes. Le calcium est surtout connu sous la forme de ses composés (craie, calcaire, silice et autres), où il présente l'apparence d'une substance blanchâtre s'effritant.

On ne le retrouve pas sous sa forme pure en raison de sa grande réactivité. Fait partie de la plupart des minéraux, y compris valeur la plus élevée ont du marbre, du granit, de l'albâtre et quelques autres roches précieuses.

Propriétés physiques et chimiques de base

Appartient au deuxième groupe du tableau périodique des éléments, présentant des propriétés physiques similaires à celles d'autres représentants du groupe alcalin :

  • Densité relativement faible (1,6 g/cm3) ;
  • La limite de température de fusion est de 840 0 C dans des conditions normales ;
  • La conductivité thermique moyenne est généralement nettement inférieure à celle de la plupart des métaux ;

Dans l’ensemble, la physique du calcium ne présente pas vraiment de surprise. Possédant un réseau cristallin typique, cet élément a une résistance plutôt faible et une ductilité presque nulle, s'effrite et se brise facilement avec la formation d'un motif cristallin caractéristique au niveau de la limite de fracture.

Pourtant, des études récentes ont montré des résultats très intéressants. Il a été établi qu'à des taux élevés pression atmosphérique, les propriétés physiques de l'élément commencent à changer. Les propriétés des semi-conducteurs apparaissent absolument inhabituelles pour les métaux. Une pression extrême conduit à l'apparition des propriétés supraconductrices du calcium. Ces études ont des implications considérables, mais jusqu'à présent, les applications du calcium se limitent à ses propriétés conventionnelles.

Dans ses propriétés chimiques, le calcium ne se distingue en rien et est un métal alcalino-terreux typique :

  • Haute réactivité ;
  • Interaction volontaire avec l'atmosphère et formation d'un film terne caractéristique à la surface de l'élément ;
  • Interagit activement avec l'eau, mais contrairement à des éléments tels que le sodium, une réaction exothermique explosive ne se produit pas ;
  • Réagit avec tous les non-métaux actifs, y compris l'iode et le brome ;

Contrairement aux métaux alcalins plus actifs, le calcium nécessite un catalyseur ou une forte chaleur pour réagir avec les métaux et les éléments relativement inertes (par exemple le carbone). Le calcium est stocké dans des récipients en verre hermétiquement fermés pour éviter les réactions spontanées.

Le calcium est l'une des cinq substances les plus courantes sur la planète, juste derrière l'oxygène, le silicium et l'aluminium avec le fer. D’ailleurs, dans la nature cet élément se retrouve principalement sous forme de minéraux solides ou granulaires. Le composé calcique le plus connu est le calcaire. Le calcium forme également une large gamme de minéraux différents, depuis le granit et le marbre mentionnés ci-dessus jusqu'aux barytines et espars les moins courants. Selon les estimations approximatives des chercheurs, la teneur en calcium en équivalent pur est d'environ 3,4 % en poids.

Applications industrielles

Dans le domaine industriel, le calcium fait partie d'un groupe de matériaux très demandés à des fins métallurgiques. Avec son aide, des métaux purifiés sont obtenus, notamment l'uranium et le thorium, ainsi que certains éléments des terres rares. L'ajout de calcium à l'acier fondu aide à lier et à éliminer l'oxygène libre, ce qui améliore les propriétés structurelles de l'alliage métallique. Le calcium est également utilisé comme élément électrolytique dans les piles et les batteries.

Électronégativité 1,00 (échelle de Pauling) Le potentiel de l'électrode −2,76 États d'oxydation 2 Énergie d'ionisation
(premier électron) 589,4 (6,11) kJ/mol (eV) Propriétés thermodynamiques d'une substance simple Densité (dans des conditions normales) 1,55 g/cm³ Température de fusion 1112 K ; 838,85 °C Température d'ébullition 1757 K ; 1483,85 °C Oud. température de fusion 9,20 kJ/mole Oud. chaleur de vaporisation 153,6 kJ/mole Capacité thermique molaire 25,9 J/(Kmol) Volume molaire 29,9 cm³/mole Réseau cristallin d'une substance simple La structure en treillis cubique face centrée Paramètres de réseau 5,580 Débye température 230 Autres caractéristiques Conductivité thermique (300 K) (201) W/(m·K) Numero CAS 7440-70-2 Spectre d'émission

Histoire et origine du nom

Le nom de l'élément vient de Lat. calx (dans génitif calcis) - "chaux", "pierre tendre". Il a été proposé par le chimiste anglais Humphry Davy, qui a isolé le calcium métallique par la méthode électrolytique en 1808. Davy a soumis un mélange de chaux éteinte humide à l'électrolyse sur une plaque de platine, qui servait d'anode. La cathode était un fil de platine immergé dans un liquide. À la suite de l'électrolyse, un amalgame de calcium a été obtenu. Après en avoir distillé du mercure, Davy a obtenu un métal appelé calcium.

Isotopes

Le calcium se présente dans la nature sous la forme d'un mélange de six isotopes : 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca et 48 Ca, parmi lesquels le plus courant - 40 Ca - représente 96,97 %. Les noyaux de calcium contiennent un nombre magique de protons : Z= 20 . Isotopes 40
20Ca20
Et 48
20Ca28
sont deux des cinq noyaux doublement magiques existant dans la nature.

Parmi les six isotopes naturels du calcium, cinq sont stables. Le sixième isotope 48 Ca, le plus lourd des six et très rare (son abondance isotopique n'est que de 0,187 %), subit une double désintégration bêta avec une demi-vie de (4,39 ± 0,58)⋅10 19 ans.

Dans les roches et les minéraux

Calcium, migrant vigoureusement vers la croûte terrestre et s'accumulant dans divers systèmes géochimiques, forme 385 minéraux (quatrième place en nombre de minéraux).

La majeure partie du calcium est contenue dans les silicates et aluminosilicates de diverses roches (granites, gneiss, etc.), notamment dans le feldspath - anorthite Ca.

Minéraux de calcium tels que calcite CaCO 3 , anhydrite CaSO 4 , albâtre CaSO 4 ·0,5H 2 O et gypse CaSO 4 ·2H 2 O, fluorite CaF 2 , apatites Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomite MgCO 3 ·CaCO 3 . La présence de sels de calcium et de magnésium dans eau naturel sa dureté est déterminée.

Une roche sédimentaire constituée principalement de calcite cryptocristalline est le calcaire (une de ses variétés est la craie). Le métamorphisme régional transforme le calcaire en marbre.

Migration dans la croûte terrestre

Dans la migration naturelle du calcium, un rôle important est joué par « l'équilibre carboné », associé à la réaction réversible de l'interaction du carbonate de calcium avec l'eau et le dioxyde de carbone avec formation de bicarbonate soluble :

C une C O 3 + H 2 O + C O 2 ⇄ C une (H C O 3) 2 ⇄ C une 2 + + 2 H C O 3 − (\displaystyle (\mathsf (CaCO_(3)+H_(2)O+CO_(2 )\rightleftarrows Ca(HCO_(3))_(2)\rightleftarrows Ca^(2+)+2HCO_(3)^(-))))

(l'équilibre se déplace vers la gauche ou la droite en fonction de la concentration de dioxyde de carbone).

La migration biogénique joue un rôle énorme.

Dans la biosphère

Les composés du calcium se trouvent dans presque tous les tissus animaux et végétaux (voir ci-dessous). Une quantité importante de calcium se trouve dans les organismes vivants. Ainsi, l'hydroxyapatite Ca 5 (PO 4) 3 OH, ou, dans une autre entrée, 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2, constitue la base du tissu osseux des vertébrés, y compris les humains ; Les coquilles et coquilles de nombreux invertébrés, coquilles d'œufs, etc. sont constituées de carbonate de calcium CaCO 3. Dans les tissus vivants des humains et des animaux, il y a 1,4 à 2 % de Ca (en fraction massique) ; dans un corps humain pesant 70 kg, la teneur en calcium est d'environ 1,7 kg (principalement dans la substance intercellulaire du tissu osseux).

Reçu

Le calcium métallique libre est obtenu par électrolyse d'une masse fondue constituée de CaCl 2 (75-80 %) et de KCl ou de CaCl 2 et CaF 2, ainsi que par réduction aluminothermique de CaO à 1 170-1 200 °C. 4 C a O + 2 A l → C a A l 2 O 4 + 3 C a (\displaystyle (\mathsf (4CaO+2Al\rightarrow CaAl_(2)O_(4)+3Ca)))

Propriétés physiques

Le calcium métal existe sous deux modifications allotropiques. Stable jusqu'à 443 °C α-Ca avec un réseau cubique à faces centrées (paramètre UN= 0,558 nm), plus stable β-Ca avec type de treillis cubique centré sur le corps α-Fe(paramètre un= 0,448 nm). Enthalpie standard Δ H 0 (\ displaystyle \ Delta H ^ (0)) transition α → β est de 0,93 kJ/mol.

Avec une augmentation progressive de la pression, il commence à présenter les propriétés d'un semi-conducteur, mais ne devient pas un semi-conducteur au sens plein du terme (ce n'est plus non plus un métal). Avec une nouvelle augmentation de la pression, il revient à l'état métallique et commence à présenter des propriétés supraconductrices (la température de supraconductivité est six fois supérieure à celle du mercure et dépasse de loin tous les autres éléments en termes de conductivité). Comportement unique le calcium est similaire à bien des égards au strontium (c'est-à-dire des parallèles dans tableau périodique sont sauvegardés).

Propriétés chimiques

Dans la série des potentiels standards, le calcium est situé à gauche de l’hydrogène. Le potentiel d'électrode standard du couple Ca 2+ /Ca 0 est de −2,84 V, de sorte que le calcium réagit activement avec l'eau, mais sans inflammation :

C a + 2 H 2 O → C a (OH) 2 + H 2 . (\displaystyle (\mathsf (Ca+2H_(2)O\rightarrow Ca(OH)_(2)+H_(2)\uparrow .)))

La présence de bicarbonate de calcium dissous dans l’eau détermine en grande partie la dureté temporaire de l’eau. On l'appelle temporaire car lorsque l'eau bout, le bicarbonate se décompose et le CaCO 3 précipite. Ce phénomène conduit, par exemple, au fait que du tartre se forme au fil du temps dans la bouilloire.

Application

Le calcium métallique est principalement utilisé comme agent réducteur dans la production de métaux, notamment de nickel, de cuivre et d’acier inoxydable. Le calcium et son hydrure sont également utilisés pour produire des métaux difficiles à réduire comme le chrome, le thorium et l'uranium. Les alliages de calcium et de plomb sont utilisés dans certains types de batteries et dans la production de roulements. Les granules de calcium sont également utilisés pour éliminer les traces d'air des appareils à vide. Le calcium métallique pur est largement utilisé en métallothermie pour la production d'éléments de terres rares.

Le calcium est largement utilisé en métallurgie pour la désoxydation de l'acier, avec l'aluminium ou en combinaison avec celui-ci. Le traitement hors four avec des fils contenant du calcium nécessite position de leader en raison de l'influence multifactorielle du calcium sur l'état physique et chimique de la masse fondue, la macro et la microstructure du métal, la qualité et les propriétés des produits métalliques, il fait partie intégrante de la technologie de production d'acier. Dans la métallurgie moderne, le fil d'injection est utilisé pour introduire du calcium dans la masse fondue, qui est du calcium (parfois silicocalcique ou aluminocalcique) sous forme de poudre ou de métal pressé dans une gaine en acier. Parallèlement à la désoxydation (élimination de l'oxygène dissous dans l'acier), l'utilisation du calcium permet d'obtenir des inclusions non métalliques de nature, de composition et de forme favorables et qui ne sont pas détruites lors d'opérations technologiques ultérieures.

L'isotope 48 Ca est l'un des matériaux efficaces et couramment utilisés pour la production d'éléments super-lourds et la découverte de nouveaux éléments du tableau périodique. En effet, le calcium-48 est un noyau doublement magique, sa stabilité lui permet donc d'être suffisamment riche en neutrons pour un noyau léger ; la synthèse de noyaux super-lourds nécessite un excès de neutrons.

Rôle biologique

La concentration de calcium dans le sang, en raison de son importance pour un grand nombre de processus vitaux, est régulée avec précision, et lorsque nutrition adéquat et une consommation adéquate de produits laitiers faibles en gras et une carence en vitamine D ne se produisent pas. Une carence à long terme en calcium et/ou en vitamine D dans l’alimentation augmente le risque d’ostéoporose et provoque le rachitisme chez les nourrissons.

Remarques

  1. Dureté Brinell 200-300 MPa
  2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Poids atomiques des éléments 2011 (Rapport technique IUPAC) // Chimie pure et appliquée. - 2013. - Vol. 85, non. 5 . - P. 1047-1078. -DOI :10.1351/PAC-REP-13-03-02.
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Le calcium est un élément chimique du groupe II de numéro atomique 20 dans le tableau périodique, désigné par le symbole Ca (lat. Calcium). Le calcium est un métal alcalino-terreux mou de couleur gris argenté.

Élément 20 du tableau périodique Le nom de l'élément vient de lat. calx (au génitif calcis) - « chaux », « pierre tendre ». Il a été proposé par le chimiste anglais Humphry Davy, qui a isolé le calcium métallique en 1808.
Les composés de calcium - calcaire, marbre, gypse (ainsi que chaux - produit de la calcination du calcaire) sont utilisés dans la construction il y a plusieurs milliers d'années.
Le calcium est l’un des éléments les plus répandus sur Terre. Les composés de calcium se trouvent dans presque tous les tissus animaux et végétaux. Il représente 3,38 % de la masse de la croûte terrestre (5ème plus abondant après l'oxygène, le silicium, l'aluminium et le fer).

Trouver du calcium dans la nature

En raison de sa forte activité chimique, le calcium n’est pas présent sous forme libre dans la nature.
Le calcium représente 3,38 % de la masse de la croûte terrestre (5ème plus abondant après l'oxygène, le silicium, l'aluminium et le fer). Contenu de l'élément dans eau de mer- 400mg/l.

Isotopes

Le calcium se présente dans la nature sous la forme d'un mélange de six isotopes : 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca et 48Ca, dont le plus courant, 40Ca, représente 96,97 %. Les noyaux de calcium contiennent nombre magique protons : Z = 20. Isotopes
40
20
Ca20 et
48
20
Ca28 sont deux des cinq noyaux qui existent dans la nature avec deux fois le nombre magique.
Parmi les six isotopes naturels du calcium, cinq sont stables. Le sixième isotope 48Ca, le plus lourd des six et très rare (son abondance isotopique n'est que de 0,187 %), subit une double désintégration bêta avec une demi-vie de 1,6 à 1017 ans.

Dans les roches et les minéraux

La majeure partie du calcium est contenue dans les silicates et aluminosilicates de diverses roches (granites, gneiss, etc.), notamment dans l'anorthite feldspathique - Ca.
Sous forme de roches sédimentaires, les composés calciques sont représentés par de la craie et des calcaires, constitués principalement du minéral calcite (CaCO3). La forme cristalline de la calcite – le marbre – est beaucoup moins courante dans la nature.
Les minéraux de calcium tels que la calcite CaCO3, l'anhydrite CaSO4, l'albâtre CaSO4 0,5H2O et le gypse CaSO4 2H2O, la fluorite CaF2, l'apatite Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), la dolomite MgCO3 CaCO3 sont assez répandus. La présence de sels de calcium et de magnésium dans l'eau naturelle détermine sa dureté.
Le calcium, qui migre vigoureusement dans la croûte terrestre et s'accumule dans divers systèmes géochimiques, forme 385 minéraux (le quatrième plus grand nombre de minéraux).

Rôle biologique du calcium

Le calcium est un macronutriment courant dans le corps des plantes, des animaux et des humains. Chez les humains et les autres vertébrés, la majeure partie se trouve dans le squelette et les dents. Le calcium se trouve dans les os sous forme d'hydroxyapatite. Depuis Formes variées le carbonate de calcium (chaux) constitue le « squelette » de la plupart des groupes d'invertébrés (éponges, polypes de corail, coquillages, etc.). Les ions calcium sont impliqués dans les processus de coagulation sanguine et servent également de seconds messagers universels à l'intérieur des cellules et régulent divers processus intracellulaires - contraction musculaire, exocytose, y compris la sécrétion d'hormones et de neurotransmetteurs. La concentration de calcium dans le cytoplasme des cellules humaines est d'environ 10−4 mmol/l, dans les liquides intercellulaires elle est d'environ 2,5 mmol/l.

Les besoins en calcium dépendent de l'âge. Pour les adultes de 19 à 50 ans et les enfants de 4 à 8 ans inclus, les besoins journaliers (AJR) sont de 1 000 mg (contenus dans environ 790 ml de lait à 1% de matière grasse), et pour les enfants de 9 à 18 ans inclus - 1 300 mg par jour (contenu dans environ 1 030 ml de lait contenant 1 % de matières grasses). À l’adolescence, consommer suffisamment de calcium est très important en raison de la croissance rapide du squelette. Cependant, selon une étude menée aux États-Unis, seuls 11 % des filles et 31 % des garçons âgés de 12 à 19 ans répondent à leurs besoins. Dans une alimentation équilibrée, la majeure partie du calcium (environ 80 %) pénètre dans l’organisme de l’enfant avec les produits laitiers. Le reste du calcium provient des céréales (y compris le pain à grains entiers et le sarrasin), des légumineuses, des oranges, des légumes verts et des noix. Dans les produits « laitiers » à base de matière grasse laitière ( beurre, crème, crème sure, glace à la crème) ne contiennent pratiquement pas de calcium. Plus un produit laitier contient de matières grasses laitières, moins il contient de calcium. L'absorption du calcium dans l'intestin se fait de deux manières : transcellulaire (transcellulaire) et intercellulaire (paracellulaire). Le premier mécanisme est médié par l’action de la forme active de la vitamine D (calcitriol) et de ses récepteurs intestinaux. Il joue un rôle important dans un apport faible à modéré en calcium. Avec une teneur plus élevée en calcium dans l’alimentation, l’absorption intercellulaire commence à jouer un rôle majeur, associé à un large gradient de concentration en calcium. En raison du mécanisme transcellulaire, le calcium est davantage absorbé dans le duodénum (en raison de la concentration la plus élevée de récepteurs du calcitriol). En raison du transfert passif intercellulaire, l’absorption du calcium est la plus active dans les trois sections de l’intestin grêle. L'absorption paracellulaire du calcium est favorisée par le lactose (sucre du lait).

L'absorption du calcium est inhibée par certaines graisses animales (notamment lait de vache et la graisse de bœuf, mais pas le saindoux) et l'huile de palme. Les acides gras palmitique et stéarique contenus dans ces graisses sont décomposés lors de la digestion dans les intestins et, sous leur forme libre, fixent fermement le calcium, formant ainsi du palmitate de calcium et du stéarate de calcium (savons insolubles). Sous forme de savon, le calcium et les graisses sont perdus dans les selles. Ce mécanisme est responsable d’une diminution de l’absorption du calcium, d’une diminution de la minéralisation osseuse et d’une diminution des mesures indirectes de la solidité osseuse chez les nourrissons utilisant des préparations pour nourrissons à base d’huile de palme (oléine de palme). Chez ces enfants, la formation de savons de calcium dans les intestins est associée à un durcissement des selles, à une diminution de leur fréquence, ainsi qu'à des régurgitations et des coliques plus fréquentes.

La concentration de calcium dans le sang, en raison de son importance pour un grand nombre de processus vitaux, est régulée avec précision, et avec une bonne nutrition et une consommation adéquate de produits laitiers faibles en gras et de vitamine D, aucune carence ne se produit. Une carence à long terme en calcium et/ou en vitamine D dans l’alimentation augmente le risque d’ostéoporose et provoque le rachitisme chez les nourrissons.

Des doses excessives de calcium et de vitamine D peuvent provoquer une hypercalcémie. La dose maximale sûre pour les adultes âgés de 19 à 50 ans inclus est de 2 500 mg par jour (environ 340 g de fromage Edam).

Conductivité thermique

Parmi tous les éléments du tableau périodique, on peut en identifier plusieurs, sans lesquels non seulement diverses maladies se développent dans les organismes vivants, mais il est généralement impossible de vivre et de croître normalement. L'un d'eux est le calcium.

Je me demande quoi quand nous parlons deà propos de ce métal en tant que substance simple, il n'a aucun avantage, voire aucun danger, pour l'homme. Cependant, dès que l'on évoque les ions Ca 2+, de nombreux points surgissent immédiatement qui caractérisent leur importance.

Position du calcium dans le tableau périodique

La caractérisation du calcium, comme de tout autre élément, commence par indiquer sa localisation dans le tableau périodique. Après tout, cela permet d’en apprendre beaucoup sur un atome donné :

  • charge nucléaire;
  • nombre d'électrons et de protons, neutrons ;
  • état d'oxydation, le plus élevé et le plus bas ;
  • configuration électronique et autres choses importantes.

L'élément que nous considérons est situé dans la quatrième grande période du deuxième groupe, le sous-groupe principal, et porte un numéro de série de 20. De plus, le tableau chimique périodique indique le poids atomique du calcium - 40,08, qui est la valeur moyenne de les isotopes existants d’un atome donné.

L'état d'oxydation est un, toujours constant, égal à +2. Formule CaO. Le nom latin de l’élément est calcium, d’où le symbole de l’atome de Ca.

Caractéristiques du calcium en tant que substance simple

Dans des conditions normales, cet élément est un métal de couleur blanc argenté. La formule du calcium en tant que substance simple est Ca. En raison de sa forte activité chimique, il est capable de former de nombreux composés appartenant à différentes classes.

En solide état d'agrégation Il ne fait pas partie du corps humain, il est donc important pour les besoins industriels et techniques (principalement les synthèses chimiques).

C’est l’un des métaux les plus répandus dans la croûte terrestre, environ 1,5 %. Il appartient au groupe des alcalino-terreux, car lorsqu'il est dissous dans l'eau, il produit des alcalis, mais dans la nature, on le trouve sous forme de multiples minéraux et sels. L'eau de mer contient beaucoup de calcium (400 mg/l).

Cellule de cristal

Les caractéristiques du calcium s'expliquent par la structure du réseau cristallin, qui peut être de deux types (puisqu'il existe une forme alpha et bêta) :

  • face cubique centrée;
  • centrée sur le volume.

Le type de liaison dans la molécule est métallique ; sur les sites du réseau, comme tous les métaux, il y a des ions atomiques.

Être dans la nature

Il existe plusieurs substances principales dans la nature qui contiennent cet élément.

  1. Eau de mer.
  2. Roches et minéraux.
  3. Organismes vivants (coquillages et coquillages, le tissu osseux et ainsi de suite).
  4. Eaux souterraines dans la croûte terrestre.

Les types de roches et de minéraux suivants peuvent être identifiés comme sources naturelles de calcium.

  1. La dolomite est un mélange de carbonate de calcium et de magnésium.
  2. La fluorine est du fluorure de calcium.
  3. Gypse - CaSO 4 2H 2 O.
  4. Calcite - craie, calcaire, marbre - carbonate de calcium.
  5. Albâtre - CaSO 4 ·0,5H 2 O.
  6. Apatité.

Au total, il existe environ 350 minéraux et roches différents contenant du calcium.

Modalités d'obtention

Isoler le métal sous forme libre pendant longtemps Cela n’a pas été possible, car son activité chimique est élevée et ne peut être trouvée dans la nature sous sa forme pure. Ainsi, jusqu’au XIXe siècle (1808), l’élément en question constituait un autre mystère posé par le tableau périodique.

Le chimiste anglais Humphry Davy a réussi à synthétiser le calcium sous forme de métal. C'est lui qui a découvert pour la première fois les particularités de l'interaction des fontes de minéraux solides et de sels avec choc électrique. Aujourd’hui, la manière la plus pertinente d’obtenir ce métal est l’électrolyse de ses sels, tels que :

  • un mélange de chlorures de calcium et de potassium ;
  • un mélange de fluorure et de chlorure de calcium.

Il est également possible d’extraire le calcium de son oxyde par aluminothermie, méthode courante en métallurgie.

Propriétés physiques

Les caractéristiques du calcium selon des paramètres physiques peuvent être décrites en plusieurs points.

  1. L'état d'agrégation est solide dans des conditions normales.
  2. Point de fusion - 842 0 C.
  3. Le métal est mou et peut être coupé avec un couteau.
  4. Couleur - blanc argenté, brillant.
  5. Il possède de bonnes propriétés conductrices et thermoconductrices.
  6. Lorsqu'il est chauffé pendant une longue période, il se transforme en liquide, puis en vapeur, perdant propriétés métalliques. Point d'ébullition 1484 0 C.

Les propriétés physiques du calcium ont une particularité. Lorsqu’une pression est appliquée sur un métal, il perd à un moment donné ses propriétés métalliques et sa capacité à conduire l’électricité. Cependant, avec une nouvelle augmentation de l'exposition, il se rétablit à nouveau et se manifeste comme un supraconducteur, plusieurs fois plus élevé dans ces indicateurs que les autres éléments.

Propriétés chimiques

L'activité de ce métal est très élevée. Par conséquent, le calcium entre en jeu dans de nombreuses interactions. Les réactions avec tous les non-métaux lui sont courantes, car en tant qu'agent réducteur, il est très puissant.

  1. Dans des conditions normales, il réagit facilement pour former les composés binaires correspondants avec : les halogènes, l'oxygène.
  2. Lorsqu'il est chauffé : hydrogène, azote, carbone, silicium, phosphore, bore, soufre et autres.
  3. À l'air libre, il interagit immédiatement avec le dioxyde de carbone et l'oxygène et se recouvre donc d'une couche grise.
  4. Réagit violemment avec les acides, provoquant parfois une inflammation.

Des propriétés intéressantes du calcium apparaissent lorsqu’il s’agit de sels. Ainsi, les belles grottes qui poussent au plafond et sur les murs ne sont rien d'autre que formées au fil du temps à partir d'eau, de dioxyde de carbone et de bicarbonate sous l'influence de processus dans les eaux souterraines.

Compte tenu de l’activité du métal à l’état normal, il est stocké dans les laboratoires, tout comme les métaux alcalins. Dans le noir verrerie, avec un couvercle bien fermé et sous une couche de kérosène ou de paraffine.

Une réaction qualitative à l’ion calcium est la coloration de la flamme dans une belle et riche couleur rouge brique. On peut également identifier le métal entrant dans la composition des composés grâce aux précipités insolubles de certains de ses sels (carbonate de calcium, fluorure, sulfate, phosphate, silicate, sulfite).

Connexions métalliques

Les types de composés métalliques sont les suivants :

  • oxyde;
  • hydroxyde;
  • sels de calcium (moyens, acides, basiques, doubles, complexes).

L'oxyde de calcium appelé CaO est utilisé pour créer un matériau de construction (chaux). Si vous éteignez l'oxyde avec de l'eau, vous obtenez l'hydroxyde correspondant, qui présente les propriétés d'un alcali.

Divers sels de calcium, utilisés dans différents secteurs de l'économie, revêtent une grande importance pratique. Nous avons déjà mentionné ci-dessus quels types de sels existent. Donnons des exemples des types de ces connexions.

  1. Sels moyens - carbonate CaCO 3, phosphate Ca 3 (PO 4) 2 et autres.
  2. Acide - hydrogénosulfate CaHSO 4.
  3. Les principaux sont le bicarbonate (CaOH) 3 PO 4.
  4. Complexe - Cl 2.
  5. Double - 5Ca(NO 3) 2 *NH 4 NO 3 *10H 2 O.

C'est sous forme de composés de cette classe que le calcium est important pour les systèmes biologiques, puisque les sels sont la source d'ions pour l'organisme.

Rôle biologique

Pourquoi le calcium est-il important pour le corps humain ? Il existe plusieurs raisons.

  1. Ce sont les ions de cet élément qui font partie de la substance intercellulaire et du fluide tissulaire, participant à la régulation des mécanismes d'excitation, à la production d'hormones et de neurotransmetteurs.
  2. Le calcium s'accumule dans les os et l'émail des dents à hauteur d'environ 2,5 % du poids corporel total. C'est beaucoup et ça joue rôle important dans le renforcement de ces structures, en maintenant leur force et leur stabilité. La croissance du corps sans cela est impossible.
  3. La coagulation du sang dépend aussi des ions en question.
  4. Il fait partie du muscle cardiaque et participe à son excitation et à sa contraction.
  5. Il participe aux processus d'exocytose et d'autres changements intracellulaires.

Si la quantité de calcium consommée n'est pas suffisante, des maladies telles que :

  • rachitisme;
  • l'ostéoporose;
  • maladies du sang.

L'apport quotidien pour un adulte est de 1 000 mg et pour les enfants de plus de 9 ans de 1 300 mg. Afin d'éviter un excès de cet élément dans l'organisme, vous ne devez pas dépasser la dose spécifiée. Sinon, des maladies intestinales pourraient se développer.

Pour tous les autres êtres vivants, le calcium n’est pas moins important. Par exemple, bien que beaucoup n’aient pas de squelette, leurs moyens externes de renforcement sont également des formations de ce métal. Parmi eux:

  • fruits de mer;
  • moules et huîtres;
  • éponges;
  • polypes coralliens.

Ils portent tous sur leur dos ou, en principe, forment au cours de leur vie un certain squelette externe qui les protège des influences extérieures et des prédateurs. Son composant principal est constitué de sels de calcium.

Les vertébrés, comme les humains, ont besoin de ces ions pour leur croissance et leur développement normaux et les reçoivent de la nourriture.

Il existe de nombreuses options avec lesquelles il est possible de reconstituer l'élément manquant dans le corps. Les meilleures, bien sûr, sont les méthodes naturelles - des produits contenant l'atome souhaité. Toutefois, si pour une raison quelconque cela s’avère insuffisant ou impossible, la voie médicale est également acceptable.

Ainsi, la liste des aliments contenant du calcium ressemble à ceci :

  • produits laitiers et produits laitiers fermentés;
  • poisson;
  • verdure;
  • céréales (sarrasin, riz, produits de boulangerie à base de farine de grains entiers) ;
  • quelques agrumes (oranges, mandarines) ;
  • les légumineuses ;
  • toutes les noix (surtout les amandes et les noix).

Si vous êtes allergique à certains aliments ou si vous ne pouvez pas les manger pour une autre raison, les préparations contenant du calcium aideront à reconstituer le niveau de l'élément nécessaire dans le corps.

Tous sont des sels de ce métal, qui ont la capacité d'être facilement absorbés par l'organisme, rapidement absorbés dans le sang et les intestins. Parmi eux, les plus populaires et les plus utilisés sont les suivants.

  1. Chlorure de calcium - solution injectable ou pour administration orale aux adultes et aux enfants. Il diffère par la concentration en sel dans la composition, il est utilisé pour les « injections chaudes », puisqu'il provoque exactement cette sensation lors de l'injection. Il existe des formes à base de jus de fruit pour une administration orale plus facile.
  2. Disponible en comprimés (0,25 ou 0,5 g) et en solutions pour injection intraveineuse. Souvent sous forme de comprimés, il contient divers additifs à base de fruits.
  3. Lactate de calcium - disponible en comprimés de 0,5 g.

Composés de calcium.

São– l'oxyde de calcium ou chaux vive, obtenu par décomposition du calcaire : CaCO 3 = CaO + CO 2 est un oxyde d'un métal alcalino-terreux, il interagit donc activement avec l'eau : CaO + H 2 O = Ca (OH) 2

Ca(OH) 2 – hydroxyde de calcium ou chaux éteinte, donc la réaction CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 est appelée extinction de la chaux. Si la solution est filtrée, le résultat est de l'eau de chaux - il s'agit d'une solution alcaline, elle change donc la couleur de la phénolphtaléine en pourpre.

La chaux éteinte est largement utilisée dans la construction. Son mélange avec du sable et de l'eau constitue un bon liant. Sous l'influence du dioxyde de carbone, le mélange durcit Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O.

Dans le même temps, une partie du sable et du mélange se transforme en silicate Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O.

Les équations Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O et CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 jouent un rôle important dans la nature et dans le façonnement de l'apparence de notre planète. Le dioxyde de carbone sous la forme d'un sculpteur et d'un architecte crée des palais souterrains dans les strates de roches carbonatées. Il est capable de déplacer des centaines, voire des milliers de tonnes de calcaire sous terre. À travers les fissures des roches, l'eau contenant du dioxyde de carbone dissous pénètre dans la couche calcaire, formant des cavités - des grottes de roulettes. Le bicarbonate de calcium existe uniquement en solution. Les eaux souterraines se déplacent dans la croûte terrestre, évaporant l'eau dans des conditions appropriées : Ca(HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO2 , C'est ainsi que se forment les stalactites et les stalagmites, dont le schéma de formation a été proposé par le célèbre géochimiste A.E. Fersman. Il existe de nombreuses grottes castrum en Crimée. La science les étudie spéléologie.

Carbonate de calcium utilisé dans la construction CaCO3- craie, calcaire, marbre. Avez-vous tous vu notre Gare: Elle est décorée de marbre blanc ramené de l'étranger.

expérience: soufflez à travers un tube dans une solution d'eau de chaux, elle devient trouble .

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 +N 2 À PROPOS

De l'acide acétique est ajouté au précipité formé, une ébullition est observée, car du dioxyde de carbone est libéré.

CaCO 3 +2CH 3 COOH = Ca(CH 3 SOO) 2 +H 2 O + CO 2

LE CONTE DES FRÈRES CARBONATES.

Trois frères vivent sur terre
De la famille des Carbonates.
Le frère aîné est un beau MARBRE,
Glorieux au nom de Karara,
Un excellent architecte. Il
Construit Rome et le Parthénon.
Tout le monde connaît le CALCAIRE,
C'est pour ça qu'on l'appelle ainsi.
Célèbre pour son travail
Construire une maison derrière la maison.
À la fois capable et capable
Petit frère tout doux MEL.
Regardez comment il dessine,
Ce CaCO 3 !
Les frères aiment s'ébattre
Chauffer à four chaud,
Du CaO et du CO 2 se forment alors.
C'est du dioxyde de carbone
Chacun de vous le connaît,
Nous l'exhalons.
Eh bien, c'est SaO -
Chaux vive brûlée à chaud.
Ajoutez-y de l'eau,
Bien mélanger
Pour qu'il n'y ait pas de problème,
Nous protégeons nos mains
LIME bien pétri, mais COUPÉE !
Lait de chaux
Les murs sont facilement blanchis à la chaux.
La maison lumineuse est devenue joyeuse,
Transformer la chaux en craie.
Hocus Pocus pour le peuple :
Il suffit de souffler dans l'eau,
Comme c'est facile
Transformé en lait !
Et maintenant c'est plutôt intelligent
Je reçois du soda :
Lait et vinaigre. Ouais !
La mousse déborde par-dessus bord !
Tout est dans les soucis, tout est dans le travail
De l'aube à l'aube -
Ces frères Carbonates,
Ces CaCO 3 !

Répétition: CaO– oxyde de calcium, chaux vive ;
Ca(OH) 2 – hydroxyde de calcium (chaux éteinte, eau de chaux, lait de chaux, selon la concentration de la solution).
La chose générale est la même formule chimique Ca(OH) 2. Différence : l'eau de chaux est une solution transparente saturée de Ca(OH) 2 et le lait de chaux est une suspension blanche de Ca(OH) 2 dans l'eau.
CaCl 2 - chlorure de calcium, chlorure de calcium ;
CaCO 3 – carbonate de calcium, craie, marbre coquillage, calcaire.
G/D : collections. Ensuite, nous démontrons une collection de minéraux disponibles dans le laboratoire de l'école : calcaire, craie, marbre, coquillages.
CaS0 4 ∙ 2H 2 0 - cristaux de sulfate de calcium hydraté, gypse ;
CaCO 3 - la calcite, le carbonate de calcium fait partie de nombreux minéraux qui couvrent 30 millions de km 2 sur terre.

Le plus important de ces minéraux est calcaire. Coquillages, calcaires origine biologique. Il est utilisé dans la production de ciment, de carbure de calcium, de soude, de tous types de chaux et en métallurgie. Le calcaire est la base de l'industrie de la construction ; de nombreux matériaux de construction en sont fabriqués.

Craie Il ne s'agit pas seulement de poudre dentifrice et de craie scolaire. C'est également un additif précieux dans la production de papier (couché - qualité supérieure) et de caoutchouc ; dans la construction et la rénovation de bâtiments - comme badigeon.

Le marbre est une roche cristalline dense. Il y en a un coloré - blanc, mais le plus souvent diverses impuretés le colorent de différentes couleurs. Le marbre blanc pur est rare et est principalement utilisé pour les travaux des sculpteurs (statues de Michel-Ange, Rodin. Dans la construction, le marbre coloré est utilisé comme matériau de parement ( Métro de Moscou) ou encore comme principal matériau de construction de palais (Taj Mahal).

Dans le monde des choses intéressantes « MAUSOLÉE DU Taj Mahal »

Shah Jahan de la grande dynastie moghole a gardé presque toute l'Asie dans la peur et l'obéissance. En 1629, Mumzat Mahal, l'épouse bien-aimée de Shah Jahan, décède à l'âge de 39 ans lors d'un accouchement lors d'une campagne (c'était leur 14e enfant, tous des garçons). Elle était exceptionnellement belle, brillante, intelligente, l'empereur lui obéissait en tout. Avant sa mort, elle a demandé à son mari de construire un tombeau, de s'occuper des enfants et de ne pas se marier. Le roi attristé envoya ses envoyés dans toutes les grandes villes, capitales des États voisins - à Boukhara, Samarkand, Bagdad, Damas, pour trouver et inviter les meilleurs artisans - à la mémoire de son épouse, le roi décida d'ériger le meilleur bâtiment de le monde. Dans le même temps, des messagers envoyèrent à Agra (Inde) les plans de tous les meilleurs bâtiments d'Asie et des meilleurs matériaux de construction. Ils ont même apporté de la malachite de Russie et de l'Oural. Les principaux maçons venaient de Delhi et de Kandahar ; architectes - d'Istanbul, Samarkand ; décorateurs - de Boukhara ; jardiniers - du Bengale ; les artistes venaient de Damas et de Bagdad, et le maître bien connu Ustad-Isa était aux commandes.

Ensemble, pendant 25 ans, une structure en marbre craie a été construite, entourée de jardins verdoyants, de fontaines bleues et d'une mosquée en grès rouge. 20 000 esclaves ont érigé ce miracle de 75 m (bâtiment de 25 étages). A proximité, je voulais me construire un deuxième mausolée en marbre noir, mais je n’avais pas le temps. Il a été détrôné fils indigène(2ème, et il a également tué tous ses frères).

Le souverain et maître d’Agra a passé les dernières années de sa vie à regarder par la fenêtre étroite de sa prison. Pendant 7 ans mon père a admiré sa création. Lorsque le père devint aveugle, le fils lui fabriqua un système de miroirs pour que le père puisse admirer le mausolée. Il a été enterré au Taj Mahal, à côté de son Mumtaz.

Ceux qui entrent dans le mausolée voient des cénotaphes – de faux tombeaux. Les lieux de repos éternels du Grand Khan et de son épouse sont situés en bas, au sous-sol. Tout y est incrusté de pierres précieuses qui brillent comme si elles étaient vivantes, et les branches d'arbres de contes de fées, entrelacées de fleurs, ornent les murs du tombeau de motifs complexes. Fabriqués par les meilleurs sculpteurs, le lapis-lazuli bleu turquoise, les jades vert-noir et les améthystes rouges célèbrent l'amour de Shah Jahal et de Mumzat Mahal.

Chaque jour, les touristes se précipitent à Agra, voulant voir la vraie merveille du monde - le mausolée du Taj Mahal, comme s'il flottait au-dessus du sol.

CaCO 3 est un matériau de construction du squelette externe des mollusques, des coraux, des coquillages, etc., ainsi que des coquilles d'œufs. (illustrations ou Animaux de la biocénose corallienne » et présentation d'une collection de coraux marins, éponges, coquillages).