Открытия:
природные соединения кальция (мел, мрамор, известняк, гипс) и продукты их простейшей переработки (известь) были известны людям с древних времен. в 1808 г. хэмфри дэви подверг электролизу влажную гашеную известь (гидроксид кальция) с ртутным катодом и получил амальгаму кальция (сплав кальция с ртутью). из этого сплава, отогнав ртуть дэви получил чистый кальций. он же предложил название нового элемента, от латинского "сalx" обозначавшего название известняка, мела и других мягких камней.
нахождение в природе и получение:
кальций - пятый по распространенности элемент в земной коре (более 3%), образует множество пород, в основе многих из которых - карбонат кальция. некоторые из этих пород имеют органическое происхождение (ракушечник), показывающее важную роль кальция в живой природе. природный кальций - смесь 6 изотопов с массовыми числами от 40 до 48, причем на 40ca приходится 97% общего количества. ядерными реакциями получены и другие изотопы кальция, например радиоактивный 45ca.для получения простого вещества кальция используется электролиз расплавов его солей или алюмотермия: 4cao + 2al = ca(alo2)2 + 3ca
свойства:
серебристо-серый металл с кубической гранецентрированной решеткой, значительно более твердый, чем щелочные металлы. температура плавления 842°c, кипения 1484°c, плотность 1,55 г/см3. при высоких давлениях и температурах около 20k переходит в состояние сверхпроводника.
свойства:
кальций не столь активен как щелочные металлы, тем не менее его приходится хранить под слоем минерального масла или в плотно запаянных металлических барабанах. уже при обычной температуре он реагирует с кислородом и азотом воздуха, а также с водяными парами. при нагревании сгорает на воздухе красно-оранжевым пламенем, образуя оксид с примесью нитридов. подобно магнию кальций продолжает гореть в атмосфере углекислого газа. при нагревании реагирует с другими неметаллами, образую не всегда очевидные по составу соединения, например: ca + 6b = cab6 или ca + p => ca3p2 (а также cap или cap5) во всех своих соединениях кальций имеет степень окисления +2.
важнейшие соединения:
оксид кальция cao - ("негашёная известь") вещество белого цвета, щелочной оксид, энергично реагирует с водой ("гасится") переходя в гидроксид. получают термическим разложением карбоната кальция.
гидроксид кальция ca(oh)2 - ("гашёная известь") белый порошок, мало растворим в воде (0,16г/100г), сильная щелочь. раствор ("известковая вода") используется для обнаружения углекислого газа.
карбонат кальция caco3 - основа большинства природных минералов кальция (мел, мрамор, известняк, ракушечник, кальцит, исландский шпат). в чистом виде вещество белого цвета или бесцв. кристаллы, при нагревании (900-1000 с) разлагается, образуя оксид кальция. не р-рим, реагирует с кислотами, способен растворяться в воде, насыщенной углекислым газом, переходя в гидрокарбонат: caco3 + co2 + h2o = ca(hco3)2. обратный процесс приводит к появлению отложений карбоната кальция, в частности таких образований, как сталактиты и сталагмиты встречается в природе также в составе доломита caco3*mgco3
сульфат кальция caso4 - вещество белого цвета, в природе caso4*2h2o ("гипс", "селенит"). последний при осторожном нагревании (180 с) переходит в caso4*0,5h2o ("жжёный гипс", "алебастр") - белый порошок, при замешивании с водой снова образующий caso4*2h2o в виде твердого, достаточно прочного материала. мало растворим в воде, в избытке серной кислоты способен растворяться, образуя гидросульфат.
фосфат кальция ca3(po4)2 - ("фосфорит"), нерастворим, под действием сильных кислот переходит в более растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция. исходное сырье для получения фосфора, фосфорной кислоты, фосфорных удобрений. фосфаты кальция входят также в состав апатитов, природных соединений с примерной формулой са5[po4]3y, где y = f, cl, или он, соответственно фтор-, хлор-, или гидроксиапатит. наряду с фосфоритом апатиты входят в состав костного скелета многих живых организмов, в т.ч. и человека.
фторид кальция caf2 - (природн.: "флюорит", "плавиковый шпат"), нерастворимое в-во белого цвета. природные минералы имеют разнообразные окраски, обусловленные примесями. светится в темноте при нагревании и при уф-облучении. увеличивает текучесть ("плавкость") шлаков при получении металлов, чем обусловлено его применение в качестве флюса.
хлорид кальция cacl2 - бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. образует кристаллогидрат cacl2*6h2o. безводный ("плавленый") хлорид кальция - хороший осушитель.
нитрат кальция ca(no3)2 - ("кальциевая селитра") бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. составная часть пиротехнических составов, пламени красно-оранжевый цвет.
карбид кальция caс2 - реагирует с водой, к-тами образуя ацетилен, напр.: caс2 + h2o = с2h2 + ca(oh)2
