Кальцій в природі (3,4% в Земній корі)

Кальцій відомий людині з найдавніших часів у вигляді лужних сполук, таких як крейда або вапняк. У чистому вигляді цей елемент був отриманий на початку 19 століття. Тоді ж і було встановлено, що за своїми основними властивостями кальцій відноситься до лужних металів.

Кальцій відіграє важливу біологічну роль – він є основним складовим макроелементом скелета (в тому числі і зовнішнього) у більшості видів на планеті, входить до складу гормонів, є регулятором нейронних і м’язових взаємодій. Хімічно чистий кальцій використовується в різних реакціях, в металургії і в багатьох інших галузях.

Загальна характеристика

Кальцій є одним з типових представників сімейства активних лужних металів. У чистому вигляді за фактурою і зовнішнім виглядом нагадує залізо, з менш вираженим блиском. Крихкий, ламається з утворенням неоднорідних кристалічних гранул. Найбільше кальцій відомий у вигляді своїх з’єднань (крейда, вапняк, кремнезем та інші), де він має вигляд білуватого кришиться речовини.

У чистому вигляді не зустрічається через свою високу реакційної активності. Входить до складу більшості мінералів, серед яких найбільше значення мають мармур, граніт, алебастр і деякі інші цінні породи.

Основні фізико-хімічні властивості

Належить до другої групи періодичної системи елементів, виявляючи схожі фізичні властивості з іншими представниками лужної групи:

  • Відносно низька щільність (1,6г / см3);
  • Межа температури плавлення – 840 0С при нормальних умовах;
  • Середня теплопровідність, в цілому помітно нижче, ніж у більшості металів;
  • В цілому, фізика кальцію не представляє особливих несподіванок. Володіючи типовою кристалічною решіткою, цей елемент має досить низьку міцність і майже нульову пластичність, легко кришиться і розламується з утворенням характерного кристалічного візерунка на кордоні зламу.

Проте, недавні дослідження показали досить цікаві результати. Встановлено, що при високих показниках атмосферного тиску, фізичні властивості елемента починають змінюватися. Виявляються напівпровідникові властивості, абсолютно нехарактерні для будь-яких металів. Екстремальне тиск призводить до появи і кальцію надпровідних властивостей. Дані дослідження мають далекосяжні наслідки, однак поки сфера застосування кальцію обмежена його звичайними властивостями.

Хімічні властивості кальцію

У своїх хімічних якостях же кальцій нічим особливим не виділяється і є типовим лужноземельних металом:

  • Висока реакційна активність;
  • Охоче ​​взаємодія з атмосферою і освіту характерною тьмяною плівки на поверхні елемента;
  • Активно взаємодіє з водою, але, на відміну від таких елементів, як натрій, вибуховий екзотермічної реакції не відбувається;
  • Вступає в реакції з усіма активними неметалами, включаючи йод і бром;
  • На відміну від більш активних лужних металів, для реакції з металами і щодо інертними елементами (наприклад – з вуглецем) кальцію потрібно каталізатор або сильне нагрівання. Зберігається кальцій в щільно закупорених скляних ємкостях, для запобігання спонтанних реакцій.

Знаходження кальцію в природі

Кальцій входить до п’ятірки найбільш поширених речовин на планеті, поступаючись лише кисню, кремнію і алюмінію з залізом. При цьому в природі цей елемент зустрічається, в основному, у вигляді твердих або сипучих мінералів. Найвідоміше з’єднання кальцію – вапняк. Також кальцій утворює широку гаму різних мінералів, від названих вище граніту і мармуру, до менш поширених баритів і шепотів. За приблизними оцінками дослідників, вміст кальцію в чистому еквіваленті – близько 3,4% по масі.

Сфера промислового застосування

У промисловій сфері кальцій входить в групу широко затребуваних матеріалів для цілей металургії. З його допомогою отримують очищені метали, в тому числі – уран і торій, а також деякі рідкоземельні елементи. Додавання кальцію в сталеві розплави сприяє зв’язуванню і видалення вільного кисню, що покращує конструкційні якості металевого сплаву. Також кальцій використовується в якості електролітичного елемента в складі акумуляторів і батарей.

Посилання на основну публікацію