สารประกอบเคมีของแคลเซียม แคลเซียม (Ca, แคลเซียม) ปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่น

การแนะนำ

สมบัติและการใช้แคลเซียม

1 คุณสมบัติทางกายภาพ

2 คุณสมบัติทางเคมี

3 การสมัคร

การได้รับแคลเซียม

1 การผลิตแคลเซียมและโลหะผสมด้วยไฟฟ้า

2 การผลิตความร้อน

3 วิธีการดูดความร้อนเพื่อให้ได้แคลเซียม

3.1 วิธีลดแคลเซียมด้วยอลูมิเนียมความร้อน

3.2 วิธีซิลิโคเทอร์มิกเพื่อลดแคลเซียม

ส่วนการปฏิบัติ

บรรณานุกรม

การแนะนำ

องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม II ของระบบธาตุของ Mendeleev เลขอะตอม 20 มวลอะตอม 40.08; โลหะแสงสีเงินสีขาว องค์ประกอบทางธรรมชาติเป็นส่วนผสมของไอโซโทปเสถียร 6 ชนิด: 40แคลิฟอร์เนีย 42แคลิฟอร์เนีย 43แคลิฟอร์เนีย 44แคลิฟอร์เนีย 46แคลิฟอร์เนียและ 48Ca ซึ่งพบมากที่สุดคือ 40 แคลิฟอร์เนีย (96, 97%)

สารประกอบ Ca - หินปูน, หินอ่อน, ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับมะนาว - ผลิตภัณฑ์จากการเผาหินปูน) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างแล้วในสมัยโบราณ จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 นักเคมีถือว่ามะนาวเป็นของแข็งธรรมดา ในปี ค.ศ. 1789 A. Lavoisier แนะนำว่ามะนาว แมกนีเซีย แบไรท์ อลูมินา และซิลิกาเป็นสารที่ซับซ้อน ในปี 1808 G. Davy นำส่วนผสมของปูนขาวเปียกกับปรอทออกไซด์ไปเป็นอิเล็กโทรไลซิสด้วยแคโทดปรอท เตรียม Ca มัลกัม และโดยการกลั่นปรอทออกมา เขาได้โลหะที่เรียกว่า "แคลเซียม" (จากภาษาละติน calx, เพศแคลซิส-มะนาว) .

ความสามารถของแคลเซียมในการจับกับออกซิเจนและไนโตรเจนทำให้สามารถนำมาใช้ในการทำให้ก๊าซเฉื่อยบริสุทธิ์และเป็นสารทะเยอทะยานได้ (Getter เป็นสารที่ใช้ในการดูดซับก๊าซและสร้างสุญญากาศลึกในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) ในอุปกรณ์วิทยุสุญญากาศ

แคลเซียมยังใช้ในโลหะวิทยาของทองแดง นิกเกิล เหล็กพิเศษ และสัมฤทธิ์; พวกมันจับสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายของกำมะถัน ฟอสฟอรัส และคาร์บอนส่วนเกิน เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน จะใช้โลหะผสมแคลเซียมกับซิลิคอน ลิเธียม โซเดียม โบรอน และอลูมิเนียม

ในอุตสาหกรรม แคลเซียมได้มาจากสองวิธี:

) โดยให้ความร้อนส่วนผสมที่อัดก้อนของ CaO และผง Al ที่อุณหภูมิ 1200 °C ในสุญญากาศ 0.01 - 0.02 มม. rt. ศิลปะ.; จำแนกตามปฏิกิริยา:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

ไอแคลเซียมควบแน่นบนพื้นผิวที่เย็น

) โดยอิเล็กโทรไลซิสของการละลายของ CaCl2 และ KCl ด้วยแคโทดทองแดง - แคลเซียมเหลวเตรียมโลหะผสม Cu - Ca (65% Ca) ซึ่งแคลเซียมถูกกลั่นออกที่อุณหภูมิ 950 - 1,000 ° C ในสุญญากาศ 0.1 - 0.001 มม.ปรอท

) ยังได้พัฒนาวิธีการผลิตแคลเซียมโดยการแยกตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์ไบด์ CaC2

แคลเซียมมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติในรูปของสารประกอบต่างๆ ใน เปลือกโลกอันดับที่ห้าที่ 3.25% และพบมากที่สุดคือหินปูน CaCO 3, โดโลไมต์ CaCO 3เอ็มจี บจก 3,ยิปซั่ม CaSO 42H 2O, ฟอสฟอไรต์ Ca 3(ปณ. 4)2 และฟลูออร์สปาร์ CaF 2ไม่นับสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของแคลเซียมในองค์ประกอบของหินซิลิเกต ใน น้ำทะเลมีแคลเซียมเฉลี่ย 0.04% (น้ำหนัก)

ในเรื่องนี้ งานหลักสูตรศึกษาคุณสมบัติและการใช้แคลเซียม รวมถึงศึกษาทฤษฎีและเทคโนโลยีของวิธีสุญญากาศ-ความร้อนสำหรับการผลิตอย่างละเอียดด้วย

. สมบัติและการใช้แคลเซียม

.1 คุณสมบัติทางกายภาพ

แคลเซียมเป็นโลหะสีขาวเงิน แต่จะมัวหมองเมื่อสัมผัสกับอากาศเนื่องจากการก่อตัวของออกไซด์บนพื้นผิว มันเป็นโลหะเหนียวที่แข็งกว่าตะกั่ว คริสตัลเซลล์ ?-ในรูป Ca (เสถียรที่อุณหภูมิปกติ) ลูกบาศก์มีศูนย์กลางหน้า, a = 5.56 Å - รัศมีอะตอม 1.97 Å , รัศมีไอออนิก Ca 2+, 1,04Å - ความหนาแน่น 1.54 ก./ซม 3(20°ซ) สูงกว่า 464 °C หกเหลี่ยม ?-รูปร่าง. จุดหลอมเหลว 851 °C, จุดเดือด 1482 °C; ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น 22·10 -6 (0-300 องศาเซลเซียส); ค่าการนำความร้อนที่ 20 °C 125.6 W/(m K) หรือ 0.3 cal/(cm วินาที °C); ความจุความร้อนจำเพาะ (0-100 °C) 623.9 J/(kg K) หรือ 0.149 cal/(g °C); ความต้านทานไฟฟ้าที่ 20 °C 4.6 10 -8โอห์ม ม. หรือ 4.6 10 -6 โอห์ม ซม.; ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้าคือ 4.57·10-3 (20 °C) โมดูลัสยืดหยุ่น 26 Gn/m 2(2,600 กก.เอฟ/มม 2- ความต้านทานแรงดึง 60 MN/m 2(6 กก.เอฟ/มม 2- ขีดจำกัดความยืดหยุ่น 4 MN/m 2(0.4 กก.เอฟ/มม 2) กำลังให้ผลผลิต 38 MN/m2 2(3.8 กก.เอฟ/มม 2- การยืดตัวสัมพัทธ์ 50%; ความแข็งของบริเนล 200-300 Mn/m 2(20-30 กก.เอฟ/มม 2- แคลเซียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเพียงพอคือพลาสติก กด รีดง่าย และคล้อยตามการตัดได้

1.2 คุณสมบัติทางเคมี

แคลเซียมเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ ดังนั้นภายใต้สภาวะปกติ มันจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและฮาโลเจนในบรรยากาศได้อย่างง่ายดาย:

Ca + O 2= 2 CaO (แคลเซียมออกไซด์) (1)

Ca + Br 2= CaBr 2(แคลเซียมโบรไมด์). (2)

แคลเซียมทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส คาร์บอน และอโลหะอื่นๆ เมื่อถูกความร้อน:

Ca + H 2= ส 2(แคลเซียมไฮไดรด์) (3)

แคลเซียม+เอ็น 2= แคลิฟอร์เนีย 3เอ็น 2(แคลเซียมไนไตรด์) (4)

Ca + S = CaS (แคลเซียมซัลไฟด์) (5)

Ca + 2 P = แคลิฟอร์เนีย 3ร 2(แคลเซียมฟอสไฟด์) (6)

Ca + 2 C = CaC 2 (แคลเซียมคาร์ไบด์) (7)

แคลเซียมทำปฏิกิริยาช้าๆ กับน้ำเย็น แต่มีพลังมากกับน้ำร้อน ทำให้มีเบสแก่ Ca(OH)2 :

Ca + 2 H 2O = Ca(OH)2 + เอ็น 2 (8)

เนื่องจากแคลเซียมเป็นตัวรีดิวซ์ที่มีพลัง จึงสามารถกำจัดออกซิเจนหรือฮาโลเจนออกจากออกไซด์และเฮไลด์ของโลหะที่มีฤทธิ์น้อยได้ กล่าวคือ มีคุณสมบัติรีดิวซ์:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)

Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 เอ็นบี (10)

แคลเซียมทำปฏิกิริยากับกรดอย่างรุนแรงเพื่อปล่อยไฮโดรเจน ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนและไฮโดรเจนแห้งเกิดเป็น CaH ไฮไดรด์ 2- เมื่อแคลเซียมถูกให้ความร้อนด้วยกราไฟท์ จะเกิด CaC คาร์ไบด์ขึ้นมา 2- แคลเซียมได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของ CaCl หลอมเหลว 2หรือการลดอุณหภูมิอะลูมิเนียมในสุญญากาศ:

6CaO + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 เกี่ยวกับ 3 (11)

โลหะบริสุทธิ์ใช้เพื่อลดสารประกอบของ Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U ให้เป็นโลหะ และสำหรับดีออกซิเดชันของเหล็ก

1.3 การสมัคร

แคลเซียมมีการใช้มากขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับความสำคัญอย่างมากในฐานะตัวรีดิวซ์ในการเตรียมโลหะหลายชนิด

โลหะบริสุทธิ์ ยูเรเนียมได้มาจากการลดยูเรเนียมฟลูออไรด์ด้วยโลหะแคลเซียม แคลเซียมหรือไฮไดรด์สามารถใช้ในการลดไทเทเนียมออกไซด์ เช่นเดียวกับออกไซด์ของเซอร์โคเนียม ทอเรียม แทนทาลัม ไนโอเบียม และโลหะหายากอื่นๆ

แคลเซียมเป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์และดีแก๊สเซอร์ที่ดีในการผลิตทองแดง นิกเกิล โลหะผสมโครเมียม-นิกเกิล เหล็กพิเศษ นิกเกิลและทองแดงดีบุก โดยจะกำจัดกำมะถัน ฟอสฟอรัส และคาร์บอนออกจากโลหะและโลหะผสม

แคลเซียมก่อให้เกิดสารประกอบทนไฟกับบิสมัท ดังนั้นจึงใช้ในการกรองตะกั่วจากบิสมัท

แคลเซียมถูกเติมลงในโลหะผสมเบาต่างๆ ช่วยปรับปรุงผิวแท่งโลหะ ขนาดเกรนละเอียด และลดการเกิดออกซิเดชัน

โลหะผสมแบริ่งที่มีแคลเซียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โลหะผสมตะกั่ว (0.04% Ca) สามารถใช้ทำปลอกสายเคเบิลได้

โลหะผสมต้านการเสียดสีของแคลเซียมและตะกั่วถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยี แร่ธาตุแคลเซียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ดังนั้นหินปูนจึงถูกนำมาใช้ในการผลิตปูนขาว ปูนซีเมนต์ อิฐปูนทราย และโดยตรงเช่น วัสดุก่อสร้างในโลหะวิทยา (ฟลักซ์) ในอุตสาหกรรมเคมีสำหรับการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ โซดา โซดาไฟ สารฟอกขาว ปุ๋ย ในการผลิตน้ำตาล แก้ว

ความสำคัญในทางปฏิบัติมีชอล์ก หินอ่อน สปาร์ไอซ์แลนด์ ยิปซั่ม ฟลูออไรต์ ฯลฯ เนื่องจากความสามารถในการจับออกซิเจนและไนโตรเจน แคลเซียมหรือโลหะผสมแคลเซียมกับโซเดียมและโลหะอื่นๆ จึงถูกนำมาใช้ในการทำให้ก๊าซมีตระกูลบริสุทธิ์และเป็นตัวดูดซับในอุปกรณ์วิทยุสุญญากาศ แคลเซียมยังใช้ในการผลิตไฮไดรด์ซึ่งเป็นแหล่งไฮโดรเจนในสนามอีกด้วย

2.ได้รับแคลเซียม

มีหลายวิธีในการรับแคลเซียม ได้แก่ อิเล็กโทรไลต์, ความร้อน, สุญญากาศ-ความร้อน

.1 การผลิตแคลเซียมและโลหะผสมด้วยไฟฟ้า

สาระสำคัญของวิธีการนี้คือแคโทดจะสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ที่หลอมละลายในตอนแรก ณ จุดที่สัมผัสกัน โลหะหยดของเหลวจะเกิดขึ้นซึ่งจะทำให้แคโทดเปียก ซึ่งเมื่อแคโทดถูกยกขึ้นอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ ก็จะถูกเอาออกจากการหลอมพร้อมกับมันและแข็งตัว ในกรณีนี้ หยดที่แข็งตัวจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง เพื่อปกป้องโลหะจากการเกิดออกซิเดชันและไนไตรด์ ด้วยการยกแคโทดอย่างต่อเนื่องและระมัดระวัง แคลเซียมจะถูกดึงเข้าไปในแท่ง

2.2 การผลิตความร้อน

แคลเซียมเคมีอิเล็กโทรไลต์ความร้อน

· กระบวนการคลอไรด์: เทคโนโลยีประกอบด้วยการหลอมและการทำให้แคลเซียมคลอไรด์แห้ง การหลอมตะกั่ว การผลิตโลหะผสมตะกั่ว-โซเดียมสองชั้น การสร้างโลหะผสมตะกั่ว-โซเดียม-แคลเซียมแบบไตรภาค และการเจือจางโลหะผสมแบบไตรภาคด้วยตะกั่วหลังจากเอาเกลือออกแล้ว ปฏิกิริยากับแคลเซียมคลอไรด์จะเกิดขึ้นตามสมการ

CaCl 2 +นา 2ป.ล 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· กระบวนการคาร์ไบด์: พื้นฐานในการผลิตโลหะผสมตะกั่ว-แคลเซียมคือปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมคาร์ไบด์และตะกั่วหลอมเหลวตามสมการ

ซีเอซี 2+ 3Pb = Pb3 Ca+2C (13)

2.3 วิธีสุญญากาศความร้อนเพื่อผลิตแคลเซียม

วัตถุดิบสำหรับวิธีสุญญากาศ-ความร้อน

วัตถุดิบสำหรับการลดความร้อนของแคลเซียมออกไซด์คือปูนขาวที่ได้จากการเผาหินปูน ข้อกำหนดหลักสำหรับวัตถุดิบมีดังนี้ ปูนขาวต้องบริสุทธิ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และมีสิ่งเจือปนขั้นต่ำที่สามารถลดและเปลี่ยนเป็นโลหะพร้อมกับแคลเซียม โดยเฉพาะโลหะอัลคาไลและแมกนีเซียม ควรเผาหินปูนจนกว่าคาร์บอเนตจะสลายตัวหมด แต่ไม่ใช่ก่อนที่จะเผา เนื่องจากความสามารถในการลดปริมาณของวัสดุเผาผนึกจะต่ำกว่า ผลิตภัณฑ์ที่ถูกเผาจะต้องได้รับการปกป้องจากการดูดซับความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งการปล่อยออกมาในระหว่างการนำกลับคืนจะลดประสิทธิภาพของกระบวนการ เทคโนโลยีในการเผาหินปูนและการแปรรูปผลิตภัณฑ์ที่เผาแล้วนั้นคล้ายคลึงกับการแปรรูปโดโลไมต์สำหรับวิธีซิลิโคเทอร์มิกในการผลิตแมกนีเซียม

.3.1 วิธีลดแคลเซียมด้วยอะลูมิเนียมความร้อน

แผนภาพการพึ่งพาอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของออกซิเดชันของโลหะจำนวนหนึ่ง (รูปที่ 1) แสดงให้เห็นว่าแคลเซียมออกไซด์เป็นหนึ่งในสิ่งที่ทนทานและยากต่อการลดออกไซด์ โลหะอื่นไม่สามารถลดลงได้ตามปกติ - ที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศค่อนข้างต่ำ ในทางตรงกันข้าม แคลเซียมเองเป็นสารรีดิวซ์ที่ดีเยี่ยมสำหรับสารประกอบที่ลดยากอื่นๆ และเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์สำหรับโลหะและโลหะผสมหลายชนิด โดยทั่วไปการลดแคลเซียมออกไซด์ด้วยคาร์บอนเป็นไปไม่ได้เนื่องจากการก่อตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแคลเซียมมีความดันไอค่อนข้างสูง ออกไซด์ของแคลเซียมจึงสามารถรีดิวซ์ในสุญญากาศได้ด้วยอะลูมิเนียม ซิลิคอน หรือโลหะผสมตามปฏิกิริยา

CaO + ฉัน? Ca + MeO (14)

จนถึงขณะนี้ มีเพียงวิธีอะลูมิเนียมเทอร์มิกในการผลิตแคลเซียมเท่านั้นที่พบการใช้งานได้จริง เนื่องจากการลด CaO ด้วยอะลูมิเนียมทำได้ง่ายกว่าการใช้ซิลิคอนมาก มีมุมมองที่แตกต่างกันเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของรีดิวซ์แคลเซียมออกไซด์ด้วยอะลูมิเนียม L. Pidgeon และ I. Atkinson เชื่อว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของแคลเซียม monoaluminate:

CaO + 2Al = CaO อัล 2O3 + 3ซีเอ (15)

V. A. Pazukhin และ A. Ya. Fischer ระบุว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นกับการก่อตัวของ tricalcium aluminate:

CaO + 2Al = 3CaO อัล 2O 3+ 3ซีเอ (16)

ตามข้อมูลของ A.I. Voinitsky การก่อตัวของ Pentacalcium Triuminate มีความโดดเด่นในปฏิกิริยา:

CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 +9แคลเซียม (17)

การวิจัยล่าสุดโดย A. Yu. Taits และ A. I. Voinitsky พบว่าการลดแคลเซียมด้วยอะลูมิเนียมความร้อนเกิดขึ้นเป็นขั้นตอน ในระยะแรก การปล่อยแคลเซียมจะมาพร้อมกับการก่อตัวของ 3CaO·AI 2โอ 3จากนั้นทำปฏิกิริยากับแคลเซียมออกไซด์และอะลูมิเนียมเกิดเป็น 3CaO 3AI 2โอ 3- ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:

CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2โอ 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca

(3CaO อัล 2โอ 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2O 3+ 3ซีเอ

CaO+ 6A1 = 5CaO 3Al 2O 3+9แคลเซียม

เนื่องจากการลดลงของออกไซด์เกิดขึ้นจากการปล่อยไอระเหยแคลเซียม และผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เหลือจะอยู่ในสถานะควบแน่น จึงง่ายต่อการแยกและควบแน่นในบริเวณที่เย็นของเตาเผา เงื่อนไขหลักที่จำเป็นสำหรับการลดความร้อนด้วยสุญญากาศของแคลเซียมออกไซด์คืออุณหภูมิสูงและความดันตกค้างในระบบต่ำ ด้านล่างนี้คือความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความดันไอแคลเซียมที่สมดุล พลังงานอิสระของปฏิกิริยา (17) ซึ่งคำนวณสำหรับอุณหภูมิ 1124-1728° K จะแสดงออกมา

เอฟ ต = 184820 + 6.95T-12.1 T lg ต.

ดังนั้นการพึ่งพาลอการิทึมของความดันไอแคลเซียมสมดุล (มม. ปรอท)

แอลจีพี = 3.59 - 4430\T.

L. Pidgeon และ I. Atkinson ได้ทดลองหาความดันไอสมดุลของแคลเซียม การวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์โดยละเอียดของปฏิกิริยาการลดแคลเซียมออกไซด์กับอลูมิเนียมดำเนินการโดย I. I. Matveenko ซึ่งให้การขึ้นต่ออุณหภูมิของความดันสมดุลของไอแคลเซียมดังต่อไปนี้:

แอลจีพี แคลิฟอร์เนีย(1) =8.64 - 12930\T มิลลิเมตรปรอท

แอลจีพี แคลิฟอร์เนีย(2) =8.62 - 11780\T มิลลิเมตรปรอท

แอลจีพี แคลิฟอร์เนีย(3 )=8.75 - 12500\T มิลลิเมตรปรอท

ข้อมูลที่คำนวณและการทดลองเปรียบเทียบกันในตาราง 1.

ตารางที่ 1 - ผลกระทบของอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นสมดุลของไอแคลเซียมในระบบ (1), (2), (3), (3), มม. ปรอท

อุณหภูมิ °Сข้อมูลการทดลองคำนวณในระบบ(1)(2)(3)(3) )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

จากข้อมูลข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการโต้ตอบในระบบ (2) และ (3) หรือ (3") สิ่งนี้สอดคล้องกับการสังเกต เนื่องจากเพนตะแคลเซียมไทรยูมิเนตและไตรแคลเซียมอะลูมิเนตมีฤทธิ์เหนือกว่าในสารตกค้างของประจุหลังจาก การลดแคลเซียมออกไซด์ด้วยอลูมิเนียม

ข้อมูลความยืดหยุ่นสมดุลแสดงให้เห็นว่าสามารถลดแคลเซียมออกไซด์ด้วยอลูมิเนียมได้ที่อุณหภูมิ 1100-1150 ° C เพื่อให้บรรลุอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ยอมรับได้จริง ความดันตกค้างในระบบการเติบโตจะต้องต่ำกว่าสมดุล P เท่ากับ นั่นคือต้องสังเกตความไม่เท่าเทียมกัน P เท่ากับ >ป เพลงประกอบละคร และกระบวนการจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิประมาณ 1200° การวิจัยพบว่าที่อุณหภูมิ 1200-1250° สามารถใช้ประโยชน์ได้สูง (สูงถึง 70-75%) และมีการใช้อะลูมิเนียมจำเพาะต่ำ (แคลเซียมประมาณ 0.6-0.65 กิโลกรัมต่อกิโลกรัม)

ตามการตีความทางเคมีของกระบวนการข้างต้น องค์ประกอบที่เหมาะสมที่สุดคือประจุที่ออกแบบมาเพื่อสร้าง 5CaO 3Al ในสารตกค้าง 2โอ 3- ในการเพิ่มระดับการใช้อะลูมิเนียม ควรให้แคลเซียมออกไซด์ส่วนเกินบ้างแต่อย่ามากเกินไป (10-20%) มิฉะนั้นจะส่งผลเสียต่อตัวบ่งชี้อื่นๆ ของกระบวนการ ด้วยการเพิ่มระดับของการบดอลูมิเนียมจากอนุภาค 0.8-0.2 มม. เป็นลบ 0.07 มม. (ตาม V. A. Pazukhin และ A. Ya. Fischer) การใช้อลูมิเนียมในปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นจาก 63.7 เป็น 78%

การใช้อะลูมิเนียมยังได้รับอิทธิพลจากโหมดการอัดก้อนประจุด้วย ส่วนผสมของปูนขาวและผงอลูมิเนียมควรนำมาอัดก้อนโดยไม่มีสารยึดเกาะ (เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ก๊าซเกิดในสุญญากาศ) ที่ความดัน 150 กก./ซม.3 2- ที่ความดันต่ำ การใช้อะลูมิเนียมจะลดลงเนื่องจากการแยกตัวของอะลูมิเนียมหลอมเหลวในก้อนอิฐที่มีรูพรุนมากเกินไป และที่ความดันสูง - เนื่องจากการซึมผ่านของก๊าซไม่ดี ความสมบูรณ์และความเร็วของการคืนสภาพยังขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของก้อนอิฐในการโต้กลับด้วย เมื่อวางโดยไม่มีช่องว่าง เมื่อการซึมผ่านของก๊าซของกรงทั้งหมดต่ำ การใช้อะลูมิเนียมจะลดลงอย่างมาก

รูปที่ 2 - โครงการรับแคลเซียมโดยวิธีสุญญากาศ-ความร้อน

เทคโนโลยีวิธีอลูมิโน-ความร้อน

รูปแบบทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแคลเซียมโดยวิธีอะลูมิเนียมเทอร์มิกแสดงไว้ในรูปที่ 1 2. ใช้หินปูนเป็นวัสดุตั้งต้น และใช้ผงอะลูมิเนียมที่ทำจากอะลูมิเนียมปฐมภูมิ (ดีกว่า) หรืออะลูมิเนียมทุติยภูมิเป็นตัวรีดิวซ์ อลูมิเนียมที่ใช้เป็นตัวรีดิวซ์รวมทั้งวัตถุดิบไม่ควรมีสิ่งเจือปนจากโลหะที่มีความผันผวนสูง เช่น แมกนีเซียม สังกะสี ด่าง ฯลฯ ซึ่งสามารถระเหยและกลายเป็นคอนเดนเสทได้ สิ่งนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกเกรดของอลูมิเนียมรีไซเคิล

ตามคำอธิบายของ S. Loomis และ P. Staub ในสหรัฐอเมริกา ที่โรงงาน New England Lime Co. ในเมือง Canaan (คอนเนตทิคัต) แคลเซียมผลิตได้โดยวิธีอะลูมิเนียมความร้อน ใช้มะนาวที่มีองค์ประกอบทั่วไปต่อไปนี้%: 97.5 CaO, 0.65 MgO, 0.7 SiO 2, 0.6 เฟย์ 2ออนซ์ + อัลออซ 0.09 Na 2โอ+เค 2โอ้ 0.5 ที่เหลือ ผลิตภัณฑ์ที่เผาแล้วบดในโรงสี Raymond พร้อมด้วยเครื่องแยกแบบแรงเหวี่ยง ความละเอียดของการบดคือ (60%) ลบ 200 mesh ฝุ่นอลูมิเนียมซึ่งเป็นของเสียจากการผลิตผงอลูมิเนียมถูกนำมาใช้เป็นตัวรีดิวซ์ มะนาวเผาจากถังขยะแบบปิด และอะลูมิเนียมจากถังจะถูกป้อนไปยังเครื่องชั่งตวง จากนั้นจึงเข้าสู่เครื่องผสม หลังจากผสมแล้ว ส่วนผสมจะถูกอัดก้อนโดยใช้วิธีแห้ง ที่โรงงานดังกล่าว แคลเซียมจะลดลงในเตาหลอมรีทอร์ท ซึ่งแต่ก่อนเคยใช้เพื่อให้ได้แมกนีเซียมโดยวิธีซิลิโคเทอร์มิก (รูปที่ 3) เตาเผาถูกให้ความร้อนด้วยแก๊สกำเนิด เตาแต่ละเตามีการรีทอร์ตแนวนอน 20 แบบ ทำจากเหล็กทนความร้อนที่มี Cr 28% และ Ni 15%

รูปที่ 3 - เตารีทอร์ทสำหรับการผลิตแคลเซียม

ความยาวโต้กลับ 3 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 254 มม. ความหนาของผนัง 28 มม. การลดลงจะเกิดขึ้นในส่วนที่ให้ความร้อนของการโต้กลับ และการควบแน่นจะเกิดขึ้นในส่วนปลายที่เย็นลงซึ่งยื่นออกมาจากคำพูด briquettes ถูกนำเข้าสู่การโต้กลับในถุงกระดาษ จากนั้นใส่ตัวเก็บประจุและปิดการโต้กลับ อากาศจะถูกสูบออกโดยใช้ปั๊มสุญญากาศแบบกลไกเมื่อเริ่มต้นวงจร จากนั้นจึงเชื่อมต่อปั๊มกระจายและแรงดันตกค้างลดลงเหลือ 20 ไมครอน

รีทอร์ทได้รับความร้อนถึง 1200° ใน 12 ชั่วโมง หลังจากโหลดแล้ว รีทอร์ทจะถูกเปิดและยกเลิกการโหลด แคลเซียมที่เกิดขึ้นจะอยู่ในรูปของทรงกระบอกกลวงที่มีมวลหนาแน่นของผลึกขนาดใหญ่ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของปลอกเหล็ก สิ่งเจือปนหลักในแคลเซียมคือแมกนีเซียม ซึ่งจะลดลงก่อนและส่วนใหญ่จะเข้มข้นในชั้นที่อยู่ติดกับปลอก ปริมาณสิ่งเจือปนโดยเฉลี่ยคือ 0.5-1% Mg, ประมาณ 0.2% Al, 0.005-0.02% Mn, สูงถึง 0.02% N, สิ่งเจือปนอื่น ๆ - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - เกิดขึ้นในช่วง 0.005-0.04% A. Yu. Taits และ A. I. Voinitsky ใช้เตาสุญญากาศไฟฟ้ากึ่งโรงงานพร้อมเครื่องทำความร้อนถ่านหินเพื่อผลิตแคลเซียมโดยวิธีอะลูมิเนียมเทอร์มิก และบรรลุระดับการใช้อะลูมิเนียม 60% ปริมาณการใช้อะลูมิเนียมเฉพาะ 0.78 กก. ปริมาณการใช้ประจุเฉพาะ 4.35 กก. และปริมาณการใช้ไฟฟ้าจำเพาะ 14 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ต่อโลหะ 1 กิโลกรัม

โลหะที่ได้ ยกเว้นส่วนผสมของแมกนีเซียม มีความโดดเด่นด้วยความบริสุทธิ์ค่อนข้างสูง โดยเฉลี่ยแล้วเนื้อหาของสิ่งเจือปนคือ: 0.003-0.004% Fe, 0.005-0.008% Si, 0.04-0.15% Mn, 0.0025-0.004% Cu, 0.006-0.009% N, 0.25% Al

2.3.2 วิธีนำซิลิโคเทอร์มิกกลับมาใช้ใหม่ แคลเซียม

วิธีซิลิโคเทอร์มิกนั้นน่าดึงดูดใจมาก ตัวรีดิวซ์คือเฟอร์โรซิลิคอนซึ่งเป็นรีเอเจนต์ที่มีราคาถูกกว่าอะลูมิเนียมมาก อย่างไรก็ตาม กระบวนการซิลิโคเทอร์มิกนั้นดำเนินการได้ยากกว่ากระบวนการอะลูมิโนเทอร์มิก การลดลงของแคลเซียมออกไซด์ด้วยซิลิคอนจะเกิดขึ้นตามสมการ

CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2แคลเซียม (18)

ความดันไอสมดุลของแคลเซียมซึ่งคำนวณจากค่าพลังงานอิสระคือ:

°С1300140015001600Р, มม. ปรอท st0.080.150.752.05

ดังนั้นในสุญญากาศที่มีค่าประมาณ 0.01 mmHg ศิลปะ. การลดแคลเซียมออกไซด์สามารถทำได้ทางอุณหพลศาสตร์ที่อุณหภูมิ 1300° ในทางปฏิบัติ เพื่อให้มั่นใจถึงความเร็วที่ยอมรับได้ กระบวนการจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิ 1,400-1,500°

ปฏิกิริยารีดักชันของแคลเซียมออกไซด์กับซิลิโคอะลูมิเนียมซึ่งมีทั้งอะลูมิเนียมและโลหะผสมซิลิกอนทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์นั้นค่อนข้างง่ายกว่า การทดลองพบว่าการลดลงด้วยอะลูมิเนียมมีอิทธิพลเหนือกว่าในตอนแรก และปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อรูปสุดท้ายของ bCaO 3Al 2ออนซ์ตามโครงการที่อธิบายไว้ด้านบน (รูปที่ 1) การลดลงของซิลิคอนจะมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิสูงขึ้นเมื่ออลูมิเนียมส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของ 2CaO SiO 2. โดยสรุป ปฏิกิริยารีดักชันของแคลเซียมออกไซด์กับซิลิโคอลูมิเนียมแสดงได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

mSi + n อัล + (4m +2 ?) CaO = ม.(2CaO ·SiO 2) + ?n(5CaO อัล 2O3 ) + (2m +1, 5n) แคลิฟอร์เนีย

การวิจัยโดย A. Yu. Taits และ A. I. Voinitsky พบว่าแคลเซียมออกไซด์ลดลง 75% เฟอร์โรซิลิคอน โดยให้ผลผลิตโลหะ 50-75% ที่อุณหภูมิ 1,400-1,450° ในสุญญากาศ 0.01-0.03 มม. ปรอท ศิลปะ.; ซิลิโคอลูมิเนียมที่ประกอบด้วย Si 60-30% และ Al 32-58% (ส่วนที่เหลือคือเหล็ก ไทเทเนียม ฯลฯ) ช่วยลดแคลเซียมออกไซด์ด้วยผลผลิตโลหะประมาณ 70% ที่อุณหภูมิ 1350-1400° ในสุญญากาศ 0.01-0.05 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ. การทดลองในระดับกึ่งโรงงานได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐานในการผลิตแคลเซียมจากมะนาวโดยใช้เฟอร์โรซิลิกอนและซิลิโคอลูมิเนียม ปัญหาหลักของฮาร์ดแวร์คือการเลือกขาตั้งภายใต้เงื่อนไขของกระบวนการซับนี้

เมื่อแก้ไขปัญหานี้แล้วสามารถนำวิธีนี้ไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ การสลายตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์ การได้รับโลหะแคลเซียมโดยการสลายตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์

CaC2 = Ca + 2C

ควรถือเป็นวิธีการที่น่าหวัง ในกรณีนี้จะได้กราไฟท์เป็นผลิตภัณฑ์ที่สอง V. Mauderli, E. Moser และ V. Treadwell เมื่อคำนวณพลังงานอิสระของการก่อตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์จากข้อมูลเทอร์โมเคมี ได้รับนิพจน์ต่อไปนี้สำหรับความดันไอแคลเซียมเหนือแคลเซียมคาร์ไบด์บริสุทธิ์:

แคลิฟอร์เนีย = 1.35 - 4505\T (1124-1712°K)

แอลจีพี แคลิฟอร์เนีย = 6.62 - 13523\T (1712-2000°K)

เห็นได้ชัดว่าแคลเซียมคาร์ไบด์เชิงพาณิชย์สลายตัวที่อุณหภูมิสูงกว่ามากจากการแสดงออกเหล่านี้ ผู้เขียนคนเดียวกันรายงานการสลายตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์ไบด์เป็นชิ้นเล็กๆ ที่อุณหภูมิ 1600-1800° ในสุญญากาศ 1 มม. ปรอท ศิลปะ. ผลผลิตของกราไฟท์คือ 94% ได้รับแคลเซียมในรูปของการเคลือบหนาแน่นบนตู้เย็น A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Shklyar เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของกราไฟท์ที่ได้จากการสลายตัวของแคลเซียมคาร์ไบด์ส่วนหลังถูกให้ความร้อนในสุญญากาศ 0.3-1 มม. ปรอท ศิลปะ. ที่อุณหภูมิ 1630-1750° กราไฟท์ที่ได้จะแตกต่างจากกราไฟท์ของ Acheson ตรงที่มีเกรนใหญ่กว่า มีการนำไฟฟ้ามากกว่า และมีน้ำหนักปริมาตรต่ำกว่า

3. ส่วนปฏิบัติ

ปริมาณแมกนีเซียมที่ปล่อยออกมาในแต่ละวันจากอิเล็กโตรไลเซอร์ที่กระแส 100 kA อยู่ที่ 960 กิโลกรัม เมื่อป้อนแมกนีเซียมคลอไรด์ลงในอ่าง แรงดันไฟฟ้าข้ามอิเล็กโตรไลเซอร์คือ 0.6 V พิจารณา:

)กระแสไฟขาออกที่แคโทด

)ปริมาณคลอรีนที่ผลิตได้ต่อวัน โดยมีเงื่อนไขว่ากระแสเอาต์พุตที่ขั้วบวกเท่ากับกระแสเอาต์พุตที่ขั้วบวก

)เติม MgCl ทุกวัน 2เข้าไปในเครื่องอิเล็กโตรไลเซอร์โดยมีการสูญเสีย MgCl 2 มักเกิดกับตะกอนและการระเหิดเป็นหลัก ปริมาณตะกอนคือ 0.1 ต่อ 1t ของ Mg ที่มี MgCl 2 ในระเหิด 50% ปริมาณการระเหิดคือ 0.05 ตันต่อ 1 ตัน Mg องค์ประกอบของแมกนีเซียมคลอไรด์ที่ถูกเท,%: 92 MgCl2 และ 8 NaCl

.กำหนดกระแสเอาต์พุตที่แคโทด:

ม ฯลฯ =ฉัน ?·เค มก · ?

?=ม ฯลฯ \ฉัน· ?เค มก =960000\100000·0.454·24=0.881 หรือ 88.1%

.กำหนดจำนวน Cl ที่ได้รับต่อวัน:

x=960000g\24g\mol=40000 โมล

การแปลงเป็นปริมาตร:

x=126785.7 ลบ.ม

3.ก) ค้นหา MgCl บริสุทธิ์ 2ให้ผลิตได้ 960 กิโลกรัม Mg.

x=95·960\24.3=3753 กก.=37.53 ตัน

b) การสูญเสียด้วยตะกอน จากองค์ประกอบของแมกนีเซียมอิเล็กโทรไลเซอร์ %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0.8-2 ทิโอโอ 2, 0.4-1.0 C, 35 MgCl2 .

กก. - 1,000 กก

ม ว้าว =960 กิโลกรัม - มวลตะกอนต่อวัน

กากตะกอน 96 กิโลกรัมต่อวัน: 96·0.35 (MgCl2 ด้วยตะกอน)

c) การสูญเสียที่มีระเหิด:

กก. - 1,000 กก

กิโลกรัม ระเหิด: 48·0.5=24 กิโลกรัม MgCl 2 มีระเหิด

ปริมาณ Mg ทั้งหมดที่คุณต้องเติม:

33.6+24=3810.6 กก.MgCl2 ต่อวัน

บรรณานุกรม

พื้นฐานของโลหะวิทยา III

<#"justify">โลหะวิทยาของ Al และ Mg Vetyukov M.M. , Tsyplokov A.M.

กวดวิชา

ต้องการความช่วยเหลือในการศึกษาหัวข้อหรือไม่?

ผู้เชี่ยวชาญของเราจะแนะนำหรือให้บริการสอนพิเศษในหัวข้อที่คุณสนใจ
ส่งใบสมัครของคุณระบุหัวข้อในขณะนี้เพื่อค้นหาความเป็นไปได้ในการรับคำปรึกษา

ในสมัยโบราณผู้คนใช้สารประกอบแคลเซียมในการก่อสร้าง ส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งพบใน หินอา หรือผลจากการเผาคือปูนขาว ใช้หินอ่อนและปูนปลาสเตอร์ด้วย ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามะนาวซึ่งเป็นแคลเซียมออกไซด์เป็นสารธรรมดา ความเข้าใจผิดนี้มีอยู่จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 จนกระทั่ง Antoine Lavoisier แสดงข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับสารนี้

ใน ต้น XIXศตวรรษ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ฮัมฟรีย์ เดวี ค้นพบแคลเซียมในรูปแบบบริสุทธิ์โดยใช้อิเล็กโทรไลซิส นอกจากนี้เขายังได้รับแคลเซียมอะมัลกัมจากปูนขาวและปรอทออกไซด์อีกด้วย ครั้นกลั่นปรอทแล้วจึงได้แคลเซียมที่เป็นโลหะ

ปฏิกิริยาของแคลเซียมกับน้ำเกิดขึ้นอย่างรุนแรง แต่ไม่ได้มาพร้อมกับไฟ เนื่องจากมีการปล่อยไฮโดรเจนออกมาเป็นจำนวนมาก แผ่นแคลเซียมจึงเคลื่อนตัวผ่านน้ำได้ สารก็เกิดขึ้นเช่นกัน - แคลเซียมไฮดรอกไซด์ ถ้าเติมฟีนอล์ฟทาลีนลงในของเหลว จะกลายเป็นสีแดงเข้ม ดังนั้น Ca(OH)₂ จึงเป็นเบส

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂↓ + H₂

ปฏิกิริยาของแคลเซียมกับออกซิเจน

ปฏิกิริยาของ Ca และ O₂ นั้นน่าสนใจมาก แต่การทดลองนี้ไม่สามารถทำได้ที่บ้าน เพราะมันอันตรายมาก

ลองพิจารณาปฏิกิริยาของแคลเซียมกับออกซิเจนนั่นคือการเผาไหม้ของสารนี้ในอากาศ

ความสนใจ! อย่าพยายามทำซ้ำประสบการณ์นี้ด้วยตัวคุณเอง!คุณจะพบกับการทดลองทางเคมีที่ปลอดภัยที่คุณสามารถทำได้ที่บ้าน

ลองใช้โพแทสเซียมไนเตรตKNO₃เป็นแหล่งออกซิเจนกันดีกว่า หากเก็บแคลเซียมไว้ในของเหลวน้ำมันก๊าดก่อนการทดลองจะต้องทำความสะอาดโดยใช้หัวเผาโดยถือไว้เหนือเปลวไฟ จากนั้นจุ่มแคลเซียมลงในผงKNO₃ จากนั้นจะต้องวางแคลเซียมที่มีโพแทสเซียมไนเตรตไว้ในเปลวไฟของเตา ปฏิกิริยาการสลายตัวของโพแทสเซียมไนเตรตเป็นโพแทสเซียมไนไตรท์และออกซิเจนเกิดขึ้น ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจะจุดชนวนแคลเซียม และเปลวไฟจะเปลี่ยนเป็นสีแดง

KNO₃ → KNO₂ + O₂

2Ca + O₂ → 2CaO

เป็นที่น่าสังเกตว่าแคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบบางอย่างเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น ได้แก่ ซัลเฟอร์ โบรอน ไนโตรเจน และอื่นๆ

เซา- แคลเซียมออกไซด์หรือปูนขาวที่ได้จากการสลายตัวของหินปูน: CaCO 3 = CaO + CO 2 เป็นออกไซด์ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธดังนั้นจึงมีปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขัน: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2

แคลิฟอร์เนีย(OH) 2 – แคลเซียมไฮดรอกไซด์หรือปูนขาว ดังนั้น ปฏิกิริยา CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 จึงเรียกว่า ปูนขาว หากกรองสารละลาย ผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำมะนาว ซึ่งเป็นสารละลายด่าง จึงเปลี่ยนสีของฟีนอล์ฟทาลีนเป็นสีแดงเข้ม

ปูนขาวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง ผสมกับทรายและน้ำเป็นวัสดุยึดเกาะที่ดี ภายใต้อิทธิพลของคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนผสมจะทำให้ Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O แข็งตัว

ในเวลาเดียวกัน ส่วนหนึ่งของทรายและส่วนผสมจะกลายเป็นซิลิเกต Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O

สมการ Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O และ CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 มีบทบาทอย่างมากในธรรมชาติและในการกำหนดลักษณะที่ปรากฏของดาวเคราะห์ของเรา คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของประติมากรและสถาปนิกสร้างพระราชวังใต้ดินในชั้นหินคาร์บอเนต สามารถเคลื่อนย้ายหินปูนใต้ดินได้นับร้อยนับพันตัน ผ่านรอยแตกในหิน น้ำที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ในนั้นจะเข้าสู่ชั้นหินปูน ก่อตัวเป็นโพรง - ถ้ำล้อ แคลเซียมไบคาร์บอเนตมีอยู่ในสารละลายเท่านั้น น้ำบาดาลเคลื่อนที่ในเปลือกโลก น้ำระเหยภายใต้สภาวะที่เหมาะสม: Ca(HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + คาร์บอนไดออกไซด์ 2 , นี่คือวิธีการสร้างหินงอกหินย้อยซึ่งเป็นรูปแบบการก่อตัวที่เสนอโดยนักธรณีเคมีชื่อดัง A.E. เฟอร์สแมน. มีถ้ำ Castrum มากมายในแหลมไครเมีย วิทยาศาสตร์ศึกษาพวกเขา การศึกษาเกี่ยวกับถ้ำวิทยา.

แคลเซียมคาร์บอเนตที่ใช้ในการก่อสร้าง CaCO3- ชอล์ก หินปูน หินอ่อน คุณคงเคยเห็นสถานีรถไฟของเราแล้ว ตกแต่งด้วยหินอ่อนสีขาวที่นำเข้ามาจากต่างประเทศ

ประสบการณ์:เป่าผ่านท่อลงในสารละลายน้ำมะนาวจะมีเมฆมาก .

แคลิฟอร์เนีย(OH) 2 + CO 2 = แคลเซียมคาร์บอเนต 3 + เอ็น 2 เกี่ยวกับ

กรดอะซิติกจะถูกเติมลงในตะกอนที่เกิดขึ้นและสังเกตการเดือดเพราะว่า คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมา

แคลเซียมคาร์บอเนต 3 +2ช 3 COOH = Ca(CH 3 ซู) 2 +ฮ 2 โอ + โค 2

เรื่องราวของพี่น้องคาร์บอเนต

พี่น้องสามคนอาศัยอยู่บนโลก
จากตระกูลคาร์บอเนต
พี่ชายหล่อมาก หินอ่อน
รุ่งโรจน์ในนามของการารา
สถาปนิกที่ยอดเยี่ยม เขา
สร้างกรุงโรมและวิหารพาร์เธนอน
ทุกคนรู้จักหินปูน
เหตุใดจึงมีชื่อเช่นนั้น
มีชื่อเสียงจากผลงานของเขา
รับสร้างบ้านหลังบ้าน.
ทั้งเก่งทั้งเก่ง
น้องนุ่มนิ่ม MEL.
ดูสิว่าเขาวาดอย่างไร
CaCO3 นี้!
พี่น้องชอบสนุกสนาน
อุ่นในเตาอบร้อน
จากนั้นจึงเกิด CaO และ CO 2
นี่คือคาร์บอนไดออกไซด์
คุณแต่ละคนคุ้นเคยกับเขา
เราหายใจออก
นี่คือ SaO -
ปูนขาวที่เผาไหม้อย่างร้อนแรง
เติมน้ำลงไป
ผสมให้เข้ากัน
เพื่อไม่ให้เกิดปัญหา
เราปกป้องมือของเรา
LIME ที่นวดมาอย่างดี แต่ถูกเฉือน!
นมมะนาว
ผนังถูกล้างด้วยปูนขาวอย่างง่ายดาย
บ้านที่สดใสก็ร่าเริง
เปลี่ยนมะนาวให้เป็นชอล์ก
Hocus Pocus เพื่อประชาชน:
คุณเพียงแค่ต้องพัดผ่านน้ำ
มันง่ายแค่ไหน
กลายเป็นนม!
และตอนนี้ก็ค่อนข้างฉลาด
ฉันได้รับโซดา:
นมพร้อมน้ำส้มสายชู อ้าว!
โฟมล้นขอบ!
ทุกอย่างอยู่ในความกังวลทุกอย่างอยู่ในงาน
ตั้งแต่เช้าจรดรุ่ง -
พี่น้องเหล่านี้คาร์บอเนต
CaCO 3 พวกนี้!

การทำซ้ำ: แคลเซียมโอ– แคลเซียมออกไซด์, ปูนขาว;
แคลิฟอร์เนีย(OH) 2 – แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (ปูนขาว, น้ำมะนาว, นมมะนาว ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลาย)
ทั่วไป - เหมือนกัน สูตรเคมีแคลเซียม(OH) 2. ความแตกต่าง: น้ำมะนาวเป็นสารละลายอิ่มตัวของ Ca(OH) 2 ที่โปร่งใส และนมของมะนาวเป็นสารแขวนลอยสีขาวของ Ca(OH) 2 ในน้ำ
CaCl 2 - แคลเซียมคลอไรด์, แคลเซียมคลอไรด์;
แคลเซียมคาร์บอเนต 3 – แคลเซียมคาร์บอเนต ชอล์ก เปลือกหอย หินอ่อน หินปูน
L/R: คอลเลกชันต่อไป เราจะสาธิตคอลเลกชั่นแร่ธาตุที่มีอยู่ในห้องปฏิบัติการของโรงเรียน ได้แก่ หินปูน ชอล์ก หินอ่อน เปลือกหอย
CaS0 4 ∙ 2ชม 2 0 - แคลเซียมซัลเฟตคริสตัลไฮเดรต, ยิปซั่ม;
แคลเซียมคาร์บอเนต 3 - แคลไซต์ แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุหลายชนิดที่ครอบคลุมพื้นที่ 30 ล้านกิโลเมตร 2 บนโลก

แร่ธาตุที่สำคัญที่สุดเหล่านี้ก็คือ หินปูน- หินเปลือกหอย หินปูนจากแหล่งอินทรีย์ ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ แคลเซียมคาร์ไบด์ โซดา ปูนขาวทุกประเภท และในโลหะวิทยา หินปูนเป็นพื้นฐานของอุตสาหกรรมการก่อสร้างโดยมีวัสดุก่อสร้างหลายชนิด

ชอล์กไม่ใช่แค่ผงฟันและชอล์กโรงเรียน นอกจากนี้ยังเป็นสารเติมแต่งที่มีคุณค่าในการผลิตกระดาษ (เคลือบ - คุณภาพสูงสุด) และยาง ในการก่อสร้างและปรับปรุงอาคาร - เป็นการล้างบาป

หินอ่อนเป็นหินที่มีผลึกหนาแน่น มีสีหนึ่ง - สีขาว แต่ส่วนใหญ่มักจะมีสิ่งเจือปนต่าง ๆ ที่ให้สีต่างกัน หินอ่อนสีขาวบริสุทธิ์เป็นของหายากและส่วนใหญ่ถูกใช้โดยช่างแกะสลัก (รูปปั้นของ Michelangelo, Rodin ในการก่อสร้าง หินอ่อนสีถูกใช้เป็นวัสดุหันหน้า (Moscow Metro) หรือแม้แต่เป็นวัสดุก่อสร้างหลักของพระราชวัง (ทัชมาฮาล)

ในโลกของสิ่งที่น่าสนใจ “สุสานทัชมาฮาล”

ชาห์ชะฮันแห่งราชวงศ์โมกุลผู้ยิ่งใหญ่ทำให้เอเชียเกือบทั้งหมดอยู่ในความกลัวและการเชื่อฟัง ในปี 1629 มุมซัต มาฮาล ภรรยาที่รักของชาห์ จาฮาน เสียชีวิตเมื่ออายุ 39 ปีระหว่างคลอดบุตรในการหาเสียง (นี่คือลูกคนที่ 14 ของพวกเขา เป็นเด็กผู้ชายทั้งหมด) เธอมีความสวยงามสดใสฉลาดอย่างผิดปกติจักรพรรดิเชื่อฟังเธอในทุกสิ่ง ก่อนที่เธอจะเสียชีวิต เธอขอให้สามีสร้างสุสาน ดูแลลูกๆ และไม่แต่งงาน กษัตริย์ผู้โศกเศร้าส่งทูตไปยังเมืองใหญ่ทั้งหมดซึ่งเป็นเมืองหลวงของรัฐใกล้เคียง - ไปยังบูคารา, ซามาร์คันด์, แบกแดด, ดามัสกัสเพื่อค้นหาและเชิญช่างฝีมือที่เก่งที่สุด - เพื่อรำลึกถึงภรรยาของเขากษัตริย์จึงตัดสินใจสร้างอาคารที่ดีที่สุดใน โลก. ในเวลาเดียวกัน ผู้ส่งสารได้ส่งแบบแปลนสำหรับอาคารที่ดีที่สุดในเอเชียและวัสดุก่อสร้างที่ดีที่สุดไปยังเมืองอัครา (อินเดีย) พวกเขายังนำมาลาไคต์มาจากรัสเซียและเทือกเขาอูราลด้วย หัวหน้าช่างก่ออิฐมาจากเดลีและกันดาฮาร์ สถาปนิก - จากอิสตันบูล, ซามาร์คันด์; มัณฑนากร - จาก Bukhara; ชาวสวน - จากเบงกอล; ศิลปินมาจากดามัสกัสและแบกแดดและมีปรมาจารย์ Ustad-Isa ที่มีชื่อเสียงเป็นผู้รับผิดชอบ

โครงสร้างหินอ่อนชอล์กใช้เวลารวมกันกว่า 25 ปี ล้อมรอบด้วยสวนสีเขียว น้ำพุสีฟ้า และมัสยิดหินทรายสีแดง ทาส 20,000 คนสร้างปาฏิหาริย์ที่สูง 75 เมตร (อาคาร 25 ชั้น) ในบริเวณใกล้เคียงฉันต้องการสร้างสุสานหินอ่อนสีดำแห่งที่สองให้ตัวเอง แต่ฉันไม่มีเวลา พระองค์ทรงถูกโค่นล้มลงจากบัลลังก์โดยพระราชโอรสของพระองค์เอง (องค์ที่ 2 และพระองค์ทรงสังหารพี่น้องของพระองค์ทั้งหมดด้วย)

ผู้ปกครองและเจ้านายของเมืองอัคราใช้เวลาช่วงปีสุดท้ายของชีวิตโดยมองออกไปนอกหน้าต่างแคบๆ ของคุก พ่อของฉันชื่นชมการสร้างสรรค์ของเขาเป็นเวลา 7 ปี เมื่อพ่อตาบอด ลูกชายได้ทำระบบกระจกเพื่อให้พ่อได้ชื่นชมสุสาน เขาถูกฝังอยู่ในทัชมาฮาล ถัดจากมุมตาซของเขา

ผู้ที่เข้าไปในสุสานจะเห็นอนุสาวรีย์ - สุสานปลอม สถานที่พำนักชั่วนิรันดร์ของมหาข่านและภรรยาของเขาตั้งอยู่ที่ชั้นล่างในห้องใต้ดิน ทุกสิ่งที่นั่นถูกห่อหุ้มด้วยอัญมณีล้ำค่าที่เปล่งประกายราวกับมีชีวิต และกิ่งก้านของต้นไม้ในเทพนิยายที่พันกันด้วยดอกไม้ประดับผนังหลุมศพด้วยลวดลายที่สลับซับซ้อน รังสรรค์โดยช่างแกะสลักฝีมือดีที่สุด ลาพิสลาซูลีสีฟ้าเทอร์ควอยซ์ หยกสีเขียวดำ และอเมทิสต์สีแดง เฉลิมฉลองความรักของชาห์ จาฮาล และมุมซัต มาฮาล

นักท่องเที่ยวเร่งรีบไปที่อัคราทุกวันเพื่อต้องการเห็นความจริง สิ่งมหัศจรรย์ของโลก- สุสานทัชมาฮาล, ราวกับลอยอยู่เหนือพื้นดิน

แคลเซียมคาร์บอเนต 3 เป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับสร้างโครงกระดูกภายนอกของหอย ปะการัง เปลือกหอย ฯลฯ และเปลือกไข่ (ภาพประกอบหรือ สัตว์ปะการัง biocenosis” และจัดแสดงปะการังทะเล ฟองน้ำ เปลือกหอย).

ประวัติและที่มาของชื่อ

ชื่อของธาตุมาจากภาษาละติน calx (ในกรณีสัมพันธการก แคลเซียม) - "มะนาว", "หินอ่อน" เสนอโดยนักเคมีชาวอังกฤษ ฮัมฟรีย์ เดวี ซึ่งแยกโลหะแคลเซียมด้วยวิธีอิเล็กโทรไลต์ในปี 1808 เดวีนำส่วนผสมของปูนขาวเปียกไปทำอิเล็กโทรลิซิสบนแผ่นแพลตตินัมซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วบวก แคโทดเป็นลวดแพลตตินัมที่แช่อยู่ในของเหลว จากผลของอิเล็กโทรไลซิส ทำให้ได้แคลเซียมอะมัลกัม หลังจากกลั่นสารปรอทแล้ว เดวีก็ได้โลหะที่เรียกว่าแคลเซียม

ไอโซโทป

แคลเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยมีส่วนผสมของไอโซโทป 6 ชนิด ได้แก่ 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca และ 48 Ca ซึ่งพบมากที่สุด - 40 Ca - คือ 96.97% นิวเคลียสของแคลเซียมมีจำนวนโปรตอนมหัศจรรย์: ซี= 20 . ไอโซโทป 40
20 แคลิฟอร์เนีย 20
และ 48
20 แคลิฟอร์เนีย 28
คือสองในห้านิวเคลียสเวทมนตร์ทวีคูณที่มีอยู่ในธรรมชาติ

จากไอโซโทปธรรมชาติของแคลเซียมทั้งหก มีห้าไอโซโทปที่เสถียร ไอโซโทปที่หก 48 Ca ซึ่งหนักที่สุดในบรรดาไอโซโทปทั้งหกและหายากมาก (ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปเพียง 0.187%) ผ่านการสลายเบต้าสองเท่าโดยมีครึ่งชีวิต (4.39 ± 0.58)⋅10 เป็นเวลา 19 ปี

ในหินและแร่ธาตุ

แคลเซียมซึ่งอพยพอย่างแรงในเปลือกโลกและสะสมอยู่ในระบบธรณีเคมีต่างๆ ก่อให้เกิดแร่ธาตุ 385 ชนิด (ปริมาณแร่ธาตุมากเป็นอันดับสี่)

แคลเซียมส่วนใหญ่มีอยู่ในซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกตของหินต่าง ๆ (หินแกรนิต gneisses ฯลฯ ) โดยเฉพาะในเฟลด์สปาร์ - อนอร์ไทต์แคลิฟอร์เนีย

แร่ธาตุแคลเซียม เช่น แคลไซต์ CaCO 3 , แอนไฮไดรต์ CaSO 4 , เศวตศิลา CaSO 4 ·0.5H 2 O และยิปซั่ม CaSO 4 ·2H 2 O, ฟลูออไรต์ CaF 2 , อะพาไทต์ Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), โดโลไมต์ MgCO 3 ·CaCO 3 . การมีเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำธรรมชาติจะเป็นตัวกำหนดความกระด้าง

หินตะกอนที่ประกอบด้วยแคลไซต์ที่เข้ารหัสลับเป็นส่วนใหญ่คือหินปูน (หนึ่งในนั้นคือชอล์ก) การแปรสภาพในระดับภูมิภาคเปลี่ยนหินปูนเป็นหินอ่อน

การอพยพในเปลือกโลก

ในการอพยพตามธรรมชาติของแคลเซียม "สมดุลคาร์บอเนต" มีบทบาทสำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนตกับน้ำและ คาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการก่อตัวของไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้:

(สมดุลเลื่อนไปทางซ้ายหรือขวาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์)

การโยกย้ายทางชีวภาพมีบทบาทอย่างมาก

ในชีวมณฑล

สารประกอบแคลเซียมพบได้ในเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชเกือบทั้งหมด (ดูด้านล่าง) พบแคลเซียมจำนวนมากในสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ไฮดรอกซีอะพาไทต์ Ca 5 (PO 4) 3 OH หรือในอีกรายการหนึ่ง 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2 จึงเป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลัง รวมถึงมนุษย์ด้วย เปลือกและเปลือกของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เปลือกไข่ ฯลฯ หลายชนิดทำมาจากแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 ในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตของมนุษย์และสัตว์มี Ca 1.4-2% (ตาม เศษส่วนมวล- ในร่างกายมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กก. มีปริมาณแคลเซียมประมาณ 1.7 กก. (ส่วนใหญ่อยู่ในสารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อกระดูก)

ใบเสร็จ

แคลเซียมโลหะอิสระได้มาโดยอิเล็กโทรลิซิสของของเหลวที่ประกอบด้วย CaCl 2 (75-80%) และ KCl หรือจาก CaCl 2 และ CaF 2 รวมถึงการลดปริมาณอะลูมิเนียมความร้อนของ CaO ที่อุณหภูมิ 1170-1200 °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)))

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะแคลเซียมมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สองแบบ คงที่ได้ถึง 443 °C α-Caมีโครงตาข่ายวางตรงกลางลูกบาศก์ (พารามิเตอร์ ก= 0.558 นาโนเมตร) มีเสถียรภาพมากขึ้น β-Caมีโครงขัดแตะแบบลูกบาศก์ตรงกลาง แอลฟา-เฟ(พารามิเตอร์ ก= 0.448 นาโนเมตร- เอนทาลปีมาตรฐาน Δ H 0 (\displaystyle \Delta H^(0))การเปลี่ยนแปลง α → β คือ 0.93 กิโลจูล/โมล

เมื่อความดันเพิ่มขึ้นทีละน้อย มันเริ่มแสดงคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ แต่จะไม่กลายเป็นเซมิคอนดักเตอร์ในความหมายที่สมบูรณ์ (มันไม่ใช่โลหะอีกต่อไป) เมื่อความดันเพิ่มขึ้นอีก มันจะกลับสู่สถานะโลหะและเริ่มแสดงคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวด (อุณหภูมิของตัวนำยิ่งยวดสูงกว่าอุณหภูมิของปรอทถึงหกเท่า และสูงกว่าองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดในการนำไฟฟ้ามาก) พฤติกรรมเฉพาะของแคลเซียมนั้นคล้ายคลึงกับสตรอนเซียมหลายประการ (เช่น คล้ายคลึงกัน) ตารางธาตุจะถูกบันทึกไว้)

คุณสมบัติทางเคมี

ในชุดค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน แคลเซียมจะอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Ca 2+ /Ca 0 คือ −2.84 V ดังนั้นแคลเซียมจะทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขัน แต่ไม่มีการจุดระเบิด:

(\displaystyle (\mathsf (Ca+2H_(2)O\rightarrow Ca(OH)_(2)+H_(2)\uparrow .)))

การมีอยู่ของแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่จะเป็นตัวกำหนดความกระด้างชั่วคราวของน้ำ เรียกว่าชั่วคราว เพราะเมื่อน้ำเดือด ไบคาร์บอเนตจะสลายตัว และ CaCO 3 จะตกตะกอน ปรากฏการณ์นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าตะกรันก่อตัวในกาต้มน้ำเมื่อเวลาผ่านไป

แอปพลิเคชัน

การใช้โลหะแคลเซียมเป็นหลักเป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะ โดยเฉพาะนิกเกิล ทองแดง และเหล็กกล้าไร้สนิม แคลเซียมและไฮไดรด์ยังใช้ในการผลิตโลหะที่ลดปริมาณได้ยาก เช่น โครเมียม ทอเรียม และยูเรเนียม โลหะผสมแคลเซียมตะกั่วใช้ในแบตเตอรี่บางประเภทและในการผลิตตลับลูกปืน เม็ดแคลเซียมยังใช้เพื่อกำจัดร่องรอยของอากาศออกจากอุปกรณ์สุญญากาศ โลหะแคลเซียมบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยาเพื่อการผลิตธาตุหายาก แคลเซียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยาเพื่อการกำจัดออกซิเดชันของเหล็ก ร่วมกับอะลูมิเนียมหรือใช้ร่วมกับแคลเซียม การประมวลผลแบบพิเศษด้วยเตาหลอมด้วยลวดที่มีแคลเซียมเนื่องจากแคลเซียมมีอิทธิพลหลายปัจจัยต่อสถานะทางกายภาพและเคมีของการหลอม โครงสร้างมหภาคและจุลภาคของโลหะ คุณภาพและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์โลหะ แคลเซียมจึงเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีการผลิตเหล็ก ในโลหะวิทยาสมัยใหม่ ลวดฉีดใช้ในการแนะนำแคลเซียมเข้าไปในวัสดุหลอม ซึ่งได้แก่ แคลเซียม (บางครั้งอาจเป็นซิลิโคแคลเซียมหรืออลูมิโนแคลเซียม) ในรูปของผงหรือโลหะอัดในปลอกเหล็ก นอกเหนือจากการกำจัดออกซิเดชั่น (การกำจัดออกซิเจนที่ละลายในเหล็ก) การใช้แคลเซียมยังทำให้สามารถได้รับการรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะซึ่งเอื้ออำนวยต่อธรรมชาติ องค์ประกอบ และรูปร่าง และไม่ถูกทำลายในระหว่างการดำเนินการทางเทคโนโลยีเพิ่มเติม

ไอโซโทป 48 Ca เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีประสิทธิภาพและใช้กันทั่วไปในการผลิตธาตุหนักยิ่งยวดและการค้นพบธาตุใหม่ในตารางธาตุ เนื่องจากแคลเซียม-48 เป็นนิวเคลียสวิเศษสองเท่า ดังนั้นความเสถียรของมันจึงทำให้มีนิวตรอนอุดมเพียงพอสำหรับนิวเคลียสเบา การสังเคราะห์นิวเคลียสที่หนักยิ่งยวดต้องใช้นิวตรอนมากเกินไป

บทบาททางชีวภาพ

ความเข้มข้นของแคลเซียมในเลือดเนื่องจากมีความสำคัญต่อกระบวนการสำคัญจำนวนมากจึงได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ และด้วยโภชนาการที่เหมาะสมและการบริโภคผลิตภัณฑ์นมไขมันต่ำและวิตามินดีอย่างเพียงพอ การขาดแคลเซียมจะไม่เกิดขึ้น การขาดแคลเซียมและ/หรือวิตามินดีในอาหารในระยะยาวจะเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคกระดูกพรุน และในวัยเด็กทำให้เกิดโรคกระดูกอ่อน

หมายเหตุ

1. ความแข็งของบริเนล 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, เกล็นดา โอคอนเนอร์, โธมัส วอลซิก, ชิเกอ โยเนดะ, เซียงคุน จูน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบปี 2554 (รายงานทางเทคนิคของ IUPAC) // เคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ - 2556. - ฉบับที่. 85 ไม่ใช่ 5. - หน้า 1047-1078. - ดอย:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
3. ทีมบรรณาธิการ: Knunyants I. L. (หัวหน้าบรรณาธิการ)สารานุกรมเคมี: ใน 5 เล่ม - มอสโก: สารานุกรมโซเวียต, 1990. - ต. 2. - หน้า 293. - 671 น. - 100,000 เล่ม
4. ไรลีย์ เจ.พี. และสเคอร์โรว์ จี.สมุทรศาสตร์เคมี ฉบับที่ 1, 1965
5. พริตเชนโก บี.ระบบของครึ่งชีวิตของการประเมินการสลายตัวของเบต้าคู่ // เอกสารข้อมูลนิวเคลียร์ - 2557. - มิถุนายน (เล่ม 120). - หน้า 102-105. - ISSN 0090-3752. - ดอย:10.1016/j.nds.2014.07.018.[ถูกต้อง]
6. พริตเชนโก บี. รายการค่าการสลายตัวของ Double Beta (ββ) ที่นำมาใช้ (ไม่ได้กำหนด) - ศูนย์ข้อมูลนิวเคลียร์แห่งชาติ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูกเฮเวน สืบค้นเมื่อวันที่ 6 ธันวาคม 2558.
7. คู่มือนักเคมี / คณะกรรมการบรรณาธิการ: Nikolsky B. P. et al. - ฉบับที่ 2 แก้ไขแล้ว - ม.-ล.: เคมี พ.ศ. 2509 - ต. 1. - 1,072 หน้า
8. หนังสือพิมพ์. RU: องค์ประกอบความดัน
9. แคลเซียม // สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่: [ใน 30 เล่ม] / ch. เอ็ด อ.เอ็ม. โปรโครอฟ- - ฉบับที่ 3 - อ.: สารานุกรมโซเวียต, พ.ศ. 2512-2521
10. Dyudkin D.A., Kisilenko V.V.อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ต่อการดูดซึมแคลเซียมจากลวดฟลักซ์คอร์ที่มีตัวเติมเชิงซ้อน SK40 (รัสเซีย) // โลหะผสมไฟฟ้า: วารสาร - 2552. - พฤษภาคม (ฉบับที่ 5). - ป.2-6.
11. มิคาอิลอฟ จี.จี., เชอร์โนวา แอล.เอ.การวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการดีออกซิเดชันของเหล็กด้วยแคลเซียมและอลูมิเนียม (รัสเซีย) // โลหะวิทยา: วารสาร - 2551. - มีนาคม (ฉบับที่ 3). - ป. 6-8.
12. แบบจำลองเชลล์ของนิวเคลียส
13. คณะกรรมการสถาบันการแพทย์ (สหรัฐอเมริกา) เพื่อทบทวนการบริโภคอาหารอ้างอิงสำหรับวิตามินดีและแคลเซียม Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, บรรณาธิการ (2011)

แคลเซียม - องค์ประกอบทางเคมีกลุ่ม II ที่มีเลขอะตอม 20 ในตารางธาตุกำหนดโดยสัญลักษณ์ Ca (lat. แคลเซียม) แคลเซียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธอ่อนที่มีสีเทาเงิน

ธาตุที่ 20 ของตารางธาตุ ชื่อของธาตุนั้นมาจากภาษาละติน calx (ในกรณีสัมพันธการก calcis) - "มะนาว", "หินอ่อน" เสนอโดยนักเคมีชาวอังกฤษ ฮัมฟรีย์ เดวี ซึ่งแยกโลหะแคลเซียมออกในปี 1808
สารประกอบแคลเซียม - หินปูน, หินอ่อน, ยิปซั่ม (เช่นเดียวกับมะนาว - ผลิตภัณฑ์จากการเผาหินปูน) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเมื่อหลายพันปีก่อน
แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในโลก สารประกอบแคลเซียมพบได้ในเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชเกือบทั้งหมด คิดเป็นร้อยละ 3.38 ของมวลเปลือกโลก (อันดับที่ 5 มีความอุดมสมบูรณ์รองจากออกซิเจน ซิลิคอน อลูมิเนียม และเหล็ก)

การหาแคลเซียมในธรรมชาติ

เนื่องจากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง แคลเซียมจึงไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
แคลเซียมคิดเป็น 3.38% ของมวลเปลือกโลก (มีมากเป็นอันดับ 5 รองจากออกซิเจน ซิลิคอน อลูมิเนียม และเหล็ก) ปริมาณธาตุในน้ำทะเลคือ 400 มก./ลิตร

ไอโซโทป

แคลเซียมเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยมีส่วนผสมของไอโซโทป 6 ชนิด ได้แก่ 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca และ 48Ca ซึ่งไอโซโทปที่พบมากที่สุดคือ 40Ca คิดเป็น 96.97% นิวเคลียสของแคลเซียมมีจำนวนโปรตอนมหัศจรรย์: Z = 20 ไอโซโทป
40
20
Ca20 และ
48
20
Ca28 คือสองในห้านิวเคลียสที่มีอยู่ในธรรมชาติโดยมีจำนวนเวทมนตร์เป็นสองเท่า
จากไอโซโทปธรรมชาติของแคลเซียมทั้งหก มีห้าไอโซโทปที่เสถียร ไอโซโทปที่หก 48Ca ซึ่งหนักที่สุดในจำนวนหกและหายากมาก (ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปเพียง 0.187%) ผ่านการสลายเบต้าสองเท่าโดยมีครึ่งชีวิต 1.6 หรือ 1,017 ปี

ในหินและแร่ธาตุ

แคลเซียมส่วนใหญ่มีอยู่ในซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกตของหินต่าง ๆ (หินแกรนิต gneisses ฯลฯ ) โดยเฉพาะในเฟลด์สปาร์ - Ca anorthite
ในรูปของหินตะกอน สารประกอบแคลเซียมจะแสดงด้วยชอล์กและหินปูน ซึ่งประกอบด้วยแร่แคลไซต์ (CaCO3) เป็นส่วนใหญ่ แคลเซียมคาร์บอเนตในรูปแบบผลึก - หินอ่อน - พบได้น้อยกว่ามากในธรรมชาติ
แร่ธาตุแคลเซียม เช่น แคลไซต์ CaCO3, แอนไฮไดรต์ CaSO4, เศวตศิลา CaSO4 0.5H2O และยิปซั่ม CaSO4 2H2O, ฟลูออไรต์ CaF2, อะพาไทต์ Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), โดโลไมต์ MgCO3 CaCO3 ค่อนข้างแพร่หลาย การมีเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำธรรมชาติจะเป็นตัวกำหนดความกระด้าง
แคลเซียมซึ่งอพยพอย่างแรงในเปลือกโลกและสะสมอยู่ในระบบธรณีเคมีต่างๆ ก่อให้เกิดแร่ธาตุ 385 ชนิด (ปริมาณแร่ธาตุมากเป็นอันดับสี่)

บทบาททางชีวภาพของแคลเซียม

แคลเซียมเป็นสารอาหารหลักในร่างกายของพืช สัตว์ และมนุษย์ ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ส่วนใหญ่พบในโครงกระดูกและฟัน แคลเซียมพบได้ในกระดูกในรูปของไฮดรอกซีอะพาไทต์ จาก รูปแบบต่างๆแคลเซียมคาร์บอเนต (มะนาว) ถือเป็น "โครงกระดูก" ของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ (ฟองน้ำ ติ่งปะการัง หอย ฯลฯ) แคลเซียมไอออนเกี่ยวข้องกับกระบวนการแข็งตัวของเลือด และยังทำหน้าที่เป็นตัวส่งสารลำดับที่ 2 ภายในเซลล์ และควบคุมกระบวนการต่างๆ ภายในเซลล์ เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อ ภาวะ exocytosis รวมถึงการหลั่งฮอร์โมนและสารสื่อประสาท ความเข้มข้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึมของเซลล์มนุษย์อยู่ที่ประมาณ 10−4 มิลลิโมล/ลิตร ในของเหลวระหว่างเซลล์จะอยู่ที่ประมาณ 2.5 มิลลิโมล/ลิตร

ความต้องการแคลเซียมขึ้นอยู่กับอายุ สำหรับผู้ใหญ่อายุ 19-50 ปีและเด็กอายุ 4-8 ปีความต้องการรายวัน (RDA) คือ 1,000 มก. (บรรจุในนมประมาณ 790 มล. ที่มีปริมาณไขมัน 1%) และสำหรับเด็กอายุ 9 ถึง 18 ปีรวม - 1300 มก. ต่อวัน (บรรจุในนมประมาณ 1,030 มล. มีไขมัน 1%) ในช่วงวัยรุ่น การบริโภคแคลเซียมให้เพียงพอมีความสำคัญมากเนื่องจากการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของโครงกระดูก อย่างไรก็ตาม จากการวิจัยในสหรัฐอเมริกา พบว่ามีเด็กผู้หญิงเพียง 11% และเด็กผู้ชายอายุ 12-19 ปีเพียง 31% เท่านั้นที่บรรลุความต้องการของตน ในการรับประทานอาหารที่สมดุล แคลเซียมส่วนใหญ่ (ประมาณ 80%) จะเข้าสู่ร่างกายของเด็กด้วยผลิตภัณฑ์จากนม แคลเซียมที่เหลือมาจากธัญพืช (รวมทั้งขนมปังโฮลเกรนและบักวีต) พืชตระกูลถั่ว ส้ม ผักใบเขียว และถั่วเปลือกแข็ง ผลิตภัณฑ์ "นม" ที่ทำจากไขมันนม (เนย, ครีม, ครีมเปรี้ยว, ไอศกรีมที่ทำจากครีม) ไม่มีแคลเซียมเลย ยิ่งผลิตภัณฑ์นมมีไขมันนมมากเท่าใด แคลเซียมก็จะน้อยลงเท่านั้น การดูดซึมแคลเซียมในลำไส้เกิดขึ้นได้สองวิธี: ข้ามเซลล์ (ข้ามเซลล์) และระหว่างเซลล์ (พาราเซลล์) กลไกแรกเป็นสื่อกลางโดยการกระทำ แบบฟอร์มที่ใช้งานอยู่วิตามินดี (แคลซิไตรออล) และตัวรับในลำไส้ มีบทบาทสำคัญในการบริโภคแคลเซียมต่ำถึงปานกลาง ด้วยปริมาณแคลเซียมในอาหารที่สูงขึ้น การดูดซึมระหว่างเซลล์จึงเริ่มมีบทบาทสำคัญ ซึ่งสัมพันธ์กับความเข้มข้นของแคลเซียมที่ไล่ระดับมาก เนื่องจากกลไกข้ามเซลล์ แคลเซียมจึงถูกดูดซึมในลำไส้เล็กส่วนต้นได้มากขึ้น (เนื่องจากตัวรับแคลซิไตรออลมีความเข้มข้นสูงสุด) เนื่องจากการถ่ายโอนแบบพาสซีฟระหว่างเซลล์ การดูดซึมแคลเซียมจึงออกฤทธิ์มากที่สุดในทั้งสามส่วนของลำไส้เล็ก การดูดซึมแคลเซียมพาราเซลล์ได้รับการส่งเสริมโดยแลคโตส (น้ำตาลในนม)

การดูดซึมแคลเซียมถูกยับยั้งโดยไขมันสัตว์บางชนิด (รวมถึงไขมันนมวัวและไขมันเนื้อวัว แต่ไม่ใช่น้ำมันหมู) และน้ำมันปาล์ม กรดไขมัน Palmitic และ Stearic ที่มีอยู่ในไขมันดังกล่าวจะถูกแยกออกในระหว่างการย่อยอาหารในลำไส้ และในรูปแบบอิสระจะจับแคลเซียมอย่างแน่นหนา เกิดเป็นแคลเซียม Palmitate และแคลเซียมสเตียเรต (สบู่ที่ไม่ละลายน้ำ) ในรูปของสบู่นี้จะสูญเสียทั้งแคลเซียมและไขมันในอุจจาระ กลไกนี้มีหน้าที่ในการลดการดูดซึมแคลเซียม ลดการสร้างแร่ธาตุของกระดูก และลดการวัดความแข็งแรงของกระดูกโดยอ้อมในทารกที่ใช้นมผสมสำหรับทารกที่ใช้น้ำมันปาล์ม (ปาล์มโอเลอิน) ในเด็กดังกล่าว การก่อตัวของสบู่แคลเซียมในลำไส้สัมพันธ์กับการแข็งตัวของอุจจาระ ความถี่ในการอุจจาระลดลง ตลอดจนการสำรอกและอาการจุกเสียดบ่อยขึ้น

ความเข้มข้นของแคลเซียมในเลือดเนื่องจากมีความสำคัญต่อกระบวนการสำคัญจำนวนมากจึงได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ และด้วยโภชนาการที่เหมาะสมและการบริโภคผลิตภัณฑ์นมไขมันต่ำและวิตามินดีอย่างเพียงพอ การขาดแคลเซียมจะไม่เกิดขึ้น การขาดแคลเซียมและ/หรือวิตามินดีในอาหารในระยะยาวจะเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคกระดูกพรุนและทำให้เกิดโรคกระดูกอ่อนในวัยทารก

ปริมาณแคลเซียมและวิตามินดีที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดภาวะแคลเซียมในเลือดสูงได้ ขนาดยาที่ปลอดภัยสูงสุดสำหรับผู้ใหญ่อายุ 19 ถึง 50 ปีคือ 2,500 มก. ต่อวัน (ชีสอีดัมประมาณ 340 กรัม)