С чем взаимодействует кальций
Кальций: способы получения и химические свойства
Кальций Ca — это щелочноземельный металл, серебристо-белый, пластичный, достаточно твердый. Реакционноспособный. Сильный восстановитель.
Относительная молекулярная масса Mr = 40,078; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,54; tпл = 842º C; tкип = 1495º C.
Способ получения
1. В результате электролиза жидкого хлорида кальция образуются кальций и хлор :
2. Хлорид кальция взаимодействует с алюминием при 600 — 700º С образуя кальций и хлорид алюминия:
3CaCl2 + 2Al = 3Ca + 2AlCl3
3. В результате разложения гидрида кальция при температуре выше 1000º С образуется кальций и водород:
4. Оксид кальция взаимодействует с алюминием при 1200º С и образует кальций и алюминат кальция:
4CaO + 2Al = 3Ca + Ca(AlO2)2
Качественная реакция
Кальций окрашивает пламя газовой горелки в коричнево-красный цвет.
Химические свойства
1.1. Кальций взаимодействует с азотом при 200 — 450º С образуя нитрид кальция:
1.2. Кальций сгорает в кислороде (воздухе) при выше 300º С с образованием оксида кальция:
2Ca + O2 = 2CaO
1.4. С водородом кальций реагирует при температуре 500 — 700º C с образованием гидрида кальция:
1.5. В результате взаимодействия кальция и фтора при комнатной температуре образуется фторид кальция:
1.6. Кальций взаимодействует с серой при 150º С и образует сульфид кальция:
Ca + S = CaS
1.7. В результате реакции между кальцием и фосфором при 350 — 450º С образуется фосфид кальция:
1.8. Кальций взаимодействует с углеродом (графитом) при 550º С и образует карбид кальция:
Ca + 2C = CaC2
2. Кальций активно взаимодействует со сложными веществами:
2.2. Кальций взаимодействует с кислотами:
2.2.1. Кальций реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид кальция и водород :
Ca + 2HCl = CaCl2 + H2 ↑
2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой кальций образует нитрат кальция, оксид азота (I) и воду:
если азотную кислоту еще больше разбавить, то образуются нитрат кальция, нитрат аммония и вода:
2.3. Кальций вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 650º С. В результате данной реакции образуется нитрид кальция и гидрид кальция:
если аммиак будет жидким, то в результате реакции в присутствии катализатора платины образуется амид кальция и водород:
Химические и физические свойства кальция, его взаимодействие с водой
Почему металл хранят в герметичной банке
Кальций располагается в четвертом большом периоде, второй группе, главной подгруппе, порядковый номер элемента — 20. Согласно периодической таблице Менделеева, атомный вес кальция — 40,08. Формула высшего оксида — СаО. Кальций имеет латинское название calcium, поэтому символ атома элемента — Са.
Характеристика кальция как простого вещества
При обычных условиях кальций — это металл серебристо-белого цвета. Имея высокую химическую активность, элемент способен образовывать множество соединений разных классов. Элемент представляет ценность для технических и промышленных химических синтезов. Металл широко распространен в земной коре: его доля составляет около 1,5 %. Кальций относится к группе щелочноземельных металлов: при растворении в воде он дает щелочи, но в природе встречается в виде множественных минералов и солей. Морская вода содержит кальций в больших концентрациях (400 мг/л).
Характеристики кальция зависят от строения его кристаллической решетки. У этого элемента она бывает двух типов: кубическая гранецентрическая и объемноцентрическая. Тип связи в молекуле кальция — металлический.
Природные источники кальция:
Физические свойства кальция и способы получения металла
В обычных условиях кальций находится в твердом агрегатном состоянии. Металл плавится при 842 °С. Кальций является хорошим электро- и теплопроводником. При нагревании он переходит сначала в жидкое, а затем в парообразное состояние и теряет металлические свойства. Металл является очень мягким и режется ножом. Кипит при 1484 °С.
Под давлением кальций теряет металлические свойства и способность к электропроводимости. Но затем металлические свойства восстанавливаются и проявляются свойства сверхпроводника, в несколько раз превышающего по своим показателям остальные элементы.
Кальций долго не удавалось получить без примесей: из-за высокой химической активности этот элемент не встречается в природе в чистом виде. Элемент был открыт в начале XIX века. Кальций как металл впервые синтезировал британский химик Гемфри Дэви. Ученый обнаружил особенности взаимодействия расплавов твердых минералов и солей с электрическим током. В наши дни электролиз солей кальция (смеси хлоридов кальция и калия, смеси фторида и хлорида кальция) остается самым актуальным способом получения металла. Кальций также извлекают из его оксида с помощью алюминотермии — распространенного в металлургии метода.
Химические свойства кальция
Кальций — активный металл, вступающий во многие взаимодействия. При нормальных условиях он легко реагирует, образуя соответствующие бинарные соединения: с кислородом, галогенами. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о соединениях кальция. При нагревании кальций реагирует с азотом, водородом, углеродом, кремнием, бором, фосфором, серой и другими веществами. На открытом воздухе мгновенно взаимодействует с кислородом и углекислым газом, поэтому покрывается серым налетом.
Бурно реагирует с кислотами, при этом иногда воспламеняется. В солях кальций проявляет интересные свойства. Например, пещерные сталактиты и сталагмиты — это карбонат кальция, постепенно образовавшийся из воды, углекислого газа и гидрокарбоната в итоге процессов внутри подземных вод.
Из-за высокой активности в обычном состоянии кальций хранится в лабораториях в темной герметичной стеклянной посуде под слоем парафина или керосина. Качественная реакция на ион кальция — окрашивание пламени в насыщенный кирпично-красный цвет.
Идентифицировать металл в составе соединений можно по нерастворимым осадкам некоторых солей элемента (фторид, карбонат, сульфат, силикат, фосфат, сульфит).
Реакция воды с кальцием
Кальций хранят в банках под слоем защитной жидкости. Чтобы провести опыт, демонстрирующий, как происходит реакция воды и кальция, нельзя просто достать металл и отрезать от него нужный кусочек. Металлический кальций в лабораторных условиях проще использовать в виде стружки.
Если металлической стружки нет, а в банке есть только большие куски кальция, потребуются пассатижи или молоток. Готовый кусочек кальция нужного размера помещают в колбу или стакан с водой. Кальциевую стружку кладут в посуду в марлевом мешочке.
Кальций опускается на дно, и начинается выделение водорода (сначала в месте, где находится свежий излом металла). Постепенно с поверхности кальция выделяется газ. Процесс напоминает бурное кипение, одновременно образовывается осадок гидроксида кальция (гашёная известь).
Кусок кальция всплывает, подхваченный пузырьками водорода. Примерно через 30 секунд кальций растворяется, а вода из-за образования взвеси гидроксида становится мутно-белой. Если реакцию проводить не в стакане, а в пробирке, можно наблюдать выделение тепла: пробирка быстро становится горячей. Реакция кальция с водой не заканчивается эффектным взрывом, но взаимодействие двух веществ протекает бурно и выглядит зрелищно. Опыт безопасен.
Если мешочек с оставшимся кальцием вынуть из воды и подержать на воздухе, то через некоторое время в результате продолжающейся реакции наступит сильное разогревание и оставшаяся в марле вода закипит. Если часть помутневшего раствора отфильтровать через воронку в стакан, то при пропускании через раствор оксида углерода CO₂ получится осадок. Для этого не нужен углекислый газ — можно продувать выдыхаемый воздух в раствор через стеклянную трубочку.
Лучшие природные источники кальция
Врач-педиатр, иммунолог Алена Парецкая подготовила список как молочных, так и немолочных продуктов, которые богаты кальцием.
Пять продуктов, в которых больше кальция, чем в стакане молока:
В этих пяти продуктах содержится больше кальция, чем в стакане молока (более 300 мг):
Хотя молочные источники кальция, такие как молоко и сыр, являются ценнейшими источниками кальция, можно удовлетворить ежедневную потребность в минерале и за счет продуктов на растительной основе.
В нашем списке перечислены лучшие источников, которые помогут вам удовлетворить ваши потребности, а также они содержат и другие питательные вещества для оптимального здоровья.
Лучшие природные источники кальция
1. Листовая зелень
В большинстве списков супер-продуктов листовая зелень стоит на первых местах. Она богата питательными веществами, включая кальций. Вся темная листовая зелень содержит некоторое количество кальция, но отдельные листовые овощи (например, шпинат, мангольд и свекла) имеют высокий уровень щавелевой кислоты, которая может мешать усвоению кальция.
В некоторых овощах, которые содержат кальций, относительно невысокий уровень щавелевой кислоты.
К ним относятся: цветная капуста (266 мг на чашку приготовленной), бок-чой (160 мг на чашку приготовленной), белокочанная капуста (179 мг на чашку приготовленной) и брокколи (100 мг на чашку приготовленной). Если вы полагаетесь на зелень, чтобы удовлетворить свои потребности в кальции, выбирайте капусту.
2. Кефир
Это традиционный для нашей страны напиток, являющийся источником полезных бактерий для кишечника.
Он также является отличным источником кальция, и содержит от 300 до 400 миллиграммов кальция на стакан. Это даже больше, чем в коровьем молоке.
Этот ферментированный молочный напиток также богат магнием и калием, и исследования показывают, что он может помочь снизить кровяное давление.
3. Соевые бобы
Не совсем привычные для нас соевые бобы от природы богаты кальцием и являются одним из самых универсальных растительных источников этого минерала.
Одна приготовленная чашка содержит около 100 мг кальция, а также дозу других питательных веществ, включая растительный белок, клетчатку, фолиевую кислоту, витамин К, витамины группы В и железо.
Соевые бобы также используются для производства многих продуктов на основе сои, включая тофу и соевое молоко, но большая часть кальция теряется в процессе приготовления продуктов.
Тем не менее, кальций добавляется в процессе приготовления тофу, а соевое молоко часто обогащается этим минералом.
4. Сардины
100 г консервированных сардин (с косточками) обеспечивают около трети суточной нормы кальция, что больше, чем чашка молока!
Они также содержат витамин D, который играет важную роль в усвоении кальция, и являются одним из лучших источников омега-3 жирных кислот. Если вы не любите сардины в чистом виде, готовьте с ними различные салаты.
5. Йогурт
Простой йогурт, содержащий около 400 мг кальция на чашку, является одним из лучших пищевых источников кальция.
Он также содержит полезные для кишечника пробиотики, а также белок, фосфор, калий, рибофлавин и B12.
Когда дело доходит до содержания кальция, обычный йогурт превосходит греческий, хотя оба они полезны для здоровья кишечника.
Выбирайте простой йогурт (вместо ароматизированного) и подсластите его фруктами и небольшим количеством меда (при необходимости), чтобы ограничить потребление сахара.
Диетологи рекомендуют йогурт из цельного молока, потому что он дольше сохраняет чувство насыщения и, как правило, содержит меньше сахара, чем йогурты с низким содержанием жира или обезжиренные.
6. Обогащенное растительное молоко
Некоторые сорта растительного молока содержат кальций и могут быть хорошим источником минерала. Проверяйте этикетки, во многих из них содержится до 450 мг кальция на стакан напитка. Это больше, чем чашка коровьего молока.
Обогащенное соевое молоко и молоко с гороховым белком являются лучшими видами растительного молока с точки зрения здорового питания.
Они не только обеспечивают более 30 процентов суточной потребности в кальции, но также содержат белок, витамин D и другие важные питательные вещества.
Выбирайте несладкие или продукты с низким содержанием сахара (менее 5 г на порцию), чтобы свести к минимуму потребление добавленного сахара.
Другие варианты
Альтернативные источники кальция включают:
При разнообразном питании удовлетворить ежедневные потребности в кальции может быть легко, но если вы придерживаетесь особой диеты, вам нужно будет целенаправленно получать достаточное количество кальция с пищей.
Кальций
Кальций Са
Серебристо-белый металл, мягкий, пластичный. Во влажном воздухе тускнеет и покрывается пленкой из СаО и Са(ОН)2.Весьма реакционноспособный; воспламеняется при нагревании на воздухе, реагирует с водородом, хлором, серой и графитом:
Восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод — кальцийтермия):
Получение кальция в промышленности:
Кальций применяется для удаления примесей неметаллов из металлических сплавов, как компонент легких и антифрикционных сплавов, для выделения редких металлов из их оксидов.
Оксид кальция СаО
Уравнения важнейших реакций:
Получение СаО в промышленности — обжиг известняка (900-1200 °С):
Гидроксид кальция Са(ОН)2
Основный гидроксид. Техническое название гашёная известь. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+ (ОН — )2. Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Малорастворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше — в кипящей воде. Прозрачный раствор (известковая вода) быстро мутнеет из-за выпадения осадка гидроксида (суспензию называют известковое молоко). Качественная реакция на ион Са 2+ — пропускание углекислого газа через известковую воду с появлением осадка СаС03 и переходом его в раствор. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, вступает в реакции ионного обмена. Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов — тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.
Уравнения важнейших реакций:
Получение Са(ОН)2 в промышленности — гашение извести СаО (см. выше).
Макроэлементы: Кальций
Кальций — основной элемент костной ткани, а также основной универсальный регулятор жизнедеятельности клеток. Он участвует в образовании костей и зубов, в детстве необходим для правильного формирования скелета, но этим его значимость для организма не ограничивается.
Кальций участвует в передаче нервных импульсов, влияет на сокращение мышц, в том числе сердечной мышцы. Этот макроэлемент важен для свертываемости крови и деятельности эндокринной системы, от него во многом зависит эластичность кожных покровов. Он также поддерживает щелочную среду организма, там, где это необходимо, оказывает противовоспалительное действие и играет важную роль в лечении аллергий.
Недостаток кальция грозит проблемами с сердечно-сосудистой системой, остеопорозом, нарушением свертываемости, болезнями скелета и повреждениями гладкой мускулатуры.
Симптомы дефицита кальция:
Если кальций не поступает с пищей в нужном количестве, он извлекается из костей, что их ослабляет и истончает.
Продукты с высоким содержанием кальция:
Стоит учитывать, что кальций разрушается при нагревании.
Суточная потребность в кальции зависит от возраста и состояния организма. В среднем: для детей до 6 мес. — 400 мг; от 6 до 12 месяцев — 600 мг; от 1 года до 10 лет — 800 мг; далее до 65 лет рекомендован 1 г; старше 65 лет — 1,5 г и более. В период активного роста скелета, беременности и грудного вскармливания — около 1,2 г.