Кальций: строение атома, распространение в природе. Физические и химические свойства кальция. Добыча и применение кальция

Кальций - металлический элемент главной подгруппы II группы 4 периода периодической системы химических элементов. Он относится к семейству щелочноземельных металлов. На внешнем энергетическом уровне атома Кальция содержится 2 спаренных s-электрона, которые он способен энергично отдавать при химических взаимодействиях. Таким образом, Кальций является восстановителем и в своих соединениях имеет степень окисления +2.

В природе Кальций встречается только в виде солей. Массовая доля Кальция в земной коре - 3,6 %. Основным природным минералом Кальция кальцит CaCO₃ и его разновидности - известняк, мел, мрамор. Существуют и живые организмы (например, кораллы), костяк которых состоит преимущественно из кальций карбоната. Также важными минералами Кальция доломит CaCO₃ · MgCO₃, флюорит CaF₂, гипс CaSO₄ · 2H₂O, апатит, полевой шпат и др.

Кальций играет важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Массовая доля Кальция в человеческом организме составляет 1,4-2 %. Он входит в состав зубов, костей, других тканей и органов, участвует в процессе свертывания крови, возбуждает сердечную деятельность. Чтобы обеспечить организм достаточным количеством Кальция, следует обязательно потреблять молоко и молочные продукты, зеленые овощи, рыбу.

Простое вещество кальций - это типичный металл серебристо-белого цвета. Он довольно твердый, пластичный, имеет плотность 1,54 г/см³ и температуру плавления 842 ºС.

Химически кальций очень активный. При обычных условиях он легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят в герметически закрытых сосудах. При нагревании на воздухе кальций загорается и образует оксид:

2Ca + O₂ = 2CaO.

С хлором и бромом кальций реагирует при нагревании, а с фтором - даже на холоде. Продуктами этих реакций являются соответствующие галогениды, например:

Са + Сl₂ = CaСl₂.

При нагревании кальция с серой образуется кальций сульфид:

Ca + S = CaS.

Кальций может реагировать и с другими неметаллами.

Взаимодействие с водой приводит к образованию малорозчинного кальций гидроксида и выделения газуватого водорода:

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂.

Металлический кальций широко используется. Его используют как розкисник при изготовлении сталей и сплавов, как восстановитель для добывания некоторых тугоплавких металлов.

Кальций получают электролизом расплава кальций хлорида. Таким способом кальций был впервые получен в 1808 году Гемфри Дэви.