De calcium Het is een aardalkalimetaal dat behoort tot groep 2 van het periodiek systeem (meneer Becambara). Dit metaal neemt in overvloed de vijfde plaats in onder de elementen die in de aardkorst aanwezig zijn; achter ijzer en aluminium. Het wordt weergegeven door het chemische symbool Ca en het atoomnummer is 20.
Calcium vertegenwoordigt 3,64% van de aardkorst en is met 2% van het gewicht het meest voorkomende metaal in het menselijk lichaam. Hij is niet vrij van aard; maar het maakt deel uit van talloze mineralen en chemische verbindingen.
Het wordt bijvoorbeeld aangetroffen in het mineraal calciet, dat op zijn beurt weer onderdeel is van kalksteen. Calciumcarbonaat is in de aarde aanwezig als marmer, dolomiet, eierschaal, koraal, parels, stalactieten, stalagmieten, maar ook in de schelpen van veel zeedieren of slakken.
Bovendien maakt calcium deel uit van andere mineralen, zoals gips, anhydriet, fluoriet en apatiet. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het op cultureel niveau synoniem is met botten.
Wanneer calcium wordt blootgesteld aan lucht, wordt het bedekt met een gelige coating, het product van een mengsel van calciumoxide, nitride en hydroxide. Pas gesneden is het oppervlak echter glanzend, zilverachtig witachtig. Het is zacht met een hardheid op de schaal van Mohs van 1,75.
Calcium vervult tal van functies bij levende wezens, waaronder het maakt deel uit van verbindingen die de structuur en het functioneren van het botstelsel bepalen; grijpt in in de stollingscascade door verschillende stollingsfactoren te activeren, geïdentificeerd als Factor IV.
Bovendien grijpt calcium in bij spiercontractie, waardoor de samentrekkende eiwitten (actine en myosine) kunnen worden verenigd; en vergemakkelijkt de afgifte van sommige neurotransmitters, waaronder acetylcholine.
Chemisch gezien neemt het bijna altijd deel aan zijn organische of anorganische verbindingen zoals het tweewaardige kation Catwee+. Het is een van de kationen met het hoogste coördinatiegetal, dat wil zeggen dat het tegelijkertijd kan interageren met verschillende moleculen of ionen.
Artikel index
Calciumverbindingen zoals kalk (CaO) of gips (CaSO4) worden al duizenden jaren door de mens gebruikt, zich niet bewust van hun chemische structuur. Kalk als bouwmateriaal en gips voor het maken van de sculpturen werden 7.000 jaar voor Christus gebruikt..
In Mesopotamië werd een kalkoven gevonden die 2500 voor Christus werd gebruikt. In een bijna tijdsbestek werd gips gebruikt tijdens de bouw van de Grote Piramide van Gizeh.
Joseph Black (1755) legde uit dat kalk lichter is dan de kalksteen (calciumcarbonaat) waaruit het ontstaat. Dit komt omdat het kooldioxide verliest tijdens het verwarmen..
Antoine Lavoiser (1787) concludeerde dat kalk een oxide van een onbekend chemisch element moet zijn.
Sir Humphrey Davy (1808) precies in het jaar dat hij boor ontdekte, deed hij hetzelfde met calcium met behulp van de elektrolysetechniek, gebruikt door Jakar Berzelius en Magnus Martin..
Davy isoleerde calcium en magnesium met behulp van hetzelfde experimentele ontwerp. Hij mengde het calciumoxide met het kwik (II) oxide op een platinaplaat, die als anode (+) werd gebruikt, terwijl de kathode (-) een platinadraad was die gedeeltelijk in kwik was ondergedompeld..
Elektrolyse produceerde een amalgaam van calcium en kwik. Om het calcium te zuiveren, werd het amalgaam gedestilleerd. Er werd echter geen zuiver calcium verkregen..
Zilverachtig witachtig metaal, verandert in grijsachtig wit bij blootstelling aan lucht. In vochtige lucht krijgt het een troebele blauwgrijze kleur. Vast of droog poeder. Kristallijne structuur met het gezicht gecentreerd.
40,078 g / mol.
842 ºC.
1.484 ºC.
-1,55 g / cm3 op kamertemperatuur.
-1,378 g / cm3 in vloeibare toestand bij smeltpunt.
8,54 kJ / mol.
154,7 kJ / mol.
25.929 J / (mol K).
0,63 J / gK
1.0 op de schaal van Pauling
-Eerste ionisatie 589,8 kJ / mol
-Tweede ionisatie 1.145 kJ / mol
-Derde ionisatie 4.912 kJ / mol
-Vierde ionisatie 6.490,57 kJ / mol en er zijn nog 4 ionisatie-energieën.
197 uur
176 ± 22 uur
22,3 µm / m K bij 20 ºC.
201 W / m K.
336 nΩ · m bij 20 ºC.
1,75 op de schaal van Mohs.
Calcium heeft 6 natuurlijke isotopen: 40AC, 42AC, 43AC, 44AC, 46Ca en 48Ca en 19 radioactieve synthetische isotopen. De meest voorkomende isotopen zijn 40Ca (96,94%), het 44Ca (2.086%) en de 42Ca (0,647%).
Calcium reageert spontaan met water en produceert calciumhydroxide en waterstofgas. Het reageert met zuurstof en stikstof in de lucht en produceert respectievelijk calciumoxide en calciumnitride. Bij het splitsen brandt het spontaan in de lucht.
Wanneer calcium wordt verwarmd, reageert het met waterstof om een halogenide te vormen. Het reageert ook met alle halogenen om halogeniden te vormen. Het reageert ook met boor, zwavel, koolstof en fosfor..
Calciumatomen zijn verbonden door metalen bindingen, die hun twee valentie-elektronen bijdragen aan het getij van elektronen. Dus de interactie tussen de Ca-atomen en de resulterende elektronische banden definieert uiteindelijk een kristal met een kubische structuur gecentreerd op de vlakken (ccc, in het Spaans; of fcc, in het Engels, voor kubiek in het midden van het gezicht.
Als dit kristal ccc van calcium wordt verhit tot een temperatuur rond 450 ° C, ondergaat het een overgang naar de hcp-fase (compact hexagonaal of zeshoekig dichtst verpaktDat wil zeggen, de structuur wordt dichter, alsof de beweging van de elektronen en de trillingen van de atomen de afstand die hen scheidt samentrekken..
Het calciumatoom heeft de volgende elektronische configuratie:
[Ar] 4stwee
Wat zou verklaren dat de twee valentie-elektronen voor dit metaal uit de buitenste 4s-orbitaal komen. Wanneer het ze verliest, wordt het tweewaardige kation Ca gevormdtwee+, iso-elektronisch naar edelgas argon; dat wil zeggen, zowel Ar als Catwee+ hebben hetzelfde aantal elektronen.
Het zijn de 4s-orbitalen van calcium die samen de valentieband van deze kristallen vormen. Hetzelfde gebeurt met de lege 4p-orbitalen, die een geleidingsband vormen.
Calcium wordt commercieel geproduceerd door de elektrolyse van gesmolten calciumchloride. Bij de elektroden treden de volgende reacties op:
Aan de anode: 2Cl- (l) => Cltwee (g) + 2e-
Calcium wordt als metaal op de kathode afgezet door elektronen ionisch calcium op te vangen.
Aan de kathode: Ca.twee+ (l) + 2 e- => Ca (s)
Op kleine schaal kan calcium worden geproduceerd door calciumoxide te verminderen met aluminium, of calciumchloride met metallisch natrium..
6 CaO + 2 Al => 3 Ca + Ca3Naar detweeOF6
CaCltwee + 2 Na => Ca + NaCl
Calcium wordt gebruikt als additief bij de vervaardiging van glazen bollen en wordt tijdens de eerste productiefase aan de bol toegevoegd. Het wordt ook aan het einde toegevoegd om te combineren met de gassen die in de lamp zijn achtergebleven..
Het wordt gebruikt als desintegrator bij de productie van metalen zoals koper en staal. De legering van calcium en cesium wordt gebruikt in de vuurstenen van de aanstekers om de vonken te genereren. Calcium is een reductiemiddel, maar het heeft ook deoxidatie- en deoxidatietoepassingen.
Calcium wordt gebruikt bij de bereiding van metalen zoals chroom, thorium, uranium, zirkonium en andere uit hun oxiden. Het wordt gebruikt als legeringsmiddel voor aluminium, koper, lood, magnesium en andere onedele metalen; en als desoxidatiemiddel voor sommige legeringen op hoge temperatuur.
Calcium in legering met lood (0,04%) dient als omhulsel voor telefoonkabels. Het wordt gebruikt in een legering met magnesium in orthopedische implantaten om hun levensduur te verlengen.
Het is een vulstof in keramiek, glas, kunststoffen en verf, evenals een grondstof voor de productie van kalk. Hoogzuiver synthetisch carbonaat wordt medicinaal gebruikt als antacidum en calciumsupplement in de voeding. Het wordt ook gebruikt als additief in voedsel.
Calciumoxide wordt gebruikt in de bouwsector en wordt gebruikt in wandpanelen. Het is ook verwerkt in beton. In de 19e eeuw werden blokken calciumoxide verbrand om de podia met intens wit licht te verlichten..
Kalk (nogmaals, calciumoxide) wordt gebruikt om ongewenste componenten zoals siliciumdioxide (SiOtwee) aanwezig in ijzermateriaal. Het product van de reactie is calciumsilicaat (CaSiO3) genaamd "uitschot".
Kalk combineert met water om calciumhydroxide te vormen; Deze verbinding vlokt uit en zinkt, waardoor onzuiverheden naar de bodem van de tanks worden gesleept..
Het interieur van de schoorstenen is bekleed met kalk om dampen uit de fabrieken te verwijderen. Het vangt bijvoorbeeld zwaveldioxide (SOtwee), dat bijdraagt aan zure regen, en het omzet in calciumsulfiet (CaSO3.
Calciumchloride wordt gebruikt om ijs op de weg te bestrijden; conditioner voor de in conserven aanwezige tomaat; fabricage van carrosserieën voor auto's en vrachtwagens.
Het wordt gewoonlijk gepresenteerd als CaSO42HtweeO (gips), wordt gebruikt als bodemverbeteraar. Gecalcineerd gips wordt gebruikt bij de vervaardiging van tegels, planken en latten. Het wordt ook gebruikt voor immobilisatie van botbreuken.
Calciumfosfaten komen in verschillende vormen voor in de natuur en worden gebruikt als meststof. Het zure zout van calcium (CaHtweePO4) wordt gebruikt als meststof en stabilisator voor kunststoffen. Calciumfosfaat wordt aangetroffen als onderdeel van botweefsel, vooral als hydroxyapatiet.
Er zijn tal van calciumverbindingen met verschillende toepassingen. Calciumcarbide wordt bijvoorbeeld gebruikt om acetyleen te verkrijgen, dat wordt gebruikt in lastoortsen. Calciumalginaat wordt gebruikt als verdikkingsmiddel in voedingsmiddelen zoals ijs.
Calciumhypochloriet wordt gebruikt als bleekmiddel, deodorant, fungicide en algicide.
Calciumpermanganaat is een raketstuwstof. Het wordt ook gebruikt als waterzuiveringsmiddel en bij de productie van textiel.
Calcium vervult tal van functies bij levende wezens:
-Intervenieert in de coagulatiecascade zoals Factor IV.
-Het is nodig voor de activering van verschillende stollingsfactoren, waaronder trombine.
-In skeletspieren geeft calcium de remmende werking van een eiwitsysteem op spiercontractie af, waardoor actine-myosinebruggen kunnen worden gevormd, wat leidt tot contractie..
-Stabiliseert de ionenkanalen van prikkelbare cellen. Bij hypocalciëmie worden natriumkanalen geactiveerd, waardoor natrium de cellen binnendringt en kan een aanhoudende contractie (tetanie) worden gegenereerd die dodelijk kan zijn..
-Bovendien bevordert calcium de afgifte van de neurotransmitter acetylcholine op presynaptische uiteinden..
Reageert exotherm met water. Daarom kan het na inslikken ernstig letsel aan de mond, slokdarm of maag veroorzaken..
Werknemers worden aan dit risico blootgesteld op plaatsen waar het element calcium wordt geproduceerd of waar metaal wordt toegepast. De voorzorgsmaatregelen zijn om uzelf te beschermen met maskers die het inademen van stof, geschikte kleding en ventilatie vermijden..
Hypercalciëmie is buitengewoon gevaarlijk en kan voornamelijk worden veroorzaakt door overmatige afscheiding van bijschildklierhormoon of een overdreven inname van vitamine D.Een overmatige inname van calcium, bijvoorbeeld meer dan 2,5 g / dag, is zelden een oorzaak van hypercalciëmie..
Overtollig calcium hoopt zich op in de nieren en veroorzaakt nierstenen en niernefrose. Bovendien verandert de ophoping van calcium in de wanden van de bloedvaten hun elasticiteit, wat de oorzaak kan zijn van hypertensie, vertraagde bloedstroom en trombose..
Een basisvoorzorgsmaatregel is het opnemen van calcemie in de laboratoriumtests, wanneer de arts kenmerken opmerkt die de patiënt hypercalciëmie doen vermoeden en een passende behandeling starten..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.