Кальций обозначение в таблице

Кальций (Calcium), Ca, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 20, атомная масса 40,08; серебряно-белый лёгкий металл. Природный элемент представляет смесь шести стабильных изотопов: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca и 48 Ca, из которых наиболее распространён 40 Ca (96, 97%).

Соединения Ca – известняк, мрамор, гипс (а также известь – продукт обжига известняка) уже в глубокой древности применялись в строительном деле. Вплоть до конца 18 в. химики считали известь простым телом. В 1789 А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём – вещества сложные. В 1808 Г. Дэви, подвергая электролизу с ртутным катодом смесь влажной гашёной извести с окисью ртути, приготовил амальгаму Ca, а отогнав из неё ртуть, получил металл, названный "кальций" (от лат. calx, родительный падеж calcis – известь).

Распространение в природе. По распространённости в земной коре Ca занимает 5-е место (после О, Si, Al и Fe); содержание 2,96% по массе. Он энергично мигрирует и накапливается в различных геохимических системах, образуя 385 минералов (4-е место по числу минералов). В мантии Земли Ca мало и, вероятно, ещё меньше в земном ядре (в железных метеоритах 0,02%). Ca преобладает в нижней части земной коры, накапливаясь в основных породах; большая часть Ca заключена в полевом шпате – анортите Ca [Al₂Si₂O₈]; содержание в основных породах 6,72%, в кислых (граниты и др.) 1,58%. В биосфере происходит исключительно резкая дифференциация Ca, связанная главным образом с "карбонатным равновесием": при взаимодействии углекислого газа с карбонатом CaCO₃ образуется растворимый бикарбонат Са (НСО₃)₂:

Эта реакция обратима и является основой перераспределения Ca. При высоком содержании CO₂ в водах Ca находится в растворе, а при низком содержании CO₂ в осадок выпадает минерал кальцит СаСОз, образуя мощные залежи известняка, мела, мрамора.

Огромную роль в истории Ca играет и биогенная миграция. В живом веществе из элементов – металлов Ca – главный. Известны организмы, которые содержат более 10% Ca (больше углерода), строящие свой скелет из соединений Ca, главным образом из СаСО₃ (известковые водоросли, многие моллюски, иглокожие, кораллы, корненожки и т.д.). С захоронением скелетов морских животных и растений связано накопление колоссальных масс водорослевых, коралловых и прочих известняков, которые, погружаясь в земные глубины и минерализуясь, превращаются в различные виды мрамора.

Огромные территории с влажным климатом (лесные зоны, тундра) характеризуются дефицитом Ca – здесь он легко выщелачивается из почв. С этим связано низкое плодородие почв, низкая продуктивность домашних животных, их малые размеры, нередко болезни скелета. Поэтому большое значение имеет известкование почв, подкормка домашних животных и птиц и т.д. Напротив, в сухом климате СаСО₃ трудно растворим, поэтому ландшафты степей и пустынь богаты Ca. В солончаках и солёных озёрах часто накапливается гипс CaSO₄·2H₂O.

Реки приносят в океан много Ca, но он не задерживается в океанической воде (ср. содержание 0,04%), а концентрируется в скелетах организмов и после их гибели осаждается на дно преимущественно в форме СаСО₃. Известковые илы широко распространены на дне всех океанов на глубинах не более 4000 м (на больших глубинах происходит растворение СаСО₃, организмы там нередко испытывают дефицит Ca).

Важную роль в миграции Ca играют подземные воды. В известняковых массивах они местами энергично выщелачивают СаСО₃, с чем связано развитие карста, образование пещер, сталактитов и сталагмитов. Помимо кальцита, в морях прошлых геологических эпох было широко распространено отложение фосфатов Ca (например, месторождения фосфоритов Каратау в Казахстане), доломита СаСО₃·MgCO₃, а в лагунах при испарении -гипса.

В ходе геологической истории росло биогенное карбонатообразование, а химическое осаждение кальцита уменьшалось. В докембрийских морях (свыше 600 млн. лет назад) не было животных с известковым скелетом; они приобрели широкое распространение начиная с кембрия (кораллы, губки и т.д.). Это связывают с высоким содержанием CO₂ в атмосфере докембрия.

Физические и химические свойства. Кристаллическая решётка a-формы Ca (устойчивой при обычной температуре) гранецентрированная кубическая а = 5,56 . Атомный радиус 1,97 , ионный радиус Ca 2+ , 1,04 . Плотность 1,54 г/см 3 (20 °C). Выше 464 C устойчива гексагональная b-форма. t_пл 851 C, t_kип 1482 C; температурный коэффициент линейного расширения 22×10 -6 (0-300 C); теплопроводность при 20 C 125,6 Вт/(м×К) или 0,3 кал/(см×сек°C); удельная теплоёмкость (0-100 °C) 623,9 дж/(кг×К) или 0,149 кал/(г× C); удельное электросопротивление при 20 C 4,6×10 -8 ом×м или 4,6×10 -6 ом×см; температурный коэффициент электросопротивления 4,57×10 -3 (20 C). Модуль упругости 26 Гн/м 2 (2600 кгс/мм 2 ); предел прочности при растяжении 60 Мн/м 2 (6 кгс/мм 2 ); предел упругости 4 Мн/м 2 (0,4 кгс/мм 2 ), предел текучести 38 Мн/м 2 (3,8 кгс/мм 2 ); относительное удлинение 50%; твердость по Бринеллю 200-300 Мн/м 2 (20-30 кгс/мм 2 ). К. достаточно высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддается обработке резанием.

Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ca 4s 2 , в соответствии с чем Ca в соединениях 2-валентен. Химически Ca очень активен. При обычной температуре Ca легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят в герметически закрытых сосудах или под минеральным маслом. При нагревании на воздухе или в кислороде воспламеняется, давая основной окисел CaO (см. Кальция окись). Известны также перекиси Ca – CaO₂ и СаО₄. С холодной водой Ca взаимодействует сначала быстро, затем реакция замедляется вследствие образования пленки Ca (OH)₂ (см. Кальция гидроокись). Ca энергично взаимодействует с горячей водой и кислотами, выделяя H₂ (кроме концентрированной HNO₃). С фтором реагирует на холоду, а с хлором и бромом – выше 400 °C, давая соответственно CaF₂, CaCl₂ и CaBr₂ (см. Кальция фторид, Кальция хлорид, Кальция бромид). Эти галогениды в расплавленном состоянии образуют с Ca так называемого субсоединения – CaF, CaCI, в которых Ca формально одновалентен. При нагревании Ca c серой получается кальция сульфид CaS, последний присоединяет серу, образуя полисульфиды (CaS₂, CaS₄ и др.). Взаимодействуя с сухим водородом при 300-400 C Ca образует гидрид CaH₂ – ионное соединение, в котором водород является анионом. При 500 C Ca и азот дают нитрид Ca₃N₂; взаимодействие Ca с аммиаком на холоду приводит к комплексному аммиакату Ca [NH₃]₆. При нагревании без доступа воздуха с графитом, кремнием или фосфором Ca дает соответственно карбид кальция CaC₂, силициды CaSi₂ и фосфид Ca₃P₂. Ca образует интерметаллические соединения с Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn и др.

Получение и применение. В промышленности Ca получают двумя способами: 1) нагреванием брикетированной смеси CaO и порошка Al при 1200 °C в вакууме 0,01-0,02 мм рт. ст.; выделяющиеся по реакции: 6CaO +2Al = 3 СаО×l₂O₃ + 3Са пары Ca конденсируются на холодной поверхности; 2) электролизом расплава CaCl₂ и KCl с жидким медно-кальциевым катодом приготовляют сплав Cu – Ca (65% Ca), из которого Ca отгоняют при температуре 950-1000 °C в вакууме 0,1-0,001 мм рт. ст.

В виде чистого металла Ca применяют как восстановитель U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и некоторых редкоземельных металлов из их соединений. Его используют также для раскисления сталей, бронз и др. сплавов, для удаления серы из нефтепродуктов, для обезвоживания органических жидкостей, для очистки аргона от примеси азота и в качестве поглотителя газов в электровакуумных приборах. Большое применение в технике получили антифрикционные материалы системы Pb-Na-Ca, а также сплавы Pb-Ca, служащие для изготовления оболочки электрических кабелей. Сплав Ca-Si-Ca (силикокальций) применяется как раскислитель и дегазатор в производстве качественных сталей. О применении соединений К. см. в соответствующих статьях.

А. Я. Фишер, А. И. Перельман.

Кальций в организме. Ca – один из биогенных элементов, необходимых для нормального протекания жизненных процессов. Он присутствует во всех тканях и жидкостях животных и растений. Лишь редкие организмы могут развиваться в среде, лишённой Ca у некоторых организмов содержание Ca достигает 38%; у человека – 1,4-2%. Клетки растительных и животных организмов нуждаются в строго определённых соотношениях ионов Ca 2+ , Na + и К + во внеклеточных средах. Растения получают Ca из почвы. По их отношению к Ca растения делят на кальцефилов и кальцефобов. Животные получают Ca с пищей и водой. Ca необходим для образования ряда клеточных структур, поддержания нормальной проницаемости наружных клеточных мембран, для оплодотворения яйцеклеток рыб и др. животных, активации ряда ферментов. Ионы Ca 2+ передают возбуждение на мышечное волокно, вызывая его сокращение, увеличивают силу сердечных сокращений повышают фагоцитарную функцию лейкоцитов, активируют систему защитных белков крови, участвуют в её свертывании. В клетках почти весь Ca находится в виде соединений с белками, нуклеиновыми кислотами, фосфолипидами, в комплексах с неорганическими фосфатами и органическими кислотами. В плазме крови человека и высших животных только 20-40% Ca может быть связано с белками. У животных, обладающих скелетом, до 97-99% всего Ca используется в качестве строительного материала: у беспозвоночных в основном в виде CaCO₃ (раковины моллюсков, кораллы), у позвоночных – в виде фосфатов. Многие беспозвоночные запасают Ca перед линькой для построения нового скелета или для обеспечения жизненных функции в неблагоприятных условиях.

Содержание Ca в крови человека и высших животных регулируется гормонами паращитовидных и щитовиднойжелёз. Важнейшую роль в этих процессах играет витамин D. Всасывание Ca происходит в переднем отделе тонкого кишечника. Усвоение Ca ухудшается при снижении кислотности в кишечнике и зависит от соотношения Ca, Р и жира в пище. Оптимальные соотношения Ca/P в коровьем молоке около 1,3 (в картофеле 0,15, в бобах 0,13, в мясе 0,016). При избытке в пище Р или щавелевой кислоты всасывание Ca ухудшается, Желчные кислоты ускоряют его всасывание. Оптимальные соотношения Са/жир в пище человека 0,04-0,08 г Ca на 1 г жира. Выделение Ca происходит главным образом через кишечник. Млекопитающие в период лактации теряют много Ca с молоком. При нарушениях фосфорно-кальциевого обмена у молодых животных и детей развивается рахит, у взрослых животных – изменение состава и строения скелета (остеомаляция).

В медицине применение препаратов Ca устраняет нарушения, связанные с недостатком ионов Ca 2+ в организме (при тетании, спазмофилии, рахите). Препараты Ca снижают повышенную чувствительность к аллергенам и используются для лечения аллергических заболеваний (сывороточная болезнь, крапивница, ангионевротический отёк, сенная лихорадкаи др.). Препараты Ca уменьшают повышенную проницаемость сосудов и оказывают противовоспалительное действие. Их применяют при геморрагическом васкулите, лучевой болезни, воспалительных и экссудативных процессах (пневмония, плеврит, эндометрит и др.) и некоторых кожных заболеваниях. Назначают как кровоостанавливающие средства, для улучшения деятельности сердечной мышцы и усиления действия препаратов наперстянки; как слабые мочегонные и как противоядия при отравлении солями магния. Вместе с др. средствами препараты Ca применяют для стимулирования родовой деятельности. Хлористый кальций вводят через рот и внутривенно. Оссокальцинол (15%-ная стерильная суспензия особым образом приготовленного костного порошка в персиковом масле) предложен для тканевой терапии. К препаратам Ca относится также гипс (CaSO₄), применяемый в хирургии для гипсовых повязок, и мел (СаСО₃), назначаемый внутрь при повышенной кислотности желудочного сока и для приготовления зубного порошка.

Кальций — химический элемент II группы с атомным номером 20 в периодической системе, обозначается символом Ca (лат. Calcium). Кальций – мягкий щелочно-земельный металл серебристо-серого цвета.

Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций.

Соединения кальция — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад.

Кальций один из наиболее распространенных на Земле элементов. Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. На его долю приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.

Химический элемент кальций находится в главной подгруппе второй группы четвёртого периода таблицы Менделеева, обозначается символом Ca (лат. Calcium).

Кальций один из самых важных элементов в питании человека. Без него работа многих органов и систем может быть либо частично парализована, либо полностью прекращена. Он участвует в регулировке мышечных сокращений, в передаче нервных импульсов, а также регулирует работу кровеносной системы.

Человеческий организм не способен самостоятельно продуцировать кальций для своих потребностей. Поэтому ежедневно этот химический элемент должен поступать с пищей. Суточная норма кальция у взрослого человека составляет 1000 mg. Для тех кому больше 50 лет норма должна быть уже 1200 mg в сутки. Беременным и кормящим женщинам кальция необходимо значительно больше — до 2000 mg.

Продукты, богатые кальцием

Молочные продукты занимают лидирующие места по содержанию кальция. Самым богатым на этот элемент считается молоко и творог. Йогурты и закваски также богаты кальцием. Различные сорта сыров, особенно твердые, богаты кальцием. В плавленных сырках его меньше.

В рыбных консервах содержатся перемолотые кости, а они хорошие источники кальция, который легко усваивается организмом человека. Разваренные кости рекомендуется кушать вместе с рыбой. Большое содержание кальция в консервах сардин — 500 mg на 100 g продукта. Следующими идут консервы из лосося и скумбрии — 210 и 240 mg.

Многие недооценивают значение зелени в питании, а ведь она тоже содержит кальций, причем иногда его содержание может составить конкуренцию даже молочным продуктам. В петрушке содержится 245 mg кальция, в листовой капусте — 210 mg. И даже листья одуванчика содержат кальций — 103 mg на 100 g зеленых листьев.

Кальций присутствует даже во фруктах. Небольшие его количества есть в бананах, яблоках, мандаринах и грейпфрутах (в среднем 10 mg на 100 g).

Различные виды орехов — бразильский орех и миндаль, также богаты кальцием (по 158 и 273 mg на 100 g). Кунжут содержит 1000 mg кальция на 100 g, а в маке — 1500 mg.

Есть кальций в бобах — белой и красной фасоли, а также в бобах сои.

Кальций есть в большинстве пряных трав и специй. Например, в базилике, укропе, тимьяне, душице, корице, розмарине, гвоздике и чесноке.

Ряд экспериментов подтвердили версию ученых о том, что существует около 7 минералов, употребление которых позволяет значительно увеличить продолжительность человеческой жизни. Среди этой «великолепной семерки» – кальций. Его дефицит провоцирует возникновение около полутора сотни самых разных заболеваний, связанных с нарушениями в работе опорно-двигательной, сердечно-сосудистой, эндокринной, пищеварительной систем.

Откуда кальций в продуктах растительного и животного происхождения

Перемещается химический элемент из одного вещества в другое, из почвы в растения, как и многие другие целебные минералы, с помощью водной среды. Животные также являются очередным звеном в природной цепи питания. В неволе они едят древесный уголь, лижут склоны скалистых берегов рек. В фермерских животноводческих хозяйствах, зоопарках животные дополнительно к корму получают куски поваренной соли, золу.

Древние греки вымаливали у своих богов наводнения, чтобы воды Великого Нила насытили истощенные земли и сделали их вновь плодородными. А долгожители высокогорного Тибета, где нет полноводных рек, и редкостью является дождь или снег, используют ледниковую воду для пополнения организма минеральными солями. Современному человеку нужно знать куда больше, чтобы выжить в век высоких технологий и экологических проблем окружающей среды.

В каких веществах высоко содержание кальция:

• в молочных продуктах питания;
• в яичной скорлупе;
• в лекарственных препаратах.

По каждому пункту есть исключительные детали, знания которых поможет избежать ошибок в желании получить недостающий химический элемент.

Ошибка 1

Среди качественных молочных продуктов питания, взрослым организмом хуже всего усваивается молоко. Оно является под запретом во многих оздоровительных программах питания, употребление же кисломолочных, напротив, рекомендуется.

Ошибка 2

В процессе приготовления порошка из яичной скорлупы домашних куриных яиц обязательно удаление тонкой малозаметной пленки и промывание их проточной водой.

Ошибка 3

В состав лекарственных препаратов, распространяющихся через аптечные сети, входят в большом количестве молочный сахар и лактоза, отчего значительно увеличивается доза их употребления, а металла кальция попадает в организм все меньше. Высоким показателем содержания и всасывания в кровь характеризуются коллоидные минералы.

В природе коллоидные минералы образуют растения-труженики, но подкармливают их фермеры самыми необходимыми металлами, от которых зависит урожайность: калием, фосфором, натрием. Кальций растения, как и люди, недополучают. Только выращивая овощи и зелень на личном приусадебном участке можно проследить за внесением добавок, содержащих бесценный кальций, и получить полноценные продукты питания.

По подсчетам ученых медиков, в человеке более 1% кальция, участвующего в жизнедеятельности организма, его количество постоянно должно пополняться. Лишая себя целебного минерала, он ежедневно укорачивает свою жизнь на несколько минут. Ведь прекрасная цель – дожить до ста лет! А систематически употребляя кальций, можно жить долго и качественно.