Кальций (Ca) – это химический элемент, который занимает определённое место в периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева. Давайте охарактеризуем его подробнее.
Положение кальция в периодической системе:
- Порядковый номер: 20.
- Группа: Вторая группа (щелочноземельные металлы).
- Период: Четвёртый период.
- Блок: s-блок (заполнение 4s-орбитали).
- Валентные электроны: 2 (электронная конфигурация атома кальция: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²).
- Химический характер: Металл, активно проявляющий восстановительные свойства.
Кальций является типичным щелочноземельным металлом. Он имеет серебристо-белый цвет, мягкий, лёгкий и химически активный. На воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая защищает его от дальнейшего окисления.
Свойства кальция:
Физические свойства:
- Относительная атомная масса: 40,08.
- Металл средней твёрдости (в сравнении с другими металлами, например, железом, он мягче).
- Температура плавления: 842 °C.
- Температура кипения: 1484 °C.
- Плотность: 1,55 г/см³.
Химические свойства:
Кальций – активный металл, который легко вступает в химические реакции, проявляя восстановительные свойства. Он отдаёт два электрона, образуя двухвалентные соединения.
Химические реакции, характеризующие свойства кальция:
1. Реакция кальция с кислородом:
На воздухе кальций медленно окисляется, образуя оксид кальция (CaO):
[ 2Ca + O_2 \longrightarrow 2CaO ]
2. Реакция кальция с водой:
Кальций активно реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и выделением водорода:
[ Ca + 2H_2O \longrightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow ]
3. Реакция кальция с кислотами:
Кальций взаимодействует с кислотами, образуя соли и выделяя водород. Например, реакция с соляной кислотой:
[ Ca + 2HCl \longrightarrow CaCl_2 + H_2 \uparrow ]
4. Реакция кальция с галогенами:
Кальций активно реагирует с галогенами, образуя галогениды кальция. Например, с хлором:
[ Ca + Cl_2 \longrightarrow CaCl_2 ]
Свойства оксида кальция (CaO):
Оксид кальция называют "негашёной известью". Это белое твёрдое вещество, обладающее основными свойствами.
1. Реакция с водой:
Оксид кальция активно реагирует с водой с образованием гидроксида кальция (гашёной извести):
[ CaO + H_2O \longrightarrow Ca(OH)_2 ]
Эта реакция сопровождается выделением большого количества тепла.
2. Реакция с кислотами:
Оксид кальция реагирует с кислотами, образуя соли кальция. Например, с серной кислотой:
[ CaO + H_2SO_4 \longrightarrow CaSO_4 + H_2O ]
3. Реакция с кислотными оксидами:
Оксид кальция реагирует с кислотными оксидами, образуя соли. Например, с углекислым газом:
[ CaO + CO_2 \longrightarrow CaCO_3 ]
Свойства гидроксида кальция (Ca(OH)₂):
Гидроксид кальция называют "гашёной известью". Это белое порошкообразное вещество, обладающее основными свойствами.
1. Реакция с кислотами:
Гидроксид кальция взаимодействует с кислотами, образуя соли кальция и воду. Например, с соляной кислотой:
[ Ca(OH)_2 + 2HCl \longrightarrow CaCl_2 + 2H_2O ]
2. Реакция с углекислым газом:
Гидроксид кальция взаимодействует с углекислым газом, образуя карбонат кальция:
[ Ca(OH)_2 + CO_2 \longrightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O ]
Эта реакция используется в тесте на углекислый газ, так как образуется нерастворимый осадок карбоната кальция.
3. Реакция с кислотными оксидами:
Гидроксид кальция реагирует с кислотными оксидами, образуя соли. Например, с сернистым ангидридом:
[ Ca(OH)_2 + SO_2 \longrightarrow CaSO_3 + H_2O ]
Биологическая и практическая роль кальция:
- Кальций – один из важнейших элементов для организма человека. Он входит в состав костей и зубов, участвует в процессах свёртывания крови, мышечных сокращений и проведении нервных импульсов.
- В промышленности кальций применяется для получения металлических сплавов, как восстановитель в химических реакциях, а его соединения (гидроксид, оксид, карбонат) широко используются в строительстве и сельском хозяйстве.
Таким образом, кальций – это активный щелочноземельный металл с выраженными восстановительными свойствами, образующий соединения, обладающие основным характером.