时间简史简介 钙 钙-研究简史,钙-元素简介

钙英文别名有CalciumshotNmmdia; CalciumturningsN; Calciumshavings.钙是一种金属元素,符号Ca,在化学元素周期表中位于第4周期、第IIA族,常温下呈银白色晶体。动物的骨骼、蛤壳、蛋壳都含有碳酸钙。可用于合金的脱氧剂、油类的脱水剂、冶金的还原剂、铁和铁合金的脱硫与脱碳剂以及电子管中的吸气剂等。它的化合物在工业上、建筑工程上和医药上用途很大。

钙_钙 -研究简史


长时期里,化学家们将从含碳酸钙的石灰石焙烧获得的钙的氧化物当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。但戴维不顾这些,在1808年开始对氧化钙进行电解。戴维刚开始选用的方法并不理想,所以无法将金属钙分离出来。到1808年5月,戴维从贝齐里乌斯和瑞典皇家医生蓬丁共同电解生石灰和水银的混合物取得钙的实验中获得了启发。他将湿润的生石灰和氧化汞按3比1的比例混合后,放置在一铂片上,与电池的正极相接,然后又在混合物中作一洼穴,灌入水银,插入一铂丝,与电池的负极相接,得到较大量钙汞合金。把钙汞合金经蒸馏后得到了银白色的金属钙。从此钙被确定为元素,并被命名为calcium,元素符号是Ca。calcium来自拉丁文中表示生石灰的词calx。


金属钙

元素发布:地壳中钙含量为4.15%,占第五位。主要的含钙矿物有石灰石CaCO、白云石CaCO・MgCO、石膏CaSO・2HO、萤石CaF、磷灰石Ca(PO)F等。蛋壳、珍珠、珊瑚、一些动物的壳体和土壤中都含有钙。海水中氯化钙占0.15%。

钙_钙 -元素简介

时间简史简介 钙 钙-研究简史,钙-元素简介

中文名称:钙

中文读音:gài

中文别名:金属钙;钙锭

英文名称:Calcium

化合价:+2

英文别名:CalciumshotNmmdia; CalciumturningsN; Calciumshavings; CalciumcrystallinedendriticsolidNampouledunderargon; Calciumgranulesmesh; Calcium shot; Calcium turnings; Calcium solution 1000 ppm; Calcium solution 10 000 ppm

CAS:7440-70-2

MDL:MFCD00085314

EINECS:231-179-5

分子式:Ca

分子量:40.078

碱土金属,ⅡA族,电子层K-L-M-N对应的电子数分别为2,8,8,2,通常为正2价

风险术语:R15:Contact with water liberates highly flammable gases.;

安全术语:S24/25:Avoid contact with skin and eyes.;S43C:In case of fire use limestone powder, sodium chloride or dry sand (never use water).;S8:Keep container dry.;

钙_钙 -物化性质

【密度】1.55g/cm3

【熔点】1115 K

(842 °C,1548 °F)

【沸点】 1757 K

(1484 °C,2703 °F)

【氧化态】:

Main Ca+2

Other

【性状】

银白色金属,质软。

莫氏硬度:1.75

钙_钙 -元素描述

银白色的轻金属。质软。密度1.54克/厘米3。熔点839±2℃。沸点1484℃。化合价+2。电离能6.113电子伏特。化学性质活泼,能与水、酸反应,有氢气产生。在空气在其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜,以防止继续受到腐蚀。加热时,几乎能还原所有的金属氧化物。

钙_钙 -历史简介

石灰(氧化钙,CaO)是很有用的材料,由加热石灰石获取,且几个世纪以来被用于制作石膏和乳钵。Antoine Lavoisier把它分类为“泥土”,因为它看起来不可能进一步还原了,但他推测其是一种未知元素的氧化物。在1808年,Humphry Davy试图电解潮湿的石灰来还原,就像他还原钠和钾一样,但他没有成功。然后他尝试石灰和氧化汞的混合物,这产生了钙和汞的合金,这不足以确定他获得了一个新的元素。(J?ns Jacob Berzelius也做了一个小型的试验,且同样获得了汞合金。)Davy尝试使用更多的石灰在这个混合物中,并生产了更多的汞合金,他蒸馏掉汞后得到了钙。

钙_钙 -理化性质

物理性质


钙加热时与二氧化碳化学反应方程式

元素周期表第Ⅱ族主族。

银白色稍软的

金属,有光泽。不溶于苯,微溶于醇,溶于酸、液氨。

电离能 (kJ /mol):

M - M+ 589.7M+ - M2+ 1145M2+ - M3+ 4910M3+ - M4+ 6474M4+ - M5+ 8144M5+ - M6+ 10496M6+ - M7+ 12320M7+ - M8+ 14207M8+ - M9+ 18191M9+ - M10+ 20385

晶胞参数:

a = 558.84 pmb = 558.84 pmc = 558.84 pmα = 90°β = 90°γ = 90°

主要吸收线及其主要参数:

λ(nm)fWFS*CLR・S422.71.490.7A-A0.060.005422.70.7N-A0.030.0051.0239.90.0370.7N-A20120445.50.7N-A

λ:波长

f:振子强度

W:单色器光谱通带

N-A(氧化亚氮-乙炔焰)

S*:元素的特征浓度(1%吸收灵敏度)

CL:元素的检测极限

R・S:同一元素主要吸收线间的相对灵敏度

F:火焰类型

CAS NO7440-70-2EINECS231-179-5熔点1115 K(842 °C,1548 °F)密度1.55沸点1757 K(1484 °C,2703 °F)氧化态Main Ca+2 Other莫氏硬度1.75氧化物 离解能 (Do)5.0(eV)元素 电离能 (Ei)6.11(eV)原子体积(立方厘米/ 摩尔 )25.9元素在海水中的含量(ppm)390地壳 中含量(ppm)41000元素在太阳中的含量:(ppm)70

同位素:

符号质子中子质量 ( 原子质量单位 )半衰期原子核 自旋相对 丰度相对丰度的变化率34Ca201434.01412(32)#<35 ns0+35Ca201535.00494(21)#25.7(2) ms1/2+#36Ca201635.99309(4)102(2) ms0+37Ca201736.985870(24)181.1(10) ms(3/2+)38Ca201837.976318(5)440(8) ms0+39Ca201938.9707197(20)859.6(14) ms3/2+40 Ca202039.96259098(22)稳定 [>5.9×1021a]0+0.96941(156)0.96933-0.9694741Ca202140.96227806(26)1.02(7)×105a7/2-42Ca202241.95861801(27)稳定0+0.00647(23)0.00646-0.0064843Ca202342.9587666(3)稳定7/2-0.00135(10)0.00135-0.0013544Ca202443.9554818(4)稳定0+0.02086(110)0.02082-0.0209245Ca202544.9561866(4)162.67(25) d7/2-46Ca202645.9536926(24)稳定 [>100×1015a]0+0.00004(3)0.00004-0.0000447Ca202746.9545460(24)4.536(3) d7/2-48 Ca202847.952534(4)4.3(38)×1021 a0+0.00187(21)0.00186-0.0018849Ca202948.955674(4)8.718(6) min3/2-50Ca203049.957519(10)13.9(6) s0+51Ca203150.9615(1)10.0(8) s(3/2-)#52Ca203251.96510(75)4.6(3) s0+53Ca203352.97005(54)#90(15) ms3/2-#54Ca203453.97435(75)#50# ms [>300 ns]0+55Ca203554.98055(75)#30# ms [>300 ns]5/2-#56Ca203655.98557(97)#10# ms [>300 ns]0+57Ca203756.99236(107)#5# ms5/2-#

备注:1.画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性。

2.钙(原子质量单位:40.078(4) )共有个24同位素,其中有5个同位素是稳定的。

化学性质

加热时与大多数非金属直接反应,如与硫、氮、碳、氢反应生成硫化钙CaS、氮化钙CaN、碳化钙CaC和氢化钙CaH。加热时与二氧化碳反应。

化学性质活泼,在空气中表面上能形成一层氧化物或氮化物薄膜,可减缓进一步腐蚀。可跟氧化合生成氧化钙,跟氮化合生成氮化钙CaN,跟氟、氯、溴、碘等化合生成相应卤化物,跟氢气在400℃催化剂作用下生成氢化钙。常温下跟水反应生成氢氧化钙并放出氢气,跟盐酸稀硫酸等反应生成盐和氢气,跟碳在高温下反应生成碳化钙CaC。加热时几乎能还原所有金属氧化物,在熔融时也能还原许多金属氯化物。

化合物:钙的重要化合物有氢化钙、氧化钙、过氧化钙、氯化钙、氟化钙、碳化钙、氢氧化钙、氰氨化钙、碳酸钙、次氯酸钙、硫酸钙等。钙与液氨反应生成Ca(NH),是一种具金属光泽的导电固体;钙离子可以生成螯合物[CaEDTA]-(EDTA为乙二胺四乙酸),钙离子与含有N、O配原子的化合物可生成配合物,与冠醚、穴醚生成大环配合物。氟化钙CaF为白色晶体或粉末,密度3.18克/立方厘米,熔点1,418℃,沸点2,533.4℃,难溶于水,溶于强浓无机酸放出氟化氢。自然界的氟化钙矿物为萤石或氟石,常呈灰、黄、绿、紫等色。工业上常用氢氧化钙与氢氟酸中和制备氟化钙;用水吸收生产钙镁磷肥时的废气再用石灰乳中和,亦可制得氟化钙。过氧化钙CaO2为黄白色晶体,属四方晶系,密度2.9克/立方厘米,加热至275℃爆炸分解;易潮解,微溶于水,与稀硫酸反应生成过氧化氢。向氯化钙水溶液加入过氧化氢和氨水,或将氢氧化钙、氯化铵溶于水,再加入过氧化氢,两反应皆在0℃左右进行,并析出CaO・8HO晶体;在150~200℃脱水干燥,可得到无水过氧化钙。

常温下与水发生剧烈反应,生成氢氧化钙(石灰)、氢气水。

Ca+2HO====Ca(OH)+H↑(置换反应)

溶于酸,能分解水而放出氢。

电子排布式:1s2s2p3s3p4s

钙的有关化学方程式:

Ca+2HCl=CaCl+H↑(置换反应)

N+3Ca=CaN(化合反应)

3C+CaO=CaC+CO ↑(氧化还原反应)

CO+Ca(OH)(过量)=CaCO↓+HO(复分解反应)

2CO(过量)+Ca(OH)=Ca(HCO)(化合反应)

SO+Ca(OH)===CaSO+HO(复分解反应)

SO+Ca(OH)=CaSO↓+HO(复分解反应)

2HNO+CaCO=Ca(NO)+HO+CO ↑(复分解反应)

2Cl+2Ca(OH)=CaCl+Ca(ClO)+2HO(氧化还原反应)

CaH+2HO=Ca(OH)+2H↑(氧化还原反应)

2HF+CaCl=CaF+2HCl(复分解反应)

SiO+CaO=CaSiO(化合反应)

SiO+CaCO=CaSiO+CO↑(复分解反应)

Ca(HCO)=加热=CaCO+HO+CO ↑(分解反应)

CaCO=高温=CaO+CO↑(分解反应)

质子数20中子数20原子序数20核电荷数20所属周期3所属族数IIA电子层分布2-8-8-2电子层K-L-M-N

钙_钙 -制备方法


钙与氯化铽化学反应方程式

1.电解法将干燥后的无水氯化钙投入电解槽内,用氧炔焰喷熔电解槽内阳极(石墨)旁的原料,即开冷却水,将阴极(圆钢)放下,接触料液表面,通入电流。使熔融的料液流向阴极接通电路。待原料大部分熔融后继续再加新料,直到离槽沿2~3 cm,温度正常为止。 金属钙沉积在阴极上,电流为350~450 A,电压为20~25 V,在敲击阴极上沉积的金属钙以前,应将电流降低50~100A。待敲下的金属钙放入油中后,阴极再接触电解质液面,再使电流升高50~100 A,为保持电解槽温度,应陆续加料。氯气由阳极逸出,回收利用。

CaCl=(通电)Ca+Cl↑(得到钙与副产品氯气。)

2.钙可由电解法及铝热还原法制得。电解氯化钙的熔融盐,产品的纯度仅为90%。 热还原法是用铝在高温下还原氧化钙,产品纯度较高(99%)。其工艺过程也比较简单,是近几年采用的方法。 首先由CaCO3焙烧制得CaO。铝最好是小颗粒或薄片。氧化钙与铝的摩尔比为3∶2。配料混合后制成料坯。手动油压机的压力可低于制造镁硅料坯的压力。

3.金属钙可采用在780~800℃电解熔融氯化钙。电解槽可以为石墨坩埚,阳极采用石墨,以铁棒或石墨棒为阴极。阴极的电流密度保持100A/cm2。随着金属钙的析出,将阴极逐渐提高。金属钙上遮盖了一层在空气中凝固了的熔融氯化钙而防止氧化。制得钙纯度为98%~99%,杂质为铁、硅、铝、痕量的炭和若干氯。

4.先由石灰石与盐酸反应得到氯化钙:

CaCO+2HCl=CaCl+HO+CO↑

钙_钙 -应用领域

工业领域


常用食物中的钙含量

用于与铝、铜、铅制合金,也用作制铍的还原剂、合金的脱氧剂、油脂脱氢等。

用作合金的脱氧剂、油类的脱水剂、冶金的还原剂、铁和铁合金的脱硫与脱碳剂以及电子管中的吸气剂等。

生物领域


佝偻病患者

钙用作高温热还原剂,从氧化物、卤化物制取金属铬、钍、铀、稀土元素、锆,以及磁性材料钐钴合金、吸氢材料镧镍合金和钛镍合金等。Ca

  

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