कैल्शियम का परमाणु द्रव्यमान। एक रासायनिक तत्व के रूप में कैल्शियम, इसकी भूमिका

कैल्शियम (लैटिन कैल्शियम, प्रतीक सीए द्वारा दर्शाया गया) परमाणु संख्या 20 और परमाणु द्रव्यमान 40.078 वाला एक तत्व है। यह दूसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है, दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की चौथी अवधि है। सामान्य परिस्थितियों में, एक साधारण पदार्थ कैल्शियम एक चांदी-सफेद रंग का हल्का (1.54 ग्राम / सेमी 3) निंदनीय, नरम, रासायनिक रूप से सक्रिय क्षारीय पृथ्वी धातु है।

प्रकृति में, कैल्शियम को छह समस्थानिकों के मिश्रण के रूप में प्रस्तुत किया जाता है: 40Ca (96.97%), 42Ca (0.64%), 43Ca (0.145%), 44Ca (2.06%), 46Ca (0.0033%) और 48Ca (0.185%)। बीसवें तत्व का मुख्य समस्थानिक - सबसे आम - 40Ca है, इसकी समस्थानिक बहुतायत लगभग 97% है। कैल्शियम के छह प्राकृतिक समस्थानिकों में से, पांच स्थिर हैं, छठा समस्थानिक 48Ca, छह में सबसे भारी और काफी दुर्लभ (इसकी समस्थानिक बहुतायत केवल 0.185%) है, हाल ही में आधे जीवन के साथ दोहरे β-क्षय से गुजरना पाया गया है 5.3 1019 वर्ष। 39, 41, 45, 47 और 49 द्रव्यमान संख्या वाले कृत्रिम रूप से प्राप्त समस्थानिक रेडियोधर्मी हैं। एक जीवित जीव में खनिज चयापचय की प्रक्रियाओं के अध्ययन में अक्सर उनका उपयोग आइसोटोप संकेतक के रूप में किया जाता है। 45Ca, यूरेनियम रिएक्टर में धात्विक कैल्शियम या इसके यौगिकों को न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित करके प्राप्त किया जाता है, मिट्टी में होने वाली चयापचय प्रक्रियाओं के अध्ययन और पौधों द्वारा कैल्शियम आत्मसात करने की प्रक्रियाओं के अध्ययन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उसी आइसोटोप के लिए धन्यवाद, गलाने की प्रक्रिया के दौरान कैल्शियम यौगिकों के साथ विभिन्न ग्रेड के स्टील और अल्ट्राप्योर आयरन के संदूषण के स्रोतों का पता लगाना संभव था।

कैल्शियम यौगिक - संगमरमर, जिप्सम, चूना पत्थर और चूना (चूना पत्थर की फायरिंग का एक उत्पाद) प्राचीन काल से जाना जाता है और व्यापक रूप से निर्माण और चिकित्सा में उपयोग किया जाता था। प्राचीन मिस्रवासियों ने अपने पिरामिडों के निर्माण में कैल्शियम यौगिकों का उपयोग किया, और महान रोम के निवासियों ने कंक्रीट का आविष्कार किया - कुचल पत्थर, चूने और रेत के मिश्रण का उपयोग करके। अठारहवीं शताब्दी के अंत तक, रसायनज्ञ आश्वस्त थे कि चूना एक साधारण शरीर है। केवल 1789 में लवॉज़ियर ने सुझाव दिया कि चूना, एल्यूमिना और कुछ अन्य यौगिक जटिल पदार्थ हैं। 1808 में, एच. डेवी द्वारा इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा कैल्शियम धातु प्राप्त की गई थी।

धात्विक कैल्शियम का उपयोग इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि से जुड़ा है। इसका उपयोग कुछ धातुओं के यौगिकों में कमी के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, थोरियम, यूरेनियम, क्रोमियम, ज़िरकोनियम, सीज़ियम, रूबिडियम; स्टील और कुछ अन्य मिश्र धातुओं से ऑक्सीजन और सल्फर को हटाने के लिए; कार्बनिक तरल पदार्थों के निर्जलीकरण के लिए; वैक्यूम उपकरणों में अवशिष्ट गैसों के अवशोषण के लिए। इसके अलावा, धात्विक कैल्शियम कुछ मिश्र धातुओं में मिश्रधातु घटक के रूप में कार्य करता है। कैल्शियम यौगिकों का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - उनका उपयोग निर्माण, आतिशबाज़ी बनाने की विद्या, कांच उत्पादन, दवा और कई अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।

कैल्शियम सबसे महत्वपूर्ण बायोजेनिक तत्वों में से एक है, यह अधिकांश जीवित जीवों के लिए जीवन प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक है। एक वयस्क के शरीर में डेढ़ किलोग्राम तक कैल्शियम होता है। यह जीवित जीवों के सभी ऊतकों और तरल पदार्थों में मौजूद है। हड्डी के ऊतकों के निर्माण, हृदय गति को बनाए रखने, रक्त के थक्के जमने, बाहरी कोशिका झिल्लियों की सामान्य पारगम्यता बनाए रखने और कई एंजाइमों के निर्माण के लिए बीसवां तत्व आवश्यक है। पौधों और जानवरों के जीवों में कैल्शियम द्वारा किए जाने वाले कार्यों की सूची बहुत लंबी है। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि केवल दुर्लभ जीव ही कैल्शियम से रहित वातावरण में विकसित हो पाते हैं, जबकि अन्य जीव इस तत्व से बने 38% हैं (मानव शरीर में केवल 2% कैल्शियम होता है)।

जैविक गुण

कैल्शियम बायोजेनिक तत्वों में से एक है, इसके यौगिक लगभग सभी जीवित जीवों में पाए जाते हैं (कुछ जीव कैल्शियम से रहित वातावरण में विकसित होने में सक्षम होते हैं), जीवन प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम को सुनिश्चित करते हैं। बीसवां तत्व जानवरों और पौधों के सभी ऊतकों और तरल पदार्थों में मौजूद होता है, इसका अधिकांश भाग (मनुष्यों सहित कशेरुकियों में) फॉस्फेट के रूप में कंकाल और दांतों में निहित होता है (उदाहरण के लिए, हाइड्रॉक्सीपैटाइट Ca5 (PO4) 3OH या 3Ca3 ( पीओ4) 2 सीए (ओएच) 2)। हड्डियों और दांतों के निर्माण सामग्री के रूप में बीसवें तत्व का उपयोग इस तथ्य के कारण है कि कोशिका में कैल्शियम आयनों का उपयोग नहीं किया जाता है। कैल्शियम की एकाग्रता को विशेष हार्मोन द्वारा नियंत्रित किया जाता है, उनकी संयुक्त क्रिया हड्डियों की संरचना को संरक्षित और बनाए रखती है। अधिकांश अकशेरुकी समूहों (मोलस्क, कोरल, स्पंज, और अन्य) के कंकाल कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3 (चूने) के विभिन्न रूपों से निर्मित होते हैं। कई अकशेरूकीय नए कंकाल बनाने या प्रतिकूल परिस्थितियों में जीवन को बनाए रखने के लिए पिघलने से पहले कैल्शियम का भंडारण करते हैं। जानवरों को भोजन और पानी से कैल्शियम मिलता है, और पौधे - मिट्टी से और इस तत्व के संबंध में कैल्सीफाइल्स और कैल्सफोब में विभाजित होते हैं।

इस महत्वपूर्ण माइक्रोएलेटमेंट के आयन रक्त जमावट प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं, साथ ही रक्त के निरंतर आसमाटिक दबाव को सुनिश्चित करते हैं। इसके अलावा, कैल्शियम कई कोशिकीय संरचनाओं के निर्माण, बाहरी कोशिका झिल्लियों की सामान्य पारगम्यता को बनाए रखने, मछली और अन्य जानवरों के अंडों के निषेचन के लिए, और कई एंजाइमों के सक्रियण के लिए आवश्यक है (शायद इस परिस्थिति के कारण है इस तथ्य के लिए कि कैल्शियम मैग्नीशियम आयनों की जगह लेता है)। कैल्शियम आयन मांसपेशियों के फाइबर को उत्तेजना संचारित करते हैं, जिससे यह सिकुड़ता है, हृदय संकुचन की ताकत बढ़ाता है, ल्यूकोसाइट्स के फागोसाइटिक फ़ंक्शन को बढ़ाता है, सुरक्षात्मक रक्त प्रोटीन की प्रणाली को सक्रिय करता है, हार्मोन और न्यूरोट्रांसमीटर के स्राव सहित एक्सोसाइटोसिस को नियंत्रित करता है। कैल्शियम रक्त वाहिकाओं की पारगम्यता को प्रभावित करता है - इस तत्व के बिना, वसा, लिपिड और कोलेस्ट्रॉल रक्त वाहिकाओं की दीवारों पर बस जाते हैं। कैल्शियम शरीर से भारी धातुओं और रेडियोन्यूक्लाइड के लवण के उत्सर्जन को बढ़ावा देता है, एंटीऑक्सिडेंट कार्य करता है। कैल्शियम प्रजनन प्रणाली को प्रभावित करता है, इसका तनाव-विरोधी प्रभाव होता है और इसमें एलर्जी-विरोधी प्रभाव होता है।

एक वयस्क के शरीर में कैल्शियम की मात्रा (70 किग्रा वजन) 1.7 किग्रा (मुख्य रूप से हड्डी के ऊतकों के अंतरकोशिकीय पदार्थ की संरचना में) होती है। इस तत्व की आवश्यकता उम्र पर निर्भर करती है: वयस्कों के लिए, आवश्यक दैनिक भत्ता 800 से 1,000 मिलीग्राम, बच्चों के लिए 600 से 900 मिलीग्राम तक है। बच्चों के लिए, हड्डियों के गहन विकास और विकास के लिए आवश्यक खुराक का सेवन करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। शरीर में कैल्शियम के सेवन का मुख्य स्रोत दूध और डेयरी उत्पाद हैं, बाकी कैल्शियम मांस, मछली, कुछ पौधों के उत्पादों (विशेषकर फलियां) से आता है। कैल्शियम के पिंजरों का अवशोषण बड़ी और छोटी आंतों में होता है, एक अम्लीय वातावरण, विटामिन सी और डी, लैक्टोज (लैक्टिक एसिड), साथ ही साथ असंतृप्त फैटी एसिड द्वारा आत्मसात की सुविधा होती है। बदले में, एस्पिरिन, ऑक्सालिक एसिड, एस्ट्रोजन डेरिवेटिव बीसवें तत्व के अवशोषण को काफी कम कर देते हैं। तो, ऑक्सालिक एसिड के साथ मिलकर, कैल्शियम पानी में अघुलनशील यौगिक देता है, जो कि गुर्दे की पथरी के घटक हैं। कैल्शियम चयापचय में मैग्नीशियम की भूमिका महान है - इसकी कमी के साथ, कैल्शियम हड्डियों से "धोया" जाता है और गुर्दे (गुर्दे की पथरी) और मांसपेशियों में जमा हो जाता है। सामान्य तौर पर, शरीर में बीसवें तत्व को संग्रहीत करने और जारी करने की एक जटिल प्रणाली होती है, इस कारण से, रक्त में कैल्शियम की मात्रा को ठीक से नियंत्रित किया जाता है, और उचित पोषण के साथ, कोई कमी या अधिकता नहीं होती है। लंबे समय तक कैल्शियम आहार से ऐंठन, जोड़ों में दर्द, कब्ज, थकान, उनींदापन और विकास मंदता हो सकती है। आहार में लंबे समय तक कैल्शियम की कमी से ऑस्टियोपोरोसिस का विकास होता है। शरीर में कैल्शियम की कमी के कुछ कारण निकोटीन, कैफीन और अल्कोहल हैं, क्योंकि वे मूत्र में इसके गहन उत्सर्जन में योगदान करते हैं। हालांकि, बीसवें तत्व (या विटामिन डी) की अधिकता से नकारात्मक परिणाम होते हैं - हाइपरलकसीमिया विकसित होता है, जिसके परिणामस्वरूप हड्डियों और ऊतकों का तीव्र कैल्सीफिकेशन होता है (मुख्य रूप से मूत्र प्रणाली को प्रभावित करता है)। लंबे समय तक कैल्शियम का अधिशेष मांसपेशियों और तंत्रिका ऊतकों के कामकाज को बाधित करता है, रक्त के थक्के को बढ़ाता है और हड्डी की कोशिकाओं द्वारा जस्ता के अवशोषण को कम करता है। शायद पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस, मोतियाबिंद, रक्तचाप की समस्या की उपस्थिति। ऊपर से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि पौधों और जानवरों के जीवों की कोशिकाओं को कैल्शियम आयनों के कड़ाई से परिभाषित अनुपात की आवश्यकता होती है।

औषध विज्ञान और चिकित्सा में, कैल्शियम यौगिकों का उपयोग विटामिन, टैबलेट, गोलियां, इंजेक्शन, एंटीबायोटिक दवाओं के निर्माण के साथ-साथ ampoules, चिकित्सा बर्तनों के निर्माण के लिए किया जाता है।

यह पता चला है कि पुरुष बांझपन का एक सामान्य कारण शरीर में कैल्शियम की कमी है! तथ्य यह है कि शुक्राणु सिर में एक धनु गठन होता है, जिसमें पूरी तरह से कैल्शियम होता है, इस तत्व की पर्याप्त मात्रा के साथ, शुक्राणु झिल्ली को दूर करने और अंडे को निषेचित करने में सक्षम होता है, यदि पर्याप्त नहीं है, तो बांझपन होता है।

अमेरिकी वैज्ञानिकों ने पाया है कि रक्त में कैल्शियम आयनों की कमी से याददाश्त कमजोर होती है और बुद्धि में कमी आती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रसिद्ध पत्रिका साइंस न्यूज से, यह उन प्रयोगों के बारे में ज्ञात हुआ, जिन्होंने पुष्टि की कि बिल्लियाँ एक वातानुकूलित पलटा विकसित करती हैं, जब उनके मस्तिष्क की कोशिकाओं में रक्त से अधिक कैल्शियम होता है।

यौगिक, कैल्शियम साइनामाइड, जो कृषि में अत्यधिक मूल्यवान है, का उपयोग न केवल नाइट्रोजन उर्वरक और यूरिया के स्रोत के रूप में किया जाता है - सिंथेटिक रेजिन के उत्पादन के लिए सबसे मूल्यवान उर्वरक और कच्चा माल, बल्कि एक ऐसे पदार्थ के रूप में भी जिसके साथ यह संभव था कपास के खेतों की कटाई का मशीनीकरण। तथ्य यह है कि इस यौगिक के साथ इलाज के बाद, कपास तुरंत अपने पत्ते छोड़ देता है, जिससे लोग कपास को मशीनों पर छोड़ देते हैं।

कैल्शियम से भरपूर खाद्य पदार्थों के बारे में बात करते समय, डेयरी उत्पादों का हमेशा उल्लेख किया जाता है, लेकिन दूध में 120 मिलीग्राम (गाय) से लेकर 170 मिलीग्राम (भेड़) कैल्शियम प्रति 100 ग्राम होता है; पनीर और भी खराब है - प्रति 100 ग्राम में केवल 80 मिलीग्राम। डेयरी उत्पादों में से केवल पनीर में प्रति 100 ग्राम उत्पाद में 730 मिलीग्राम (गौड़ा) से 970 मिलीग्राम (इममेंटल) कैल्शियम होता है। हालांकि, अफीम बीसवें तत्व की सामग्री के लिए रिकॉर्ड धारक है - 100 ग्राम खसखस ​​​​में लगभग 1,500 मिलीग्राम कैल्शियम होता है!

कैल्शियम क्लोराइड CaCl2, उदाहरण के लिए, प्रशीतन संयंत्रों में, कई रासायनिक तकनीकी प्रक्रियाओं का अपशिष्ट उत्पाद है, विशेष रूप से, सोडा के बड़े पैमाने पर उत्पादन। हालांकि, विभिन्न क्षेत्रों में कैल्शियम क्लोराइड के व्यापक उपयोग के बावजूद, इसकी खपत इसके उत्पादन से काफी कम है। इस कारण से, उदाहरण के लिए, सोडा पौधों के पास, कैल्शियम क्लोराइड नमकीन से पूरी झीलें बनती हैं। ऐसे भंडारण तालाब असामान्य नहीं हैं।

यह समझने के लिए कि कैल्शियम यौगिकों का कितना सेवन किया जाता है, यह केवल कुछ उदाहरण देने योग्य है। स्टील के उत्पादन में फास्फोरस, सिलिकॉन, मैंगनीज और सल्फर को हटाने के लिए चूने का उपयोग किया जाता है, ऑक्सीजन-कन्वर्टर प्रक्रिया में प्रति टन स्टील में 75 किलोग्राम चूने की खपत होती है! एक पूरी तरह से अलग क्षेत्र से एक और उदाहरण खाद्य उद्योग है। कैल्शियम सैचरेट को अवक्षेपित करने के लिए चीनी के उत्पादन में, कच्ची चीनी की चाशनी की चूने के साथ प्रतिक्रिया की जाती है। तो, गन्ना चीनी के लिए आमतौर पर प्रति टन लगभग 3-5 किलोग्राम चूना और चुकंदर की चीनी की आवश्यकता होती है - सौ गुना अधिक, यानी लगभग आधा टन चूना प्रति टन चीनी!

पानी की "कठोरता" गुणों की एक श्रृंखला है जो इसमें घुले कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण पानी को देती है। कठोरता को अस्थायी और स्थायी में विभाजित किया गया है। अस्थायी या कार्बोनेट कठोरता पानी में घुलनशील बाइकार्बोनेट Ca (HCO3) 2 और Mg (HCO3) 2 की उपस्थिति के कारण होती है। कार्बोनेट कठोरता से छुटकारा पाना बहुत आसान है - जब पानी उबाला जाता है, तो बाइकार्बोनेट पानी में अघुलनशील कैल्शियम और मैग्नीशियम कार्बोनेट में बदल जाते हैं, अवक्षेपित होते हैं। एक ही धातु के सल्फेट्स और क्लोराइड द्वारा स्थायी कठोरता बनाई जाती है, लेकिन इससे छुटकारा पाना कहीं अधिक कठिन होता है। कठोर पानी इतना भयानक नहीं है क्योंकि यह साबुन के झाग के गठन को रोकता है और इसलिए कपड़े धोने को बदतर रूप से धोता है, यह बहुत अधिक भयानक है कि यह भाप बॉयलरों और बॉयलर प्रतिष्ठानों में पैमाने की एक परत बनाता है, जिससे उनकी दक्षता कम हो जाती है और आपातकालीन स्थिति पैदा हो जाती है। दिलचस्प बात यह है कि वे प्राचीन रोम में भी पानी की कठोरता का निर्धारण करना जानते थे। रेड वाइन का उपयोग अभिकर्मक के रूप में किया जाता था - इसके रंग एजेंट कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों के साथ एक अवक्षेप बनाते हैं।

भंडारण के लिए कैल्शियम तैयार करने की प्रक्रिया बहुत दिलचस्प है। धात्विक कैल्शियम 0.5 से 60 किलोग्राम वजन के गांठ के रूप में लंबे समय तक संग्रहीत होता है। इन "सूअरों" को पेपर बैग में पैक किया जाता है, फिर गैल्वेनाइज्ड लौह कंटेनर में सोल्डर और पेंट किए गए सीम के साथ रखा जाता है। कसकर बंद कंटेनरों को लकड़ी के बक्से में रखा जाता है। आधा किलोग्राम से कम वजन के टुकड़ों को लंबे समय तक संग्रहीत नहीं किया जा सकता है - ऑक्सीकरण होने पर, वे जल्दी से ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड और कैल्शियम कार्बोनेट में बदल जाते हैं।

कहानी

धात्विक कैल्शियम अपेक्षाकृत हाल ही में प्राप्त किया गया था - 1808 में, लेकिन मानव जाति इस धातु के यौगिकों से बहुत लंबे समय से परिचित है। प्राचीन काल से, लोगों ने निर्माण और चिकित्सा में चूना पत्थर, चाक, संगमरमर, अलबास्टर, जिप्सम और अन्य कैल्शियम युक्त यौगिकों का उपयोग किया है। CaCO3 चूना पत्थर संभवतः मानव द्वारा उपयोग की जाने वाली पहली निर्माण सामग्री थी। इसका उपयोग मिस्र के पिरामिडों और चीन की महान दीवार के निर्माण में किया गया था। रूस में कई मंदिरों और चर्चों के साथ-साथ प्राचीन मास्को की अधिकांश इमारतों को चूना पत्थर - सफेद पत्थर का उपयोग करके बनाया गया था। प्राचीन काल में भी, एक व्यक्ति, जलते हुए चूना पत्थर, को क्विकलाइम (CaO) प्राप्त होता था, जैसा कि प्लिनी द एल्डर (पहली शताब्दी ईस्वी) और रोमन सेना में एक डॉक्टर डायोस्कोराइड्स के कार्यों से प्रमाणित होता है, जिसे उसने अपने काम में कैल्शियम ऑक्साइड के लिए पेश किया था। "दवाओं पर" नाम "क्विकलिम" है, जो हमारे समय तक जीवित रहा है। और यह सब इस तथ्य के बावजूद कि शुद्ध कैल्शियम ऑक्साइड का वर्णन पहली बार जर्मन रसायनज्ञ I द्वारा किया गया था। फिर केवल 1746 में, और 1755 में, रसायनज्ञ जे। ब्लैक ने फायरिंग प्रक्रिया का अध्ययन करते हुए खुलासा किया कि फायरिंग के दौरान चूना पत्थर के द्रव्यमान का नुकसान होता है। कार्बन डाइऑक्साइड गैस के निकलने के कारण:

CaCO3 CO2 + CaO

गीज़ा के पिरामिडों में उपयोग किए जाने वाले मिस्र के मोर्टार आंशिक रूप से निर्जलित जिप्सम CaSO4 2H2O या, दूसरे शब्दों में, अलबास्टर 2CaSO4 ∙ H2O पर आधारित थे। वह तूतनखामुन के मकबरे में सभी प्लास्टर का आधार भी है। जले हुए जिप्सम (एलाबस्टर) का उपयोग मिस्रवासियों द्वारा सिंचाई सुविधाओं के निर्माण में बांधने की मशीन के रूप में किया जाता था। उच्च तापमान पर प्राकृतिक जिप्सम को जलाने से, मिस्र के बिल्डरों ने आंशिक निर्जलीकरण हासिल किया, और न केवल पानी, बल्कि सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड भी अणु से अलग हो गया। इसके बाद, पानी से पतला होने पर, एक बहुत मजबूत द्रव्यमान प्राप्त हुआ, जो पानी और तापमान में उतार-चढ़ाव से डरता नहीं था।

रोमनों को कंक्रीट के आविष्कारक कहा जा सकता है, क्योंकि उनकी इमारतों में उन्होंने इस निर्माण सामग्री की किस्मों में से एक का उपयोग किया - कुचल पत्थर, रेत और चूने का मिश्रण। इस तरह के कंक्रीट से टैंक बनाने के प्लिनी द एल्डर का वर्णन है: "टैंक बनाने के लिए, वे साफ बजरी रेत के पांच हिस्से, सबसे अच्छे बुझे हुए चूने के दो हिस्से और सिलेक्स (कठोर लावा) के टुकड़े लेते हैं, जिनका वजन एक पाउंड से अधिक नहीं होता है। प्रत्येक, मिश्रण के बाद वे लोहे के रैमर के वार के साथ निचली और पार्श्व सतहों को संकुचित करते हैं ”। इटली की आर्द्र जलवायु में, कंक्रीट सबसे लचीला सामग्री थी।

यह पता चला है कि कैल्शियम यौगिक लंबे समय से मानव जाति के लिए जाने जाते थे, जिसका वे व्यापक रूप से उपयोग करते थे। हालांकि, 18 वीं शताब्दी के अंत तक, रसायनज्ञों ने चूने को एक साधारण शरीर माना, केवल नई शताब्दी की पूर्व संध्या पर चूने और अन्य कैल्शियम यौगिकों की प्रकृति का अध्ययन करना शुरू किया। तो स्टाल ने सुझाव दिया कि चूना एक जटिल शरीर है, जिसमें मिट्टी और पानी के सिद्धांत शामिल हैं, और ब्लैक ने कास्टिक चूने और कार्बोनिक चूने के बीच अंतर स्थापित किया, जिसमें "स्थिर हवा" थी। एंटोनी लॉरेंट लावोज़ियर ने लाइम अर्थ (CaO) को तत्वों की संख्या, यानी साधारण पदार्थों के लिए जिम्मेदार ठहराया, हालाँकि 1789 में उन्होंने सुझाव दिया कि चूना, मैग्नेशिया, बैराइट, एल्यूमिना और सिलिका जटिल पदार्थ हैं, लेकिन यह केवल साबित करना संभव होगा। "जिद्दी पृथ्वी" (कैल्शियम ऑक्साइड) को विघटित करके। और सबसे पहले जो सफल हुआ वह हम्फ्री डेवी था। इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पोटेशियम और सोडियम ऑक्साइड के सफल अपघटन के बाद, रसायनज्ञ ने उसी तरह क्षारीय पृथ्वी धातु प्राप्त करने का फैसला किया। हालाँकि, पहले प्रयास असफल रहे - अंग्रेज ने हवा में और तेल की एक परत के नीचे इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा चूने को विघटित करने की कोशिश की, फिर एक ट्यूब में धात्विक पोटेशियम के साथ चूने को शांत किया और कई अन्य प्रयोग किए, लेकिन कोई फायदा नहीं हुआ। अंत में, एक पारा कैथोड के साथ एक उपकरण में, उसने चूने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा अमलगम प्राप्त किया, और इससे धातु कैल्शियम। बहुत जल्द धातु उत्पादन की इस पद्धति में आई. बर्जेलियस और एम. पोंटिन द्वारा सुधार किया गया।

नए तत्व को इसका नाम लैटिन शब्द "कैल्क्स" (जेनिटिव केस कैल्सिस में) से मिला है - चूना, नरम पत्थर। Calx (calx) को चाक, चूना पत्थर कहा जाता था, सामान्य तौर पर एक नंगे पत्थर, लेकिन ज्यादातर चूने पर आधारित मोर्टार। इस अवधारणा का उपयोग प्राचीन लेखकों (विट्रुवियस, प्लिनी द एल्डर, डायोस्कोराइड्स) द्वारा भी किया गया था, जिसमें चूना पत्थर के जलने, चूना स्लेकिंग और मोर्टार की तैयारी का वर्णन किया गया था। बाद में कीमियागरों के घेरे में "कैल्क्स" का अर्थ सामान्य रूप से भूनने का उत्पाद था - विशेष रूप से धातुओं में। इसलिए, उदाहरण के लिए, धातु के आक्साइड को धात्विक चूना कहा जाता था, और फायरिंग प्रक्रिया को ही कैल्सीनेशन (कैल्सीनाटियो) कहा जाता था। प्राचीन रूसी नुस्खा साहित्य में मल (कीचड़, मिट्टी) शब्द है, इसलिए ट्रिनिटी-सर्जियस लावरा (15 वीं शताब्दी) के संग्रह में कहा गया है: "मल इकट्ठा करो, इससे वे सोने के लिए एक क्रूसिबल बनाते हैं"। केवल बाद में काल शब्द, जो निस्संदेह "कैल्क्स" शब्द से जुड़ा है, खाद शब्द का पर्याय बन गया। 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में रूसी साहित्य में, कैल्शियम को कभी-कभी कैलकेरियस अर्थ, चूना पत्थर (शचेग्लोव, 1830), कैलकेरसनेस (नौकरी), कैल्शियम, कैल्शियम (हेस) का आधार कहा जाता था।

प्रकृति में होना

कैल्शियम हमारे ग्रह पर सबसे आम तत्वों में से एक है - प्रकृति में मात्रात्मक सामग्री के मामले में पांचवां (गैर-धातुओं में, केवल ऑक्सीजन अधिक है - 49.5% और सिलिकॉन - 25.3%) और धातुओं में तीसरा (केवल एल्यूमीनियम अधिक है) सामान्य - 7.5% और लोहा - 5.08%)। क्लार्क (पृथ्वी की पपड़ी में औसत सामग्री), विभिन्न अनुमानों के अनुसार, द्रव्यमान से 2.96% से लेकर 3.38% तक है, हम निश्चित रूप से कह सकते हैं कि यह आंकड़ा लगभग 3% है। कैल्शियम परमाणु के बाहरी कोश में दो संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिनका नाभिक के साथ बंधन काफी नाजुक होता है। इस कारण से, कैल्शियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होता है और प्रकृति में मुक्त रूप में नहीं होता है। हालांकि, यह सक्रिय रूप से विभिन्न भू-रासायनिक प्रणालियों में माइग्रेट और जमा होता है, जिससे लगभग 400 खनिज बनते हैं: सिलिकेट्स, एल्युमिनोसिलिकेट्स, कार्बोनेट्स, फॉस्फेट, सल्फेट्स, बोरोसिलिकेट्स, मोलिब्डेट्स, क्लोराइड्स और अन्य, इस सूचक में चौथे स्थान पर हैं। बेसाल्टिक मैग्मा के पिघलने के दौरान, कैल्शियम पिघल में जमा हो जाता है और मुख्य चट्टान बनाने वाले खनिजों का हिस्सा होता है, जिसके विभाजन के दौरान इसकी सामग्री मूल से फेल्सिक चट्टानों में मैग्मा के भेदभाव के दौरान घट जाती है। अधिकांश भाग के लिए, कैल्शियम पृथ्वी की पपड़ी के निचले हिस्से में होता है, जो मूल चट्टानों (6.72%) में जमा होता है; पृथ्वी के मेंटल (0.7%) में थोड़ा कैल्शियम है और, शायद, पृथ्वी के कोर में भी कम है (बीसवें तत्व के लोहे के उल्कापिंडों में, कोर के समान, केवल 0.02%)।

सच है, पत्थर के उल्कापिंडों में कैल्शियम का क्लार्क 1.4% (दुर्लभ कैल्शियम सल्फाइड पाया जाता है), मध्यम चट्टानों में - 4.65%, फेल्सिक चट्टानों में वजन के हिसाब से 1.58% कैल्शियम होता है। कैल्शियम का मुख्य भाग विभिन्न चट्टानों (ग्रेनाइट, गनीस, आदि) के सिलिकेट्स और एल्युमिनोसिलिकेट्स में निहित है, विशेष रूप से फेल्डस्पार में - एनोर्थाइट सीए, साथ ही डायोपसाइड सीएएमजी, वोलास्टोनाइट सीए 3। तलछटी चट्टानों के रूप में, कैल्शियम यौगिकों को चाक और चूना पत्थर द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें मुख्य रूप से खनिज कैल्साइट (CaCO3) होता है।

कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3 पृथ्वी पर सबसे व्यापक यौगिकों में से एक है - कैल्शियम कार्बोनेट-आधारित खनिज पृथ्वी की सतह के लगभग 40 मिलियन वर्ग किलोमीटर को कवर करते हैं। पृथ्वी की सतह के कई हिस्सों में, कैल्शियम कार्बोनेट के महत्वपूर्ण तलछटी जमा हैं, जो प्राचीन समुद्री जीवों के अवशेषों से बने थे - चाक, संगमरमर, चूना पत्थर, शेल रॉक - यह सब मामूली अशुद्धियों के साथ CaCO3 है, और कैल्साइट शुद्ध CaCO3 है। . इन खनिजों में सबसे महत्वपूर्ण चूना पत्थर है, अधिक सटीक रूप से - चूना पत्थर - क्योंकि प्रत्येक जमा घनत्व, संरचना और अशुद्धियों की मात्रा में भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, शेल रॉक कार्बनिक मूल का चूना पत्थर है, और कैल्शियम कार्बोनेट, जिसमें कम अशुद्धियाँ होती हैं, चूना पत्थर या आइसलैंडिक स्पर के पारदर्शी क्रिस्टल बनाता है। चाक कैल्शियम कार्बोनेट का एक अन्य सामान्य प्रकार है, लेकिन संगमरमर, कैल्साइट का क्रिस्टलीय रूप, प्रकृति में बहुत कम आम है। यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि प्राचीन भूवैज्ञानिक युगों में चूना पत्थर से संगमरमर का निर्माण हुआ था। पृथ्वी की पपड़ी की गति के दौरान, चूना पत्थर के अलग-अलग जमा अन्य चट्टानों की परतों के नीचे दब गए। उच्च दबाव और तापमान के प्रभाव में, पुन: क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया हुई, और चूना पत्थर एक सघन क्रिस्टलीय चट्टान - संगमरमर में बदल गया। विचित्र स्टैलेक्टाइट्स और स्टैलेग्माइट्स अर्गोनाइट खनिज हैं, जो एक अन्य प्रकार का कैल्शियम कार्बोनेट है। ऑर्थोरोम्बिक अर्गोनाइट गर्म समुद्रों में बनता है - बहामास, फ्लोरिडा कीज़ और रेड सी बेसिन, अर्गोनाइट के रूप में कैल्शियम कार्बोनेट की विशाल परतों द्वारा निर्मित होते हैं। कैल्शियम खनिज जैसे फ्लोराइट CaF2, डोलोमाइट MgCO3 CaCO3, एनहाइड्राइट CaSO4, फॉस्फोराइट Ca5 (PO4) 3 (OH, CO3) (विभिन्न अशुद्धियों के साथ) और एपेटाइट Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH) - रूपों में भी काफी व्यापक हैं। कैल्शियम फॉस्फेट, अलबास्टर CaSO4 0.5H2O और जिप्सम CaSO4 2H2O (कैल्शियम सल्फेट के रूप) और अन्य। कैल्शियम युक्त खनिजों में, अशुद्धता तत्व इसे आइसोमॉर्फिक रूप से प्रतिस्थापित करते हैं (उदाहरण के लिए, सोडियम, स्ट्रोंटियम, दुर्लभ-पृथ्वी, रेडियोधर्मी और अन्य तत्व)।

पानी और हवा में खराब घुलनशील CaCO3, अत्यधिक घुलनशील Ca (HCO3) 2, और CO2 के बीच वैश्विक "कार्बोनेट संतुलन" के अस्तित्व के कारण प्राकृतिक जल में बीसवीं तत्व की एक बड़ी मात्रा पाई जाती है:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca (HCO3) 2 = Ca2 + + 2HCO3-

यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है और बीसवें तत्व के पुनर्वितरण का आधार है - पानी में कार्बन डाइऑक्साइड की एक उच्च सामग्री के साथ, कैल्शियम घोल में है, और CO2 की कम सामग्री के साथ, खनिज कैल्साइट CaCO3 अवक्षेपित होता है, जो शक्तिशाली जमा करता है चूना पत्थर, चाक, संगमरमर।

कैल्शियम की एक बड़ी मात्रा जीवित जीवों का हिस्सा है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्साइपेटाइट Ca5 (PO4) 3OH, या, एक अन्य रिकॉर्ड में, 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 - मानव सहित कशेरुकियों के अस्थि ऊतक का आधार। कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3 कई अकशेरूकीय, अंडे के छिलके, मूंगा और यहां तक ​​कि मोती के गोले और गोले का मुख्य घटक है।

आवेदन

धातु कैल्शियम का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। मूल रूप से, इस धातु (इसके हाइड्राइड की तरह) का उपयोग कठोर धातुओं के मेटलोथर्मल उत्पादन में किया जाता है - यूरेनियम, टाइटेनियम, थोरियम, ज़िरकोनियम, सीज़ियम, रूबिडियम और उनके यौगिकों (ऑक्साइड या हलाइड्स) से कई दुर्लभ-पृथ्वी धातुएं। . निकल, तांबा और स्टेनलेस स्टील के उत्पादन में कैल्शियम को कम करने वाले एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है। इसके अलावा, बीसवें तत्व का उपयोग स्टील्स, कांस्य और अन्य मिश्र धातुओं के डीऑक्सीडेशन के लिए, पेट्रोलियम उत्पादों से सल्फर को हटाने के लिए, कार्बनिक सॉल्वैंट्स को निर्जलित करने के लिए, नाइट्रोजन अशुद्धियों से आर्गन को शुद्ध करने के लिए और इलेक्ट्रिक वैक्यूम उपकरणों में गैस अवशोषक के रूप में किया जाता है। धात्विक कैल्शियम का उपयोग Pb-Na-Ca प्रणाली (बीयरिंग में प्रयुक्त) के घर्षण-रोधी मिश्र धातुओं के साथ-साथ Pb-Ca मिश्र धातु के उत्पादन में किया जाता है, जिसका उपयोग विद्युत केबल शीथ के निर्माण के लिए किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले स्टील्स के उत्पादन में सिलिकोकैल्शियम मिश्र धातु (Ca-Si-Ca) का उपयोग डीऑक्सीडाइज़र और डिगैसर के रूप में किया जाता है। कैल्शियम का उपयोग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए एक मिश्र धातु तत्व के रूप में और मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के लिए एक संशोधित योजक के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम जोड़ने से एल्युमिनियम बियरिंग्स की ताकत बढ़ जाती है। शुद्ध कैल्शियम का उपयोग सीसा को मिश्रधातु बनाने के लिए भी किया जाता है, जिसका उपयोग बैटरी प्लेटों के निर्माण के लिए किया जाता है, कम स्व-निर्वहन के साथ रखरखाव-मुक्त स्टार्टर लेड-एसिड बैटरी। इसके अलावा, उच्च गुणवत्ता वाले कैल्शियम बैबिट्स बीकेए के उत्पादन के लिए धातु कैल्शियम का उपयोग किया जाता है। कैल्शियम की मदद से, कच्चा लोहा में कार्बन सामग्री को नियंत्रित किया जाता है और बिस्मथ को सीसे से हटा दिया जाता है, और स्टील को ऑक्सीजन, सल्फर और फास्फोरस से शुद्ध किया जाता है। कैल्शियम, साथ ही एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम के साथ इसके मिश्र धातुओं का उपयोग बैकअप थर्मल इलेक्ट्रिक बैटरी में एनोड (उदाहरण के लिए, कैल्शियम क्रोमेट तत्व) के रूप में किया जाता है।

हालांकि, बीसवें तत्व के यौगिकों का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। और सबसे पहले, हम प्राकृतिक कैल्शियम यौगिकों के बारे में बात कर रहे हैं। पृथ्वी पर सबसे व्यापक कैल्शियम यौगिकों में से एक CaCO3 कार्बोनेट है। शुद्ध कैल्शियम कार्बोनेट एक कैल्साइट खनिज है, और चूना पत्थर, चाक, संगमरमर, शैल रॉक मामूली अशुद्धियों के साथ CaCO3 है। मिश्रित कैल्शियम और मैग्नीशियम कार्बोनेट को डोलोमाइट कहा जाता है। चूना पत्थर और डोलोमाइट का उपयोग मुख्य रूप से निर्माण सामग्री, फुटपाथ या डीसिडिफाइंग एजेंटों के रूप में किया जाता है। कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3 कैल्शियम ऑक्साइड (क्विक्लाइम) CaO और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (स्लेक्ड लाइम) Ca (OH) 2 प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। बदले में, CaO और Ca (OH) 2 रासायनिक, धातुकर्म और मशीन-निर्माण उद्योगों के कई क्षेत्रों में मुख्य पदार्थ हैं - कैल्शियम ऑक्साइड, दोनों मुक्त रूप में और सिरेमिक मिश्रण के हिस्से के रूप में, दुर्दम्य सामग्री के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। ; लुगदी और कागज उद्योग को भारी मात्रा में कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, Ca (OH) 2 का उपयोग ब्लीच (एक अच्छा विरंजन और कीटाणुनाशक), बर्थोलेट नमक, सोडा और कुछ कीटनाशकों के उत्पादन में पौधों के कीटों से निपटने के लिए किया जाता है। स्टील के उत्पादन में भारी मात्रा में चूने की खपत होती है - सल्फर, फास्फोरस, सिलिकॉन और मैंगनीज को हटाने के लिए। धातु विज्ञान में चूने की एक अन्य भूमिका मैग्नीशियम का उत्पादन है। चूने का उपयोग स्टील के तार खींचने और सल्फ्यूरिक एसिड युक्त अपशिष्ट अचार तरल पदार्थ को बेअसर करने के लिए स्नेहक के रूप में भी किया जाता है। इसके अलावा, यह चूना है जो पीने और औद्योगिक पानी के उपचार में सबसे आम रासायनिक अभिकर्मक है (फिटकरी या लौह लवण के साथ, यह निलंबन को जमा करता है और तलछट को हटाता है, और अस्थायी - बाइकार्बोनेट - कठोरता को हटाकर पानी को नरम करता है)। रोजमर्रा की जिंदगी और दवा में, अवक्षेपित कैल्शियम कार्बोनेट का उपयोग एसिड न्यूट्रलाइजिंग एजेंट के रूप में किया जाता है, टूथपेस्ट में हल्का अपघर्षक, आहार में अतिरिक्त कैल्शियम का स्रोत, च्युइंग गम का एक घटक और सौंदर्य प्रसाधनों में भराव। CaCO3 का उपयोग रबर, लेटेक्स, पेंट और एनामेल्स के साथ-साथ प्लास्टिक (वजन के हिसाब से लगभग 10%) में उनकी गर्मी प्रतिरोध, कठोरता, कठोरता और काम करने की क्षमता में सुधार के लिए एक भराव के रूप में किया जाता है।

कैल्शियम फ्लोराइड CaF2 का विशेष महत्व है, क्योंकि खनिज (फ्लोराइट) के रूप में यह फ्लोरीन का एकमात्र औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण स्रोत है! कैल्शियम फ्लोराइड (फ्लोराइट) का उपयोग प्रकाशिकी (खगोलीय उद्देश्यों, लेंस, प्रिज्म) में एकल क्रिस्टल के रूप में और एक लेजर सामग्री के रूप में किया जाता है। तथ्य यह है कि अकेले कैल्शियम फ्लोराइड से बने गिलास पूरे स्पेक्ट्रम के लिए पारगम्य हैं। सिंगल क्रिस्टल के रूप में कैल्शियम टंगस्टेट (स्कीलाइट) का उपयोग लेजर तकनीक में और एक स्किन्टिलेटर के रूप में भी किया जाता है। कैल्शियम क्लोराइड CaCl2 भी कम महत्वपूर्ण नहीं है - प्रशीतन इकाइयों के लिए और ट्रैक्टरों और अन्य वाहनों के टायर भरने के लिए ब्राइन का एक घटक। कैल्शियम क्लोराइड की मदद से सड़कों और फुटपाथों को बर्फ और बर्फ से साफ किया जाता है, इस यौगिक का उपयोग परिवहन और भंडारण के दौरान कोयले और अयस्क को जमने से बचाने के लिए किया जाता है, लकड़ी को आग प्रतिरोध देने के लिए इसके घोल से लगाया जाता है। CaCl2 का उपयोग कंक्रीट मिश्रण में सेटिंग की शुरुआत में तेजी लाने, कंक्रीट की प्रारंभिक और अंतिम ताकत बढ़ाने के लिए किया जाता है।

कृत्रिम रूप से प्राप्त कैल्शियम कार्बाइड CaC2 (जब कोक के साथ कैल्शियम ऑक्साइड की इलेक्ट्रिक भट्टियों में कैलक्लाइंड किया जाता है) का उपयोग एसिटिलीन के उत्पादन और धातुओं की कमी के साथ-साथ कैल्शियम साइनामाइड के उत्पादन के लिए किया जाता है, जो बदले में अमोनिया को जारी करता है। जल वाष्प की क्रिया। इसके अलावा, यूरिया के उत्पादन के लिए कैल्शियम साइनामाइड का उपयोग किया जाता है - सिंथेटिक रेजिन के उत्पादन के लिए सबसे मूल्यवान उर्वरक और कच्चा माल। हाइड्रोजन के वातावरण में कैल्शियम को गर्म करने से CaH2 (कैल्शियम हाइड्राइड) प्राप्त होता है, जिसका उपयोग धातु विज्ञान (मेटालोथर्मी) और क्षेत्र में हाइड्रोजन के उत्पादन में किया जाता है (एक घन मीटर से अधिक हाइड्रोजन 1 किलोग्राम कैल्शियम हाइड्राइड से प्राप्त किया जा सकता है) ), जिसका उपयोग गुब्बारों को भरने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए। प्रयोगशाला अभ्यास में, कैल्शियम हाइड्राइड का उपयोग ऊर्जावान कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। कीटनाशक कैल्शियम आर्सेनेट, जो चूने के साथ आर्सेनिक एसिड को बेअसर करके प्राप्त किया जाता है, व्यापक रूप से कपास की घुन, कोडिंग मोथ, तंबाकू कीड़ा और कोलोराडो आलू बीटल से निपटने के लिए उपयोग किया जाता है। महत्वपूर्ण कवकनाशी लाइम-सल्फेट एरोसोल और बोर्डो मिश्रण हैं, जो कॉपर सल्फेट और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड से प्राप्त होते हैं।

उत्पादन

धात्विक कैल्शियम प्राप्त करने वाले पहले अंग्रेज रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी थे। 1808 में, उन्होंने एक प्लैटिनम प्लेट पर पारा ऑक्साइड HgO के साथ गीले बुझे हुए चूने Ca (OH) 2 के मिश्रण को इलेक्ट्रोलाइज किया, जो एनोड (पारा में डूबा हुआ एक प्लैटिनम तार कैथोड के रूप में काम करता है) के रूप में कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप डेवी ने एक प्राप्त किया कैल्शियम अमलगम में से पारा हटाकर, रसायनज्ञ ने एक नई धातु प्राप्त की, जिसे उन्होंने कैल्शियम कहा।

आधुनिक उद्योग में, मुक्त धातु कैल्शियम पिघला हुआ कैल्शियम क्लोराइड CaCl2 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसका अनुपात 75-85% है और पोटेशियम क्लोराइड KCl (CaCl2 और CaF2 के मिश्रण का उपयोग करना संभव है) या कैल्शियम ऑक्साइड की अल्युमोथर्मल कमी द्वारा CaO 1,170-1,200 ° C के तापमान पर। इलेक्ट्रोलिसिस के लिए आवश्यक शुद्ध निर्जल कैल्शियम क्लोराइड कैल्शियम ऑक्साइड के क्लोरीनीकरण द्वारा कोयले की उपस्थिति में गर्म करके या चूना पत्थर पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड की क्रिया द्वारा प्राप्त CaCl2 6H2O के निर्जलीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया इलेक्ट्रोलिसिस स्नान में होती है, जिसमें एक सूखा कैल्शियम क्लोराइड नमक और पोटेशियम क्लोराइड, जो मिश्रण के गलनांक को कम करने के लिए आवश्यक होता है, अशुद्धियों से मुक्त रखा जाता है। ग्रेफाइट ब्लॉकों को स्नान के ऊपर रखा जाता है - एक एनोड, एक कच्चा लोहा या तांबे-कैल्शियम मिश्र धातु से भरा स्टील स्नान कैथोड के रूप में कार्य करता है। इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में, कैल्शियम कॉपर-कैल्शियम मिश्र धातु में बदल जाता है, इसे काफी समृद्ध करता है, समृद्ध मिश्र धातु का एक हिस्सा लगातार निकाला जाता है, इसके बजाय कैल्शियम (30-35% सीए) में एक मिश्र धातु को जोड़ा जाता है, उसी समय क्लोरीन एक क्लोरीन-वायु मिश्रण (एनोड गैस) बनाता है, जो बाद में चूने के दूध के क्लोरीनीकरण में प्रवेश करता है। समृद्ध तांबा-कैल्शियम मिश्र धातु को सीधे मिश्र धातु के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है या शुद्धिकरण (आसवन) के लिए भेजा जा सकता है, जहां निर्वात में आसवन द्वारा (1,000-1,080 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और 13-20 केपीए का अवशिष्ट दबाव), धातु कैल्शियम का इससे परमाणु शुद्धता प्राप्त होती है। उच्च शुद्धता वाला कैल्शियम प्राप्त करने के लिए इसे दो बार डिस्टिल्ड किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया 680-720 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर की जाती है। तथ्य यह है कि इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया के लिए यह सबसे इष्टतम तापमान है - कम तापमान पर, कैल्शियम युक्त मिश्र धातु इलेक्ट्रोलाइट की सतह पर तैरती है, और उच्च तापमान पर, कैल्शियम CaCl के गठन के साथ इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाता है। कैल्शियम और सीसा मिश्र धातुओं से तरल कैथोड के साथ इलेक्ट्रोलिसिस में या कैल्शियम के कैल्शियम और जस्ता मिश्र धातुओं के साथ सीसा (बीयरिंग के लिए) और प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले जस्ता के साथ सीधे प्राप्त होते हैं (फोम कंक्रीट प्राप्त करने के लिए - जब मिश्र धातु नमी के साथ बातचीत करता है, तो हाइड्रोजन जारी होता है और ए झरझरा संरचना बनाई गई है)। कभी-कभी प्रक्रिया को ठंडे लोहे के कैथोड के साथ किया जाता है, जो केवल पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट की सतह के संपर्क में आता है। जैसे ही कैल्शियम निकलता है, कैथोड को धीरे-धीरे ऊपर उठाया जाता है, कैल्शियम की एक छड़ (50-60 सेंटीमीटर) पिघल से बाहर खींची जाती है, जो ठोस इलेक्ट्रोलाइट की एक परत द्वारा वायुमंडलीय ऑक्सीजन से सुरक्षित होती है। "टच मेथड" द्वारा कैल्शियम प्राप्त किया जाता है, जो कैल्शियम क्लोराइड, आयरन, एल्युमिनियम, सोडियम से अत्यधिक दूषित होता है, आर्गन वातावरण में रीमेल्टिंग द्वारा शुद्धिकरण किया जाता है।

कैल्शियम प्राप्त करने का एक अन्य तरीका - मेटलोथर्मल - सैद्धांतिक रूप से 1865 में प्रसिद्ध रूसी रसायनज्ञ एन.एन. बेकेटोव द्वारा प्रमाणित किया गया था। एल्युमोथर्मल विधि प्रतिक्रिया पर आधारित है:

6CaO + 2Al → 3CaO Al2O3 + 3Ca

ब्रिकेट्स को पाउडर एल्यूमीनियम के साथ कैल्शियम ऑक्साइड के मिश्रण से दबाया जाता है, उन्हें क्रोमियम-निकल स्टील से बने रिटॉर्ट में रखा जाता है और गठित कैल्शियम को 1 170-1 200 डिग्री सेल्सियस और 0.7-2.6 पा के अवशिष्ट दबाव पर डिस्टिल्ड किया जाता है। कैल्शियम भाप के रूप में प्राप्त होता है, जिसे बाद में ठंडी सतह पर संघनित किया जाता है। कैल्शियम उत्पादन के लिए एल्युमोथर्मल विधि का उपयोग चीन, फ्रांस और कई अन्य देशों में किया जाता है। औद्योगिक पैमाने पर, कैल्शियम उत्पादन के लिए मेटलोथर्मल विधि द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा उपयोग की जाने वाली पहली थी। उसी तरह, CaO को फेरोसिलिकॉन या एल्यूमीनियम सिलिको से कम करके कैल्शियम प्राप्त किया जा सकता है। कैल्शियम का उत्पादन सिल्लियों या चादरों के रूप में 98-99% शुद्धता के साथ होता है।

दोनों विधियों के पक्ष और विपक्ष हैं। इलेक्ट्रोलाइटिक विधि बहु-परिचालन, ऊर्जा-गहन (1 किलो कैल्शियम के लिए, ऊर्जा की खपत 40-50 kWh है), इसके अलावा, यह पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित नहीं है, और इसके लिए बड़ी मात्रा में अभिकर्मकों और सामग्रियों की आवश्यकता होती है। हालांकि, इस विधि से कैल्शियम की उपज 70-80% होती है, जबकि एल्युमोथर्मल विधि से उपज केवल 50-60% होती है। इसके अलावा, कैल्शियम प्राप्त करने की मेटलोथर्मल विधि के साथ, माइनस यह है कि इसे फिर से डिस्टिल करना आवश्यक है, और प्लस कम बिजली की खपत में है, और गैस और तरल हानिकारक उत्सर्जन की अनुपस्थिति में है।

बहुत पहले नहीं, धात्विक कैल्शियम प्राप्त करने की एक नई विधि विकसित की गई थी - यह कैल्शियम कार्बाइड के थर्मल पृथक्करण पर आधारित है: 1,750 ° C तक के वैक्यूम में गर्म किया गया कार्बाइड कैल्शियम वाष्प और ठोस ग्रेफाइट के निर्माण के साथ विघटित हो जाता है।

20वीं शताब्दी के मध्य तक, कैल्शियम धातु का उत्पादन बहुत कम मात्रा में होता था, क्योंकि इसका उपयोग लगभग कभी नहीं किया जाता था। उदाहरण के लिए, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान संयुक्त राज्य अमेरिका में, 25 टन से अधिक कैल्शियम की खपत नहीं हुई थी, और जर्मनी में, केवल 5-10 टन। केवल XX सदी के उत्तरार्ध में, जब यह स्पष्ट हो गया कि कैल्शियम कई दुर्लभ और दुर्दम्य धातुओं का एक सक्रिय अपवर्तक है, खपत में तेजी से वृद्धि (प्रति वर्ष लगभग 100 टन) शुरू हुई और, परिणामस्वरूप, के उत्पादन में यह धातु। परमाणु उद्योग के विकास के साथ, जहां कैल्शियम यूरेनियम टेट्राफ्लोराइड (संयुक्त राज्य अमेरिका को छोड़कर, जहां कैल्शियम के बजाय मैग्नीशियम का उपयोग किया जाता है) से यूरेनियम के मेटलोथर्मल कमी के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है, तत्व संख्या के लिए मांग (लगभग 2,000 टन प्रति वर्ष) बीस, साथ ही इसके उत्पादन में कई गुना वृद्धि हुई है। फिलहाल, चीन, रूस, कनाडा और फ्रांस को कैल्शियम धातु के मुख्य उत्पादक माना जा सकता है। इन देशों से कैल्शियम यूएसए, मैक्सिको, ऑस्ट्रेलिया, स्विटजरलैंड, जापान, जर्मनी, ग्रेट ब्रिटेन को भेजा जाता है। कैल्शियम धातु की कीमतों में तेजी से वृद्धि हुई जब तक कि चीन ने इतनी मात्रा में धातु का उत्पादन शुरू नहीं किया कि विश्व बाजार में बीसवीं तत्व की अधिकता दिखाई दी, जिससे कीमतों में तेज गिरावट आई।

भौतिक गुण

धातु कैल्शियम क्या है? 1808 में अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी द्वारा प्राप्त इस तत्व के पास क्या गुण हैं, एक धातु जिसका द्रव्यमान एक वयस्क के शरीर में 2 किलोग्राम तक हो सकता है?

साधारण पदार्थ कैल्शियम एक चांदी की सफेद प्रकाश धातु है। कैल्शियम का घनत्व केवल 1.54 ग्राम / सेमी 3 (20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर) है, जो लोहे (7.87 ग्राम / सेमी 3), सीसा (11.34 ग्राम / सेमी 3), सोना (19.3 ग्राम / सेमी 3) के घनत्व से बहुत कम है। ) या प्लेटिनम (21.5 ग्राम / सेमी 3)। कैल्शियम एल्यूमीनियम (2.70 ग्राम / सेमी 3) या मैग्नीशियम (1.74 ग्राम / सेमी 3) जैसी "भारहीन" धातुओं से भी हल्का है। कुछ धातुएँ बीसवें तत्व की तुलना में कम घनत्व के साथ "घमंड" कर सकती हैं - सोडियम (0.97 ग्राम / सेमी 3), पोटेशियम (0.86 ग्राम / सेमी 3), लिथियम (0.53 ग्राम / सेमी 3)। घनत्व के संदर्भ में, कैल्शियम रूबिडियम (1.53 ग्राम / सेमी 3) के समान है। कैल्शियम का गलनांक 851 ° C होता है, क्वथनांक 1,480 ° C होता है। अन्य क्षारीय पृथ्वी धातुओं के लिए समान गलनांक (हालांकि थोड़ा कम) और क्वथनांक - स्ट्रोंटियम (770 ° C और 1,380 ° C) और बेरियम (710 ° C और 1,640 ° C)।

धात्विक कैल्शियम दो एलोट्रोपिक संशोधनों में मौजूद है: 443 डिग्री सेल्सियस तक के सामान्य तापमान पर, α-कैल्शियम एक घन चेहरा-केंद्रित जाली के साथ जैसे तांबा स्थिर है, मापदंडों के साथ: a = 0.558 एनएम, z = 4, अंतरिक्ष समूह Fm3m, परमाणु त्रिज्या 1.97 ए, आयनिक त्रिज्या सीए 2 + 1.04 ए; तापमान रेंज में 443-842 डिग्री सेल्सियस β-कैल्शियम α-आयरन प्रकार के घन शरीर-केंद्रित जाली के साथ स्थिर है, पैरामीटर a = 0.448 एनएम, z = 2, अंतरिक्ष समूह Im3m के साथ। -संशोधन से β-संशोधन में संक्रमण की मानक थैलीपी 0.93 kJ / mol है। तापमान रेंज 0-300 डिग्री सेल्सियस में कैल्शियम के रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 22 10-6 है। 20 डिग्री सेल्सियस पर बीसवें तत्व की तापीय चालकता 125.6 डब्ल्यू / (एम के) या 0.3 कैल / (सेमी सेकंड डिग्री सेल्सियस) है। 0 से 100 डिग्री सेल्सियस की सीमा में कैल्शियम की विशिष्ट गर्मी 623.9 जे / (किलो के) या 0.149 कैल / (जी डिग्री सेल्सियस) है। 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कैल्शियम का विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध 4.6 10-8 ओम मीटर या 4.6 10-6 ओम सेमी है; तत्व संख्या बीस 4.57 10-3 (20 डिग्री सेल्सियस पर) के विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक। कैल्शियम लोच मापांक 26 Gn / m2 या 2600 kgf / mm2; तन्य शक्ति 60 Mn / m2 (6 kgf / mm2); कैल्शियम के लिए लोचदार सीमा 4 MN / m2 या 0.4 kgf / mm2 है, उपज बिंदु 38 MN / m2 (3.8 kgf / mm2) है; बीसवें तत्व के सापेक्ष बढ़ाव 50%; कैल्शियम की ब्रिनेल कठोरता 200-300 Mn / m2 या 20-30 kgf / mm2। दबाव में धीरे-धीरे वृद्धि के साथ, कैल्शियम अर्धचालक के गुणों को प्रदर्शित करना शुरू कर देता है, लेकिन यह शब्द के पूर्ण अर्थ में नहीं बनता है (इस मामले में, यह अब धातु भी नहीं है)। दबाव में और वृद्धि के साथ, कैल्शियम धात्विक अवस्था में वापस आ जाता है और अतिचालक गुणों का प्रदर्शन करना शुरू कर देता है (सुपरकंडक्टिविटी तापमान पारा की तुलना में छह गुना अधिक है, और अन्य सभी तत्वों की तुलना में चालकता में बहुत अधिक है)। कैल्शियम का अनूठा व्यवहार कई मायनों में स्ट्रोंटियम के समान है (अर्थात, आवर्त सारणी में समानताएं संरक्षित हैं)।

मौलिक कैल्शियम के यांत्रिक गुण धातुओं के परिवार के अन्य सदस्यों के गुणों से भिन्न नहीं होते हैं, जो उत्कृष्ट संरचनात्मक सामग्री हैं: उच्च शुद्धता का धातु कैल्शियम प्लास्टिक है, अच्छी तरह से दबाया और लुढ़का हुआ, तार में खींचा जाता है, जाली और मशीनीकृत होता है - यह कर सकता है खराद चालू किया जाए। हालांकि, संरचनात्मक सामग्री के इन सभी उत्कृष्ट गुणों के बावजूद, कैल्शियम ऐसा नहीं है - हर चीज का कारण इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि है। हालांकि, किसी को यह नहीं भूलना चाहिए कि कैल्शियम हड्डी के ऊतकों की एक अपूरणीय संरचनात्मक सामग्री है, और इसके खनिज कई सदियों से एक निर्माण सामग्री रहे हैं।

रासायनिक गुण

कैल्शियम परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल का विन्यास 4s2 है, जो यौगिकों में बीसवें तत्व की संयोजकता निर्धारित करता है। बाहरी परत के दो इलेक्ट्रॉन परमाणुओं से अपेक्षाकृत आसानी से अलग हो जाते हैं, जो इस मामले में सकारात्मक दोहरे आवेश वाले आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं। इस कारण से, रासायनिक गतिविधि के मामले में, कैल्शियम क्षार धातुओं (पोटेशियम, सोडियम, लिथियम) से थोड़ा ही कम है। उत्तरार्द्ध की तरह, कैल्शियम, सामान्य कमरे के तापमान पर भी, आसानी से ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड और आर्द्र हवा के साथ बातचीत करता है, सीएओ ऑक्साइड और सीए (ओएच) 2 हाइड्रॉक्साइड के मिश्रण की सुस्त ग्रे फिल्म के साथ कवर हो जाता है। इसलिए, कैल्शियम को खनिज तेल, तरल पैराफिन या मिट्टी के तेल की एक परत के नीचे एक भली भांति बंद करके बंद बर्तन में संग्रहित किया जाता है। जब ऑक्सीजन और हवा में गर्म किया जाता है, तो कैल्शियम प्रज्वलित होता है, एक चमकदार लाल लौ से जलता है, जिससे मूल ऑक्साइड CaO बनता है, जो लगभग 2600 ° C के गलनांक के साथ एक सफेद, अत्यधिक आग प्रतिरोधी पदार्थ है। कैल्सियम ऑक्साइड को कला में बुझा हुआ चूना या जले हुए चूने के रूप में भी जाना जाता है। कैल्शियम पेरोक्साइड भी प्राप्त होते हैं - CaO2 और CaO4। कैल्शियम हाइड्रोजन की रिहाई के साथ पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है (मानक क्षमता की श्रृंखला में, कैल्शियम हाइड्रोजन के बाईं ओर स्थित है और इसे पानी से विस्थापित करने में सक्षम है) और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड Ca (OH) 2 का निर्माण, और ठंडे पानी में प्रतिक्रिया दर धीरे-धीरे कम हो जाती है (खराब घुलनशील कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की एक परत के गठन के कारण):

Ca + 2H2O → Ca (OH) 2 + H2 + Q

कैल्शियम गर्म पानी के साथ अधिक तीव्रता से बातचीत करता है, हिंसक रूप से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है और Ca (OH) 2 बनाता है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड Ca (OH) 2 एक मजबूत आधार है, पानी में थोड़ा घुलनशील है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के संतृप्त घोल को चूने का पानी कहा जाता है और यह क्षारीय होता है। हवा में, कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण और अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट के निर्माण के कारण चूने का पानी जल्दी से बादल बन जाता है। पानी के साथ बीसवें तत्व की बातचीत के दौरान होने वाली ऐसी हिंसक प्रक्रियाओं के बावजूद, क्षार धातुओं के विपरीत, पानी के साथ कैल्शियम की बातचीत की प्रतिक्रिया कम तीव्रता से होती है - बिना विस्फोट और प्रज्वलन के। सामान्य तौर पर, कैल्शियम की प्रतिक्रियाशीलता अन्य क्षारीय पृथ्वी धातुओं की तुलना में कम होती है।

कैल्शियम सक्रिय रूप से हैलोजन के साथ जुड़ता है, इस प्रकार CaX2 प्रकार के यौगिक बनाता है - यह ठंड में फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है, और 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ, क्रमशः CaF2, CaCl2 और CaBr2 देता है। ये गलित अवस्था में CaX प्रकार - CaF, CaCl, जिसमें कैल्शियम औपचारिक रूप से मोनोवैलेंट होता है, के कैल्शियम मोनोहैलाइड के साथ गलित अवस्था में होते हैं। ये यौगिक डाइहैलाइड्स के गलनांक तापमान के ऊपर ही स्थिर होते हैं (Ca और Ca2 के बनने के साथ ठंडा होने पर वे अनुपातहीन हो जाते हैं)। इसके अलावा, कैल्शियम सक्रिय रूप से बातचीत करता है, खासकर जब गर्म होता है, विभिन्न गैर-धातुओं के साथ: गर्म होने पर, कैल्शियम सल्फाइड सीएएस सल्फर के साथ प्राप्त होता है, बाद वाला सल्फर जोड़ता है, जिससे पॉलीसल्फाइड (सीएएस 2, सीएएस 4 और अन्य) बनते हैं; 300-400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर शुष्क हाइड्रोजन के साथ बातचीत करते हुए, कैल्शियम एक हाइड्राइड CaH2 बनाता है - एक आयनिक यौगिक जिसमें हाइड्रोजन एक आयन है। कैल्शियम हाइड्राइड CaH2 एक सफेद, नमक जैसा पदार्थ है जो हाइड्रोजन को मुक्त करने के लिए पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है:

CaH2 + 2H2O → Ca (OH) 2 + 2H2

नाइट्रोजन वातावरण में गर्म (लगभग 500 डिग्री सेल्सियस) होने पर, कैल्शियम प्रज्वलित होता है और नाइट्राइड Ca3N2 बनाता है, जिसे दो क्रिस्टलीय रूपों में जाना जाता है - उच्च तापमान α और निम्न-तापमान β। साथ ही, नाइट्राइड Ca3N4 कैल्शियम एमाइड Ca (NH2) 2 को निर्वात में गर्म करके प्राप्त किया गया था। जब ग्रेफाइट (कार्बन), सिलिकॉन या फास्फोरस के साथ हवा तक पहुंच के बिना गर्म किया जाता है, तो कैल्शियम क्रमशः कैल्शियम कार्बाइड CaC2, सिलिकाइड Ca2Si, Ca3Si4, CaSi, CaSi2 और फॉस्फाइड Ca3P2, CaP और CaP3 देता है। अधातुओं वाले अधिकांश कैल्शियम यौगिक पानी से आसानी से विघटित हो जाते हैं:

CaH2 + 2H2O → Ca (OH) 2 + 2H2

Ca3N2 + 6Н2О → 3Са (ОН) 2 + 2NH3

बोरॉन के साथ, कैल्शियम कैल्शियम बोराइड CaB6 बनाता है, चाकोजेन्स के साथ - chalcogenides CaS, CaSe, CaTe। इसके अलावा ज्ञात polychalcogenides CaS4, CaS5, Ca2Te3। कैल्शियम विभिन्न धातुओं - एल्यूमीनियम, सोना, चांदी, तांबा, सीसा और अन्य के साथ इंटरमेटेलिक यौगिक बनाता है। एक ऊर्जावान कम करने वाले एजेंट के रूप में, कैल्शियम गर्म होने पर लगभग सभी धातुओं को उनके ऑक्साइड, सल्फाइड और हैलाइड से विस्थापित कर देता है। कैल्शियम एक नीले घोल के निर्माण के साथ तरल अमोनिया NH3 में अच्छी तरह से घुल जाता है, जिसके वाष्पीकरण पर अमोनिया [Ca (NH3) 6] निकलता है - धात्विक चालकता वाला एक ठोस सुनहरा यौगिक। कैल्शियम लवण आमतौर पर कैल्शियम ऑक्साइड के साथ एसिड ऑक्साइड की बातचीत से प्राप्त होते हैं, सीए (ओएच) 2 या सीएसीओ 3 पर एसिड की क्रिया, जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में विनिमय प्रतिक्रियाएं। कई कैल्शियम लवण पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं (क्लोराइड CaCl2, ब्रोमाइड CaBr2, आयोडाइड CaI2 और नाइट्रेट Ca (NO3) 2), वे लगभग हमेशा क्रिस्टलीय हाइड्रेट बनाते हैं। फ्लोराइड CaF2, कार्बोनेट CaCO3, सल्फेट CaSO4, ऑर्थोफॉस्फेट Ca3 (PO4) 2, ऑक्सालेट CaC2O4 और कुछ अन्य पानी में अघुलनशील हैं।

कैल्शियम

कैल्शियम-मैं हूं; एम।[अक्षांश से। calx (कैल्सी) - चूना] रासायनिक तत्व (Ca), एक चांदी-सफेद धातु, जो चूना पत्थर, संगमरमर आदि का हिस्सा है।

◁ कैल्शियम, वें, वें। K-वें लवण।

(अव्य। कैल्शियम), आवर्त सारणी के समूह II का एक रासायनिक तत्व, क्षारीय पृथ्वी धातुओं को संदर्भित करता है। लैट से नाम। कैल्क्स, जनन कैल्सिस चूना है। चांदी-सफेद धातु, घनत्व 1.54 ग्राम / सेमी 3, टी pl 842ºC. यह सामान्य तापमान पर हवा में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है। पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता के संदर्भ में, यह 5 वें स्थान पर है (खनिज कैल्साइट, जिप्सम, फ्लोराइट, आदि)। एक सक्रिय कम करने वाले एजेंट के रूप में, इसका उपयोग यू, थ, वी, सीआर, जेडएन, बी और अन्य धातुओं को उनके यौगिकों से प्राप्त करने के लिए किया जाता है, स्टील्स, कांस्य, आदि के डीऑक्सीडेशन के लिए। यह एंटीफ्रिक्शन सामग्री का हिस्सा है। कैल्शियम यौगिकों का उपयोग निर्माण (चूना, सीमेंट) में किया जाता है, कैल्शियम की तैयारी का उपयोग दवा में किया जाता है।

कैल्शियम (लैटिन कैल्शियम), सीए ("कैल्शियम" पढ़ें), परमाणु संख्या 20 वाला एक रासायनिक तत्व, मेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली के समूह IIA में चौथी अवधि में स्थित है; परमाणु द्रव्यमान 40.08। क्षारीय पृथ्वी तत्वों की संख्या को दर्शाता है (सेमी।क्षारीय पृथ्वी धातु).
प्राकृतिक कैल्शियम में न्यूक्लाइड का मिश्रण होता है (सेमी।न्यूक्लिड)द्रव्यमान संख्या 40 (वजन 96.94% से मिश्रण में), 44 (2.09%), 42 (0.667%), 48 (0.187%), 43 (0.135%) और 46 (0.03%) के साथ। बाहरी इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास 4 एस 2 ... लगभग सभी यौगिकों में, कैल्शियम की ऑक्सीकरण अवस्था +2 (वैलेंस II) होती है।
तटस्थ कैल्शियम परमाणु की त्रिज्या 0.1974 एनएम है, सीए 2+ आयन की त्रिज्या 0.114 एनएम (समन्वय संख्या 6 के लिए) से 0.148 एनएम (समन्वय संख्या 12 के लिए) है। एक तटस्थ कैल्शियम परमाणु की अनुक्रमिक आयनीकरण ऊर्जा क्रमशः 6.133, 11.872, 50.91, 67.27 और 84.5 eV है। पॉलिंग पैमाने पर, कैल्शियम की इलेक्ट्रोनगेटिविटी लगभग 1.0 है। मुक्त कैल्शियम एक चांदी की सफेद धातु है।
डिस्कवरी इतिहास
कैल्शियम यौगिक प्रकृति में हर जगह पाए जाते हैं, इसलिए मानव जाति प्राचीन काल से उनसे परिचित है। निर्माण में लंबे समय से चूने का उपयोग किया जाता है (सेमी।चूना)(जल्दी और बुझा हुआ), जिसे लंबे समय तक एक साधारण पदार्थ, "पृथ्वी" माना जाता था। हालाँकि, 1808 में अंग्रेजी वैज्ञानिक जी. डेवी ने (सेमी।देवी हम्फ्री)चूने से नई धातु निकालने में कामयाब रहे। ऐसा करने के लिए, डेवी ने पारा ऑक्साइड के साथ थोड़ा सिक्त बुझे हुए चूने के मिश्रण को इलेक्ट्रोलाइज किया और पारा कैथोड पर बनने वाले अमलगम से एक नई धातु को अलग किया, जिसे उन्होंने कैल्शियम (लैटिन कैल्क्स, जीनस कैल्सिस - लाइम से) कहा। रूस में कुछ समय के लिए इस धातु को "चूना" कहा जाता था।
प्रकृति में होना
कैल्शियम पृथ्वी पर सबसे प्रचुर तत्वों में से एक है। यह पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 3.38% है (ऑक्सीजन, सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और लोहे के बाद 5 वां सबसे आम)। इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण प्रकृति में मुक्त कैल्शियम नहीं पाया जाता है। अधिकांश कैल्शियम सिलिकेट में निहित है (सेमी।सिलिकेट)और एल्युमिनोसिलिकेट्स (सेमी।एलुमोसिलिकेट्स)विभिन्न चट्टानें (ग्रेनाइट्स (सेमी।ग्रेनाइट), गनीस (सेमी।गनीस)आदि।)। तलछटी चट्टानों के रूप में, कैल्शियम यौगिकों का प्रतिनिधित्व चाक और चूना पत्थर द्वारा किया जाता है, जिसमें मुख्य रूप से खनिज कैल्साइट होता है (सेमी।कैल्साइट)(CaCO 3)। कैल्साइट का क्रिस्टलीय रूप - संगमरमर - प्रकृति में बहुत कम आम है।
चूना पत्थर जैसे कैल्शियम खनिज काफी सामान्य हैं। (सेमी।चूना पत्थर) CaCO 3, एनहाइड्राइट (सेमी।एनहाइड्राइट) CaSO 4 और जिप्सम (सेमी।जिप्सम) CaSO 4 2H 2 O, फ्लोराइट (सेमी।फ्लोराइट)सीएएफ 2, एपेटाइट (सेमी।भूख)सीए 5 (पीओ 4) 3 (एफ, सीएल, ओएच), डोलोमाइट (सेमी।डोलोमाइट)एमजीसीओ 3 · aCO3 प्राकृतिक जल में कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण की उपस्थिति इसकी कठोरता को निर्धारित करती है (सेमी।पानी की कठोरता)... जीवित जीवों में कैल्शियम की एक महत्वपूर्ण मात्रा पाई जाती है। तो, हाइड्रॉक्सीलैपटाइट सीए 5 (पीओ 4) 3 (ओएच), या, एक अन्य संकेतन में, 3 सीए 3 (पीओ 4) 2 · सीए (ओएच) 2 - मनुष्यों सहित कशेरुकियों के अस्थि ऊतक का आधार; कई अकशेरूकीय, अंडे के छिलके आदि के खोल और खोल कैल्शियम कार्बोनेट CaCO 3 से बने होते हैं।
प्राप्त
धात्विक कैल्शियम CaCl 2 (75-80%) और KCl या CaCl 2 और CaF 2 से मिलकर पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, साथ ही साथ 1170-1200 ° C पर CaO की एल्युमिनोथर्मल कमी:
4CaO + 2Al = CaAl 2 O 4 + 3Ca।
भौतिक और रासायनिक गुण
कैल्शियम धातु दो एलोट्रोपिक संशोधनों में मौजूद है (एलोट्रॉपी देखें) (सेमी।आवंटन)) 443 डिग्री सेल्सियस तक, क्यूबिक फेस-केंद्रित जाली के साथ a-Ca स्थिर है (पैरामीटर a = 0.558 nm), a-Fe प्रकार के क्यूबिक बॉडी-केंद्रित जाली के साथ b-Ca अधिक है (पैरामीटर a = 0.448 एनएम ) कैल्शियम का गलनांक 839 ° C होता है, क्वथनांक 1484 ° C होता है, घनत्व 1.55 g / cm 3 होता है।
कैल्शियम की प्रतिक्रियाशीलता अधिक है, लेकिन अन्य सभी क्षारीय पृथ्वी धातुओं की तुलना में कम है। यह हवा में ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड और नमी के साथ आसानी से संपर्क करता है, यही वजह है कि धात्विक कैल्शियम की सतह आमतौर पर सुस्त ग्रे होती है, इसलिए प्रयोगशाला में, कैल्शियम आमतौर पर अन्य क्षारीय पृथ्वी धातुओं की तरह, एक कसकर बंद जार में संग्रहीत किया जाता है। मिट्टी के तेल की परत।
मानक क्षमता की श्रृंखला में, कैल्शियम हाइड्रोजन के बाईं ओर स्थित है। सीए 2+ / सीए 0 जोड़ी की मानक इलेक्ट्रोड क्षमता -2.84 वी है, ताकि कैल्शियम सक्रिय रूप से पानी के साथ प्रतिक्रिया करे:
सीए + 2 एच 2 ओ = सीए (ओएच) 2 + एच 2।
सामान्य परिस्थितियों में कैल्शियम सक्रिय अधातुओं (ऑक्सीजन, क्लोरीन, ब्रोमीन) के साथ प्रतिक्रिया करता है:
2Ca + O 2 = 2CaO; सीए + बीआर 2 = सीएबीआर 2।
हवा या ऑक्सीजन में गर्म करने पर कैल्शियम प्रज्वलित होता है। गर्म होने पर कैल्शियम कम सक्रिय गैर-धातुओं (हाइड्रोजन, बोरॉन, कार्बन, सिलिकॉन, नाइट्रोजन, फास्फोरस और अन्य) के साथ बातचीत करता है, उदाहरण के लिए:
सीए + एच 2 = सीएएच 2 (कैल्शियम हाइड्राइड),
सीए + 6 बी = सीएबी 6 (कैल्शियम बोराइड),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (कैल्शियम नाइट्राइड)
Ca + 2C = CaC 2 (कैल्शियम कार्बाइड)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (कैल्शियम फॉस्फाइड), CaP और CaP 5 की रचनाओं के कैल्शियम फॉस्फाइड भी ज्ञात हैं;
2Ca + Si = Ca 2 Si (कैल्शियम सिलसाइड), CaSi, Ca 3 Si 4 और CaSi 2 की रचनाओं के कैल्शियम सिलिकाइड भी ज्ञात हैं।
उपरोक्त प्रतिक्रियाओं का कोर्स, एक नियम के रूप में, बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ होता है (यानी, ये प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक हैं)। अधातुओं वाले सभी यौगिकों में कैल्शियम की ऑक्सीकरण अवस्था +2 होती है। गैर-धातुओं वाले अधिकांश कैल्शियम यौगिक पानी से आसानी से विघटित हो जाते हैं, उदाहरण के लिए:
सीएएच 2 + 2 एच 2 ओ = सीए (ओएच) 2 + 2 एच 2,
सीए 3 एन 2 + 3 एच 2 ओ = 3 सीए (ओएच) 2 + 2एनएच 3।
कैल्शियम ऑक्साइड आमतौर पर बुनियादी है। प्रयोगशाला और प्रौद्योगिकी में, यह कार्बोनेटों के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है:
सीएसीओ 3 = सीएओ + सीओ 2।
तकनीकी कैल्शियम ऑक्साइड CaO को क्विकलाइम कहा जाता है।
यह Ca (OH) 2 बनाने के लिए पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है और बड़ी मात्रा में ऊष्मा छोड़ता है:
सीएओ + एच 2 ओ = सीए (ओएच) 2.
इस तरह से प्राप्त Ca (OH) 2 को आमतौर पर बुझा हुआ चूना या चूने का दूध कहा जाता है। (सेमी।नीबू का दूध)इस तथ्य के कारण कि पानी में कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की घुलनशीलता कम है (0.02 mol / l 20 ° C पर), और जब इसे पानी में मिलाया जाता है, तो एक सफेद निलंबन बनता है।
अम्लीय ऑक्साइड के साथ बातचीत करते समय, CaO लवण बनाता है, उदाहरण के लिए:
सीएओ + सीओ 2 = सीएसीओ 3; सीएओ + एसओ 3 = सीएएसओ 4।
Ca2+ आयन रंगहीन होता है। जब लौ में कैल्शियम लवण डाला जाता है, तो लौ ईंट-लाल हो जाती है।
कैल्शियम लवण जैसे क्लोराइड CaCl 2, ब्रोमाइड CaBr 2, आयोडाइड CaI 2 और नाइट्रेट Ca (NO 3) 2 पानी में आसानी से घुलनशील हैं। फ्लोराइड CaF 2, कार्बोनेट CaCO 3, सल्फेट CaSO 4, औसत ऑर्थोफॉस्फेट Ca 3 (PO 4) 2, ऑक्सालेट CaC 2 O 4 और कुछ अन्य पानी में अघुलनशील हैं।
बहुत महत्व का तथ्य यह है कि, औसत कैल्शियम कार्बोनेट CaCO 3 के विपरीत, अम्लीय कैल्शियम कार्बोनेट (बाइकार्बोनेट) Ca (HCO 3) 2 पानी में घुलनशील है। प्रकृति में, यह निम्नलिखित प्रक्रियाओं की ओर जाता है। जब ठंडी बारिश या कार्बन डाइऑक्साइड से संतृप्त नदी का पानी भूमिगत प्रवेश करता है और चूना पत्थर पर गिरता है, तो उनका विघटन देखा जाता है:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2.
उन्हीं स्थानों पर जहां कैल्शियम बाइकार्बोनेट से संतृप्त पानी पृथ्वी की सतह पर आता है और सूर्य की किरणों से गर्म होता है, विपरीत प्रतिक्रिया होती है:
सीए (एचसीओ 3) 2 = सीएसीओ 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ।
इस प्रकार प्रकृति में पदार्थों का बड़ा द्रव्यमान स्थानांतरित होता है। नतीजतन, विशाल सिंकहोल भूमिगत बन सकते हैं (कार्स्ट देखें) (सेमी।कार्स्ट (प्राकृतिक घटना))), और सुंदर पत्थर "आइकल्स" - गुफाओं में स्टैलेक्टाइट्स बनते हैं (सेमी। STALACTITES (खनिज संरचनाएं))और स्टैलेग्माइट्स (सेमी।गतिरोध).
पानी में घुले हुए कैल्शियम बाइकार्बोनेट की उपस्थिति काफी हद तक पानी की अस्थायी कठोरता को निर्धारित करती है (सेमी।पानी की कठोरता)... इसे अस्थायी कहा जाता है क्योंकि पानी उबालने पर बाइकार्बोनेट विघटित हो जाता है और CaCO 3 अवक्षेपित हो जाता है। उदाहरण के लिए, यह घटना इस तथ्य की ओर ले जाती है कि समय के साथ केतली में पैमाना बनता है।
कैल्शियम और उसके यौगिकों का उपयोग
यूरेनियम के मेटलोथर्मल उत्पादन के लिए धात्विक कैल्शियम का उपयोग किया जाता है (सेमी।यूरेनियम (रासायनिक तत्व))थोरियम (सेमी।थोरियम), टाइटेनियम (सेमी।टाइटेनियम (रासायनिक तत्व))ज़िरकोनियम (सेमी।ज़िरकोनियम)सीज़ियम (सेमी।सीज़ियम)और रूबिडियम (सेमी।रूबिडियम).
प्राकृतिक कैल्शियम यौगिकों का व्यापक रूप से बाइंडरों (सीमेंट .) के उत्पादन में उपयोग किया जाता है (सेमी।सीमेंट), प्लास्टर (सेमी।जिप्सम), चूना, आदि)। बुझे हुए चूने का बंधन प्रभाव इस तथ्य पर आधारित है कि समय के साथ, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड हवा में कार्बन डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। चल रही प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, कैल्साइट CaCO 3 के एसिकुलर क्रिस्टल बनते हैं, जो आस-पास के पत्थरों, ईंटों और अन्य निर्माण सामग्री में विकसित होते हैं और, जैसा कि वे थे, उन्हें एक पूरे में मिलाते हैं। क्रिस्टलीय कैल्शियम कार्बोनेट - संगमरमर एक उत्कृष्ट परिष्करण सामग्री है। सफेदी के लिए चाक का उपयोग किया जाता है। कच्चा लोहा के उत्पादन में बड़ी मात्रा में चूना पत्थर की खपत होती है, क्योंकि वे लौह अयस्क की दुर्दम्य अशुद्धियों (उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज SiO 2) को अपेक्षाकृत कम पिघलने वाले स्लैग में परिवर्तित करने की अनुमति देते हैं।
ब्लीच एक कीटाणुनाशक के रूप में बहुत प्रभावी है। (सेमी।ब्लीचिंग पाउडर)- "क्लोरीन" Ca (OCl) Cl - मिश्रित क्लोराइड और कैल्शियम हाइपोक्लोराइट (सेमी।कैल्शियम हाइपोक्लोराइड)उच्च ऑक्सीकरण क्षमता के साथ।
कैल्शियम सल्फेट का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो निर्जल यौगिकों के रूप में और क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स के रूप में विद्यमान है - तथाकथित "अर्ध-जलीय" सल्फेट - अलबास्टर (सेमी।एलेविज़ फ़्रायज़िन (मिलानीज़)) CaSO 4 · 0.5H 2 O और डाइहाइड्रेट सल्फेट - जिप्सम CaSO 4 · 2H 2 O. जिप्सम का व्यापक रूप से निर्माण में, मूर्तिकला में, प्लास्टर और विभिन्न कला उत्पादों के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। फ्रैक्चर में हड्डियों को ठीक करने के लिए दवा में भी प्लास्टर का उपयोग किया जाता है।
एंटी-आइसिंग रोड सतहों के लिए टेबल सॉल्ट के साथ कैल्शियम क्लोराइड CaCl 2 का उपयोग किया जाता है। कैल्शियम फ्लोराइड CaF 2 एक उत्कृष्ट ऑप्टिकल सामग्री है।
शरीर में कैल्शियम
कैल्शियम एक पोषक तत्व है (सेमी।जैविक तत्व), पौधों और जानवरों के ऊतकों में लगातार मौजूद है। जानवरों और मनुष्यों के खनिज चयापचय और पौधों के खनिज पोषण का एक महत्वपूर्ण घटक, कैल्शियम शरीर में विभिन्न कार्य करता है। एपेटाइट के हिस्से के रूप में (सेमी।भूखा), साथ ही कैल्शियम सल्फेट और कार्बोनेट, हड्डी के ऊतकों का एक खनिज घटक बनाते हैं। 70 किलो वजन वाले मानव शरीर में लगभग 1 किलो कैल्शियम होता है। कैल्शियम आयन चैनलों के काम में भाग लेता है (सेमी।आयन चैनल), एक तंत्रिका आवेग के संचरण में, जैविक झिल्लियों के माध्यम से पदार्थों का परिवहन करना (सेमी।तंत्रिका आवेग), रक्त जमावट की प्रक्रियाओं में (सेमी।रक्त का संग्रह)और निषेचन। शरीर में कैल्शियम चयापचय को विनियमित करें कैल्सीफेरोल्स (सेमी।कैलिफ़ेरोल्स)(विटामिन डी)। कैल्शियम की कमी या अधिकता से कई तरह के रोग होते हैं - रिकेट्स (सेमी।रिकेट्स)कैल्सीफिकेशन (सेमी।कैल्सीनोसिस)और अन्य। इसलिए, मानव भोजन में आवश्यक मात्रा में कैल्शियम यौगिक (प्रति दिन 800-1500 मिलीग्राम कैल्शियम) होना चाहिए। डेयरी उत्पादों (जैसे पनीर, पनीर, दूध), कुछ सब्जियों और अन्य खाद्य पदार्थों में कैल्शियम की मात्रा अधिक होती है। कैल्शियम की तैयारी व्यापक रूप से दवा में उपयोग की जाती है।

विश्वकोश शब्दकोश. 2009 .

परिचय

कैल्शियम के गुण और उपयोग

1 भौतिक गुण

2 रासायनिक गुण

3 आवेदन

कैल्शियम प्राप्त करना

1 कैल्शियम और उसके मिश्र धातुओं का इलेक्ट्रोलाइटिक उत्पादन

2 थर्मल रसीद

3 कैल्शियम प्राप्त करने के लिए वैक्यूम-थर्मल विधि

3.1 कैल्शियम की रिकवरी की एल्युमिनोथर्मिक विधि

3.2 कैल्शियम की रिकवरी की सिलिकोथर्मल विधि

व्यावहारिक भाग

ग्रन्थसूची

परिचय

मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह II का रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 20, परमाणु द्रव्यमान 40.08; चांदी-सफेद प्रकाश धातु। प्राकृतिक तत्व छह स्थिर समस्थानिकों का मिश्रण है: 40सीए, 42सीए, 43सीए, 44सीए, 46सीए और 48सीए, जिनमें से सबसे आम 40 सीए (96, 97%)।

सीए यौगिक - चूना पत्थर, संगमरमर, जिप्सम (साथ ही चूना - चूना पत्थर की फायरिंग का एक उत्पाद) पहले से ही निर्माण उद्योग में प्राचीन काल में उपयोग किया जाता था। अठारहवीं शताब्दी के अंत तक, रसायनज्ञ चूने को एक साधारण शरीर मानते थे। 1789 में A. Lavoisier ने सुझाव दिया कि चूना, मैग्नेशिया, बैराइट, एल्यूमिना और सिलिका जटिल पदार्थ हैं। 1808 में, जी. डेवी ने पारा कैथोड के साथ इलेक्ट्रोलिसिस के लिए पारा ऑक्साइड के साथ गीले बुझे हुए चूने के मिश्रण के अधीन, एक अमलगम सीए तैयार किया, और इसमें से पारा निकालने के बाद, उन्होंने "कैल्शियम" नामक एक धातु प्राप्त की। कैल्सिस - चूना) ...

ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को बांधने के लिए कैल्शियम की क्षमता ने इसे निष्क्रिय गैसों की शुद्धि के लिए और गेट्टर के रूप में उपयोग करना संभव बना दिया (गेट्टर एक पदार्थ है जो गैसों को अवशोषित करने और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक गहरा वैक्यूम बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।) वैक्यूम रेडियो उपकरण में।

कैल्शियम का उपयोग तांबा, निकल, विशेष स्टील्स और कांस्य के धातु विज्ञान में भी किया जाता है; वे सल्फर, फास्फोरस, अतिरिक्त कार्बन की हानिकारक अशुद्धियों से जुड़े हैं। सिलिकॉन, लिथियम, सोडियम, बोरॉन और एल्युमीनियम के साथ कैल्शियम की मिश्र धातु का उपयोग समान उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

उद्योग में, कैल्शियम दो तरह से प्राप्त किया जाता है:

) 0.01-0.02 मिमी के निर्वात में 1200 डिग्री सेल्सियस पर सीएओ और अल पाउडर के ब्रिकेट किए गए मिश्रण को गर्म करना। आर टी. कला ।; प्रतिक्रिया द्वारा उत्सर्जित:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

कैल्शियम वाष्प ठंडी सतह पर संघनित होती है।

) Cu - Ca मिश्र धातु (65% Ca) CaCl2 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा तैयार किया जाता है और KCl एक तरल कॉपर-कैल्शियम कैथोड के साथ पिघलाया जाता है, जिसमें से कैल्शियम को 950 - 1000 ° C के तापमान पर 0.1 - के वैक्यूम में डिस्टिल्ड किया जाता है। 0.001 मिमी एचजी।

) कैल्सियम कार्बाइड CaC2 के तापीय वियोजन द्वारा कैल्शियम के उत्पादन की एक विधि भी विकसित की गई है।

कैल्शियम प्रकृति में विभिन्न यौगिकों के रूप में प्रचुर मात्रा में होता है। पृथ्वी की पपड़ी में, यह 3.25% के हिसाब से पांचवें स्थान पर है, और यह अक्सर CaCO चूना पत्थर के रूप में पाया जाता है। 3डोलोमाइट CaCO 3एमजी सीओ 3, जिप्सम CaSO 42 एच 2हे, फॉस्फोराइट Ca 3(पीओ 4)2 और फ्लोरस्पार CaF 2, सिलिकेट चट्टानों की संरचना में कैल्शियम के महत्वपूर्ण अनुपात की गणना नहीं करना। समुद्र के पानी में औसतन 0.04% (wt.) कैल्शियम होता है।

इस कोर्स वर्क में कैल्शियम के गुणों और उपयोग का अध्ययन किया जाता है, साथ ही इसके उत्पादन के लिए वैक्यूम-थर्मल विधियों के सिद्धांत और तकनीक पर विस्तार से विचार किया जाता है।

. कैल्शियम के गुण और उपयोग

.1 भौतिक गुण

कैल्शियम एक चांदी-सफेद धातु है, लेकिन इसकी सतह पर ऑक्साइड बनने के कारण हवा में धूमिल हो जाता है। यह एक तन्य धातु है जो सीसे से अधिक कठोर होती है। क्रिस्टल सेल ?-फॉर्म Ca (परिवेश के तापमान पर स्थिर) फेस-सेंटेड क्यूबिक, a = 5.56 Å ... परमाणु त्रिज्या 1.97 Å आयनिक त्रिज्या Ca 2+, 1,04Å ... घनत्व 1.54 ग्राम / सेमी 3(20 डिग्री सेल्सियस)। 464 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, षट्कोणीय ?-प्रपत्र। टीपी 851 डिग्री सेल्सियस, बीपी 1482 डिग्री सेल्सियस; रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 22 10 -6 (0-300 डिग्री सेल्सियस); 20 ° C 125.6 W / (m · K) या 0.3 cal / (cm · sec · ° C) पर तापीय चालकता; विशिष्ट ताप (0-100 डिग्री सेल्सियस) 623.9 जे / (किलो के) या 0.149 कैल / (जी डिग्री सेल्सियस); 20 डिग्री सेल्सियस 4.6 10 . पर विद्युत प्रतिरोधकता -8ओम एम या 4.6 10 -6 ओम सेमी; विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक 4.57 · 10-3 (20 डिग्री सेल्सियस)। लोचदार मापांक 26 Gn / m 2(2600 किग्रा / मिमी 2); तन्य शक्ति 60 एमएन / एम 2(6 किग्रा / मिमी 2); लोचदार सीमा 4 एमएन / एम 2(0.4 किग्रा / मिमी 2), उपज शक्ति 38 एमएन / एम 2(3.8 किग्रा / मिमी 2); बढ़ाव 50%; ब्रिनेल कठोरता 200-300 Mn / m 2(20-30 किग्रा / मिमी 2) पर्याप्त रूप से उच्च शुद्धता का कैल्शियम नमनीय, अच्छी तरह से दबाया हुआ, लुढ़का हुआ और काटने योग्य होता है।

1.2 रासायनिक गुण

कैल्शियम एक सक्रिय धातु है। तो, सामान्य परिस्थितियों में, यह आसानी से वायुमंडलीय ऑक्सीजन और हैलोजन के साथ बातचीत करता है:

सीए + ओ 2= 2 CaO (कैल्शियम ऑक्साइड) (1)

सीए + ब्रू 2= CaBr 2(कैल्शियम ब्रोमाइड)। (2)

गर्म होने पर कैल्शियम हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, सल्फर, फास्फोरस, कार्बन और अन्य गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है:

सीए + एच 2= सीएएच 2(कैल्शियम हाइड्राइड) (3)

सीए + एन 2= Ca 3एन 2(कैल्शियम नाइट्राइड) (4)

Ca + S = CaS (कैल्शियम सल्फाइड) (5)

सीए + 2 पी = सीए 3आर 2(कैल्शियम फॉस्फाइड) (6)

सीए + 2 सी = सीएसी 2 (कैल्शियम कार्बाइड) (7)

कैल्शियम ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है, और गर्म पानी के साथ बहुत सख्ती से प्रतिक्रिया करता है, एक मजबूत आधार Ca (OH) देता है :

सीए + 2 एच 2ओ = सीए (ओएच) 2 + एच 2 (8)

एक ऊर्जावान कम करने वाला एजेंट होने के नाते, कैल्शियम कम सक्रिय धातुओं के ऑक्साइड और हैलाइड से ऑक्सीजन या हैलोजन को हटा सकता है, अर्थात इसमें कम करने वाले गुण होते हैं:

सीए + एनबी 2ओ 5 = सीएओ + 2 नायब; (9)

सीए + 2 एनबीसीएल 5= 5 CaCl2 + 2 नायब (10)

कैल्शियम हाइड्रोजन के विकास के साथ एसिड के साथ सख्ती से प्रतिक्रिया करता है, हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, शुष्क हाइड्रोजन के साथ CaH हाइड्राइड बनाता है 2... गर्म करने पर ग्रेफाइट के साथ कैल्शियम CaC कार्बाइड बनाता है 2... कैल्शियम पिघला हुआ CaCl के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा निर्मित होता है 2या वैक्यूम में एल्युमिनोथर्मिक कमी:

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 हे 3 (11)

स्टील के डीऑक्सीडेशन के लिए शुद्ध धातु का उपयोग धातुओं में Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U यौगिकों की कमी के लिए किया जाता है।

1.3 आवेदन

विभिन्न उद्योगों में कैल्शियम का अनुप्रयोग बढ़ता जा रहा है। हाल ही में, कई धातुओं की तैयारी में इसे कम करने वाले एजेंट के रूप में बहुत महत्व प्राप्त हुआ है।

शुद्ध धातु। यूरेनियम धात्विक कैल्शियम के साथ यूरेनियम फ्लोराइड की कमी से प्राप्त होता है। कैल्शियम या इसके हाइड्राइड्स का उपयोग टाइटेनियम ऑक्साइड, साथ ही ज़िरकोनियम, थोरियम, टैंटलम, नाइओबियम और अन्य दुर्लभ धातुओं के ऑक्साइड को कम करने के लिए किया जा सकता है।

तांबा, निकल, क्रोमियम-निकल मिश्र धातु, विशेष स्टील्स, निकल और टिन कांस्य के उत्पादन में कैल्शियम एक अच्छा डीऑक्सीडाइज़र और डिगैसर है; यह धातुओं और मिश्र धातुओं से सल्फर, फास्फोरस, कार्बन को हटाता है।

कैल्शियम बिस्मथ के साथ दुर्दम्य यौगिक बनाता है, इसलिए इसका उपयोग बिस्मथ से सीसा को शुद्ध करने के लिए किया जाता है।

विभिन्न प्रकाश मिश्र धातुओं में कैल्शियम मिलाया जाता है। यह सिल्लियों की सतह में सुधार, सुंदरता और ऑक्सीकरण को कम करने में मदद करता है।

कैल्शियम युक्त असर मिश्र व्यापक हैं। केबल शीथ के निर्माण के लिए लेड मिश्र (0.04% Ca) का उपयोग किया जा सकता है।

सीसा के साथ कैल्शियम के घर्षणरोधी मिश्र धातुओं का उपयोग प्रौद्योगिकी में किया जाता है। कैल्शियम खनिजों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। तो, चूना पत्थर का उपयोग चूना, सीमेंट, सिलिकेट ईंटों के उत्पादन में और सीधे निर्माण सामग्री के रूप में, धातु विज्ञान (फ्लक्स) में, रासायनिक उद्योग में कैल्शियम कार्बाइड, सोडा, सोडियम हाइड्रॉक्साइड, ब्लीच, उर्वरकों के उत्पादन के लिए किया जाता है। चीनी, कांच का उत्पादन।

व्यावहारिक महत्व के चाक, संगमरमर, आइसलैंडिक स्पर, जिप्सम, फ्लोराइट आदि हैं। ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को बांधने की क्षमता के कारण, सोडियम और अन्य धातुओं के साथ कैल्शियम या कैल्शियम मिश्र धातुओं का उपयोग महान गैसों के शुद्धिकरण और वैक्यूम रेडियो उपकरण में गेट्टर के रूप में किया जाता है। कैल्शियम का उपयोग हाइड्राइड के उत्पादन के लिए भी किया जाता है, जो कि क्षेत्र में हाइड्रोजन का स्रोत है।

2. कैल्शियम प्राप्त करना

कैल्शियम प्राप्त करने के कई तरीके हैं, ये इलेक्ट्रोलाइटिक, थर्मल, वैक्यूम-थर्मल हैं।

.1 कैल्शियम और उसके मिश्र धातुओं का इलेक्ट्रोलाइटिक उत्पादन

विधि का सार इस तथ्य में निहित है कि कैथोड शुरू में पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट को छूता है। संपर्क के बिंदु पर, कैथोड को अच्छी तरह से गीला करने वाली एक तरल धातु की बूंद बनती है, जो कैथोड को धीरे-धीरे और समान रूप से ऊपर उठाने पर, उसके साथ पिघल से हटा दी जाती है और जम जाती है। इस मामले में, ठोस ड्रॉप एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म के साथ कवर किया गया है, जो धातु को ऑक्सीकरण और नाइट्राइडिंग से बचाता है। कैथोड को लगातार और सावधानी से उठाकर, कैल्शियम को छड़ों में खींचा जाता है।

2.2 थर्मल तैयारी

कैल्शियम रासायनिक इलेक्ट्रोलाइटिक थर्मल

· क्लोराइड प्रक्रिया: प्रौद्योगिकी में कैल्शियम क्लोराइड को पिघलाना और निर्जलित करना, सीसा को पिघलाना, लेड-सोडियम डबल मिश्र धातु का उत्पादन करना, लेड-सोडियम-कैल्शियम टर्नरी मिश्र धातु प्राप्त करना और लवण को हटाने के बाद लेड के साथ टर्नरी मिश्र धातु को पतला करना शामिल है। कैल्शियम क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है

CaCl 2 + ना 2पंजाब 5 = 2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· कार्बाइड प्रक्रिया: लेड-कैल्शियम मिश्र धातु का उत्पादन समीकरण के अनुसार कैल्शियम कार्बाइड और पिघले हुए लेड के बीच की प्रतिक्रिया पर आधारित होता है

सीएसी 2+ 3पीबी = पीबी3 सीए + 2 सी। (तेरह)

2.3 कैल्शियम प्राप्त करने के लिए वैक्यूम-थर्मल विधि

वैक्यूम थर्मल विधि के लिए कच्चा माल

कैल्शियम ऑक्साइड के थर्मल अपचयन के लिए कच्चा माल चूना पत्थर को कैल्सीन करके प्राप्त किया जाता है। कच्चे माल के लिए बुनियादी आवश्यकताएं इस प्रकार हैं: चूना जितना संभव हो उतना शुद्ध होना चाहिए और इसमें कम से कम अशुद्धियाँ होनी चाहिए जिन्हें कैल्शियम, विशेष रूप से क्षार धातुओं और मैग्नीशियम के साथ धातु में परिवर्तित किया जा सकता है। कार्बोनेट के पूर्ण अपघटन से पहले चूना पत्थर का कैल्सीनेशन किया जाना चाहिए, लेकिन इसके सिंटरिंग से पहले नहीं, क्योंकि sintered सामग्री की कम करने की क्षमता कम है। निकाले गए उत्पाद को नमी और कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण से संरक्षित किया जाना चाहिए, जिसकी रिहाई के दौरान प्रक्रिया का प्रदर्शन कम हो जाता है। चूना पत्थर को शांत करने और कैलक्लाइंड उत्पाद को संसाधित करने की तकनीक मैग्नीशियम के उत्पादन के लिए सिलिकोथर्मल विधि के लिए डोलोमाइट के प्रसंस्करण के समान है।

.3.1 कैल्शियम की रिकवरी की एल्युमिनोथर्मिक विधि

कई धातुओं (चित्र 1) के ऑक्सीकरण की मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन की तापमान निर्भरता के आरेख से पता चलता है कि कैल्शियम ऑक्साइड ऑक्साइड को कम करने के लिए सबसे टिकाऊ और कठिन है। इसे अन्य धातुओं द्वारा सामान्य तरीके से कम नहीं किया जा सकता है - अपेक्षाकृत कम तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर। इसके विपरीत, कैल्शियम स्वयं अन्य कठिन-से-कम करने वाले यौगिकों के लिए एक उत्कृष्ट कम करने वाला एजेंट और कई धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए एक डीऑक्सीडाइजिंग एजेंट है। कैल्शियम कार्बाइड के निर्माण के कारण कार्बन के साथ कैल्शियम ऑक्साइड का अपचयन आमतौर पर असंभव है। हालांकि, इस तथ्य के कारण कि कैल्शियम में अपेक्षाकृत उच्च वाष्प दबाव होता है, इसके ऑक्साइड को प्रतिक्रिया के अनुसार एल्यूमीनियम, सिलिकॉन या उनके मिश्र धातुओं के साथ वैक्यूम में कम किया जा सकता है।

काओ + मैं? सीए + मेओ (14)।

अब तक, कैल्शियम प्राप्त करने की केवल एल्युमिनोथर्मिक विधि ने व्यावहारिक अनुप्रयोग पाया है, क्योंकि सिलिकॉन की तुलना में एल्यूमीनियम के साथ CaO को पुनर्स्थापित करना बहुत आसान है। एल्युमिनियम के साथ कैल्शियम ऑक्साइड के अपचयन के रसायन पर भिन्न-भिन्न मत हैं। एल। पिजन और आई। एटकिंसन का मानना ​​​​है कि प्रतिक्रिया कैल्शियम मोनोएल्यूमिनेट के गठन के साथ आगे बढ़ती है:

CaO + 2Al = CaO Al 2ओ 3 + 3 सीए। (15)

वी। ए। पज़ुखिन और ए। या। फिशर ने संकेत दिया कि प्रक्रिया ट्राइकैल्शियम एल्यूमिनेट के गठन के साथ आगे बढ़ती है:

CaO + 2Al = 3CaO Al 2ओ 3+ 3 सीए। (सोलह)

एआई के अनुसार

CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2ओ 3 + 9Сए. (17)

ए. यू. टैट्स और ए.आई. वोइनित्स्की के नवीनतम शोध ने स्थापित किया है कि कैल्शियम की एल्युमिनोथर्मिक कमी चरणबद्ध तरीके से आगे बढ़ती है। प्रारंभ में, कैल्शियम की रिहाई 3CaO AI . के गठन के साथ होती है 2हे 3, जो तब 3CaO 3AI बनाने के लिए कैल्शियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम के साथ प्रतिक्रिया करता है 2हे 3... प्रतिक्रिया इस प्रकार आगे बढ़ती है:

CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2हे 3) + 2СаО + 2Аl + 6Са

(3СаО अली 2हे 3) + 2СаО + 2Аl = 5СаО 3Al 2ओ 3+ 3Ca

CaO + 6A1 = 5CaO 3Al 2ओ 3+ 9Са

चूंकि ऑक्साइड की कमी वाष्पशील कैल्शियम की रिहाई के साथ होती है, और बाकी प्रतिक्रिया उत्पाद संघनित अवस्था में होते हैं, इसे भट्ठी के ठंडे वर्गों में अलग और संघनित करना आसान होता है। कैल्शियम ऑक्साइड की वैक्यूम-थर्मल कमी के लिए आवश्यक मुख्य शर्तें सिस्टम में उच्च तापमान और कम अवशिष्ट दबाव हैं। नीचे तापमान और कैल्शियम के संतुलन वाष्प दबाव के बीच संबंध है। 1124-1728 ° K के तापमान के लिए गणना की गई प्रतिक्रिया की मुक्त ऊर्जा (17) व्यक्त की जाती है

एफ टी = 184820 + 6.95टी-12.1 टी लॉग टी।

इसलिए, कैल्शियम (मिमी एचजी) के संतुलन वाष्प दबाव की लघुगणकीय निर्भरता

एलजी पी = 3.59 - 4430 \ टी।

एल। पिजन और आई। एटकिंसन ने प्रयोगात्मक रूप से कैल्शियम के संतुलन वाष्प दबाव को निर्धारित किया। एल्युमीनियम के साथ कैल्शियम ऑक्साइड की कमी का एक विस्तृत थर्मोडायनामिक विश्लेषण I.I.Matveenko द्वारा किया गया था, जिसने कैल्शियम वाष्प के संतुलन दबाव के निम्नलिखित तापमान निर्भरता को दिया:

एलजी पी सीए (1) = 8.64 - 12930 \ टी मिमी एचजी

एलजी पी सीए (2) = 8.62 - 11780 \ टी मिमी एचजी

एलजी पी सीए (3 .) )= 8.75 - 12500 \ टी मिमी एचजी

परिकलित और प्रायोगिक डेटा की तुलना तालिका में की गई है। एक।

तालिका 1- सिस्टम (1), (2), (3), (3), मिमी एचजी में कैल्शियम वाष्प के संतुलन दबाव में परिवर्तन पर तापमान का प्रभाव

तापमान डिग्री सेल्सियस टेस्ट डेटा सिस्टम में परिकलित (1) (2) (3) (3 .) )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

प्रस्तुत आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि सिस्टम (2) और (3) या (3 ") में इंटरैक्शन सबसे अनुकूल परिस्थितियों में हैं। यह टिप्पणियों के अनुरूप है, क्योंकि पेंटाकैल्शियम ट्राई-एल्यूमिनेट और ट्राईकैल्शियम एल्यूमिनेट चार्ज अवशेषों में प्रबल होते हैं। एल्यूमीनियम के साथ कैल्शियम ऑक्साइड की कमी के बाद।

संतुलन लोच के आंकड़े बताते हैं कि 1100-1150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एल्यूमीनियम के साथ कैल्शियम ऑक्साइड की कमी संभव है। व्यावहारिक रूप से स्वीकार्य प्रतिक्रिया दर प्राप्त करने के लिए, विकास प्रणाली में अवशिष्ट दबाव संतुलन दबाव पी से नीचे होना चाहिए। बराबरी का , यानी, असमानता P बराबरी का > पी ओस्टो , और प्रक्रिया को 1200 ° के क्रम के तापमान पर किया जाना चाहिए। अध्ययनों ने स्थापित किया है कि 1200-1250 ° के तापमान पर, उच्च उपयोग (70-75%) और एल्यूमीनियम की कम विशिष्ट खपत (लगभग 0.6-0.65 किलोग्राम प्रति किलोग्राम कैल्शियम) प्राप्त की जाती है।

प्रक्रिया के रसायन विज्ञान की उपरोक्त व्याख्या के अनुसार, इष्टतम संरचना अवशेषों में 5СаО 3Al के गठन के लिए गणना की गई चार्ज है। 2हे 3... एल्यूमीनियम के उपयोग की डिग्री बढ़ाने के लिए, कुछ अतिरिक्त कैल्शियम ऑक्साइड देना उपयोगी है, लेकिन बहुत बड़ा नहीं (10-20%), अन्यथा यह प्रक्रिया के अन्य संकेतकों को नकारात्मक रूप से प्रभावित करेगा। 0.8-0.2 मिमी से माइनस 0.07 मिमी (वी। ए। पज़ुखिन और ए। या। फिशर के अनुसार) से एल्यूमीनियम पीसने की डिग्री में वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया में एल्यूमीनियम का उपयोग 63.7 से 78% तक बढ़ जाता है।

एल्युमीनियम का उपयोग भी चार्ज ब्रिकेटिंग मोड से प्रभावित होता है। चूने और पाउडर एल्यूमीनियम के मिश्रण को 150 किग्रा/सेमी के दबाव पर बिना बाइंडरों के (निर्वात में गैस के विकास से बचने के लिए) ब्रिकेट किया जाना चाहिए। 2... कम दबाव पर, अत्यधिक झरझरा ब्रिकेट में पिघले हुए एल्यूमीनियम के अलगाव के कारण और उच्च दबाव में खराब गैस पारगम्यता के कारण एल्यूमीनियम का उपयोग कम हो जाता है। पुनर्प्राप्ति की पूर्णता और गति भी मुंहतोड़ जवाब में ब्रिकेट्स के घनत्व पर निर्भर करती है। बिना अंतराल के उन्हें बिछाते समय, जब पूरे पिंजरे की गैस पारगम्यता कम होती है, तो एल्यूमीनियम का उपयोग काफी कम हो जाता है।

चित्र 2 - वैक्यूम-थर्मल विधि द्वारा कैल्शियम प्राप्त करने की योजना।

एल्यूमिनियम थर्मल प्रक्रिया प्रौद्योगिकी

एल्युमिनोथर्मल विधि द्वारा कैल्शियम के उत्पादन की तकनीकी योजना को अंजीर में दिखाया गया है। 2. चूना पत्थर का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है, और प्राथमिक (बेहतर) या द्वितीयक एल्यूमीनियम से तैयार एल्यूमीनियम पाउडर को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। कम करने वाले एजेंट के साथ-साथ कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम में आसानी से वाष्पशील धातुओं की अशुद्धियाँ नहीं होनी चाहिए: मैग्नीशियम, जस्ता, क्षार, आदि, जो वाष्पित हो सकते हैं और घनीभूत हो सकते हैं। माध्यमिक एल्यूमीनियम के ग्रेड चुनते समय इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

संयुक्त राज्य अमेरिका में कनान (कनेक्टिकट) में न्यू इंग्लैंड लाइम कंपनी के संयंत्र में एस। लूमिस और पी। स्टौब के विवरण के अनुसार, कैल्शियम एल्युमिनोथर्मिक विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है। निम्नलिखित विशिष्ट संरचना के चूने का उपयोग किया जाता है,%: 97.5 CaO, 0.65 MgO, 0.7SiO 2, 0.6 फे 2आउंस + अलओ3, 0.09 ना 2ओ + के 2ओह, 0.5 बाकी है। निकाल दिया गया उत्पाद रेमंड मिल में एक केन्द्रापसारक विभाजक के साथ जमीन है, पीसने की सुंदरता (60%) शून्य से 200 जाल है। एल्युमीनियम धूल का उपयोग कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है, जो एल्यूमीनियम पाउडर के उत्पादन में अपशिष्ट है। बंद हॉपर से जले हुए चूने और ड्रम से एल्युमीनियम को बैचिंग स्केल और फिर मिक्सर में डाला जाता है। मिलाने के बाद, चार्ज को सूखा ब्रिकेट किया जाता है। उल्लिखित संयंत्र में, रिटॉर्ट भट्टियों में कैल्शियम कम किया जाता है, जो पहले सिलिकोथर्मल विधि (चित्र 3) द्वारा मैग्नीशियम प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता था। भट्टियों को जनरेटर गैस से गर्म किया जाता है। प्रत्येक भट्टी में 28% Cr और 15% Ni युक्त दुर्दम्य स्टील से बने 20 क्षैतिज रिटॉर्ट हैं।

चित्र 3- कैल्शियम उत्पादन के लिए रिटॉर्ट ओवन

मुंहतोड़ जवाब की लंबाई 3 मीटर, व्यास 254 मिमी, दीवार की मोटाई 28 मिमी। मुंहतोड़ जवाब के गर्म हिस्से में रिकवरी होती है और वाणी से निकले ठंडे सिरे में संक्षेपण होता है। ब्रिकेट्स को पेपर बैग में मुंहतोड़ जवाब में पेश किया जाता है, फिर कंडेनसर डाला जाता है और मुंहतोड़ जवाब बंद कर दिया जाता है। चक्र की शुरुआत में यांत्रिक वैक्यूम पंपों द्वारा हवा को खाली कर दिया जाता है। फिर प्रसार पंप जुड़े हुए हैं और अवशिष्ट दबाव 20 माइक्रोन तक कम हो गया है।

रिटॉर्ट्स को 1200 ° तक गर्म किया जाता है। 12 घंटे के बाद। लोड करने के बाद, मुंहतोड़ जवाब खोले और उतारे जाते हैं। परिणामी कैल्शियम में स्टील की आस्तीन की सतह पर जमा बड़े क्रिस्टल के घने द्रव्यमान के खोखले सिलेंडर का आकार होता है। कैल्शियम में मुख्य अशुद्धता मैग्नीशियम है, जो पहली जगह में कम हो जाती है और मुख्य रूप से लाइनर से सटे परत में केंद्रित होती है। औसतन, अशुद्धियों की सामग्री है; 0.5-1% Mg, लगभग 0.2% Al, 0.005-0.02% Mn, 0.02% N तक, अन्य अशुद्धियाँ - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - 0.005-0.04% की सीमा में होते हैं। ए. यू. टैट्स और एआई वोइनित्सकी ने एल्युमिनोथर्मल विधि द्वारा कैल्शियम प्राप्त करने के लिए कोयला हीटरों के साथ एक अर्ध-कारखाना इलेक्ट्रिक वैक्यूम भट्टी का उपयोग किया और एल्युमीनियम के उपयोग की एक डिग्री हासिल की, एल्युमीनियम 0.78 किग्रा की विशिष्ट खपत, चार्ज की विशिष्ट खपत, क्रमशः , 4.35 किग्रा और विशिष्ट बिजली की खपत 14 kW / h प्रति 1 किग्रा धातु।

परिणामी धातु, मैग्नीशियम अशुद्धियों के अपवाद के साथ, अपेक्षाकृत उच्च शुद्धता की थी। औसतन, इसमें अशुद्धियों की मात्रा थी: 0.003-0.004% Fe, 0.005-0.008% Si, 0.04-0.15% Mn, 0.0025-0.004% Cu, 0.006-0.009% N, 0.25% Al।

2.3.2 सिलिकोथर्मल रिकवरी विधि कैल्शियम

सिलिकोथर्मल विधि बहुत आकर्षक है; कम करने वाला एजेंट फेरोसिलिकॉन है, अभिकर्मक एल्यूमीनियम की तुलना में बहुत सस्ता है। हालांकि, एल्युमिनोथर्मल की तुलना में सिलिकोथर्मल प्रक्रिया को अंजाम देना अधिक कठिन होता है। सिलिकॉन द्वारा कैल्शियम ऑक्साइड की कमी समीकरण के अनुसार होती है

CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2 सीए। (अठारह)

मुक्त ऊर्जा के मूल्यों से परिकलित कैल्शियम का संतुलन वाष्प दाब है:

° 1300140015001600Р, मिमी एचजी। एसटी0,080,150,752,05

इसलिए, 0.01 मिमी एचजी के क्रम के निर्वात में। कला। 1300 ° के तापमान पर कैल्शियम ऑक्साइड की कमी थर्मोडायनामिक रूप से संभव है। व्यवहार में, स्वीकार्य गति सुनिश्चित करने के लिए, प्रक्रिया को 1400-1500 ° के तापमान पर किया जाना चाहिए।

सिलिकॉन-एल्यूमीनियम के साथ कैल्शियम ऑक्साइड की कमी प्रतिक्रिया कुछ आसान होती है, जिसमें मिश्र धातु के एल्यूमीनियम और सिलिकॉन दोनों कम करने वाले एजेंटों के रूप में काम करते हैं। यह प्रयोगों द्वारा स्थापित किया गया है कि शुरुआत में एल्यूमीनियम के साथ कमी प्रबल होती है; और प्रतिक्रिया bCaO 3Al . के अंतिम गठन के साथ आगे बढ़ती है 2Oz ऊपर उल्लिखित योजना के अनुसार (चित्र 1)। उच्च तापमान पर सिलिकॉन की कमी महत्वपूर्ण हो जाती है जब अधिकांश एल्यूमीनियम प्रतिक्रिया करता है; प्रतिक्रिया 2CaO SiO . के गठन के साथ आगे बढ़ती है 2. संक्षेप में, एल्युमिनियम सिलिको के साथ कैल्शियम ऑक्साइड की अपचयन अभिक्रिया निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

एमएसआई + एन अल + (4 एम +2 ?) सीएओ = एम (2CaO SiO 2) + ?n (5СаО अली 2ओ 3 ) + (2m +1, 5n) Ca.

ए। यू। टैट्स और ए। आई। वोइनिट्स्की के अध्ययनों ने स्थापित किया है कि कैल्शियम ऑक्साइड 75% फेरोसिलिकॉन से 50-75% की धातु उपज के साथ 1400-1450 ° के तापमान पर 0.01-0.03 मिमी एचजी के वैक्यूम में कम हो जाता है। कला ।; सिलिकॉन-एल्यूमीनियम जिसमें 60-30% Si और 32-58% Al (बाकी लोहा, टाइटेनियम, आदि है), 0.01 के वैक्यूम में 1350-1400 ° के तापमान पर लगभग 70% की धातु उपज के साथ कैल्शियम ऑक्साइड को कम करता है -0.05 मिमी एचजी ... कला। अर्ध-कारखाने पैमाने पर प्रयोगों ने फेरोसिलिकॉन और एल्यूमीनियम सिलिको के साथ चूने से कैल्शियम प्राप्त करने की मौलिक संभावना को साबित कर दिया है। इस अस्तर प्रक्रिया की शर्तों के तहत मुख्य वाद्य कठिनाई एक रैक का चयन है।

इस समस्या को हल करते समय, विधि को उद्योग में लागू किया जा सकता है। कैल्शियम कार्बाइड का अपघटन कैल्शियम कार्बाइड के अपघटन से धात्विक कैल्शियम प्राप्त करना

सीएसी2 = सीए + 2C

आशाजनक तरीकों के लिए जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए। इस मामले में, ग्रेफाइट दूसरे उत्पाद के रूप में प्राप्त किया जाता है। वी। मौडरली, ई। मोजर, और वी। ट्रेडवेल ने थर्मोकेमिकल डेटा से कैल्शियम कार्बाइड के गठन की मुक्त ऊर्जा की गणना की, शुद्ध कैल्शियम कार्बाइड पर कैल्शियम के वाष्प दबाव के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति प्राप्त की:

सीए = 1.35 - 4505 \ टी (1124 - 1712 डिग्री के),

एलजीपी सीए = 6.62 - 13523 \ टी (1712-2000 डिग्री के)।

जाहिरा तौर पर, वाणिज्यिक कैल्शियम कार्बाइड इन भावों की तुलना में काफी अधिक तापमान पर विघटित होता है। वही लेखक 1 मिमी एचजी के वैक्यूम में 1600-1800 ° पर कॉम्पैक्ट गांठ में कैल्शियम कार्बाइड के थर्मल अपघटन की रिपोर्ट करते हैं। कला। ग्रेफाइट की उपज 94% थी, रेफ्रिजरेटर पर घने जमा के रूप में कैल्शियम प्राप्त किया गया था। A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar ने कैल्शियम कार्बाइड के अपघटन द्वारा प्राप्त ग्रेफाइट के गुणों को निर्धारित करने के लिए बाद वाले को 0.3-1 मिमी Hg के वैक्यूम में गर्म किया। कला। 1630-1750 ° के तापमान पर। परिणामी ग्रेफाइट बड़े अनाज, उच्च विद्युत चालकता और कम थोक घनत्व में एचेसन ग्रेफाइट से भिन्न होता है।

3. व्यावहारिक भाग

इलेक्ट्रोलाइज़र से 100 kA की वर्तमान ताकत के साथ मैग्नीशियम का दैनिक डालना 960 किलोग्राम था जब स्नान को मैग्नीशियम क्लोराइड से खिलाया गया था। इलेक्ट्रोलाइज़र के मज़ाक में वोल्टेज 0.6 V है। निर्धारित करें:

)कैथोड पर वर्तमान आउटपुट;

)प्रति दिन प्राप्त क्लोरीन की मात्रा, बशर्ते कि एनोड पर वर्तमान आउटपुट केटोड पर वर्तमान आउटपुट के बराबर हो;

)MgCl . की दैनिक फिलिंग 2इलेक्ट्रोलाइज़र में, बशर्ते कि MgCl . की हानि हो 2 मुख्य रूप से कीचड़ और धुएं के साथ होता है। MgCl . युक्त कीचड़ 0.1 प्रति 1 टन Mg की मात्रा 2 उदात्त 50% में। उदात्त की मात्रा 0.05 टन प्रति 1 टन Mg है। डाला मैग्नीशियम क्लोराइड की संरचना,%: 92 MgCl2 और 8 NaCl।

.कैथोड पर वर्तमान आउटपुट निर्धारित करें:

एम आदि = मैं ? क मिलीग्राम · ?

?= एम आदि \ मैं ?क मिलीग्राम = 960,000 \ 100,000 0.454 24 = 0.881 या 88.1%

.प्रति दिन प्राप्त Cl की मात्रा निर्धारित करें:

x = 960000g \ 24 g \ mol = 40,000 mol

हम मात्रा में अनुवाद करते हैं:

एक्स = 126,785.7 एम3

3.ए) शुद्ध MgCl खोजें 2, 960 किलो मिलीग्राम के उत्पादन के लिए।

x = 95 960 \ 24.3 = 3753 किग्रा = 37.53 टी।

बी) कीचड़ के साथ नुकसान। मैग्नीशियम इलेक्ट्रोलाइज़र की संरचना से,%: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0.8-2 टीआईओ 2, 0.4-1.0 सी, 35 एमजीसीएल 2 .

किलो - 1000 किलो

एम श्ली = 960 किग्रा - प्रति दिन कीचड़ का द्रव्यमान।

96 किलो कीचड़ प्रति दिन: 96 0.35 (MgCl2 .) कीचड़ के साथ)।

सी) उच्च बनाने की क्रिया के साथ नुकसान:

किलो - 1000 किलो

किग्रा उच्च बनाने की क्रिया: 48 0.5 = 24 किग्रा MgCl 2 उदात्त के साथ।

कुल मिलाकर, आपको Mg भरना होगा:

33.6 + 24 = 3810.6 किग्रा MgCl2 प्रति दिन

ग्रन्थसूची

धातुकर्म III की मूल बातें

<#"justify">धातु विज्ञान अल और एमजी। वेटुकोव एम.एम., त्सिप्लोकोव ए.एम.

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कैल्शियम के प्राकृतिक यौगिक (चाक, संगमरमर, चूना पत्थर, जिप्सम) और उनके सरलतम प्रसंस्करण (चूने) के उत्पाद प्राचीन काल से लोगों को ज्ञात हैं। 1808 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी ने पारा कैथोड के साथ गीले बुझे हुए चूने (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड) के इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया और कैल्शियम अमलगम (पारा के साथ कैल्शियम का एक मिश्र धातु) प्राप्त किया। इस मिश्र धातु से, आसुत पारा होने से डेवी को शुद्ध कैल्शियम प्राप्त हुआ।
उन्होंने लैटिन "कैल्क्स" से नए रासायनिक तत्व का नाम भी सुझाया, जिसका अर्थ है चूना पत्थर, चाक और अन्य नरम पत्थरों का नाम।

प्रकृति में होना और प्राप्त करना:

कैल्शियम पृथ्वी की पपड़ी (3% से अधिक) में पांचवां सबसे प्रचुर तत्व है, कई चट्टानें बनाता है, जिनमें से कई कैल्शियम कार्बोनेट पर आधारित हैं। इनमें से कुछ चट्टानें कार्बनिक मूल (शेल रॉक) की हैं, जो वन्यजीवों में कैल्शियम की महत्वपूर्ण भूमिका को दर्शाती हैं। प्राकृतिक कैल्शियम 40 से 48 तक द्रव्यमान संख्या वाले 6 समस्थानिकों का मिश्रण है, जिसमें 40 Ca कुल का 97% है। अन्य कैल्शियम समस्थानिक भी परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किए गए हैं, उदाहरण के लिए, रेडियोधर्मी 45 Ca।
एक साधारण कैल्शियम पदार्थ प्राप्त करने के लिए, इसके लवण या एल्युमोथर्मी के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग किया जाता है:
4CaO + 2Al = Ca (AlO 2) 2 + 3Ca

भौतिक गुण:

एक क्यूबिक फेस-केंद्रित जाली के साथ एक सिल्वर-ग्रे धातु, क्षार धातुओं की तुलना में काफी कठिन है। गलनांक 842 डिग्री सेल्सियस, क्वथनांक 1484 डिग्री सेल्सियस, घनत्व 1.55 ग्राम / सेमी 3। उच्च दबाव और तापमान पर, लगभग 20K अतिचालक अवस्था में चला जाता है।

रासायनिक गुण:

कैल्शियम क्षार धातुओं की तरह सक्रिय नहीं है, हालांकि इसे खनिज तेल की एक परत के नीचे या कसकर बंद धातु के ड्रम में संग्रहित किया जाना चाहिए। पहले से ही सामान्य तापमान पर, यह हवा में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ-साथ जल वाष्प के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। गर्म होने पर, यह एक लाल-नारंगी लौ के साथ हवा में जलता है, नाइट्राइड के मिश्रण के साथ एक ऑक्साइड बनाता है। मैग्नीशियम की तरह, कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण में कैल्शियम जलता रहता है। गर्म होने पर, यह अन्य गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, ऐसे यौगिक बनाते हैं जो संरचना में हमेशा स्पष्ट नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए:
सीए + 6 बी = सीएबी 6 या सीए + पी => सीए 3 पी 2 (और सीएपी या सीएपी 5)
इसके सभी यौगिकों में, कैल्शियम की ऑक्सीकरण अवस्था +2 होती है।

सबसे महत्वपूर्ण कनेक्शन:

कैल्शियम ऑक्साइड CaO- ("क्विक्लाइम") एक सफेद पदार्थ, एक क्षारीय ऑक्साइड, पानी के साथ सख्ती से प्रतिक्रिया करता है ("बुझा हुआ"), एक हाइड्रॉक्साइड में बदल जाता है। कैल्शियम कार्बोनेट के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त।

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड Ca (OH) 2- ("बुझा हुआ चूना") सफेद पाउडर, पानी में थोड़ा घुलनशील (0.16 ग्राम / 100 ग्राम), मजबूत क्षार। कार्बन डाइऑक्साइड का पता लगाने के लिए एक समाधान ("चूने का पानी") का उपयोग किया जाता है।

कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3- कैल्शियम (चाक, संगमरमर, चूना पत्थर, शैल रॉक, कैल्साइट, आइसलैंडिक स्पर) के अधिकांश प्राकृतिक खनिजों का आधार। शुद्ध सफेद या रंगहीन पदार्थ। क्रिस्टल, गर्म होने पर (900-1000 C) कैल्शियम ऑक्साइड बनाते हुए विघटित हो जाते हैं। पी-रिम नहीं, एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, कार्बन डाइऑक्साइड से संतृप्त पानी में घुलने में सक्षम है, बाइकार्बोनेट में बदल जाता है: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2. रिवर्स प्रक्रिया कैल्शियम कार्बोनेट के जमाव की उपस्थिति की ओर ले जाती है, विशेष रूप से स्टैलेक्टाइट्स और स्टैलेग्माइट्स जैसी संरचनाओं में
यह स्वाभाविक रूप से डोलोमाइट CaCO 3 * MgCO 3 . में भी होता है

कैल्शियम सल्फेट सीएएसओ 4- एक सफेद पदार्थ, प्रकृति में CaSO 4 * 2H 2 O ("जिप्सम", "सेलेनाइट")। बाद वाला, सावधानीपूर्वक गर्म करने पर (180 C), CaSO 4 * 0.5H 2 O ("जला हुआ जिप्सम", "एलाबस्टर") में बदल जाता है - एक सफेद पाउडर, जब पानी के साथ मिलाया जाता है तो CaSO 4 * 2H 2 O के रूप में बनता है। एक ठोस, पर्याप्त रूप से मजबूत सामग्री का। पानी में थोड़ा घुलनशील, सल्फ्यूरिक एसिड की अधिकता में यह घुलने में सक्षम होता है, जिससे हाइड्रोसल्फेट बनता है।

कैल्शियम फॉस्फेट सीए 3 (पीओ 4) 2- ("फॉस्फोराइट"), अघुलनशील, मजबूत एसिड की क्रिया के तहत अधिक घुलनशील कैल्शियम हाइड्रो- और डायहाइड्रोजन फॉस्फेट में गुजरता है। फास्फोरस, फॉस्फोरिक एसिड, फॉस्फोरिक उर्वरकों के उत्पादन के लिए फीडस्टॉक। कैल्शियम फॉस्फेट को एपेटाइट्स में भी शामिल किया जाता है, प्राकृतिक यौगिकों में अनुमानित फॉर्मूला सीए 5 3 वाई, जहां वाई = एफ, सीएल, या ओएच, क्रमशः फ्लोरो-, क्लोरो- या हाइड्रोक्साइपेटाइट होता है। फॉस्फोराइट के साथ, एपेटाइट कई जीवित जीवों के कंकाल का हिस्सा है, जिसमें शामिल हैं। और एक व्यक्ति।

कैल्शियम फ्लोराइड सीएएफ 2 - (प्राकृतिक ।:"फ्लोराइट", "फ्लोरस्पार"), सफेद रंग का एक अघुलनशील पदार्थ। अशुद्धियों के कारण प्राकृतिक खनिजों में विभिन्न प्रकार के रंग होते हैं। गर्म होने पर और यूवी विकिरण के तहत अंधेरे में चमकता है। धातु प्राप्त करते समय स्लैग की तरलता ("फ़्यूज़िबिलिटी") बढ़ जाती है, जो कि फ्लक्स के रूप में इसके उपयोग के कारण होती है।

कैल्शियम क्लोराइड CaCl 2- बेरंग। क्रिस्ट पानी में अच्छी तरह से आर-रिम में। क्रिस्टलीय हाइड्रेट CaCl 2 * 6H 2 O बनाता है। निर्जल ("फ्यूज्ड") कैल्शियम क्लोराइड एक अच्छा desiccant है।

कैल्शियम नाइट्रेट Ca (NO 3) 2- ("कैल्शियम नाइट्रेट") रंगहीन। क्रिस्ट पानी में अच्छी तरह से आर-रिम में। पायरोटेक्निक रचनाओं का एक अभिन्न अंग, जो लौ को लाल-नारंगी रंग देता है।

कैल्शियम कार्बाइड सीएС 2- पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो-तामी एसिटिलीन बनाता है, उदाहरण के लिए: सीएसी 2 + एच 2 ओ = सी 2 एच 2 + सीए (ओएच) 2

आवेदन:

धात्विक कैल्शियम का उपयोग कुछ कठोर-से-कम धातुओं ("कैल्सीथर्मी") के उत्पादन में एक मजबूत रिडक्टेंट के रूप में किया जाता है: क्रोमियम, आरईई, थोरियम, यूरेनियम, आदि। तांबा, निकल, विशेष स्टील्स और कांस्य, कैल्शियम के धातु विज्ञान में और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग सल्फर, फास्फोरस, अतिरिक्त कार्बन की हानिकारक अशुद्धियों को दूर करने के लिए किया जाता है।
कैल्शियम का उपयोग उच्च निर्वात और अक्रिय गैस शोधन में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को बांधने के लिए भी किया जाता है।
न्यूट्रॉन-अतिरिक्त 48 Ca आयनों का उपयोग नए रासायनिक तत्वों के संश्लेषण के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, तत्व संख्या 114। एक अन्य कैल्शियम समस्थानिक, 45 Ca, का उपयोग कैल्शियम की जैविक भूमिका और पर्यावरण में इसके प्रवास के अध्ययन में रेडियोधर्मी लेबल के रूप में किया जाता है।

कई कैल्शियम यौगिकों के आवेदन का मुख्य क्षेत्र निर्माण सामग्री (सीमेंट, भवन मिश्रण, ड्राईवॉल, आदि) का उत्पादन है।

कैल्शियम जीवित जीवों की संरचना में मैक्रोन्यूट्रिएंट्स में से एक है, जो कशेरुकियों के आंतरिक कंकाल और बाहरी कई अकशेरूकीय, अंडे के खोल दोनों के निर्माण के लिए आवश्यक यौगिकों का निर्माण करता है। कैल्शियम आयन भी इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल होते हैं, जिससे रक्त का थक्का जम जाता है। बचपन में कैल्शियम की कमी से रिकेट्स होता है, बुजुर्गों में - ऑस्टियोपोरोसिस। कैल्शियम का स्रोत डेयरी उत्पाद हैं, एक प्रकार का अनाज, नट्स, और विटामिन डी इसके अवशोषण में योगदान देता है। कैल्शियम की कमी के मामले में, विभिन्न दवाओं का उपयोग किया जाता है: कैल्सेक्स, कैल्शियम क्लोराइड समाधान, कैल्शियम ग्लूकोनेट, आदि।
मानव शरीर में कैल्शियम का द्रव्यमान अंश 1.4-1.7% है, दैनिक आवश्यकता 1-1.3 ग्राम (उम्र के आधार पर) है। कैल्शियम के अत्यधिक सेवन से हाइपरलकसीमिया हो सकता है - आंतरिक अंगों में इसके यौगिकों का जमाव, रक्त वाहिकाओं में रक्त के थक्कों का निर्माण। स्रोत:
कैल्शियम (तत्व) // विकिपीडिया। यूआरएल: http://ru.wikipedia.org/wiki/कैल्शियम (पहुंच की तिथि: 03/01/2014)।
रासायनिक तत्वों का लोकप्रिय पुस्तकालय: कैल्शियम। // यूआरएल: http://n-t.ru/ri/ps/pb020.htm (3.01.2014)।

परिभाषा

कैल्शियम- आवर्त सारणी का बीसवां तत्व। पदनाम - लैटिन "कैल्शियम" से सीए। चतुर्थ अवधि में स्थित, आईआईए समूह। धातुओं को संदर्भित करता है। कोर का चार्ज 20 है।

कैल्शियम प्रकृति में सबसे प्रचुर तत्वों में से एक है। इसमें पृथ्वी की पपड़ी में लगभग 3% (द्रव्यमान) होता है। यह चूना पत्थर और चाक के साथ-साथ संगमरमर के कई जमाओं के रूप में होता है, जो कैल्शियम कार्बोनेट CaCO 3 की प्राकृतिक किस्में हैं। बड़ी मात्रा में जिप्सम CaSO 4 × 2H 2 O, फॉस्फोराइट Ca 3 (PO 4) 2 और अंत में, विभिन्न कैल्शियम युक्त सिलिकेट भी होते हैं।

एक साधारण पदार्थ के रूप में, कैल्शियम एक निंदनीय, बल्कि कठोर सफेद धातु है (चित्र 1)। हवा में, यह जल्दी से ऑक्साइड की एक परत से ढक जाता है, और गर्म होने पर यह एक चमकदार लाल रंग की लौ से जल जाता है। कैल्शियम ठंडे पानी के साथ अपेक्षाकृत धीमी गति से प्रतिक्रिया करता है, लेकिन यह जल्दी से गर्म पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है, जिससे हाइड्रॉक्साइड बनता है।

चावल। 1. कैल्शियम। दिखावट।

कैल्शियम का परमाणु और आणविक भार

किसी पदार्थ का आपेक्षिक आणविक भार (M r) एक संख्या है जो दर्शाती है कि किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से अधिक है, और एक तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (Ar) है। किसी रासायनिक तत्व के परमाणुओं का औसत द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है।

चूंकि मुक्त अवस्था में कैल्शियम मोनोएटोमिक सीए अणुओं के रूप में मौजूद होता है, इसलिए इसके परमाणु और आणविक भार के मान मेल खाते हैं। वे 40.078 के बराबर हैं।

कैल्शियम समस्थानिक

यह ज्ञात है कि प्रकृति में, कैल्शियम चार स्थिर आइसोटोप 40 सीए, 42 सीए, 43 सीए, 44 सीए, 46 सीए और 48 सीए के रूप में हो सकता है, जिसमें आइसोटोप 40 सीए (99.97%) की स्पष्ट प्रबलता है। इनकी द्रव्यमान संख्या क्रमश: 40, 42, 43, 44, 46 और 48 है। 40 Ca समस्थानिक के नाभिक में बीस प्रोटॉन और बीस न्यूट्रॉन होते हैं, और शेष समस्थानिक केवल न्यूट्रॉन की संख्या में इससे भिन्न होते हैं।

34 से 57 तक बड़े पैमाने पर कैल्शियम के कृत्रिम समस्थानिक हैं, जिनमें से सबसे स्थिर 102 हजार साल के आधे जीवन के साथ 41 सीए है।

कैल्शियम आयन

कैल्शियम परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर पर, दो इलेक्ट्रॉन होते हैं जो वैलेंस होते हैं:

1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी 6 4एस 2.

रासायनिक अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, कैल्शियम अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, अर्थात। उनका दाता है, और एक सकारात्मक चार्ज आयन में बदल जाता है:

सीए 0 -2e → सीए 2+।

कैल्शियम के अणु और परमाणु

मुक्त अवस्था में कैल्शियम मोनोएटोमिक Ca अणुओं के रूप में मौजूद होता है। यहाँ कुछ गुण हैं जो कैल्शियम परमाणु और अणु की विशेषता रखते हैं:

कैल्शियम मिश्र धातु

कुछ सीसा मिश्र धातुओं में कैल्शियम एक मिश्रधातु घटक के रूप में कार्य करता है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1