22. ЕЛЕМЕНТИ ІIА ГРУПИ. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
22. ЕЛЕМЕНТИ ІIА ГРУПИ. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
22.1. Кальцій
Латинською “calix” означає вапно, крейду, мармур. Від цього слова утворилась сучасна назва Кальцій. Сполуки кальцію використовувались з давніх часів. Ще у І ст. н.е. у Римській імперії було відоме негашене вапно (кальцій оксид), гашене вапно (кальцій гідроксид) і бетон.
Поширення в природі. Кальцій – один з найпоширеніших елементів на Землі. Із солей кальцію утворені гірські масиви, глинисті породи, він міститься у рослинах і тваринах, морській та річковій воді. У природі він зустрічаються лише у вигляді сполук (табл. 22.1).
Таблиця 22.1
Деякі природні сполуки кальцію
|
Назва мінералу |
Формула |
|
Кальцит (вапняк, мармур) |
CaCO3 |
|
Доломіт |
CaCO3·MgCO3 |
|
Гіпс |
CaSO4·2H2O |
|
Флюорит |
CaF2 |
|
Апатит (фторапатит, гідроксилапатит) |
Ca5(PO4)3X (X = F, OH) |
Велика кількість кальцію міститься у рослинних і тваринних організмах. До складу кісток входить біля 80% кальцій фосфату.
Одержання. Металічний кальцій вперше одержав Г. Деві (Англія, 1808 р.) при електролізі розплаву кальцій гідроксиду Ca(OH)2. Зараз кальцій одержують електролізом розплаву кальцій хлориду і кальцій фториду СaCl2 + CaF2. У 1865 р. М.М Бекетов (Росія) запропонував алюмотермічний спосіб добування кальцію при температурі 1100 – 1200 0С.
Фізичні властивості. Кальцій – сріблясто-білий метал, з хорошою тепло- та електропровідністю, пластичний, ковкий (табл. 22.2.)
Таблиця 22.2
Деякі властивості кальцію
|
|
Кальцій |
|
Порядковий номер |
20 |
|
Атомна маса |
40 |
|
Конфігурація зовнішнього електронного рівня |
4s2 |
|
Атомний радіус, пм |
197 |
|
Густина, г/см3 |
1,54 |
|
Температура плавлення, 0С |
842 |
|
Температура кипіння, 0С |
1495 |
Хімічні властивості. Кальцій – хімічно активний метал, що зумовлено низьким значенням енергії іонізації (легкістю віддачі електронів). Як типовий метал, кальцій виявляє тільки відновні властивості.
При контакті з повітрям кальцій вкривається плівкою, що складається з нітриду, оксиду i карбонату. Тому кальцій зберігають в герметичному посуді під шаром гасу, який захищає від контакту з повітрям.
І. Взаємодія з простими речовинами.
Кальцій за м’яких умов реагує з усіма неметалами (крім благородних газів), виявляючи при цьому винятково відновні властивості. З воднем, галогенами, вуглецем, киснем, сіркою, азотом, фосфором утворюються відповідні бінарні сполуки (див. Бінарні сполуки). При їх гідролізі утворюються відповідні водневі сполуки неметалів та кальцій гідроксид.
ІІ. Взаємодія зі складними речовинами.
1. Кальцій повільно розчиняється в холодній воді і швидше – у гарячій, з утворенням кальцій гідроксиду Са(ОН)2 і виділенням водню Н2:
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2.
2. Взаємодія з кислотами-неокисниками (HHal) відбувається з утворенням відповідних солей і виділенням водню:
Са + 2НHal = CaНal2 + Н2.
При взаємодії з кислотами-окисниками (концентровані HNO3, H2SO4, розбавлена HNO3) водень не утворюється, а виділяються продукти відновлення відповідних кислот (див. Нітратна кислота та Сульфатна кислота):
4Ca + 10HNO3р. = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O,
4Ca + 10HNO3к. = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O,
4Ca + 5H2SO4к. = 4CaSO4 + H2S + 4H2O.