Propriétés du calcium, structure, obtenant, utilisations

Il calcium Il s'agit d'un métal alcalin qui appartient au groupe 2 de la table périodique (SR. Scholambara). Ce métal occupe la cinquième place en abondance entre les éléments présents dans la croûte terrestre; Derrière le fer et l'aluminium. Il est représenté avec le symbole chimique CA, et son nombre atomique est de 20.

Le calcium représente 3,64% de la croûte terrestre et est le métal le plus abondant du corps humain, représentant 2% de son poids. Il n'est pas de nature libre; Mais cela fait partie de nombreux minéraux et composés chimiques.

Calcium métallique à haute pureté stocké dans l'huile minérale pour le protéger de l'oxygène et de l'humidité. Source: 2 × 910 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]

Par exemple, il est situé dans le minéral Calcita, qui à son tour fait partie du calcaire. Le carbonate de calcium est présent sur Terre comme le marbre, la dolomite, la coquille d'oeuf, la chorale, les perles, les stalactites, les stalagmites, ainsi que dans les coquilles de nombreux animaux ou escargots marins.

De plus, le calcium fait partie d'autres minéraux, comme le plâtre, l'anhydrite, la fluorite et l'apatite. Il n'est donc pas surprenant qu'il soit synonyme d'os au niveau culturel.

Lorsque le calcium est exposé à l'air, un revêtement jaunâtre est couvert, le produit d'un mélange d'oxyde, de nitrur et d'hydroxyde de calcium. Cependant, la surface fraîchement coupée est brillante, blanc argenté. Il est doux avec une dureté sur l'échelle de 1,75 Mohs.

Le calcium remplit de nombreuses fonctions dans les êtres vivants, parmi lesquels font partie des composés qui déterminent la structure et le fonctionnement du système osseux; intervient dans la cascade de coagulation activant plusieurs facteurs de coagulation, s'identifiez comme facteur IV.

De plus, le calcium intervient dans la contraction musculaire, permettant l'union des protéines contractiles (actine et myosine); et facilite la libération de certains neurotransmetteurs, y compris l'acétylcholine.

Chimiquement participe presque toujours à ses composés organiques ou inorganiques tels que la came divalent²⁺. C'est l'un des cations avec le plus grand nombre de coordination, c'est-à-dire qu'il peut interagir avec plusieurs molécules ou ions en même temps.

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Histoire

Dans les temps anciens

Composés de calcium tels que la chaux (CAO) ou le plâtre (cas₄) ont été utilisés depuis des millénaires par homme, ignorant leur structure chimique. Chaux comme matériau de construction et plâtre pour l'élaboration des sculptures ont été utilisées 7.000 ans un.C.

En Mésopotamie, un four à chaux a été trouvé qui a été utilisé 2.500 A.C. Dans une période proche, le plâtre a été utilisé lors de la construction de la grande pyramide de Giza.

Identification et isolement

Joseph Black (1755) a expliqué que la chaux est plus légère que le calcaire (carbonate de calcium) qui lui donne naissance. En effet, il perd le dioxyde de carbone pendant le chauffage.

Antoine Lavoir (1787) a conclu que la chaux devrait être un oxyde d'un élément chimique inconnu.

Sir Humphrey Davy (1808) précisément dans l'année où il a découvert Boro, a fait de même avec le calcium en utilisant la technique d'électrolyse, utilisée par Jakar Berzelius et Magnus Martin.

Davy Calcium et magnésium isolés Davy en utilisant la même conception expérimentale.  J'ai mélangé de l'oxyde de calcium avec de l'oxyde de mercure (II) sur une plaque de platine, utilisé comme anode (+), tandis que la cathode (-) était un fil de platine partiellement submergé dans le mercure.

Peut vous servir: hybridation chimique

L'électrolyse a produit un amalgame de calcium et de mercure. Pour purifier le calcium, l'amalgame a été soumis à une distillation. Cependant, aucun calcium pur n'a été obtenu.

Propriétés

Description physique

Métal blanc argenté, passez en blanc grisâtre lorsqu'il est exposé à l'air. Dans Humid Air acquiert un brouillard gris bleuâtre. Poussière solide ou sèche. Structure cristalline centrée sur le visage.

Poids atomique

40 078 g / mol.

Point de fusion

842 ºC.

Point d'ébullition

1.484 ºC.

Densité

-1,55 g / cm³ à température ambiante.

-1 378 g / cm³ À l'état liquide au point de fusion.

Chaleur de fusion

8,54 kJ / mol.

Chaleur de vaporisation

154,7 kJ / mol.

Capacité calorique molaire

25 929 J / (mol · k).

Capacité calorique spécifique

0,63 J / g · k

Électronégativité

1.0 sur l'échelle Pauling

Énergie d'ionisation

-Première ionisation 589,8 kJ / mol

-Deuxième ionisation 1.145 kJ / mol

-Troisième ionisation 4.912 kJ / mol

-Quatrième ionisation 6.490,57 kJ / mol et il y a 4 énergies d'ionisation supplémentaires.

Radio atomique

197 h

Radio-covalent

176 ± 10 h

Dilatation thermique

22,3 µm / m · k à 20 ° C.

Conductance thermique

201 w / m · k

Résistivité électrique

336 nΩ · m à 20 ºC.

Dureté

1,75 sur l'échelle MOHS.

Isotopes

Le calcium a 6 isotopes naturels: ⁴⁰CA, ⁴²CA, ⁴³CA, ⁴⁴CA, ⁴⁶CA et ⁴⁸CA et 19 isotopes synthétiques radioactifs. Les isotopes les plus abondants sont les ⁴⁰CA (96,94%), le ⁴⁴CA (2 086%) et ⁴²CA (0,647%).

Réactivité

Le calcium réagit spontanément avec de l'eau, provoquant un hydroxyde de calcium et d'hydrogène gazeux. Réagit avec l'oxygène et l'azote d'air, produisant respectivement l'oxyde de calcium et le nitrure de calcium. Lorsque la fraction est brûlée spontanément dans l'air.

Lorsque le calcium est chauffé, il réagit avec l'hydrogène pour former un haluro. Il réagit également avec tous les halogènes pour former des halogénuros. Il réagit également avec le bore, le soufre, le carbone et le phosphore.

Structure et configuration du calcium électronique

Les atomes de calcium se lient par les liaisons métalliques, contribuant à leurs deux électrons de Valencia à la marée des électrons. Ainsi, l'interaction entre les atomes de Ca et les bandes électroniques résultantes se terminent Cubique centré sur le visage).

Si ce CCC de calcium est chauffé à une température d'environ 450 ° C, il subit une transition vers la phase HCP (hexagonal compact, ou Hexagonal le plus proche emballé). C'est-à-dire que la structure devient dense.

L'atome de calcium a la configuration électronique suivante:

[Ar] 4s²

Ce qui expliquerait que les deux électrons de valence pour ce métal proviennent de leur orbital le plus externe 4S. Quand il les perd, le cation divalent est formé²⁺, Gas islectronique à Noble Argon; Ceci est à la fois l'AR et le CA²⁺ Ils ont le même nombre d'électrons.

Ce sont les 4S des orbitales de calcium qui se combinent pour établir la bande Valence de ces cristaux. De la même manière, cela se produit avec les orbitales vides 4p, qui établissent une bande de conduite.

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Obtention

Le calcium est produit commercialement par l'électrolyse du chlorure de calcium fondu. Les réactions suivantes se produisent dans les électrodes:

Dans l'anode: 2Cl^- (L) => cl₂ (g) + 2e^-

Le calcium est déposé sous forme de métal dans la cathode lors de la capture des électrons du calcium ionique.

Dans la cathode: CA²⁺ (L) +2 e^-    => CA (s)

À petite échelle, du calcium peut se produire en réduisant l'oxyde de calcium avec de l'aluminium ou du chlorure de calcium avec du sodium métallique.

6 Cao +2 Al => 3 Ca + Ca₃Au₂SOIT₆

Cacl₂      +      2 Na => Ca + NaCl

Applications

Calcium élémentaire

Le calcium est utilisé comme additif dans la fabrication de ampoules en verre, ajoutant à l'ampoule pendant son stade initial d'élaboration. Il est également ajouté à la fin pour se combiner avec les gaz qui restent à l'intérieur de l'ampoule.

Il est utilisé comme désintégrateur dans la production de métaux tels que le cuivre et l'acier. L'alliage de calcium et de césium est utilisé dans les péddéliers pour générer des briseurs. Le calcium est un agent réducteur, mais a également des applications de désoxydation et de dégraissement.

Le calcium est utilisé dans la préparation de métaux tels que le chrome, le thorium, l'uranium surround et d'autres de leurs oxydes. Il est utilisé comme agent en alliage pour l'aluminium, le cuivre, le plomb, le magnésium et d'autres métaux de base; et comme désoxydant pour certains alliages à haute température.

Le calcium en alliage avec le plomb (0,04%) sert de couverture pour les câbles téléphoniques. Il est utilisé en alliage avec du magnésium dans les implants orthopédiques pour prolonger sa durée.

Carbonate de calcium

Il remplit le matériau en céramique, en verre, plastiques et peintures, ainsi que des matières premières pour la production de chaux. Le carbonate synthétique de haute pureté est utilisé en médecine comme complément alimentaire antiacide et calcique. Il est également utilisé comme additif alimentaire.

Oxyde de calcium

L'oxyde de calcium est utilisé dans l'industrie de la construction, utilisé dans le Frisado des murs. Il rejoint également le béton. Au XIXe siècle, les blocs d'oxyde de calcium ont été brûlés pour éclairer les étapes avec une lumière blanche intense.

La chaux (encore une fois, l'oxyde de calcium) est utilisé pour éliminer les composants indésirables de l'acier tels que le dioxyde de silicium (SIO₂) Présent dans le matériau en fer. Le produit de réaction est le silicate de calcium (Casio₃) appelé "Scora".

La chaux est combinée avec de l'eau pour former l'hydroxyde de calcium; Ce flocula composé et coule par des impuretés vers le bas des réservoirs.

L'intérieur des cheminées est recouvert de chaux pour éliminer les émanations des usines. Ainsi, par exemple, la capture de dioxyde de soufre (donc₂), qui contribue aux pluies acides et la transforme en sulfite de calcium (cas₃).

Chlorure de calcium

Le chlorure de calcium est utilisé dans le contrôle de la glace sur les routes; Conditionneur pour la tomate présente en conserve; Développement de carrosseries et de camions.

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Sulfate de calcium

Il est généralement présenté comme un cas₄· 2h₂Ou (plâtre), utilisé comme conditionneur de sol. Le plâtre calciné est utilisé dans la fabrication de tuiles, de planches et de rubans. Il est également utilisé pour l'immobilisation des fractures osseuses.

Phosphates de calcium

Les phosphates de calcium sont sous diverses formes et sont utilisés comme engrais. Sel de calcium acide (CAH₂Pote₄) Il est utilisé comme engrais et stabilisateur en plastique. Le phosphate de calcium fait partie du tissu osseux, en particulier sous forme d'hydroxyapatite.

Autres composés de calcium

Il existe de nombreux composés de calcium avec diverses applications. Par exemple, le carbure de calcium est utilisé pour obtenir de l'acétylène, utilisé dans la torche de soudage. L'alginate de calcium est utilisé comme agent épaississant dans les produits alimentaires tels que la crème glacée.

L'hypochlorite de calcium est utilisé comme agent blanchissant, déodorant, fongicide et algicide.

Le permanganate de calcium est un liquide d'hélice pour la fusée. Il est également utilisé comme agent purifiant de l'eau et en production textile.

Fonction biologique

Le calcium remplit de nombreuses fonctions dans les êtres vivants:

-Intervient dans la cascade de coagulation telle que le facteur IV.

-Il est nécessaire pour l'activation de plusieurs facteurs de coagulation, notamment la thrombine.

-Dans le calcium musculaire squelettique libère l'action inhibitrice d'un système protéique sur la contraction musculaire, permettant aux ponts d'actine-miosine de se former, ce qui produit une contraction.

-Stabiliser les canaux ioniques des cellules excitables. Dans une hypocalcémie, les canaux de sodium sont activés, ce qui produit l'entrée de sodium dans les cellules, une contraction soutenue (Tétanie) qui peut être mortelle peut être générée.

-De plus, le calcium favorise la libération du neurotransmetteur acétylcholine dans les bornes présynaptiques.

Risques et précautions

Réagir exothermiquement avec de l'eau. Par conséquent, il peut une fois produire de graves blessures dans la bouche, l'œsophage ou l'estomac.

À ce risque. Les précautions sont à protéger avec des masques qui évitent la poussière, les vêtements et la ventilation adéquats.

L'hypercalcémie est extrêmement dangereuse et peut être principalement causée par la sécrétion excessive de l'hormone parathyroïdienne ou un apport exagéré de vitamine D. L'apport excessif en calcium, par exemple supérieur à 2,5 g / jour, est rarement une cause d'hypercalcémie.

L'excès de calcium s'accumule dans les reins provoquant des calculs rénaux et une néphrose rénale. De plus, l'accumulation de calcium dans les parois des vaisseaux sanguins modifie son élasticité, qui pourrait être la cause de l'hypertension, ralentissant la circulation sanguine et la thrombose.

Une précaution fondamentale est l'inclusion entre les examens de laboratoire de celui du calcium, lors de l'observation du médecin dans les caractéristiques de symptomatologie du patient qui font suspecter l'hypercalcémie et initier un traitement approprié.

Les références

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