Kemi

Kalcium


Egenskaper

Kalcium är en silvervit, glänsande lättmetall som snabbt mattas i luften och gradvis oxiderar igenom.

Vid rumstemperatur kristalliseras metallen i ett ansiktscentrerat kubiskt gitter (kubiskt närmaste packning av sfärer).

Berättelse

Namnet kalcium kommer från latin calx bort. Så här hänvisade romarna till kalksten, krita och murbruk gjorda av dem. Kalcium erhölls först 1808 av J. J. Berzelius och M. M. Pontin med amalgammetoden, dvs genom elektrolys av kalciumsaltlösningar med bildning av kalciumamalgam och efterföljande uppvärmning av amalgamet i väteatmosfär (avdunstning av kvicksilvret). Självständigt, 1808, isolerade H. Davy också kalcium genom elektrolys.

Lyhördhet

Under normala förhållanden angrips kalcium endast långsamt av syre och halogener, men en kraftig reaktion inträffar vid upphettning.

När kalcium förbränns i luften bildas oxid och nitrid:

2Cirka+O22CirkaO3Cirka+N2Cirka3N2

Även med vatten sker endast en långsam reaktion vid rumstemperatur, medan en intensiv utveckling av väte sätter in vid upphettning:

Cirka+2H2OCirka(OH)2+H2

Även utspädda syror, som basmetall, löser kalcium mycket våldsamt i kylan och frigör väte.

Jämfört med andra oxider fungerar kalcium som ett reduktionsmedel.

Kalcium löser sig som ammoniak i flytande ammoniak, Cirka(NH3)6, den partiella bildandet av Cirka2+-Joner och solvatiserade elektroner dissocierade, vilket resulterade i en blåsvart färgning av lösningen.Kalcium reagerar med ammoniak i värmen via mellanstadierna kalciumamid och -imid till kalciumnitrid, Cirka3N2och kalciumhydrid, CirkaH2.


Kalcium - kemi och fysik


Namnet & quotEarthalkalimetalle & quot syftar på den ansenliga mängden kalcium- och magnesiumföreningar i jordskorpan. Kalcium och magnesium är förmodligen de viktigaste representanterna för denna familj av element.

Kemiska egenskaper:
De kemiska egenskaperna hos alkaliska jordartsmetaller liknar alkalimetallernas.

Profil av alkaliska jordartsmetaller:

element beryllium magnesium Kalcium strontium barium
Flamfärg Nej Nej tegelröd karmin ljusgrön
Element ikon Vara Mg Cirka Sr Ba
Atomisk massa 9,0 och 24,3 u 40,0 u 87,6 u 137,3 u
Smält temperatur 1285 °C 650 °C 845 °C 771 °C 726 °C
Koktemperatur 2477 °C 1105°C 1483 °C 1385 °C 1686 °C
densitet 1,85 g/cm 3 1,74 g/cm 3 1,54 g/cm 3 2,63 g/cm 3 3,62 g/cm 3
Hårdhet hård /> måttligt mjuk
Reaktion med vatten ingen reaktion livlig


Enskilda jordalkalimetaller i fokus:

Kalcium är en glänsande silver lättmetall och förekommer naturligt i många mineraler som kalksten, marmor, krita och gips. Två typiska reaktioner av kalcium är reaktionen med syre och reaktionen med vatten.

Kalcium + syre - & gt kalciumoxid

Magnesium är en glänsande silver lättmetall. Magnesiumlegeringar används särskilt i flygplanskonstruktioner på grund av deras lätthet. I luften är basmagnesiumet belagt med ett tunt, luftogenomträngligt oxidskikt som skyddar metallen under från ytterligare oxidation.


3. Strontium och barium
Strontium och barium har en viktig roll i tillverkningen av fyrverkerier, eftersom bariumsalter orsakar en grön, strontiumsalter en röd färg. Bariumoxid är en viktig komponent i glasögon för bildskärmar. Inom medicinen används bariumsulfat, som är olösligt i kroppen, som kontrastmedel för ultraljudsinspelningar, särskilt av njurarna och urinvägarna.


Kan någon visa reaktionen mellan kalcium och svavel i reaktionsekvationen?

Kan någon visa reaktionen mellan kalcium och svavel i reaktionsekvationen?

Men jag behöver det i elektronnotationen

Och vad kommer i slutet av ordet ekvation?

På bilden är det litiumjodid och vad är det med kalcium och svavel?

Där är kalciumsulfiden

Ca avger två elektroner och svavel tar två av dem

Hur många elektroner har kalcium

Hur många elektroner har svavel

När kalcium 2 frigörs måste kalcium ha mer än svavel?

Kalcium har 20 och 2 i det yttersta skalet som det kan avge

Svavel har 16 6 i det yttersta skalet och kräver 2 för att uppnå ädelgaskonfigurationen


Calcium and Co. kastar det molekylära konceptet överbord

Den Marburgske kemisten professor Dr. Tillsammans med en kinesisk forskargrupp har Gernot Frenking hittat och karakteriserat nya föreningar med barium, kalcium och strontium. Foto: Christian Stein för Marburg University Journal

"Atomer är kemins byggstenar med vilka kemister bygger ett nu nästan ohanterligt antal molekyler som innehåller kemiska bindningar på en mängd olika sätt", förklarar Gernot Frenking, som är seniorförfattare till den tekniska artikeln.

"För att förstå och klassificera denna mångfald har kemister utvecklat regler som föreslogs för nästan ett sekel sedan och som har visat sig vara extremt konsekventa till denna dag."

Enligt detta kan de cirka 100 atomerna i det periodiska systemet endast delas in i tre grupper. De så kallade huvudgruppsatomerna bildar särskilt stabila molekyler när de har åtta elektroner i sitt yttersta skal (”oktettregeln”). Övergångsmetallerna, å andra sidan, behöver 18 elektroner för att bilda stabila molekyler ("18-elektronregeln").

De återstående så kallade sällsynta jordartsmetallerna och aktiniderna kräver 32 elektroner för bildningen av stabila molekyler. "Trots mindre avvikelser har dessa regler förblivit giltiga", förklarar Frenking. "De kan förklaras i termer av kvantteori och kan hittas i alla läroböcker i kemi."

De tre metallerna kalcium, strontium och barium är klassiska representanter för huvudgruppens atomer, som lyder oktettregeln i alla kända föreningar. Forskarna har nu lyckats kombinera atomer av denna grupp med åtta molekyler kolmonoxid i så kallade karbonylkomplex, som tydligt följer 18-elektronregeln för övergångsmetaller.

"Vi förutspådde och producerade också molekyler som går utöver konventionella idéer om kemiska bindningar", förklarar Frenking. Denna gränsövergång öppnar helt nya perspektiv för den kemiska forskningen av dessa tre grundämnen.

"Tydligen är den kemiska reaktiviteten hos jordalkalimetallerna mer varierad än vad man tidigare antagit", säger kemisten i Marburg. Ytterligare experiment bör nu undersöka förmågan hos dessa element att bete sig som övergångsmetaller i kemiska reaktioner.

Gernot Frenking undervisade i teoretisk kemi vid Philipps University från 1990 till 2014. 2012 hedrade universitetet honom med Hans Hellmann Senior Professorship. Han innehar för närvarande gästprofessurer i Kina och Spanien. Internationella Solvay-institutet tilldelade honom "Solvay-stolen" för kemi, som han tillträder 2019.

Flera kinesiska finansieringsinstitutioner stöttade ekonomiskt den forskning som publikationen bygger på.

Originalpublikation: XuanWu, Lili Zhao & amp al .: Observation of alkaline earth complexes M (CO) 8 (M = Ca, Sr, or Ba) that mimic transition metals, Science 2018

Ytterligare information:
Kontaktperson: Professor Dr. Gernot Frenking,
Institutionen för kemi
Tel: 06421 28-25561 (sekretariatet Andrea Tschirch)
E-post: [email protected]
Hemsida: http://www.uni-marburg.de/fb15/ag-frenking

Litteratur:
Den kemiska bindningen. Grundläggande aspekter av kemisk bindning. G. Frenking och S. Shaik (red.), Wiley-VCH, Weinheim, 2014
Den kemiska bindningen. Kemisk bindning över det periodiska systemet. G. Frenking och S. Shaik (red.), Wiley-VCH, Weinheim, 2014


Metallen kalcium är relativt mjuk och har en silvervit färg. Kalcium är en mycket oädel metall. Den tillhör de alkaliska jordartsmetallerna och har därför liknande egenskaper som magnesium och barium. Den är relativt stabil i torr luft. I närvaro av fukt bildas dock ett vitt oxidskikt. När det är fint fördelat reagerar kalcium våldsamt och kan självantända. Flamfärgen är röd. Kalcium reagerar med atmosfäriskt syre och kväve och bildar kalciumoxid och kalciumnitrid. Metallen reagerar med vatten och bildar kalciumhydroxid och väte. Det bildar salter med syror. Kalciumföreningar färgar den icke-lysande brännarens låga röd-orange.

Kalciumsalterna beskrevs av skotten JOSEPH BLACK så tidigt som 1755. Det var dock inte förrän 1808 som den engelske kemisten SIR HUMPHRY DAVY i London lyckades få fram kalcium genom att elektrolysera kalciumhydroxid, efter att ett år tidigare upptäckt kalium och natrium genom att bryta ner deras föreningar med hjälp av elektrisk ström. Namnet kalcium kommer från det latinska namnet för kalksten (calx).


På grund av den motsatta transportriktningen för de två typerna av joner är natrium-kalciumbytaren ett exempel på en Antiport.
Natrium-kalcium-bytaren transporterar natrium- och kalciumjoner i ett stökiometriskt förhållande av 3: 1, d.v.s. & # 160h. tre natriumjoner byts ut mot en kalciumjon. Natriumjoner är helt enkelt positivt laddade (Na+), medan kalciumjoner har två positiva laddningar (Ca 2+). Natrium-kalciumväxlaren byter alltså ut tre positiva laddningar mot två. Som ett resultat sker en nettoladdningstransport genom membranet och membranpotentialen ändras. Transporten genom natrium-kalciumväxlaren är därför a mer elektrogeniskt Transportprocess.
Drivkraften för natrium-kalcium-växlaren är natriumgradienten över membranet. Natriumjoner transporteras från sidan med den högre natriumkoncentrationen till sidan av den lägre. Kalciumjoner, å andra sidan, främjas från sidan med den lägre kalciumkoncentrationen till sidan av den högre. En transport av joner eller andra molekyler motsatt deras koncentrationsgradient kallas aktiva. Som regel är den intracellulära natriumkoncentrationen lägre än den extracellulära, och detsamma gäller kalciumkoncentrationen. På grund av den höga natriumgradienten transporterar natrium-kalcium-växlaren natriumjoner från utsidan till insidan och kalciumjoner från insidan till utsidan. Natriumgradientens potentiella energi används för att transportera kalcium mot dess koncentrationsgradient. Eftersom natriumgradienten är en konsekvens av en i första hand aktiv Transportprocess, nämligen resultatet av aktiviteten av natrium-kalium-ATPas, transporten genom natrium-kalcium-växlaren representerar en sekundärt aktiv Transport.

Natrium-kalcium-bytaren spelar en viktig roll i cellens kalciumhomeostas. På grund av transportens elektrogena natur depolariseras cellen. Om den intracellulära natriumkoncentrationen stiger kraftigt, arbetar natrium-kalciumbytaren i motsatt riktning ("omvänt läge"), d. & # 160h., transporterar den natriumjoner ut ur cellen och släpper in kalciumjoner. På detta sätt kan natrium-kalciumbytaren inte bara uppnå kalciumhomeostas utan även kalciumsignalering av cellen bidra.
Natrium-kalcium-bytaren är särskilt viktig för funktionen hos elektriskt exciterbara celler, d.v.s. & # 160h. Muskler (både skelett, glatt muskulatur och hjärtmuskel) och nervceller. & # 912 & # 93


Egenskaper

Kalciumsulfat är ett vitt, luktfritt fast ämne som är svårlösligt i vatten och sönderdelas från en temperatur på 700 & # 160 ° C, vilket producerar kalciumoxid och svaveldioxid. Kristallisationsvattnet av dihydratet äger rum vid 125-130-160 ° C, det av hemihydratet vid temperaturer högre än 163-160 ° C. & # 911 & # 93 Kalciumsulfat löses på våren, dricks- och kranvatten innehållande mineraler och bildar tillsammans med kalciumklorid och motsvarande magnesiumsalter den permanenta (permanenta) vattnets hårdhet. Det kristalliserar från vattenlösning vid rumstemperatur som ett dihydrat (gips). Detta kristalliseras monokliniskt i rymdgruppen A.2/a med rutnätsparametrarna a& # 160 = & # 1606,52 & # 160Å b& # 160 = & # 16015,18 & # 160Å c& # 160 = & # 1606,29 & # 160Å och β & # 160 = & # 160127,4 ° samt 4 formelenheter per enhetscell. & # 913 & # 93 Hemihydratbassaniten kristalliserar monokliniskt i rymdgruppen jag.2 med rutnätsparametrarna a =㺌,04 b =ن,93 c& # 160 = & # 16012,67 och β & # 160 = & # 16090,27 ° & # 914 & # 93 samt 12 formelenheter per enhetscell & # 915 & # 93.


Kemi - de mest populära ämnena

Aldehyder och ketoner

  • #Aldehyd
  • #ketoner
  • #Metanal
  • #Formaldehyd
  • #Aceton
  • #Propanon
  • #Ethanal
  • #Acetaldehyd
  • #Karbonyl
  • #Karbonylgrupp
  • #Karbonylföreningar
  • #Alcanals
  • #Alcanon
  • #Propanal
  • #Butanon
  • #Oxidation
  • # Dipol-dipol-interaktioner
  • #permanent dipol
En praxis
Video

Alkali- och jordalkalimetaller

  • #Alkaliska metaller
  • #1. Huvudgrupp
  • # Alkaliska jordartsmetaller
  • #2. Huvudgrupp
  • #Litium
  • #Natrium
  • #Kalium
  • #Rubidium
  • # Cesium
  • #Francium
  • #Beryllium
  • #Magnesium
  • #Kalcium
  • #Kalcium
  • #Strontium
  • #Barium Radium
  • #Metaltyper
En praxis
Video

Alkaner

  • #organisk kemi
  • #Kol
  • #Lösningsmedel
  • #Alkaner
  • #Metan
  • #Etan
  • #Propan
  • #Butan
  • #Pentan
  • #Hexan
  • #Heptan
  • #Oktan
  • #Nonan
  • #Decane
  • #mättad
  • #Naturgas
  • #Bränsle
  • #Olja
  • # Metanmolekyl
En praxis
Video

Struktur av trimetylsilyl-substituerade polyedrar från kalcium, tenn (II) och fosfor

Kalciumbis [bis (trimetylsilyl) amid] reagerar i THF med bis (trimetylsilyl) fosfan för att bilda den heteroleptiska, dimera (tetrahydrofuran-O) kalcium bis (trimetylsilyl) amid bis (trimetylsilyl) fosfaniden 1 (triklinisk, P 1, a = 1066,6 (2), b = 1141,3 (2), c = 1226,6 (2) pm, a = 97,78 (3) °, β = 107,47 (3) °, y = 101,12 (3) °, Z = 1 dimer). Fosfanidsubstituenten som överbryggar två kalciumatomer har Ca  P-avstånd som skiljer sig markant från 292,6 och 300,5 pm. Implementeringen med en andra motsvarighet till HP (SiMe3)2 leder till bildning av tetrakis (tetrahydrofuran-O) kalcium bis [bis (trimetylsilyl) fosfanid] i THF 2 med CaP-bindningslängder på 292 pm (monoklinisk, P21/c, a = 1626,0 (3), b = 1295,3 (4), c = 2039,5 (5) pm, p = 102,60 (2)°, Z = 4). Om Ca [N (SiMe3)2]2 i närvaro av bis[bis(trimetylsilyl)amino]stannylen med bis(trimetylsilyl)fosfan, isoleras heterobimetalliska föreningar med en polyedrisk struktur av Ca-, Sn- och P-atomer. Beroende på Sn/Ca-förhållandet, förutom tris (trimetylsilyl) fosfan, bis [tris (tetrahydrofuran-O) kalcium] tenn (II) tetrakis (μ3-trimetylsilylfosfandiid) 3 med ett centralt Dicalcia-distanna-tetraphosphacubane-fragment eller (thf)2CaSn2[μ-P (SiMe3)2]23-PSiMe3]2 4 (ortorombisk, Pnma, a = 2247,7 (2), b = 1868,9 (1), c = 1168,0 (1) pm, Z = 4). Ca  P-avstånden är cirka 291 pm.

Abstrakt

Syntes av trimetylsilylsubstituerade polyedrar av kalcium, tenn (II) och fosfor

Reaktionen av kalcium-bis [bis (trimetylsilyl) amid] med bis (trimetylsilyl) fosfan i thf ger den heteroleptiska, dimera (tetrahydrofuran-O) kalcium-bis (trimetylsilyl) amidbis (trimetylsilyl) fosfaniden 1 (triklinisk, P 1, a = 1066,6 (2), b = 1141,3 (2), c = 1226,6 (2) pm, a = 97,78 (3) °, β = 107,47 (3) °, y = 101,12 (3) °, Z = 1 dimer). Den överbryggande fosfanidsubstituerade uppvisar med Ca  P bindningslängder på 292,6 och 300,5 pm en förvrängning av den fyrledade Ca2P.2-cykel. Reaktionen med en annan ekvivalent av HP (SiMe3)2 i thf leder till bildning av tetrakis (tetrahydrofuran-O) kalcium bis [bis (trimetylsilyl) fosfanid] 2 med Ca  P-avstånd på 292 pm (monoklinisk, P21/c, a = 1626,0 (3), b = 1295,3 (4), c = 2039,5 (5) pm, p = 102,60 (2)°, Z = 4). Utförandet av reaktionen i närvaro av bis[bis(trimetylsilyl)amino]stannylen ger heterobimetalliska föreningar med en central polyhedron av Ca-, Sn- och P-atomer. Beroende på Sn/Ca-förhållandet, isoleringen av tris (trimetylsilyl) fosfan såväl som bis [tris (tetrahydrofuran-O) kalcium] -ditin (II) -tetrakis (μ3-trimetylsilylfosfandiid) 3 med ett centralt dicalcia-distanna-tetraphosphacubane-fragment eller (thf)2CaSn2[μ-P (SiMe3)2]23-PSiMe3]2 4 (ortorombisk, Pnma, a = 2247,7 (2), b = 1868,9 (1), c = 1168,0 (1) pm, Z = 4) lyckas. Ca  P-avstånden ligger på 291 pm.


Video: Egészségpercek 12. rész: Kalcium 12 (November 2021).