Calcium and its compounds Кальций и его соединения

     Базальт представляет собой мелкозернистую основную изверженную породу. Он состоит главным образом из богатого кальцием плагиоклазового полевого шпата и пироксена; другими присутствующими минералами могут быть оливин, магнетит и апатит. Базальт - самый распространенный тип лавы.

     Кальций представляет собой мягкий серый металлический элемент, принадлежащий к группе 2 (ранее 11 А) периодической таблицы: a.n. 20; ОЗУ. 40,08; R.D. 1,54; т.пл. составляет 839 ° С; т.кип составляет 1484oC. Соединения кальция распространены в земной коре, например. известняк и мрамор (CaCO3), гипс (CaSO4,2H2O) и флюорит (CaF2). Элемент экстрагируется электролизом расплавленного хлорида кальция и используется в качестве газопоглотителя в вакуумных системах и раскислитель при производстве цветных сплавов. Он также используется в качестве восстановителя при экстракции таких металлов, как торий, цирконий и уран.

Кальций является важным элементом для живых организмов, который необходим для нормального роста и развития. У животных это важная составляющая костей и зубов и присутствует в крови, требующаяся для сокращения мышц и других метаболических процессов. В растениях он является составной частью (в виде пекта кальция) средней ламеллы.

    Карбонат кальция представляет собой белое твердое вещество, CaCO3, которое мало растворяется в воде. Карбонат кальция разлагается при нагревании с получением оксида кальция (негашеной извести) и двуокиси углерода. Это происходит, естественно, как кальцит минералов (его форма ромбоэдрическая, r.d. равно 2,71) и арагонит (его форма ромбическая, r.d. равно 2.93). Скалы, содержащие карбонат кальция, медленно растворяются в подкисленной дождевой воде (содержащей растворенный CO2), чтобы вызвать временную твердость. В лаборатории карбонат кальция осаждается из известняка с помощью двуокиси углерода. Карбонат кальция используется для получения извести (оксида кальция) и является основным сырьем для процесса Solvay.

    Хлорид кальция представляет собой белое расплывающееся соединение, CaCl2, растворимое в воде; R.D. 2,15; т.пл. - 782oC; т.кип > 1600 ° C. Существует несколько гидратированных форм, включая моногидрат, CaCl2H2O, дигидрат, CaCl2.2H2O (r.d. - 0.84), а гексагидрат CaCl2.6H2O (тригональ, r.d. - 1.71). Гексагидрат теряет 4H2O при 30 ° C, а оставшийся 2H2O при 200 ° C. Большие его количества образуются в качестве побочного продукта процесса Solvay и могут быть получены растворением карбоната кальция или оксида кальция в соляной кислоте. Кристаллы безводной соли могут быть получены только в том случае, если гидратированную соль нагревают в потоке хлористого водорода. Твердый хлористый кальций используется в шахтах и ​​на дорогах, чтобы уменьшить проблемы с пылью, в то время как расплавленная соль является электролитом при экстракции кальция. В холодильных установках используется водный раствор хлорида кальция.

    

Oxidation-reduction reactions (redox) Окислительно-восстановительные реакции (окислительно-восстановительные реакции)

      

    Первоначально окисление просто рассматривалось как химическая реакция с кислородом. Обратный процесс - потеря кислорода - называется сокращением. Реакция с водородом также стала рассматриваться как уменьшение. Позднее была разработана более общая идея окисления и восстановления, в которой окисление было потерей электронов, а уменьшение - усилением электронов. Это более широкое определение охватывало первоначальное. Например, в реакции:

4Na (s) + O2 (g) 2Na2O (s).

Атомы натрия теряют электроны с образованием ионов Na + и окисляются. В то же время атомы кислорода получают электроны и уменьшаются. Эти определения окисления и восстановления также относятся к реакциям, которые не включают кислород. Например, в реакции:

2Na (s) + Cl2 (g) 2NaCl (s).

Натрий окисляется и хлор уменьшается. Окисление и восстановление также происходит на электродах в клетках.

Это определение окисления и восстановления относится только к реакциям, в которых происходит перенос электронов, т. Е. К реакциям с участием ионов. Его можно распространить на реакции между ковалентными соединениями, используя понятие числа окисления (или состояния). Это мера контроля электрона, которую атом имеет в соединении по сравнению с атомом в чистом элементе. Номер окисления состоит из двух частей:

1. его знак, который указывает, увеличился ли контроль (отрицательный) или уменьшен (положителен);

2. его значение, которое дает количество электронов, над которыми изменяется управление.

Изменение электронного контроля может быть полным (в ионных соединениях) или частичным (в ковалентных соединениях). Например, в SO2 сера имеет номер окисления +4, получив частичный контроль над 4 электронами по сравнению с атомами серы в чистой серы. Кислород имеет номер окисления -2, каждый из которых потерял частичный контроль над двумя электронами по сравнению с атомами кислорода в газообразном кислороде. Окисление представляет собой реакцию, связанную с увеличением количества окисления, и уменьшение связано с уменьшением. Таким образом, в реакции:

2H2 + O2 & bull; 2H2O.

      Водород в воде равен +1, а кислород -2. Водород окисляется и кислород уменьшается. Номер окисления используется для обозначения неорганических соединений. Таким образом, в H2SO4, серной (VI) кислоте, сера имеет число окисления +6. Соединения, которые склонны к быстрому восстановлению, являются окисляющими агентами; те, которые подвергаются окислению, являются восстановителями.\