Кальций (Calcium).

Кальций очень широко распространен в природе в виде различных соединений. Огромные отложениях известняков и мела, а местами также мрамора, представляющих собой природные разновидности карбоната кальция СаСО3. В больших количествах встречается также гипс CaSO4 ■ 2Н2О, фосфорит Са3(РО4)2 и, наконец, различные содержащие кальций силикаты. Общее содержание кальция в земной коре составляет 3,25%.

Металлический кальций получают электролизом расплавленного хлористого кальция или путем термического восстановления окиси кальция некоторыми металлами. Разработан также способ получения кальция термической диссоциацией карбида кальция

СаС2.

Кальций представляет собою ковкий, довольно твердый белый металл, плавящийся при 850 °С. На воздухе он быстро покрывается слоем окиси, а при нагревании сгорает ярким красноватым пламенем. С холодной водой кальций реагирует сравнительно медленно, но из горячей воды быстро вытесняет водород, образуя гидроксид. Кальций - очень активный металл, легко соединяю­щийся с галогенами, серой, азотом и восстанавливающий при наг­ревании окислы многих металлов.

Активностью кальция объясняется его широкое использование и производстве стали и чугуна для очистки последних от кислорода, фосфора и серы. Кальций применяют также как восстановитель, и производстве тугоплавких металлов (цирконий, титан, тантал, ниобий и др.). Значительные количества кальция расходуются на получение свинцово-кальциевых сплавов, применяющихся для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

При нагревании в струе водорода металлический кальций соединяется с водородом, образуя гидрид.

Гидрид кальция СаН2 — белое кристаллическое вещество, бурно реагирующее с водой с выделением водорода

 

СаН2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2

Ввиду способности выделять большое количество водорода гидрид кальция применяется иногда для получения этого газа. Кроме того, его используют как весьма эффективный осушитель, способный отнимать воду даже от кристаллогидратов.

Оксид кальция СаО представляет собой белое, очень огнестойкое вещество, плавящееся только в электрической печи при температуре около 3000 °С. В технике окись кальция называется обычно негашеной или жженой известью. Последнее название указывает на способ ее получения - накаливание, или «об­жигание», карбоната кальция в виде известняка или мела.

СаСОз = СО2 + СаО

Если облить жженую известь водой, то вода сначала впитывается пористыми кусками извести, а затем реагирует с ней с выделением значительного количества тепла. При этом часть воды пре­вращается в пар, а куски извести рассыпаются в рыхлую массу гидроокиси кальция СаО + Н2О = Са (ОН)2 + 16 ккал

Эта операция носит название «гашения» извести, а образующийся продукт называется в технике гашеной известью.

Гидроксид кальция Са(ОН)2 — сильное основание, мало рас­творимое в воде; 1 л воды растворяет при 20 °С всего 1,56 г Са(ОН)2. Насыщенный раствор гидроокиси кальция называется известковой водой и имеет щелочную реакцию. На воздухе известковая вода быстро становится мутной вследствие поглощения ею двуокиси углерода и образования нерастворимого карбоната кальция.

Гашеную известь широко используют в строительном деле. Смесь ее с песком и водой называется известковым раствором и служит для скрепления кирпичей при кладке стен.

Гашеную известь применяют также в качестве штукатурки. Затвердевание извести происходит сначала из-за испарения воды, а затем в результате поглощения гашеной известью двуокиси углерода из воздуха и образования карбоната кальция

Са(ОН)2 + СО2 = СаСОз, + Н2О

Важнейшими солями кальция являются: хлорид кальция СаС12, сульфат кальция CaSO4, карбонат кальция СаСО3 нитрат кальция Ca(NO3)2 фосфаты кальция гидросульфит кальция Ca(HSO3)2 и гипохлорит кальция Са(СЮ)2

Ввиду широкого распространения кальция в природе соли его почти всегда содержатся в природной воде. Из природных солей кальция только гипс несколько растворим в воде, однако если вода содержит двуокись углерода, то карбонат кальция тоже может переходить в раствор в виде гидрокарбоната Са(НСО3)2.

 

2.Природная вода, содержащая в растворе большое количество солей кальция в виде гидрокарбоната и сульфата, а также соот­ветствующие соли магния, называется жесткой водой в противоположность мягкой воде, содержащей мало кальциевых солей или совсем не содержащей их.

Жесткость воды, обусловленная главным образом присутствием гидрокарбоната кальция, называется временной или устранимой, так как при кипячении эта соль разлагается с выделе­нием карбоната кальция, выпадающего в осадок, и вода становится мягкой. Если же вода содержит сульфаты кальция CaSO4 или маг- ния MgSO4, то жесткость ее называется постояннойи может быть устранена только перегонкой воды или химическим путем.

Жесткая вода не дает пены с мылом, так как содержащиеся в мыле растворимые натриевые соли жирных кислот — пальмити­новой и стеариновой — переходят в нерастворимые кальциевые соли тех же кислот

 

2C17H35COONa + CaSO4 = (С17НззСОО)2Са + Na2SO4