Вторая индустриализация России - это комплексный прорыв, в результате которого Россия станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Кальций, свойства атома, химические и физические свойства

Кальций
Химические элементы 
Виктор Потехин

Кальций, свойства атома, химические и физические свойства.

 

 

 

Ca 20  Кальций

40,078(4)      1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

 

Кальций — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 20. Расположен во 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

 

Атом и молекула кальция. Формула кальция. Строение кальция

Изотопы и модификации кальция

Свойства кальция (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства кальция

Химические свойства кальция. Взаимодействие кальция. Реакции с кальцием

Получение кальция

Применение кальция

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 

Атом и молекула кальция. Формула кальция. Строение кальция:

Кальций (лат. Calcium, от лат. calx (в родительном падеже calcis) – «известь», «мягкий камень») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Ca и атомным номером 20. Расположен в 2-й группе (по старой классификации – главной подгруппе второй группы), четвертом периоде периодической системы.

Кальций – щёлочноземельный металл. Относится к группе лёгких, цветных металлов.

Кальций обозначается символом Ca.

Как простое вещество кальций при нормальных условиях представляет собой умеренно твёрдый, серебристо-белый металл.

Молекула кальция одноатомна.

Химическая формула кальция Ca.

Электронная конфигурация атома кальция 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома кальция равен 589,83 кДж/моль (6,1131554(3) эВ).

Строение атома кальция. Атом кальция состоит из положительно заряженного ядра (+19), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 20 электронов. При этом 18 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку кальций расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая и третья – внутренние оболочки представлена s- и р-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома кальция – на 4s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома кальция состоит из 20 протонов и 20 нейтронов. Кальций относится к элементам s-семейства.

Радиус атома кальция (вычисленный) составляет 194 пм.

Атомная масса атома кальция составляет 40,078(4) а. е. м.

Кальций – седьмой по распространённости элемент в земной коре. Содержание его в земной коре составляет 1,5 %, в океанах и морях – 0,042 %.

Кальций очень легко вступает в химические реакции.

Кальций, свойства атома, химические и физические свойства

 

Изотопы и модификации кальция:

 

Свойства кальция (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

100 Общие сведения  
101 Название Кальций
102 Прежнее название
103 Латинское название Calcium
104 Английское название Calcium
105 Символ Ca
106 Атомный номер (номер в таблице) 20
107 Тип Металл
108 Группа Щёлочноземельный, лёгкий, цветной  металл
109 Открыт Хемфри Дэви, Великобритания, 1808 г.
110 Год открытия 1808 г.
111 Внешний вид и пр. Умеренно твёрдый, серебристо-белый металл
112 Происхождение Природный материал
113 Модификации
114 Аллотропные модификации* 2 аллотропные модификации:

– α-кальций с кубической гранецентрированной кристаллической решёткой,

– β-кальций с кубической объёмно-центрированной кристаллической решёткой
115 Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга*
116 Конденсат Бозе-Эйнштейна 40Ca
117 Двумерные материалы
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) 0 %
119 Содержание в земной коре (по массе) 5,0 %
120 Содержание в морях и океанах (по массе) 0,00042 %
121 Содержание во Вселенной и космосе (по массе) 0,007 %
122 Содержание в Солнце (по массе) 0,007 %
123 Содержание в метеоритах (по массе) 1,1 %
124 Содержание в организме человека (по массе) 1,4 %
200 Свойства атома  
201 Атомная масса (молярная масса) 40,078(4) а. е. м. (г/моль)
202 Электронная конфигурация 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
203 Электронная оболочка K2 L8 M8 N2 O0 P0 Q0 R0

 

Электронная оболочка кальция
204 Радиус атома (вычисленный) 194 пм
205 Эмпирический радиус атома* 180 пм
206 Ковалентный радиус* 176 пм
207 Радиус иона (кристаллический) Ca2+

114 (6) пм,

126 (8) пм,

137 (10) пм,

148 (12) пм

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208 Радиус Ван-дер-Ваальса 231 пм
209 Электроны, Протоны, Нейтроны 20 электронов, 20 протонов, 20 нейтронов
210 Семейство (блок) элемент s-семейства
211 Период в периодической таблице 4
212 Группа в периодической таблице 2-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 2-ой группы)
213 Эмиссионный спектр излучения
300 Химические свойства Спектр_Кальция
301 Степени окисления 0, +2
302 Валентность II
303 Электроотрицательность 1,0 (шкала Полинга)
304 Энергия ионизации (первый электрон) 589,83 кДж/моль (6,1131554(3) эВ)
305 Электродный потенциал Ca2+ + 2e– → Ca, Eo = -2,866 В
306 Энергия сродства атома к электрону 2,37(1) кДж/моль (0,02455(10) эВ)
400 Физические свойства
401 Плотность* 1,55 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело),

1,378 г/см3 (при 842 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)
402 Температура плавления* 842 °C (1115 K, 1548 °F)
403 Температура кипения* 1484 °C (1757 K, 2703 °F)
404 Температура сублимации
405 Температура разложения
406 Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407 Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* 8,54 кДж/моль
408 Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* 154,7 кДж/моль
409 Удельная теплоемкость при постоянном давлении 0,656 Дж/г·K (при 25 °C)
410 Молярная теплоёмкость* 25,929 Дж/(K·моль)
411 Молярный объём 25,85677 см³/моль
412 Теплопроводность 201  Вт/(м·К) (при иных стандартных условиях),

201  Вт/(м·К) (при 300 K)
500 Кристаллическая решётка
511 Кристаллическая решётка #1 α-кальций
512 Структура решётки Кубическая гранецентрированная

 

Кристаллическая решетка кальция
513 Параметры решётки 5,580 Å
514 Отношение c/a
515 Температура Дебая 230 К
516 Название пространственной группы симметрии Fm_ 3m
517 Номер пространственной группы симметрии 225
521 Кристаллическая решётка #2* β-кальций
522 Структура решётки Кубическая объёмно-центрированная

 

Кристаллическая решетка кальция_бета
523 Параметры решётки 4,48 Å
524 Отношение c/a
525 Температура Дебая
526 Название пространственной группы симметрии Im_ 3m
527 Номер пространственной группы симметрии 229
900 Дополнительные сведения
901 Номер CAS 7440-70-2

Примечание:

114* Согласно [1] кальций имеет 2 аллотропные модификации:

– α-кальций с кубической гранецентрированной решёткой,

– β-кальций с гексагональной плотноупакованной решёткой.

205* Эмпирический радиус атома кальция согласно [1] и [3] составляет 197 пм.

206* Ковалентный радиус кальция согласно [1] и [3] составляет 176±10 пм и 174 пм соответственно.

401* Плотность кальция согласно [4]  составляет 1,54 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело).

402* Температура плавления кальция согласно [3] составляет 838,85 °C (1112 K, 1541,93 °F).

403* Температура кипения кальция согласно [3] и [4] составляет 1483,85 °C (1757 K, 2702,93 °F) и 1495 °C (1768,15 K, 2723 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) кальция согласно [3] составляет 9,2 кДж/моль.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) калия согласно [3] составляет 153,6 кДж/моль.

410* Молярная теплоемкость кальция согласно [3] составляет 25,9 Дж/(K·моль).

521* Согласно [1] кальций имеет 2 аллотропные модификации:

– α-кальций с кубической гранецентрированной решёткой,

– β-кальций с гексагональной плотноупакованной решёткой.

 

Физические свойства кальция:

 

Химические свойства кальция. Взаимодействие кальция. Реакции с кальцием:

1. Реакция взаимодействия кальция и серы:

Ca + S → CaS (t = 150 °C).

В результате реакции образуется сульфид кальция.

2. Реакция взаимодействия кальция и фтора:

Ca + F2 → CaF2.

В результате реакции образуется фторид кальция.

3. Реакция взаимодействия кальция и брома:

Ca + Br2 → CaBr2 (t = 200-400 °C).

В результате реакции образуется бромид кальция.

4. Реакция взаимодействия кальция и водорода:

Ca + H2 → CaH2 (t = 500-700 °C).

В результате реакции образуется гидрид кальция.

5. Реакция взаимодействия кальция и фтора:

Ca + F2 → CaF2.

В результате реакции образуется фторид кальция.

6. Реакция взаимодействия кальция и хлора:

Ca + Cl2 → CaCl2 (t = 200-400 °C).

В результате реакции образуется хлорид кальция.

7. Реакция взаимодействия кальция и иода:

Ca + I2 → CaI2 (t = 200-400 °C).

В результате реакции образуется иодид кальция.

8. Реакция взаимодействия кальция и азота:

3Ca + N2 → Ca3N2 (t = 200-450 °C).

В результате реакции образуется нитрид кальция.

9. Реакция взаимодействия кальция и красного фосфора:

3Ca + 2P → Ca3P2 (t = 350-400 °C).

В результате реакции образуется фосфид кальция.

10. Реакция взаимодействия кремния и кальция:

Si + Ca → CaSi (t°).

В результате реакции образуется силицид кальция. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

11. Реакция взаимодействия углерода и кальция:

2C + Ca → CaC2 (t = 550 °C).

В результате реакции образуется карбид кальция.

12. Реакция взаимодействия кремния и кальция:

2Si + Ca → CaSi2 (t°),

Si + 2Ca → Ca2Si (t°),

Si + Ca → CaSi (t°).

В результате реакции образуется силицид кальция.

13. Реакция взаимодействия кальция и кислорода:

2Ca + O2 → 2CaO (t = 300 °C).

Данная реакция представляет собой сжигание кальция на воздухе. В результате реакции образуется оксид кальция.

14. Реакция взаимодействия кальция и воды:

2Ca + H2O → CaO + CaH2 (t = 200-300 °C),

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2.

В результате реакции образуются в первом случае – оксид кальция и гидрид кальция, во втором – гидроксид кальция и водород.

15. Реакция взаимодействия кальция и оксида хлора:

Ca + 2ClO2 → Cl2O3 + CaO (t = 900-950 °C).

В результате реакции образуются триоксид дихлора и оксид кальция.

16. Реакция взаимодействия оксида магния и кальция:

MgO + Ca → CaO + Mg (t = 1300 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и магния.

17. Реакция взаимодействия кальция и оксида углерода:

5Ca + 2CO2 → CaC2 + 4CaO (t = 500 °C).

В результате реакции образуются карбид кальция и оксид кальция.

18. Реакция взаимодействия оксида ванадия и кальция:

V2O5 + 5Ca → 2V + 5CaO (t = 950 °C),

V2O3 + 3Ca → 3CaO + 2V (t°).

В результате реакции образуются ванадий и оксид кальция.

19. Реакция взаимодействия оксида празеодима и кальция:

Pr2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Pr (t°).

В результате реакции образуются празеодим и оксид кальция.

20. Реакция взаимодействия оксида неодима и кальция:

Nd2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Nd (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и неодим. Реакция протекает при температуре 1000-1100°C.

21. Реакция взаимодействия оксида самария и кальция:

Sm2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Sm (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и самарий.

22. Реакция взаимодействия оксида европия и кальция:

Eu2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Eu (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и европий.

23. Реакция взаимодействия оксида гадолиния и кальция:

Gd2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Gd (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и гадолиний.

24. Реакция взаимодействия оксида тербия и кальция:

Tb2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Tb (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и тербий.

25. Реакция взаимодействия оксида диспрозия и кальция:

Dy2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Dy (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и диспрозий.

26. Реакция взаимодействия оксида гольмия и кальция:

Ho2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Ho (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и гольмий.

27. Реакция взаимодействия оксида эрбия и кальция:

Er2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Er (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и эрбий.

28. Реакция взаимодействия оксида иттербия и кальция:

Yb2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Yb (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и иттербий.

29. Реакция взаимодействия оксида лютеция и кальция:

Lu2O3 + 3Ca → 3CaO + 2Lu (t = 1000-1100 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция и лютеций.

30. Реакция взаимодействия оксида хрома и кальция:

Cr2O3 + 3Ca → 2Cr + 3CaO (t =700-800°C).

В результате реакции образуются хром и оксид кальция.

31. Реакция взаимодействия кальция и азотной кислоты:

4Ca + 10HNO3 → 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O.

В результате реакции образуются нитрат кальция, оксид азота и вода. В ходе химической реакции используется разбавленная азотная кислота.

32. Реакция взаимодействия кальция и ортофосфорной кислоты:

2H3PO4 + 3Ca → Ca3(PO4)2 + 3H2.

В результате реакции образуются фосфат кальция и водород.

Аналогичные операции протекают и с другими кислотами.

33. Реакция взаимодействия кальция и аммиака:

Ca + 2NH3 → Ca(NH2)2 + H2 (t = -40 °C, kat = Pt, Fe),

Ca + 6NH3 → [Ca(NH3)6] (t = -40 °C),

6Ca + 2NH3 → Ca3N2 + 3CaH2 (t = 600-650 °C).

В результате реакции образуются в первом случае – амид кальция и водород, во втором – гексааммин кальция, в третьем – нитрид кальция и гидрид кальция. В ходе реакции используется жидкий аммиак. Во втором случае реакция протекает в атмосфере аргона.

34. Реакция взаимодействия кальция и метана:

5Ca + 2CH4 → CaC2 + 4CaH2 (t = 800 °C).

В результате реакции образуются карбид кальция и гидрид кальция.

35. Реакция взаимодействия кальция и гидроксида натрия:

3Ca + 4NaOH → 3CaO + Na2O + 2Na + 2H2 (t = 600 °C).

В результате реакции образуются оксид кальция, оксид натрия, натрий и водород.

36. Реакция взаимодействия фторида иттрия и кальция:

2YF3 + 3Ca → 3CaF2 + 2Y.

В результате реакции образуются фторид кальция и иттрий.

37. Реакция взаимодействия хлорида церия и кальция:

2CeCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Ce (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и церий.

38. Реакция взаимодействия хлорида празеодима и кальция:

2PrCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Pr (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и празеодим.

39. Реакция взаимодействия хлорида неодима и кальция:

2NdCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Nd (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и неодим.

40. Реакция взаимодействия хлорида европия и кальция:

2EuCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Eu (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и европий.

40. Реакция взаимодействия хлорида самария и кальция:

2SmCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Sm (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и самарий.

41. Реакция взаимодействия хлорида гадолиния и кальция:

2GdCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Gd (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и гадолиний.

42. Реакция взаимодействия хлорида тербия и кальция:

2TbCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Tb (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и тербий.

43. Реакция взаимодействия хлорида диспрозия и кальция:

2DyCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Dy (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и диспрозий.

44. Реакция взаимодействия хлорида гольмия и кальция

2HoCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Ho (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и гольмий.

45. Реакция взаимодействия хлорида эрбия и кальция:

2ErCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Er (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и эрбий.

46. Реакция взаимодействия хлорида иттербия и кальция:

2YbCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Yb (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и иттербий.

47. Реакция взаимодействия хлорида лютеция и кальция:

2LuCl3 + 3Ca → 3CaCl2 + 2Lu (t = 550-850°C).

В результате реакции образуются хлорид кальция и лютеций.

48. Реакция взаимодействия хлорида хрома и кальция:

2CrCl3 + 3Ca → 2Cr + 3CaCl2 (t = 900-1000°C).

В результате реакции образуются хром и хлорид кальция. Реакция протекает в атмосфере аргона.

49. Реакция взаимодействия фторида скандия и кальция:

2ScF3 + 3Ca → 2Sc + 3CaF2 (t = 800-850°C).

В результате реакции образуются скандий и фторид кальция.

50. Реакция взаимодействия хлорида цезия и кальция:

2CsCl + Ca → CaCl2 + 2Cs (t°).

В результате реакции образуются хлорид кальция и цезий.

 

Получение кальция:

 

Применение кальция:

 

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон

 

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 

Источники:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium
  2. https://de.wikipedia.org/wiki/Calcium
  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Кальций
  4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=230
  5. https://chemicalstudy.ru/kaltsiy-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

 

 

карта сайта

 

кальций атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле кальция
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические 

 

Коэффициент востребованности 6 128