Təbiətdə yayılması, elektron quruluşu və alınması

Kalsium ( $\mathrm{Ca}$ ) qələvi-torpaq metallarına aiddir (IIA qrupu). Elektron formulu $1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$ kimidir. Birləşmələrdə həmişə +2 oksidləşmə dərəcəsi göstərir. Təbiətdə yalnız birləşmələr şəklində tapılır: kalsit (əhəngdaşı, mərmər, təbaşir) $\mathrm{CaCO_3}$ , gips $\mathrm{CaSO_4\cdot 2H_2O}$ , flüorit $\mathrm{CaF_2}$ , fosforit $\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}$ , apatit.

Sənayedə kalsium metalını kalsium-xloridin ərintisinin elektrolizindən alırlar: $\mathrm{CaCl_2\xrightarrow{elektroliz}Ca+Cl_2\uparrow}$ . Kalsium gümüşü-ağ rəngli, yüngül və yumşaq metaldır (bıçaqla kəsilir, lakin qələvi metallardan daha bərkdir).

Kimyəvi xassələri

Kalsium çox aktiv metaldır. Havada tez oksidlənir, ona görə kerosin və ya parafin altında saxlanılır.

Qeyri-metallarla: otaq temperaturunda halogenlərlə $\mathrm{Ca+Cl_2\to CaCl_2}$ , qızdırıldıqda hidrogenlə $\mathrm{Ca+H_2\xrightarrow{t}CaH_2}$ (kalsium hidrid), azotla $\mathrm{3Ca+N_2\xrightarrow{t}Ca_3N_2}$ (kalsium nitrid) və karbonla $\mathrm{Ca+2C\xrightarrow{t}CaC_2}$ (kalsium karbid) reaksiyaya daxil olur.
Oksigenlə qızdırıldıqda yanır: $\mathrm{2Ca+O_2\to 2CaO}$ .
Su ilə adi şəraitdə çox şiddətli reaksiyaya girərək qələvi əmələ gətirir və hidrogen ayrılır: $\mathrm{Ca+2H_2O\to Ca(OH)_2+H_2\uparrow}$ .
Turşularla: duru turşularla adi metallar kimi reaksiya verir $\mathrm{Ca+2HCl\to CaCl_2+H_2\uparrow}$ . Qatı sulfat və nitrat turşusu ilə reaksiyasından xüsusi məhsullar alınır (məsələn, $\mathrm{H_2S}$ , $\mathrm{N_2O}$ və s.).

Mühüm birləşmələri

Kalsium oksidi $\mathrm{CaO}$ (sönməmiş əhəng) ağ rəngli, çətin əriyən bərk maddədir. Sənayedə əhəngdaşının parçalanmasından alınır: $\mathrm{CaCO_3\xrightarrow{t}CaO+CO_2\uparrow}$ . Su ilə reaksiyası (əhəngin söndürülməsi) çoxlu istilik ayrılması ilə gedir: $\mathrm{CaO+H_2O\to Ca(OH)_2}$ . Əsas oksiddir, turşularla və turşu oksidləri ilə reaksiya daxil olur.

Kalsium hidroksid $\mathrm{Ca(OH)_2}$ (sönmüş əhəng) suda az həll olan qələvidir. Onun sudakı şəffaf məhlulu əhəng suyu adlanır. Əhəng suyundan karbon qazı buraxdıqda məhlul bulanır, çünki çöküntü yaranır: $\mathrm{Ca(OH)_2+CO_2\to CaCO_3\downarrow+H_2O}$ . Əgər $\mathrm{CO_2}$ buraxılmağa davam edərsə, çöküntü həll olur: $\mathrm{CaCO_3+CO_2+H_2O\to Ca(HCO_3)_2}$ (kalsium hidrokarbonat).

Suyun codluğu

Suyun codluğunu onda həll olmuş kalsium $\mathrm{Ca^{2+}}$ və maqnezium $\mathrm{Mg^{2+}}$ ionları yaradır.

Müvəqqəti (karbonat) codluq $\mathrm{Ca(HCO_3)_2}$ və $\mathrm{Mg(HCO_3)_2}$ duzları ilə yaranır. Onu aradan qaldırmaq (suyu yumşaltmaq) üçün suyu qaynatmaq $\mathrm{Ca(HCO_3)_2\xrightarrow{t}CaCO_3\downarrow+H_2O+CO_2\uparrow}$ , əhəng suyu $\mathrm{Ca(OH)_2}$ və ya soda $\mathrm{Na_2CO_3}$ əlavə etmək lazımdır.
Daimi (qeyri-karbonat) codluq kalsium və maqneziumun xlorid və sulfat duzları ( $\mathrm{CaCl_2}$ , $\mathrm{MgSO_4}$ ) ilə yaranır. Onu yalnız kimyəvi reaktivlərlə (soda $\mathrm{Na_2CO_3}$ və ya natrium ortofosfat $\mathrm{Na_3PO_4}$ ) aradan qaldırmaq olar: $\mathrm{CaCl_2+Na_2CO_3\to CaCO_3\downarrow+2NaCl}$ .

Suda həm müvəqqəti, həm daimi codluq varsa, bu ümumi codluq adlanır və yalnız soda və ya fosfatla aradan qaldırılır.

Yadda saxla

Kalsium $s$ -elementdir, qələvi-torpaq metalıdır, birləşmələrdə yalnız +2 oksidləşmə dərəcəsi göstərir.
Sənayedə kalsium-xloridin $\mathrm{CaCl_2}$ ərintisinin elektrolizindən alınır.
Adi şəraitdə su ilə şiddətli reaksiyaya daxil olur: $\mathrm{Ca+2H_2O\to Ca(OH)_2+H_2\uparrow}$ .
Əhəngin söndürülməsi $\mathrm{CaO+H_2O\to Ca(OH)_2}$ çoxlu istiliklə gedir; əhəng suyunun bulanması isə kalsium karbonatın $\mathrm{CaCO_3}$ çökməsinin əlamətidir.
Müvəqqəti codluq hidrokarbonatlarla yaranır (qaynatmaqla, soda və ya $\mathrm{Ca(OH)_2}$ ilə aradan qaldırılır), daimi codluq isə xlorid və sulfatlarla yaranır (soda və ya fosfatlarla aradan qaldırılır).

Həll olunmuş misallar

Misal 1
$\mathrm{Ca\xrightarrow{1}CaO\xrightarrow{2}Ca(OH)_2\xrightarrow{3}CaCO_3\xrightarrow{4}Ca(HCO_3)_2}$ sxemindəki reaksiyaların tənliklərini yazın.
Həlli
1. Kalsium oksigenlə reaksiyaya girərək əsas oksid əmələ gətirir: $\mathrm{2Ca+O_2\to 2CaO}$ .
2. Sönməmiş əhəng ( $\mathrm{CaO}$ ) su ilə güclü istilik ayrılması ilə reaksiyaya daxil olaraq sönmüş əhəng yaradır: $\mathrm{CaO+H_2O\to Ca(OH)_2}$ .
3. Əhəng suyuna karbon qazı buraxdıqda kalsium karbonat çöküntüsü alınır və məhlul bulanır: $\mathrm{Ca(OH)_2+CO_2\to CaCO_3\downarrow+H_2O}$ .
4. Çöküntü olan məhluldan karbon qazı buraxmağa davam etdikdə çöküntü həllolunan hidrokarbonata çevrilir: $\mathrm{CaCO_3+CO_2+H_2O\to Ca(HCO_3)_2}$ .
Misal 2
Kalsium-xloridin ərintisinin tam elektrolizindən sənayedə 20 kq kalsium alınmışdırsa, anoda neçə litr (n.ş.) qaz ayrılmışdır? $A_r(\mathrm{Ca})=40$ .
Həlli
1. Elektroliz tənliyini yazırıq: $\mathrm{CaCl_2\xrightarrow{elektroliz}Ca+Cl_2\uparrow}$ .
2. 20 kq, yəni 20000 q kalsiumun mollarının sayını tapırıq: $\nu = \frac{20000}{40} = 500$ mol.
3. Tənliyə əsasən, 1 mol $\mathrm{Ca}$ alındıqda 1 mol $\mathrm{Cl_2}$ qazı (22,4 l) ayrılır. Deməli, ayrılan $\mathrm{Cl_2}$ qazının da miqdarı 500 mol olacaq.
4. Həcmi hesablayırıq: $V = 500 \cdot 22{,}4 = 11200$ l.
Cavab: 11200 l xlor qazı.

Özünü yoxla

Əvvəl özün həll et, sonra cavaba bax.

Suyun karbonat (müvəqqəti) codluğunu aradan qaldırmaq üçün hansı maddədən istifadə olunur?
1. $\mathrm{HCl}$
2. $\mathrm{NaCl}$
3. $\mathrm{Ca(OH)_2}$
4. $\mathrm{CaCl_2}$
5. $\mathrm{CaSO_4}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: C $\mathrm{Ca(OH)_2}$
Karbonat (müvəqqəti) codluq kalsium və maqneziumun hidrokarbonatları ilə yaranır. Onu aradan qaldırmaq üçün suyu qaynatmaq, əhəng suyu $\mathrm{Ca(OH)_2}$ və ya soda $\mathrm{Na_2CO_3}$ əlavə etmək lazımdır. Digər variantlar codluğu aradan qaldırmır, $\mathrm{CaCl_2}$ və $\mathrm{CaSO_4}$ isə əksinə daimi codluq yaradır.
Kalsium hansı maddə ilə adi şəraitdə reaksiyaya girmir?
1. $\mathrm{F_2}$
2. $\mathrm{O_2}$
3. $\mathrm{H_2O}$
4. $\mathrm{H_2}$
5. $\mathrm{Cl_2}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: D $\mathrm{H_2}$
Kalsium otaq temperaturunda oksigen, halogenlər ( $\mathrm{F_2}$ , $\mathrm{Cl_2}$ ) və su ilə reaksiyaya daxil olur. Lakin kalsiumun hidrogenlə $\mathrm{H_2}$ reaksiyası (kalsium hidrid $\mathrm{CaH_2}$ alınması) yalnız qızdırıldıqda baş verir.
Kalsium karbonatın termiki parçalanmasından 5,6 l (n.ş.) qaz ayrılmışdırsa, neçə qram sönməmiş əhəng alınmışdır? $M(\mathrm{CaO})=56$ q/mol.
1. 14
2. 56
3. 28
4. 11,2
5. 5,6
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: A 14
Parçalanma tənliyi: $\mathrm{CaCO_3\xrightarrow{t}CaO+CO_2\uparrow}$ . Tənliyə görə, 22,4 l $\mathrm{CO_2}$ qazı ayrıldıqda 56 q $\mathrm{CaO}$ (sönməmiş əhəng) alınır. Tənasüb qururuq: $22{,}4\ \text{l} \to 56\ \text{q}$ , $5{,}6\ \text{l} \to x\ \text{q}$ . Buradan $x = \frac{5{,}6 \cdot 56}{22{,}4} = 14$ q.

Tipik səhvlər

Suyun qeyri-karbonat (daimi) codluğunu qaynatmaqla aradan qaldırmağın mümkün olduğunu düşünmək. Qaynatmaqla yalnız müvəqqəti (karbonat) codluq aradan qaldırılır.
Kalsiumun su ilə reaksiyasında passivləşdiyini düşünmək. Əslində kalsium su ilə adi şəraitdə şiddətli reaksiyaya girərək qələvi yaradır və hidrogen qazı ayırır.

Hələ də tam aydın deyil?

Mövzunu sənə səsli dərs kimi izah edir, lövhədə yazır və suallarla yoxlayır.

Bu mövzunu Canlı Müəllimlə öyrən Məsələni şəkillə həll et