Կալցիում

Կալցիում (լատ.՝ Calcium), պարբերական համակարգի երկրորդ խմբի գլխավոր ենթախմբի քիմիական տարր, որի նշանն է Ca և ատոմային համարը՝ 20։ Այն գտնվում է պարբերական համակարգի 2 խմբի գլխավոր ենթախմբում։ Ատոմների արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում ունեն 2 էլեկտրոն ns2 վիճակում։ Ամենաշատ տարածված մետաղներից է, կազմում է երկրակեղևի 3%-ը։
Ունի 6 կայուն իզոտոպ՝ 40Ca (96, 97 %), 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca և 48Ca: Կալցիումի միացություններից կրաքարը, մարմարը, գիպսը, ինչպես նաև կրաքարի այրման վերջնանյութ կիրը դեռևս հնագույն ժամանակներում կիրառվել են որպես շինանյութ։


== Պատմություն և անվան ծագում ==
Քիմիական տարրի անվանումը ծագել է լատ.՝ calx բառից (սեռական հոլով calcis) - «կիր», «փափուկ քար»։ Տարրը հայտնաբերել է անգլիացի քիմիկոս Հումֆրի Դեյվը 1808 թվականին, կալցիումը մետաղական էլեկտրոլիզի ենթարկելով։
Մինչև 18-րդ դարը քիմիկոսները կիրը համարում էին պարզ նյութ։ 1789 թվականին Ա. Լավուազիեն հաստատեց, որ կիրը բարդ նյութ է, 1808 թվականին Հ. Դևին խոնավ հանգած կրի և սնդիկի օքսիդի խառնուրդը սնդիկի էլեկտրոդով էլեկտրոլիզի ենթարկելիս ստացավ  
կալցիումի ամալգամը, որից սնդիկը հեռացնելիս անջատեց մետաղ և անվանեց «կալցիում» (լատ.՝ calx, calcis - կիր)։
Կալցիումի միացություններն են՝ կիր, մարմար, գիպս, որոնք օգտագործում էին շինարարական աշխատանքներում, արդեն հազարավոր տարիներ։


== Բնության մեջ ==
Բնության մեջ զգալի քանակներով հանդիպում է կալցիումի ֆոսֆատը՝ Ca2(PO4)2, որից ստանում են սպիտակ ֆոսֆոր, ֆոսֆորական թթու և ֆոսֆորական պարարտանյութեր։


=== Իզոտոպներ ===
Բնության մեջ հայտնի են կալցիումի 6 իզոտոպներ. 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca և 48Ca, որոնցից առավել շատ տարածված է 40Ca, կազմում է 96,97 %։ Կալցիումի միջուկը պարունակում է կախարդական թվով պրոտոններ {{{1}}}: 4020Ca20 և 4820Ca28 իզոտոպները բնության մեջ ունեն կախարդական ուժ։


== Ստացում ==
Կալցիումը ստանում են էլեկտրոլիզի ենթարկելով քլորիդի հալույթը։ Վերջինս ջերմաստիճանը իջեցնելու նպատակով ավելացնում են CaF2, ինչպես նաև ալյումինի և կալցիումի օքսիդի փոխազդեցությունից, 1170-1200 °C-ում։

  
    
      
        
          
            4
            C
            a
            O
            +
            2
            A
            l
            →
            C
            a
            A
            
              l
              
                2
              
            
            
              O
              
                4
              
            
            +
            3
            C
            a
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {4CaO+2Al\rightarrow CaAl_{2}O_{4}+3Ca}}}
  


== Ֆիզիկական հատկություններ ==

Կալցիումը սպիտակ արծաթափայլ, փափուկ մետաղ է։ Հայտնի է ալոտրոպիկ երկու ձևափոխությամբ։ α-ձևի խտությունը 1540 կգ/մ3 է (20 °C-ում)։ 464 °C-ից բարձր կայուն է β-ձևը, հալման ջերմաստիճանը՝ 851 °C: Բարձր մաքրության կալցիումը պլաստիկ է, լավ մամլվում է, գլոցվում և հեշտությամբ մշակվում կտրումով։
Քիմիապես շատ ակտիվ է, միացություններում՝ երկարժեք։ Սովորական ջերմաստիճանում կալցիումը հեշտությամբ փոխազդում է օդի թթվածնի և խոնավության հետ, դրա համար էլ այն պահում են փակ, հերմետիկ անոթներում կամ հանքային յուղի մեջ։


== Քիմիական հատկություններ ==
Օդում կամ թթվածնի միջավայրում տաքացնելիս կալցիումը բոցավառվում է՝ առաջացնելով հիմնական օքսիդը՝ CaO:

  
    
      
        
          
            2
            C
            a
            +
            
              O
              
                2
              
            
            →
            2
            C
            a
            O
            ,
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {2Ca+O_{2}\rightarrow 2CaO,}}}
  Հայտնի են նաև կալցիումի գերօքսիդները՝ CaO2 և CaC4։ Սառը ջրի հետ կալցիումը սկզբում փոխազդում է արագ, հետո փոխազդեցությունը դանդաղում է՝ Ca(OH)2 թաղանթի առաջացման պատճառով։

  
    
      
        
          
            C
            a
            +
            2
            
              H
              
                2
              
            
            O
            →
            C
            a
            (
            O
            H
            
              )
              
                2
              
            
            +
            
              H
              
                2
              
            
            ↑
            .
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca+2H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}+H_{2}\uparrow .}}}
  Եռանդուն փոխազդում է տաք ջրի և թթուների հետ՝ անջատելով ջրածին (բացի խիտ HNO3-ից)։ Ֆտորի հետ փոխազդում է սառը պայմաններում, իսկ քլորի և բրոմի հետ՝ 400 °C-ից բարձր՝ առաջացնելով համապատասխանաբար կալցիումի ֆտորիդ (CaF2), կալցիումի քլորիդ (CaCl2) և կալցիումի բրոմիդ (CaBr2)։

  
    
      
        
          
            C
            a
            +
            B
            
              r
              
                2
              
            
            →
            C
            a
            B
            
              r
              
                2
              
            
            .
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca+Br_{2}\rightarrow CaBr_{2}.}}}
  Ծծմբի հետ տաքացնելիս կալցիումը առաջացնում է սուլֆիդ՝ CaS, որը, միացնելով ծծումբ, տալիս է բազմասոււֆիդներ (CaS2, CaS4 և այլն)։ Չոր ջրածնի հետ փոխազդում է 300-400 °C-ում՝ առաջացնելով հիդրիդ՝ CaH2։

  
    
      
        
          
            C
            a
            +
            
              H
              
                2
              
            
            →
            C
            a
            
              H
              
                2
              
            
            ,
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca+H_{2}\rightarrow CaH_{2},}}}
  500 °C-ում կալցիումը և ագուռը տալիս են Ca3N2 նիտրիդը։ Սառը պայմաններում ամոնիակի հետ կալցիումը առաջացնում է Ca[NH3]4 կոմպլեքս միացությունը։ Օդի բացակայությամբ տաքացնելիս ածխածնի, սիլիցիումի և ֆոսֆորի հետ կալցիումը առաջացնում է, համապատասխանաբար, կարբիդ (CaC2), սիլիցիդներ (Ca2Si, CaSi, CaSi2) և ֆոսֆիդ (Ca3P2)։

  
    
      
        
          
            C
            a
            +
            6
            B
            →
            C
            a
            
              B
              
                6
              
            
            ,
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca+6B\rightarrow CaB_{6},}}}
  

  
    
      
        
          
            3
            C
            a
            +
            
              N
              
                2
              
            
            →
            C
            
              a
              
                3
              
            
            
              N
              
                2
              
            
            ,
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {3Ca+N_{2}\rightarrow Ca_{3}N_{2},}}}
  

  
    
      
        
          
            C
            a
            +
            2
            C
            →
            C
            a
            
              C
              
                2
              
            
            ,
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca+2C\rightarrow CaC_{2},}}}
  

  
    
      
        
          
            6
            C
            a
            +
            
              P
              
                4
              
            
            →
            2
            C
            
              a
              
                3
              
            
            
              P
              
                2
              
            
            .
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {6Ca+P_{4}\rightarrow 2Ca_{3}P_{2}.}}}
  

  
    
      
        
          
            2
            C
            a
            +
            S
            i
            →
            C
            
              a
              
                2
              
            
            S
            i
            .
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {2Ca+Si\rightarrow Ca_{2}Si.}}}
  Միջմետաղական միացություններ է առաջացնում Al-ի, Ag-ի, Au-ի, Cu-ի և այլ մետաղների հետ։ Արտադրության մեջ կալցիումը ստացվում է երկու եղանակով. 

CaO-ի և փոշիացրած Al-ի խառնուրդը 1200 °C-ում, 0,01-0,02 մմ սնդ. ս. ճնշման տակ տաքացնելիս.
  
    
      
        
          
            C
            a
            O
            +
            2
            A
            l
            →
            3
            C
            a
            O
            .
            A
            
              l
              
                2
              
            
            
              O
              
                3
              
            
            +
            3
            C
            a
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {CaO+2Al\rightarrow 3CaO.Al_{2}O_{3}+3Ca}}}
  CaCu-ի և KCl-ի հալույթը հեղուկ պղնձա-կալցիումական կաթոդով էլեկտրոլիզի ենթարկելիս ստանում են Cu-Ca (65% Ca) համաձուլվածքը, որից կալցիումը անջատում են՝ թորելով 950-1000 °C-ում, 0,01-0,001 մմ սնդ. ս. ճնշման տակ։ Մաքուր կալցիումը կիրառվում է Ս, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb և մի քանի հազվագյուտ հողային տարրեր իրենց միացություններից վերականգնելու, պողպատները, բրոնզը ն այլ համաձուլվածքներ թթվածնազրկելու, նավթամթերքներից ծծումբը հեռացնելու, օրգանական հեղուկները խոնավազրկելու, արգոնը ազոտի խառնուրդից մաքրելու, էլեկտրավակուումային սարքերում գազեր կլանելու համար։
  
    
      
        
          
            C
            a
            
              H
              
                2
              
            
            +
            2
            
              H
              
                2
              
            
            O
            →
            C
            a
            (
            O
            H
            
              )
              
                2
              
            
            +
            
              H
              
                2
              
            
            ↑
            ,
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {CaH_{2}+2H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}+H_{2}\uparrow ,}}}
  

  
    
      
        
          
            C
            
              a
              
                3
              
            
            
              N
              
                2
              
            
            +
            6
            
              H
              
                2
              
            
            O
            →
            3
            C
            a
            (
            O
            H
            
              )
              
                2
              
            
            +
            2
            N
            
              H
              
                3
              
            
            ↑
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}N_{2}+6H_{2}O\rightarrow 3Ca(OH)_{2}+2NH_{3}\uparrow }}}
  


== Կիրառություն ==
Կալցիումի համաձուլվածքները մեծ կիրառություն ունեն տեխնիկայում։


== Օրգանիզմում ==

Կալցիումը կենսածին և կենսական պրոցեսների բնականոն ընթացքի համար անհրաժեշտ տարր է։ Գտնվում է կենդանիների և բույսերի բոլոր հյուսվածքներում։ Որոշ օրգանիզմներում Ca-ի պարունակությունը հասնում է 38 %-ի, մարդու օրգանիզմում՝ 1,4-2 %: Բույսերը Ca ստանում են հողից, կենդանիները՝ կերի և ջրի հետ։
Ca անհրաժեշտ է որոշ բջիջների կառուցվածքի ձևավորման, արտաքին բջջաթաղանթների բնականոն թափանցելիության պահպանման, ձկների և այլ կենդանիների ձվաբջիջների բեղմնավորման, մի քանի ֆերմենտների ակտիվացման համար։ Ca2+ իոններր գրգիռ են հաղորդում մկանաթելին՝ առաջացնելով կծկում, բարձրացնում լեյկոցիտների ֆագոցիտային ֆունկցիան, ակտիվացնում արյան պաշտպանական սպիտակուցների համակարգը, մասնակցում մակարդմանը։
Օրգանիզմում Ca-ի պարունակությունը կարգավորվում է հարվահանագեղձի և վահանագեղձի հորմոններով։ Ca օրգանիզմից արտաթորվում է գլխավորապես աղիքներով։ Ֆոսֆորա-կալցիումական նյութափոխանակությունը խախտվելու դեպքում մատղաշ կենդանիների և երեխաների օրգանիզմում զարգանում է ռախիտ, հասուն կենդանիների օրգանիզմում՝ կմախքի կառուցվածքի և բաղադրության փոփոխություն։ Բժշկության մեջ Ca-ի պատրաստուկները կիրառվում են ալերգիական, ճառագայթային, մաշկային, օրգանիզմում Ca2+ իոնների անբավարարությունից առաջացած փայտացման, սպազմոֆիլիայի, ռախիտի և այլ հիվանդությունների ժամանակ, ինչպես նաև որպես արյունահոսությունը դադարեցնող, սրտամկանի ֆունկցիան կարգավորող, միզամուղ միջոցներ։ Վիրաբուժության մեջ գործածվում է գիպսը (CaSC4), ստամոքսահյութի բարձր թթվության դեպքում՝ կավիճը։


== Տես նաև ==
Կալցիումի օքսիդ


== Ծանոթագրություններ ==


== Գրականություն ==
Доронин. Н. А. Кальций, Госхимиздат, 1962. 191 стр. с илл.
Rebecca J. Donatelle. Health, The Basics. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, Inc. 2005.


== Արտաքին հղումներ ==
Кальций на Webelements
Кальций в Популярной библиотеке химических элементов
Рекомендуемое потребление кальция
UK Food Standards Agency: Calcium Archived 2010-10-07 at the Wayback Machine.
Nutrition fact sheet from the National Institutes of Health