Կալցիում

Կալցիում (), 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  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» ( - 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 :  և  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։

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:

 

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։

 

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)։

 

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։

 

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)։

 
 
 
 
 

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.

 

 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։

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 
 Nutrition fact sheet from the National Institutes of Health

Ռադիոակտիվ տարրեր
Հողալկալիական մետաղներ
Կալցիում