Большой энциклопедический словарь:
КАЛЬЦИЙ (лат. Calcium) — Ca, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 20, атомная масса 40,078, относится к щелочноземельным металлам. Название от латинского calx, родительный падеж calcis — известь. Серебристо-белый металл, плотность 1,54 г/см3, tпл 842 °С. При обычной температуре легко окисляется на воздухе. По распространенности в земной коре занимает 5-е место (минералы кальцит, гипс, флюорит и др.). Как активный восстановитель служит для получения U, Th, V, Cr, Zn, Be и других металлов из их соединений, для раскисления сталей, бронз и т. д. Входит в состав антифрикционных материалов. Соединения кальция применяют в строительстве (известь, цемент) — препараты кальция — в медицине.
Большая советская энциклопедия:
Кальций
(Calcium)
Ca, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 20, атомная масса 40,08; серебряно-белый лёгкий металл. Природный элемент представляет смесь шести стабильных изотопов: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, из которых наиболее распространён 40Ca (96, 97%).
Соединения Ca — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт обжига известняка) уже в глубокой древности применялись в строительном деле. Вплоть до конца 18 в. химики считали известь простым телом. В 1789 А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём — вещества сложные. В 1808 Г. Дэви, подвергая электролизу с ртутным катодом смесь влажной гашёной извести с окисью ртути, приготовил амальгаму Ca, а отогнав из неё ртуть, получил металл, названный «кальций» (от лат. calx, родительный падеж calcis — известь).
Распространение в природе. По распространённости в земной коре Ca занимает 5-е место (после О, Si, Al и Fe); содержание 2,96% по массе. Он энергично мигрирует и накапливается в различных геохимических системах, образуя 385 минералов (4-е место по числу минералов). В мантии Земли Ca мало и, вероятно, ещё меньше в земном ядре (в железных метеоритах (См. Метеориты) 0,02%). Ca преобладает в нижней части земной коры, накапливаясь в основных породах; большая часть Ca заключена в полевом шпате — анортите Ca [Al2Si2O8]; содержание в основных породах 6,72%, в кислых (граниты и др.) 1,58%. В биосфере происходит исключительно резкая дифференциация Ca, связанная главным образом с «карбонатным равновесием»: при взаимодействии углекислого газа с карбонатом CaCO3 образуется растворимый бикарбонат Са (НСО3)2:
СаСО3 + H2O + CO2 Са (НСО3)2 Ca2+ + 2HCO3-.
Эта реакция обратима и является основой перераспределения Ca. При высоком содержании CO2 в водах Ca находится в растворе, а при низком содержании CO2 в осадок выпадает минерал кальцит СаСОз, образуя мощные залежи известняка, мела, мрамора.
Огромную роль в истории Ca играет и биогенная миграция. В живом веществе из элементов — металлов Ca — главный. Известны организмы, которые содержат более 10% Ca (больше углерода), строящие свой скелет из соединений Ca, главным образом из СаСО3 (известковые водоросли, многие моллюски, иглокожие, кораллы, корненожки и т.д.). С захоронением скелетов морских животных и растений связано накопление колоссальных масс водорослевых, коралловых и прочих известняков, которые, погружаясь в земные глубины и минерализуясь, превращаются в различные виды мрамора.
Огромные территории с влажным климатом (лесные зоны, тундра) характеризуются дефицитом Ca — здесь он легко выщелачивается из почв. С этим связано низкое плодородие почв, низкая продуктивность домашних животных, их малые размеры, нередко болезни скелета. Поэтому большое значение имеет известкование почв, подкормка домашних животных и птиц и т.д. Напротив, в сухом климате СаСО3 трудно растворим, поэтому ландшафты степей и пустынь богаты Ca. В солончаках и солёных озёрах часто накапливается Гипс CaSO4·2H2O.
Реки приносят в океан много Ca, но он не задерживается в океанической воде (ср. содержание 0,04%), а концентрируется в скелетах организмов и после их гибели осаждается на дно преимущественно в форме СаСО3. Известковые илы широко распространены на дне всех океанов на глубинах не более 4000 м (на больших глубинах происходит растворение СаСО3, организмы там нередко испытывают дефицит Ca).
Важную роль в миграции Ca играют подземные воды. В известняковых массивах они местами энергично выщелачивают СаСО3, с чем связано развитие Карста, образование пещер, сталактитов и сталагмитов. Помимо кальцита, в морях прошлых геологических эпох было широко распространено отложение фосфатов Ca (например, месторождения фосфоритов Каратау в Казахстане), доломита СаСО3·MgCO3, а в лагунах при испарении —гипса.
В ходе геологической истории росло биогенное карбонатообразование, а химическое осаждение кальцита уменьшалось. В докембрийских морях (свыше 600 млн. лет назад) не было животных с известковым скелетом; они приобрели широкое распространение начиная с кембрия (кораллы, губки и т.д.). Это связывают с высоким содержанием CO2 в атмосфере докембрия.
Физические и химические свойства. Кристаллическая решётка -формы Ca (устойчивой при обычной температуре) гранецентрированная кубическая а = 5,56 . Атомный радиус 1,97 , ионный радиус Ca2+, 1,04 . Плотность 1,54 г/см3 (20 °С). Выше 464 °C устойчива гексагональная -форма. tпл 851°C, tkип 1482 °C; температурный коэффициент линейного расширения 2210-6 (0—300 °C); теплопроводность при 20 °C 125,6 Вт/(мК) или 0,3 кал/(смсек°С); удельная теплоёмкость (0—100 °С) 623,9 дж/(кгК) или 0,149 кал/(г°C); удельное электросопротивление при 20°C 4,610-8 омм или 4,610-6 омсм; температурный коэффициент электросопротивления 4,5710-3 (20 °C). Модуль упругости 26 Гн/м2 (2600 кгс/мм2); предел прочности при растяжении 60 Мн/м2 (6 кгс/мм2); предел упругости 4 Мн/м2 (0,4 кгс/мм2), предел текучести 38 Мн/м2 (3,8 кгс/мм2); относительное удлинение 50%; твердость по Бринеллю 200—300 Мн/м2 (20—30 кгс/мм2). К. достаточно высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддается обработке резанием.
Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ca 4s2, в соответствии с чем Ca в соединениях 2-валентен. Химически Ca очень активен. При обычной температуре Ca легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят в герметически закрытых сосудах или под минеральным маслом. При нагревании на воздухе или в кислороде воспламеняется, давая основной окисел CaO (см. Кальция окись). Известны также перекиси Ca — CaO2 и СаО4. С холодной водой Ca взаимодействует сначала быстро, затем реакция замедляется вследствие образования пленки Ca (OH)2 (см. Кальция гидроокись). Ca энергично взаимодействует с горячей водой и кислотами, выделяя H2 (кроме концентрированной HNO3). С фтором реагирует на холоду, а с хлором и бромом — выше 400 °С, давая соответственно CaF2, CaCl2 и CaBr2 (см. Кальция фторид, Кальция хлорид, Кальция бромид). Эти галогениды в расплавленном состоянии образуют с Ca так называемого субсоединения — CaF, CaCI, в которых Ca формально одновалентен. При нагревании Ca c серой получается Кальция сульфид CaS, последний присоединяет серу, образуя полисульфиды (CaS2, CaS4 и др.). Взаимодействуя с сухим водородом при 300—400 °C Ca образует гидрид CaH2 — ионное соединение, в котором водород является анионом. При 500 °C Ca и азот дают нитрид Ca3N2; взаимодействие Ca с аммиаком на холоду приводит к комплексному аммиакату Ca [NH3]6. При нагревании без доступа воздуха с графитом, кремнием или фосфором Ca дает соответственно Карбид кальция CaC2, силициды CaSi2 и фосфид Ca3P2. Ca образует интерметаллические соединения с Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn и др.
Получение и применение. В промышленности Ca получают двумя способами: 1) нагреванием брикетированной смеси CaO и порошка Al при 1200 °С в вакууме 0,01—0,02 мм рт. ст.; выделяющиеся по реакции: 6CaO +2Al = 3 СаОl2O3 + 3Са пары Ca конденсируются на холодной поверхности; 2) электролизом расплава CaCl2 и KCl с жидким медно-кальциевым катодом приготовляют сплав Cu — Ca (65% Ca), из которого Ca отгоняют при температуре 950—1000 °С в вакууме 0,1—0,001 мм рт. ст.
В виде чистого металла Ca применяют как восстановитель U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и некоторых редкоземельных металлов из их соединений. Его используют также для раскисления сталей, бронз и др. сплавов, для удаления серы из нефтепродуктов, для обезвоживания органических жидкостей, для очистки аргона от примеси азота и в качестве поглотителя газов в электровакуумных приборах. Большое применение в технике получили Антифрикционные материалы системы Pb—Na—Ca, а также сплавы Pb—Ca, служащие для изготовления оболочки электрических кабелей. Сплав Ca—Si—Ca (силикокальций) применяется как раскислитель и дегазатор в производстве качественных сталей. О применении соединений К. см. в соответствующих статьях.
А. Я. Фишер, А. И. Перельман.
Кальций в организме. Ca — один из биогенных элементов (См. Биогенные элементы), необходимых для нормального протекания жизненных процессов. Он присутствует во всех тканях и жидкостях животных и растений. Лишь редкие организмы могут развиваться в среде, лишённой Ca у некоторых организмов содержание Ca достигает 38%; у человека — 1,4—2%. Клетки растительных и животных организмов нуждаются в строго определённых соотношениях ионов Ca2+, Na+ и К+ во внеклеточных средах. Растения получают Ca из почвы. По их отношению к Ca растения делят на кальцефилов (См. Кальцефилы) и кальцефобов (См. Кальцефобы). Животные получают Ca с пищей и водой. Ca необходим для образования ряда клеточных структур, поддержания нормальной проницаемости наружных клеточных мембран, для оплодотворения яйцеклеток рыб и др. животных, активации ряда ферментов. Ионы Ca2+ передают возбуждение на мышечное волокно, вызывая его сокращение, увеличивают силу сердечных сокращений повышают фагоцитарную функцию лейкоцитов, активируют систему защитных белков крови, участвуют в её свертывании. В клетках почти весь Ca находится в виде соединений с белками, нуклеиновыми кислотами, фосфолипидами, в комплексах с неорганическими фосфатами и органическими кислотами. В плазме крови человека и высших животных только 20—40% Ca может быть связано с белками. У животных, обладающих скелетом, до 97—99% всего Ca используется в качестве строительного материала: у беспозвоночных в основном в виде CaCO3 (раковины моллюсков, кораллы), у позвоночных — в виде фосфатов. Многие беспозвоночные запасают Ca перед линькой для построения нового скелета или для обеспечения жизненных функции в неблагоприятных условиях.
Содержание Ca в крови человека и высших животных регулируется гормонами паращитовидных и щитовидной желёз. Важнейшую роль в этих процессах играет витамин D. Всасывание Ca происходит в переднем отделе тонкого кишечника. Усвоение Ca ухудшается при снижении кислотности в кишечнике и зависит от соотношения Ca, Р и жира в пище. Оптимальные соотношения Ca/P в коровьем молоке около 1,3 (в картофеле 0,15, в бобах 0,13, в мясе 0,016). При избытке в пище Р или щавелевой кислоты всасывание Ca ухудшается, Желчные кислоты ускоряют его всасывание. Оптимальные соотношения Са/жир в пище человека 0,04—0,08 г Ca на 1 г жира. Выделение Ca происходит главным образом через кишечник. Млекопитающие в период лактации (См. Лактация) теряют много Ca с молоком. При нарушениях фосфорно-кальциевого обмена у молодых животных и детей развивается Рахит, у взрослых животных — изменение состава и строения скелета (Остеомаляция).
И. А. Скульский.
В медицине применение препаратов Ca устраняет нарушения, связанные с недостатком ионов Ca2+ в организме (при тетании, спазмофилии, рахите). Препараты Ca снижают повышенную чувствительность к аллергенам и используются для лечения аллергических заболеваний (сывороточная болезнь, крапивница, ангионевротический отёк, сенная лихорадкаи др.). Препараты Ca уменьшают повышенную проницаемость сосудов и оказывают противовоспалительное действие. Их применяют при геморрагическом васкулите, лучевой болезни, воспалительных и экссудативных процессах (пневмония, плеврит, эндометрит и др.) и некоторых кожных заболеваниях. Назначают как кровоостанавливающие средства, для улучшения деятельности сердечной мышцы и усиления действия препаратов наперстянки; как слабые мочегонные и как противоядия при отравлении солями магния. Вместе с др. средствами препараты Ca применяют для стимулирования родовой деятельности. Хлористый кальций вводят через рот и внутривенно. Оссокальцинол (15%-ная стерильная суспензия особым образом приготовленного костного порошка в персиковом масле) предложен для тканевой терапии. К препаратам Ca относится также гипс (CaSO4), применяемый в хирургии для гипсовых повязок, и мел (СаСО3), назначаемый внутрь при повышенной кислотности желудочного сока и для приготовления зубного порошка.
Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963, с. 370—75; Родякин В. В., Кальций, его соединения и сплавы, М., 1967; Капланский С. Я., Минеральный обмен, М. — Л.,1938; Вишняков С. И., Обмен макроэлементов у сельскохозяйственных животных, М., 1967.
Толковый словарь Даля:
кальций
КАЛЬЦИЙ м. металл, составляющий химическую основу извести. Кальцинировать что, пережигать металл, соль или камень. Кальцинация ж. действие это, пережиг, перекалка.
Большой словарь иностранных слов:
Кальция, мн. нет, м. [от латин. calx – известь] (хим.). Химический элемент – металл серебристо-белого цвета, содержащийся в извести.
Толковый словарь Кузнецова:
кальций
КАЛЬЦИЙ -я; м. [от лат. calx (calcis) — известь] Химический элемент (Ca), металл серебристо-белого цвета, входящий в состав известняков, мрамора и др.
Кальциевый, -ая, -ое. К-ые соли.
Малый академический словарь:
кальций
-я, м.
Химический элемент, металл серебристо-белого цвета, входящий в состав известняков, мрамора и др.
[От лат. calx, calcis — известь]
Горная энциклопедия:
Ca (от лат. Calx, род. падеж calcis — известь *а. calcium; н. Kalzium; ф. calcium; и. calcio), — хим. элемент II группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 20, ат. м. 40,08. Cостоит из шести стабильных изотопов: 40Ca (96,97%), 42Ca (0,64%), 43Ca (0,145%), 44Ca (2,06%), 46Ca (0,0033%) и 48Ca (0,185%). Oткрыт англ. химиком Г. Дэви в 1808.
K. — серебристо-белый лёгкий металл. Известны две кристаллич. модификации: -Ca c гранецентрир. кубич. решёткой, a=0,55884±2 нм (26°C); выше 443°C -Ca c объёмноцентрир. кубич. решёткой, a=0,4480+5 нм (467°C).
Физические свойства K.: плотность 1550 кг/м3 (20°C); tпл 842°C; tкип 1491°C; коэфф. теплопроводности 125 Bт/м·K; уд. теплоёмкость (0-100°C) 623,9 Дж/кг·K; уд. электро- сопротивление (при 20°C) 4,6·* 10-8 Oм·м; темп-рный коэфф. электросопротивления 4,57·* 10-3 (при 20°C); коэфф. термич. расширения при 0-300°C 22·* 10-6 K-1. Tвёрдость K. по Бринеллю 200-300 МПa. K. — пластичный металл; хорошо прессуется, прокатывается и подвергается обработке резанием.
Cтепень окисления +2. Mеталлич. K. химически активен, обладает большим сродством к кислороду и при обычной темп-pe во влажном воздухе покрывается плёнкой (поэтому хранят его в масле или герметически закрытом сосуде). C горячей водой K. легко реагирует c образованием гидрооксида Ca(OH)2 и выделением водорода. Энергично взаимодействует, особенно при нагревании, c разл. неметаллами (H2, C, N2, Si, Cl2 и др. c образованием соответственно гидрида, карбида, нитрида, силицида, хлорида и т.д.). B реакциях c кислотами K. образует соответствующие соли, вытесняя водород.
K. — один из самых распространённых (5-e место) петрогенных элементов земной коры — 3,27% (по массе). Kларк K. в каменных метеоритах 1,40%, ультраосновных — 0,7%, основных — 6,72%, средних — 4,65%, кислых породах — 1,58% (по данным A. П. Bиноградова). K. входит в состав мн. минералов (силикаты, алюмосиликаты, боросиликаты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, ванадаты, вольфраматы, молибдаты, титанаты, ниобаты, фториды, хлориды и др.; в метеоритах встречается редчайший сульфид K.). B минералах K. присутствуют замещающие его изоморфно элементы-примеси (Na, Sr, редкоземельные, радиоактивные и др. элементы). Cиликаты (пироксены, амфиболы) и алюмосиликаты (плагиоклазы) K. — важнейшие породо- образующие минералы магматич. и метаморфич. пород; в условиях гидротермальных и поверхностных процессов становятся устойчивыми и широко распространены карбонаты K.
При выплавлении базальтовых магм K. накапливается в расплаве и входит в гл. породообразующие минералы, при фракционировании к-рых его содержание в ходе дифференциации магмы от основных к кислым породам падает. При выветривании магматич., метаморфич. и осадочных пород K. выщелачивается и в басс. осадконакопления выделяется преим. в виде органогенных Известняков и Доломитов, составляющих в cp. ок. 20% объёма осадочной толщи; в виде терригенной примеси пироксенов, плагиоклаза и др., a также карбонатов K. входит в состав глин и песчаников. Cодержание K. в осадочных породах (по A. Б. Pонову и A. A. Ярошевскому): в глинах 2,9-3,4%, в песчаниках 2,4-4,1%, в карбонатах 27,8-30,3% (первая цифра — в платформенных отложениях, вторая — в геосинклинальных); в океанич. воде 0,0408% (по A. П. Bиноградову). Поведение K. в мор. воде контролируется режимом
CO2:CaCO3тв + H2O+CO2 Ca(HCO3)2раств
("карбонатное равновесие") при активном участии живого вещества. K. из мор. воды интенсивно поглощается известняковыми водорослями, моллюсками, кораллами и др. B поверхностном цикле K. важную роль играют поверхностные и подземные воды. B известняковых массивах в результате растворения ими кальцита развиваются карстовые явления; в p-нах c влажным климатом почвы обеднены K. При испарении мор. воды в замкнутых бассейнах и солёных озёрах осаждаются помимо кальцита гипс и ангидрит.
Получают металлич. K. двумя методами: электролизом расплава CaCl2 c использованием медно-кальциевого анода получают сплав Ca — Cu (65% Ca), из к-рого в вакууме при 950-1000°C отгоняют Ca; при прокаливании смеси CaO и порошкообразного Al при 1200°C в вакууме выделяющиеся по реакции 6CaO+2Al=3CaOAl2O3+3Ca пары кальция конденсируют на холодной поверхности.
Mеталлич. K. находит применение при получении антифрикционных сплавов Pb — Na — Ca; сплав Pb — Ca используется для изготовления оболочки электрич. кабелей. K. применяется также в качестве восстановителя U, Th, Cr, V, Zr и редкоземельных элементов из их оксидов или галогенидов, для удаления серы из нефтепродуктов, обезвоживания органических растворителей, в качестве поглотителя газов в электровакуумных приборах и др.
A. M. Бычков.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
кальций, -я
Толковый словарь Ожегова:
КАЛЬЦИЙ, я, м. Химический элемент, мягкий серебристо-белый металл.
| прил. кальциевый, ая, ое. Кальциевые соли.
Научно-технический словарь:
КАЛЬЦИЙ (символ Са), широко распространенный серебристо-белый металл из группы ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ, впервые выделен в 1808 г. Содержится во многих горных породах и минералах, особенно в известняке и гипсе, а также в костях. В организме способствует регуляции сердцебиения и необходим для обеспечения крепости костей и зубов. Этот металл, мягкий и ковкий, в чистом виде мало применяется в промышленности, однако, его соединения широко используются. Как химический элемент он отличается активностью, легко соединяется с кислородом, азотом и другими неметаллическими элементами. Свойства: атомный номер 20, атомная масса 40,08; плотность 1,55; температура плавления 839 °С, температура кипения 1484 °С; наиболее распространенный изотоп 40Са (96,95%).
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020