Կալցիում- Պարբերական համակարգի 4-րդ շրջանի և ՊԱ-խմբի տարր, սերիական համար 20: Էլեկտրոնային բանաձևատոմ [ 18 Ar] 4s 2, օքսիդացման վիճակներ +2 և 0. Վերաբերում է հողալկալային մետաղներին: Այն ունի ցածր էլեկտրաբացասականություն (1,04), ցուցաբերում է մետաղական (հիմնական) հատկություններ։ Առաջացնում է (որպես կատիոն) բազմաթիվ աղեր և երկուական միացություններ։ Շատ կալցիումի աղեր քիչ են լուծվում ջրում։ Բնության մեջ - վեցերորդՔիմիական առատության առումով տարրը (մետաղների մեջ երրորդը) կապված է։ Կենսական տարր է բոլոր օրգանիզմների համար, հողում կալցիումի պակասը լրացվում է կրաքարային պարարտանյութերի (CaCO 3 , CaO , կալցիումի ցիանամիդ CaCN 2 և այլն) կիրառմամբ։ Կալցիումը, կալցիումի կատիոնը և նրա միացությունները գազի այրիչի բոցը գունավորում են մուգ նարնջագույն գույնով ( որակական հայտնաբերում).

Կալցիում Ca

Արծաթագույն-սպիտակ մետաղ, փափուկ, ճկուն: Խոնավ օդում այն ​​խամրում է և ծածկվում CaO-ի և Ca(OH) թաղանթով 2: Շատ ռեակտիվ; բոցավառվում է օդում տաքանալիս, արձագանքում ջրածնի, քլորի, ծծմբի և գրաֆիտի հետ.

Կրճատում է այլ մետաղները դրանց օքսիդներից (արդյունաբերական կարևոր մեթոդ է կալցիումջերմություն):

Անդորրագիրկալցիումի մեջ Արդյունաբերություն:

Կալցիումն օգտագործվում է մետաղների համաձուլվածքներից ոչ մետաղական կեղտերը հեռացնելու համար՝ որպես թեթև և հակաշփման համաձուլվածքների բաղադրիչ, հազվադեպ մետաղները դրանց օքսիդներից մեկուսացնելու համար։

Կալցիումի օքսիդ CaO

հիմնական օքսիդ. Տեխնիկական անվանումը կրաքար է: Սպիտակ, բարձր հիգրոսկոպիկ: Ունի Ca 2+ O 2- իոնային կառուցվածք։ Հրակայուն, ջերմային կայուն, ցնդող բոցավառման ժամանակ: Ներծծում է խոնավությունը և ածխաթթու գազօդից։ Ուժեղ արձագանքում է ջրի հետ (բարձր էկզո-էֆեկտ), ձևավորում է ուժեղ ալկալային լուծույթ (հիդրօքսիդի տեղումներ հնարավոր են), գործընթացը կոչվում է կրաքարի ցրում։ Փոխազդում է թթուների, մետաղների և ոչ մետաղների օքսիդների հետ։ Օգտագործվում է կալցիումի այլ միացությունների սինթեզի համար, Ca(OH) 2, CaC 2 և հանքային պարարտանյութերի արտադրության մեջ, որպես մետաղագործության հոսք, օրգանական սինթեզի կատալիզատոր, շինարարության մեջ կապող նյութերի բաղադրիչ։

Ամենակարևոր ռեակցիաների հավասարումները.

Անդորրագիր CaO արդյունաբերության մեջ– կրաքարի թրծում (900-1200 °С):

CaCO3 = CaO + CO2

Կալցիումի հիդրօքսիդ Ca(OH) 2

հիմնական հիդրօքսիդ. Տեխնիկական անվանումը խարխլված կրաքար է։ Սպիտակ, հիգրոսկոպիկ: Այն ունի Ca 2+ (OH -) 2 իոնային կառուցվածք։ Քայքայվում է չափավոր ջերմության վրա։ Ներծծում է օդի խոնավությունը և ածխաթթու գազը: Մի փոքր լուծվում է սառը ջրում (առաջանում է ալկալային լուծույթ), նույնիսկ ավելի քիչ՝ եռացող ջրում։ Թափանցիկ լուծույթը (կրաքարի ջուր) արագորեն պղտորվում է հիդրօքսիդի տեղումների պատճառով (կախոցը կոչվում է կրաքարի կաթ): Ca 2+ իոնի նկատմամբ որակական ռեակցիան ածխաթթու գազի անցումն է կրաքարի ջրի միջով CaCO 3-ի նստվածքի տեսքով և դրա անցումը լուծույթի։ Փոխազդում է թթուների և թթվային օքսիդների հետ, մտնում է իոնափոխանակման ռեակցիաների մեջ։ Օգտագործվում է ապակու, սպիտակեցման, կրաքարի հանքային պարարտանյութերի արտադրության մեջ, սոդայի կաուստիկացման և փափկեցման համար։ քաղցրահամ ջուր, ինչպես նաև կրաշաղախների պատրաստման համար՝ խմորային խառնուրդներ (ավազ + խարխուլ կրաքար + ջուր), որոնք ծառայում են որպես որմնադրությանը և աղյուսագործությանը, պատերի հարդարման (սվաղման) և այլ շինարարական նպատակների համար կապող նյութ։ Նման լուծույթների կարծրացումը («գրավումը») պայմանավորված է օդից ածխաթթու գազի կլանմամբ։

Կալցիում - քիմիական տարրՊարբերական համակարգում 20 ատոմային համարով II խումբ, որը նշվում է Ca (լատ. Կալցիում) նշանով։ Կալցիումը փափուկ, արծաթափայլ մոխրագույն հողալկալիական մետաղ է:

Պարբերական համակարգի 20 տարր Տարրի անվանումը գալիս է լատ. կալքս (in սեռական դեպք calcis) - «կրաքար», «փափուկ քար»: Այն առաջարկվել է անգլիացի քիմիկոս Համֆրի Դեյվիի կողմից, ով 1808 թվականին առանձնացրել է մետաղական կալցիումը։
Կալցիումի միացությունները՝ կրաքարը, մարմարը, գիպսը (ինչպես նաև կրաքարը՝ կրաքարի այրման արտադրանք) օգտագործվել են շինարարության մեջ մի քանի հազարամյակ առաջ։
Կալցիումը երկրագնդի ամենաառատ տարրերից մեկն է: Կալցիումի միացությունները հայտնաբերված են գրեթե բոլոր կենդանիների և բույսերի հյուսվածքներում: Նրան է բաժին ընկնում երկրակեղևի զանգվածի 3,38%-ը (5-րդ տեղն առատությամբ թթվածնից, սիլիցիումից, ալյումինից և երկաթից հետո)։

Բնության մեջ կալցիումի հայտնաբերում

Բարձր քիմիական ակտիվության պատճառով կալցիումն ազատ ձևով բնության մեջ չի հայտնաբերվել։
Կալցիումը կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 3,38%-ը (5-րդ տեղն առատությամբ թթվածնից, սիլիցիումից, ալյումինից և երկաթից հետո)։ Տարրի բովանդակությունը՝ ծովի ջուր- 400 մգ / լ:

իզոտոպներ

Բնության մեջ կալցիումը հանդիպում է վեց իզոտոպների խառնուրդի տեսքով՝ 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca և 48Ca, որոնցից ամենատարածվածը՝ 40Ca, 96,97% է։ Կալցիումի միջուկները պարունակում են պրոտոնների կախարդական թիվը՝ Z = 20. Իզոտոպներ
40
20
Ca20 և
48
20
Ca28-ը բնության մեջ հայտնաբերված հինգ կրկնակի կախարդական թվով միջուկներից երկուսն են:
Կալցիումի վեց բնական իզոտոպներից հինգը կայուն են: Վեցերորդ 48Ca իզոտոպը, վեցից ամենածանրը և շատ հազվագյուտ (նրա իզոտոպային առատությունը կազմում է ընդամենը 0,187%), ենթարկվում է կրկնակի բետա քայքայման՝ 1,6 1017 տարի կիսամյակով:

Ժայռերի և հանքանյութերի մեջ

Կալցիումի մեծ մասը պարունակվում է տարբեր ապարների (գրանիտներ, գնեյսներ և այլն) սիլիկատների և ալյումինասիլիկատների բաղադրության մեջ, հատկապես ֆելդսպաթում՝ անորթիտ Ca-ում։
Նստվածքային ապարների տեսքով կալցիումի միացությունները ներկայացված են կավիճով և կրաքարով, որը բաղկացած է հիմնականում միներալ կալցիտից (CaCO3): Կալցիտի բյուրեղային ձևը՝ մարմարը, բնության մեջ շատ ավելի քիչ է տարածված։
Բավականին տարածված են կալցիումի միներալները, ինչպիսիք են կալցիտը CaCO3, անհիդրիտ CaSO4, ալաբաստր CaSO4 0.5H2O և գիպս CaSO4 2H2O, ֆտորիտ CaF2, ապատիտներ Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), դոլոմիտ MgCO3 CaCO3։ Բնական ջրի մեջ կալցիումի և մագնեզիումի աղերի առկայությունը որոշում է դրա կարծրությունը։
Կալցիում, որն ակտիվորեն ներգաղթում է դեպի երկրի ընդերքըեւ կուտակվելով տարբեր երկրաքիմիական համակարգերում՝ կազմում է 385 միներալ (հանածոների քանակով չորրորդ տեղը)։

Կալցիումի կենսաբանական դերը

Կալցիումը տարածված մակրոտարր է բույսերի, կենդանիների և մարդկանց մեջ: Մարդկանց և այլ ողնաշարավորների մոտ դրա մեծ մասը գտնվում է կմախքի և ատամների մեջ: Կալցիումը հայտնաբերվում է ոսկորներում հիդրօքսիապատիտի տեսքով։ Սկսած տարբեր ձևերկալցիումի կարբոնատը (կրաքարը) բաղկացած է անողնաշարավորների մեծամասնության խմբերի «կմախքներից» (սպունգեր, կորալային պոլիպներ, փափկամարմիններ և այլն): Կալցիումի իոնները ներգրավված են արյան մակարդման գործընթացներում, ինչպես նաև ծառայում են որպես բջիջների ներսում ունիվերսալ երկրորդ սուրհանդակներից մեկը և կարգավորում են մի շարք ներբջջային գործընթացներ՝ մկանների կծկում, էկզոցիտոզ, ներառյալ հորմոնների և նյարդային հաղորդիչների սեկրեցումը: Մարդու բջիջների ցիտոպլազմայում կալցիումի կոնցենտրացիան մոտ 10−4 մմոլ/լ է, միջբջջային հեղուկում՝ մոտ 2,5 մմոլ/լ։

Կալցիումի անհրաժեշտությունը կախված է տարիքից։ 19-50 տարեկան մեծահասակների և 4-8 տարեկան երեխաների համար օրական պահանջարկը (RDA) կազմում է 1000 մգ (պարունակվում է մոտավորապես 790 մլ կաթում՝ 1%) յուղայնությամբ, իսկ 9-ից 18 տարեկան երեխաների համար՝ ներառյալ: - 1300 մգ օրական (պարունակվում է մոտավորապես 1030 մլ կաթի մեջ՝ 1%) յուղայնությամբ։ Դեռահասության շրջանում կալցիումի բավարար ընդունումը շատ կարևոր է կմախքի ինտենսիվ աճի պատճառով: Այնուամենայնիվ, ԱՄՆ-ում կատարված հետազոտությունների համաձայն, 12-19 տարեկան աղջիկների միայն 11%-ը և տղաների 31%-ն են հասնում իրենց կարիքներին: Հավասարակշռված սննդակարգում կալցիումի մեծ մասը (մոտ 80%) մտնում է երեխայի օրգանիզմ կաթնամթերքի հետ միասին։ Մնացած կալցիումը ստացվում է հացահատիկից (ներառյալ հացահատիկային հացը և հնդկաձավարը), հատիկաընդեղենը, նարինջը, կանաչեղենը, ընկույզը: Կաթնային ճարպի վրա հիմնված կաթնամթերքը (կարագ, սերուցք, թթվասեր, կրեմի հիմքով պաղպաղակ) գործնականում կալցիում չի պարունակում։ Որքան շատ կաթի ճարպ կա կաթնամթերքում, այնքան քիչ կալցիում է այն պարունակում: Կալցիումի կլանումը աղիներում տեղի է ունենում երկու եղանակով՝ միջբջջային (միջբջջային) և միջբջջային (պարաբջջային): Առաջին մեխանիզմը միջնորդվում է վիտամին D-ի (կալցիտրիոլ) ակտիվ ձևի և նրա աղիքային ընկալիչների գործողությամբ: Այն մեծ դեր է խաղում կալցիումի ցածր կամ չափավոր ընդունման մեջ: Դիետայում կալցիումի ավելի բարձր պարունակության դեպքում միջբջջային կլանումը սկսում է խաղալ հիմնական դերը, որը կապված է կալցիումի կոնցենտրացիայի մեծ գրադիենտի հետ: Տրանսբջջային մեխանիզմի շնորհիվ կալցիումը ավելի մեծ չափով ներծծվում է տասներկումատնյա աղիքում (այնտեղ կալցիտրիոլում ընկալիչների ամենաբարձր կոնցենտրացիայի պատճառով): Միջբջջային պասիվ փոխանցման շնորհիվ կալցիումի կլանումը առավել ակտիվ է բարակ աղիքի բոլոր երեք հատվածներում: Կալցիումի կլանումը պարաբջջային կերպով խթանում է կաթնաշաքարը (կաթնային շաքար):

Կալցիումի կլանմանը խոչընդոտում են որոշ կենդանական ճարպեր (ներառյալ կովի կաթի և տավարի ճարպը, բայց ոչ խոզի ճարպը) և արմավենու յուղը: Նման ճարպերում պարունակվող պալմիտիկ և ստեարաթթուները ճարպաթթուաղիքներում մարսողության ժամանակ անջատվում են և ազատ ձևով ամուր կապում են կալցիումը, առաջացնելով կալցիումի պալմիտատ և կալցիումի ստեարատ (չլուծվող օճառներ)։ Աթոռով այս օճառի տեսքով կորցնում են և՛ կալցիումը, և՛ ճարպը։ Այս մեխանիզմը պատասխանատու է կալցիումի կլանման նվազման, ոսկրերի հանքայնացման նվազեցման և արմավենու յուղի (արմավենու օլեին) վրա հիմնված նորածինների խառնուրդով նորածինների մոտ ոսկրային ամրության անուղղակի չափումների համար: Այս երեխաների մոտ աղիներում կալցիումային օճառների առաջացումը կապված է կղանքի կարծրացման, հաճախականության նվազման, ինչպես նաև ավելի հաճախակի ռեգուրգիտացիայի և կոլիկի հետ։

Արյան մեջ կալցիումի կոնցենտրացիան դրա կարևորության պատճառով մեծ թվովկենսական գործընթացները ճշգրտորեն կարգավորվում են, և պատշաճ սնուցման և ցածր յուղայնությամբ կաթնամթերքի և վիտամին D-ի բավարար ընդունման դեպքում դեֆիցիտ չի առաջանում: Դիետայում կալցիումի և/կամ վիտամին D-ի երկարատև անբավարարությունը հանգեցնում է օստեոպորոզի ռիսկի բարձրացմանը և մանկության մեջ ռախիտի առաջացմանը:

Կալցիումի և վիտամին D-ի չափազանց մեծ չափաբաժինները կարող են առաջացնել հիպերկալցեմիա: 19-ից 50 տարեկան ներառյալ մեծահասակների համար առավելագույն անվտանգ դոզան օրական 2500 մգ է (մոտ 340 գ Էդամ պանիր):

Ջերմային ջերմահաղորդություն
Կալցիումի միացություններ.

CaO- կալցիումի օքսիդ կամ վառ կրաքար, այն ստացվում է կրաքարի տարրալուծմամբ. CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 օքսիդ է հողալկալային մետաղ, ուստի այն ակտիվորեն փոխազդում է ջրի հետ՝ CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2

Ca (OH) 2 - կալցիումի հիդրօքսիդ կամ խարխլված կրաքար, ուստի CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 ռեակցիան կոչվում է կրաքարի ցրում: Եթե ​​լուծումը ֆիլտրացված է, ստացվում է կրաքարի ջուր, սա ալկալիական լուծույթ է, ուստի այն փոխում է ֆենոլֆթալեինի գույնը մուգ կարմիրի:

Շինարարության մեջ լայնորեն կիրառվում է հիդրատացված կրաքարը։ Դրա խառնուրդը ավազի և ջրի հետ լավ կապող նյութ է։ Ածխածնի երկօքսիդի ազդեցության տակ խառնուրդը կարծրացնում է Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO3 + H 2 O:

Միևնույն ժամանակ, ավազի և խառնուրդի մի մասը վերածվում է սիլիկատային Ca (OH) 2 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + H 2 O:

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 2 + H 2 O և CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2 հավասարումները կարևոր դեր են խաղում բնության և մեր մոլորակի արտաքին տեսքի ձևավորման մեջ: . Ածխաթթու գազը քանդակագործի և ճարտարապետի տեսքով ստորգետնյա պալատներ է ստեղծում կարբոնատային ապարների շերտերում։ Այն ընդունակ է գետնի տակ տեղափոխել հարյուրավոր և հազարավոր տոննա կրաքար։ Ժայռերի ճաքերի միջով իր մեջ լուծված ածխաթթու գազ պարունակող ջուրը մտնում է կրաքարի հաստության մեջ՝ առաջացնելով խոռոչներ՝ կաստրա քարանձավներ։ Կալցիումի բիկարբոնատը գոյություն ունի միայն լուծույթում: Ստորերկրյա ջրերը շարժվում են երկրի ընդերքում՝ գոլորշիացնելով ջուրը հարմար պայմաններում՝ Ca (HCO3) 2 \u003d CaCO3 + H 2 O + CO 2 , այսպես են ձևավորվում ստալակտիտներն ու ստալագմիտները, որոնց առաջացման սխեման առաջարկել է հայտնի երկրաքիմիկոս Ա.Է. Ֆերսման. Ղրիմում կան բազմաթիվ կաստրա քարանձավներ։ Գիտությունն ուսումնասիրում է դրանք սպելեոլոգիա.

Օգտագործվում է շինարարության մեջ կալցիումի կարբոնատ CaCO3- սա կավիճ է, կրաքար, մարմար: Բոլորդ տեսել եք մեր երկաթուղային կայարանը. այն ավարտված է դրսից բերված սպիտակ մարմարով։

փորձ:խողովակի միջով փչեք կրաքարի ջրի լուծույթի մեջ, այն պղտորվում է .

Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + Հ 2 ՄԱՍԻՆ

Առաջացած նստվածքին ավելացնում է քացախաթթու, նկատվում է փրփրոց։ արտազատվում է ածխաթթու գազ։

CaCO 3 +2CH 3 COOH \u003d Ca (CH 3 ՍՈՈ) 2 +Հ 2 O + CO 2

ՀԵՔԻԱԹԸ ԿԱՐԲՈՆԱՏ ԵՂԲԱՅՐՆԵՐԻ ՄԱՍԻՆ.

Երեք եղբայրներ ապրում են երկրի վրա
Կարբոնատների ընտանիքից։
Ավագ եղբայրը գեղեցիկ ՄԱՐՄԱՐ է,
Փառք Կարարայի անունով,
Գերազանց ճարտարապետ. Նա
Նա կառուցել է Հռոմը և Պարթենոնը։
Բոլորը գիտեն LIMESTONE,
Դրա համար էլ այդպես է կոչվում։
Հայտնի է իր աշխատանքով
Տան հետևում տուն կառուցելը.
Ե՛վ կարող, և՛ ունակ
Կրտսեր փափուկ եղբայր ՄԵԼ.
Ինչպես նկարել, նայեք
Այս CaCO 3!
Եղբայրները սիրում են զվարճանալ
Այրել տաք ջեռոցում
Այնուհետև ձևավորվում են CaO և CO 2:
Դա ածխաթթու գազ է
Ձեզանից յուրաքանչյուրը ծանոթ է նրան,
Մենք այն արտաշնչում ենք:
Դե, սա Սաոն է -
Տաք այրված կրաքար:
Ջուր ավելացրեք դրան
Մանրակրկիտ խառնելով
Դժբախտությունից խուսափելու համար
Մենք պաշտպանում ենք մեր ձեռքերը
Թույն խառը LIME, բայց SLAKED!
կաթ կրաքարի
Պատերը հեշտությամբ սպիտակվում են։
Լուսավոր տունը ուրախացավ
Կրաքարը կավիճի վերածելը.
Hocus pocus ժողովրդի համար.
Պետք է միայն փչել ջրի միջով,
Որքան հեշտ է դա
Կաթ է դարձել։
Հիմա դա բավականին խելացի է:
Ես ստանում եմ սոդա
Կաթ գումարած քացախ. Այ!
Փրփուրը թափվում է եզրին:
Բոլորը մտահոգությունների մեջ, բոլորը աշխատանքի մեջ
Լուսաբացից լուսաբաց -
Այս եղբայրները՝ կարբոնատները,
Այս CaCO 3!

Կրկնություն: CaO- կալցիումի օքսիդ, չմշակված կրաքար;
Ca (OH) 2 - կալցիումի հիդրօքսիդ (խամրած կրաքարի, կրաքարի ջուր, կրաքարի կաթ՝ կախված լուծույթի կոնցենտրացիայից):
Գեներալը նույնն է քիմիական բանաձեւ Ca(OH) 2: Տարբերությունը. կրաքարի ջուրը Ca (OH) 2-ի թափանցիկ հագեցած լուծույթ է, իսկ կրաքարի կաթը Ca (OH) 2-ի սպիտակ կախույթ է ջրի մեջ:
CaCl 2 - կալցիումի քլորիդ, կալցիումի քլորիդ;
CaCO 3 - կալցիումի կարբոնատ, կավիճ, կեղևային ժայռային մարմար, կրաքար:
L/R՝ հավաքածուներ.Այնուհետև մենք ցուցադրում ենք դպրոցի լաբորատորիայում առկա օգտակար հանածոների հավաքածուն՝ կրաքար, կավիճ, մարմար, կեղևային քար:
CaS0 4 ∙ 2H 2 0 - հիդրատացված կալցիումի սուլֆատ, գիպս;
CaCO 3 - կալցիտը, կալցիումի կարբոնատը շատ օգտակար հանածոների մի մասն է, որոնք զբաղեցնում են 30 միլիոն կմ 2 երկրի վրա:

Այս հանքանյութերից ամենակարեւորն է կրաքար. Կեղևային ապարներ, օրգանական ծագման կրաքարեր։ Այն գնում է ցեմենտի, կալցիումի կարբիդի, սոդայի, բոլոր տեսակի կրաքարի արտադրությանը, մետաղագործության մեջ։ Կրաքարը շինարարական արդյունաբերության հիմքն է, և դրանից շատ շինանյութեր են պատրաստվում։

Կավիճդա պարզապես ատամի փոշի և դպրոցական կավիճ չէ: Այն նաև արժեքավոր հավելում է թղթի արտադրության մեջ (պատված - ամենաբարձր որակը) և ռետինե; շենքերի կառուցման և վերանորոգման մեջ՝ որպես սպիտակեցում։

Մարմարը խիտ բյուրեղային ապար է: Գույնը կա՝ սպիտակ, բայց ամենից հաճախ տարբեր կեղտեր այն գունավորում են տարբեր գույներով։ Մաքուր սպիտակ մարմարը հազվադեպ է և հիմնականում օգտագործվում է քանդակագործների կողմից (Միքելանջելոյի, Ռոդենի արձանները: Շինարարության մեջ գունավոր մարմարն օգտագործվում է որպես երեսպատման նյութ (Մոսկվայի մետրո) կամ նույնիսկ որպես պալատների հիմնական շինանյութ (Թաջ Մահալ):

Հետաքրքիր «Դամբարանադաշտ» Թաջ Մահալի աշխարհում»

Մուղալների դինաստիայի Շահ Ջահանը վախի և հնազանդության մեջ պահեց գրեթե ողջ Ասիան: 1629 թվականին Շահ Ջահանի սիրելի կինը՝ Մումզաթ Մահալը, մահացավ 39 տարեկան հասակում ծննդաբերության ժամանակ (դա նրանց 14-րդ երեխան էր, բոլորը տղաներ): Նա անսովոր գեղեցիկ էր, պայծառ, խելացի, կայսրը հնազանդվում էր նրան ամեն ինչում։ Մահից առաջ նա ամուսնուն խնդրեց գերեզման կառուցել, երեխաներին խնամել և չամուսնանալ։ Տխուր թագավորը բոլորին ուղարկեց իր պատգամաբերներին մեծ քաղաքներ, հարևան պետությունների մայրաքաղաքները՝ Բուխարա, Սամարղանդ, Բաղդադ, Դամասկոս, լավագույն արհեստավորներին գտնելու և հրավիրելու համար՝ ի հիշատակ իր կնոջ՝ թագավորը որոշեց կանգնեցնել աշխարհի լավագույն շենքը։ Միևնույն ժամանակ, մեսենջերներ ուղարկվեցին Ագրա (Հնդկաստան) Ասիայի բոլոր լավագույն շենքերի և լավագույն շինանյութերի պլանները: Նրանք նույնիսկ մալաքիտ են բերել Ռուսաստանից ու Ուրալից։ Գլխավոր մասոնները եկել էին Դելիից և Կանդահարից; ճարտարապետներ - Ստամբուլից, Սամարղանդից; դեկորատորներ - Բուխարայից; այգեպաններ Բենգալից; արվեստագետները Դամասկոսից և Բաղդադից են, ղեկավարում էր ճանաչված վարպետ Ուստադ-Իսան։

Միասին, ավելի քան 25 տարի, կառուցվել է մելոմարմարե կառույց՝ շրջապատված կանաչ այգիներով, կապույտ շատրվաններով և կարմիր ավազաքարով մզկիթով: 20000 ստրուկներ կանգնեցրին այս հրաշքը 75 մ (25 հարկանի շենքով): Մոտակայքում նա ուզում էր իր համար սև մարմարից երկրորդ դամբարան կառուցել, բայց ժամանակ չուներ։ Նրան գահից գահընկեց արեց իր իսկ որդին (2-րդ, և նա սպանեց նաև իր բոլոր եղբայրներին):

Ագրայի տիրակալն ու տիրակալն իր կյանքի վերջին տարիներն անցկացրել է իր զնդանի նեղ պատուհանից նայելով։ 7 տարի, ուստի հայրը հիանում էր իր ստեղծագործությամբ: Երբ հայրը կուրացավ, որդին նրան հայելիների համակարգ է սարքել, որպեսզի հայրը կարողանա հիանալ դամբարանով: Նրան թաղել են Թաջ Մահալում՝ իր Մումթազի կողքին։

Դամբարան մտնողները տեսնում են կենոտաֆներ՝ կեղծ դամբարաններ։ Մեծ խանի և նրա կնոջ հավերժական հանգստի վայրերը ներքևում են՝ նկուղում։ Այնտեղ ամեն ինչ պատված է թանկարժեք քարերով, որոնք փայլում են կարծես կենդանի, իսկ առասպելական ծառերի ճյուղերը՝ միահյուսված ծաղիկներով, զարդարում են գերեզմանի պատերը բարդ նախշերով։ Փիրուզագույն-կապույտ լապիս լազուլին, կանաչ-սև նեֆրիտները և լավագույն փորագրողների կողմից մշակված կարմիր ամեթիստները երգում են Շահ Ջահալի և Մումզաթ Մահալի սերը:

Ամեն օր Ագրա են շտապում զբոսաշրջիկներ, ովքեր ցանկանում են տեսնել իրականը աշխարհի հրաշքը - Թաջ Մահալի դամբարան, ասես սավառնում է գետնից բարձր:

CaCO 3 - Սա շինանյութփափկամարմինների, մարջանների, կեղևների և այլնի արտաքին կմախքը, ձվի կճեպը։ (նկարազարդումներ կամ Animals of the Coral biocenosis» և ծովային մարջանների, սպունգների, խեցու ժայռերի հավաքածուի ցուցադրություն).

Հին ժամանակներում մարդիկ շինարարության համար օգտագործում էին կալցիումի միացություններ: Հիմնականում դա կալցիումի կարբոնատ էր, որը գտնվում էր ժայռերի մեջ, կամ դրա այրման արգասիքը՝ կրաքարը։ Օգտագործվել են նաև մարմար և գիպս։ Նախկինում գիտնականները կարծում էին, որ կրաքարը, որը կալցիումի օքսիդ է, պարզ նյութ է։ Այս թյուր կարծիքը գոյություն ուներ մինչև 18-րդ դարի վերջը, մինչև Անտուան ​​Լավուազեն արտահայտեց իր ենթադրությունները այս նյութի վերաբերյալ։

Կրաքարի արդյունահանում

IN վաղ XIXդարում, անգլիացի գիտնական Համֆրի Դեյվին էլեկտրոլիզի միջոցով հայտնաբերեց կալցիումն իր մաքուր տեսքով: Ավելին, նա ստացել է կալցիումի ամալգամ խարխուլ կրաքարից և սնդիկի օքսիդից։ Այնուհետեւ սնդիկը թորելուց հետո ստացել է մետաղական կալցիում։

Կալցիումի արձագանքը ջրի հետ բուռն է, բայց չի ուղեկցվում բռնկմամբ։ Ջրածնի առատ արտազատման շնորհիվ կալցիումով թիթեղը կտեղափոխվի ջրի միջով։ Առաջանում է նաև նյութ՝ կալցիումի հիդրօքսիդ։ Եթե ​​հեղուկին ավելացնեն ֆենոլֆթալեին, այն կդառնա վառ բոսորագույն, հետևաբար, Ca(OH)2-ը հիմք է:

Ca + 2H2O → Ca(OH)2↓ + H2

Կալցիումի արձագանքը թթվածնի հետ

Ca-ի և O2-ի արձագանքը շատ հետաքրքիր է, սակայն փորձը չի կարելի անել տանը, քանի որ այն շատ վտանգավոր է։

Դիտարկենք կալցիումի արձագանքը թթվածնի հետ, մասնավորապես, օդում այս նյութի այրումը:

Ուշադրություն. Մի փորձեք ինքներդ կրկնել այս փորձը:դուք կգտնեք անվտանգ քիմիայի փորձեր, որոնք կարող եք անել տանը:

Որպես թթվածնի աղբյուր ընդունենք կալիումի նիտրատ KNO3: Եթե ​​կալցիումը պահվում էր կերոսինի հեղուկում, ապա փորձարկումից առաջ այն պետք է մաքրել այրիչով, պահելով կրակի վրա։ Այնուհետև կալցիումը թաթախում են KNO3 փոշու մեջ: Այնուհետև կալցիումը կալիումի նիտրատով պետք է տեղադրվի այրիչի բոցի մեջ։ Կալիումի նիտրատը քայքայվում է կալիումի նիտրիտի և թթվածնի: Ազատ արձակված թթվածինը բռնկում է կալցիումը, և բոցը դառնում է կարմիր։

KNO₃ → KNO2 + O2

2Ca + O₂ → 2CaO

Հարկ է նշել, որ կալցիումը որոշ տարրերի հետ արձագանքում է միայն տաքացման ժամանակ, դրանք ներառում են՝ ծծումբ, բոր, ազոտ և այլն:

Ներածություն

Կալցիումի հատկությունները և օգտագործումը

1 Ֆիզիկական հատկություններ

2 Քիմիական հատկություններ

3 Դիմում

Կալցիում ստանալը

1 Կալցիումի և դրա համաձուլվածքների էլեկտրոլիտիկ արտադրություն

2 Ջերմային պատրաստում

3 Կալցիում ստանալու վակուում-ջերմային մեթոդ

3.1 Կալցիումի նվազեցման ալյումինջերմային մեթոդ

3.2 Կալցիումի նվազեցման սիլիկոտերմիկ մեթոդ

Գործնական մաս

Մատենագիտություն

Ներածություն

II խմբի քիմիական տարր պարբերական համակարգՄենդելեև, ատոմային թիվ 20, ատոմային զանգված 40.08; արծաթ-սպիտակ բաց մետաղ։ Բնական տարրը վեց կայուն իզոտոպների խառնուրդ է. 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca և 48Ca, որից 40-ը ամենատարածվածն է Ca (96,97%):

Կալիումի միացությունները՝ կրաքար, մարմար, գիպս (ինչպես նաև կրաքարը՝ կրաքարի այրման արտադրանք) օգտագործվել են շինարարության մեջ հնագույն ժամանակներից։ Մինչև 18-րդ դարի վերջը քիմիկոսները կրաքարը համարում էին պարզ նյութ։ 1789 թվականին Ա.Լավուազյեն առաջարկել է, որ կրաքարը, մագնեզիան, բարիտը, ալյումինը և սիլիցիումը բարդ նյութեր են։ 1808թ.-ին Գ.Դեյվին, սնդիկի օքսիդով թաց հանգցված կրաքարի խառնուրդը սնդիկի կաթոդով էլեկտրոլիզի ենթարկելով, պատրաստեց Ca-ի ամալգամ և դրանից սնդիկը դուրս հանելուց հետո ստացավ «Կալցիում» կոչվող մետաղը (լատիներեն calx-ից: , սեռ դեպք calcis - lime) .

Կալցիումի թթվածինն ու ազոտը կապելու ունակությունը հնարավորություն է տվել այն օգտագործել իներտ գազերը մաքրելու և որպես ստացող (Getter-ը նյութ է, որը ծառայում է գազերը կլանելուն և էլեկտրոնային սարքերում խորը վակուում ստեղծելու համար) վակուումային ռադիոսարքավորումներում։

Կալցիումն օգտագործվում է նաև պղնձի, նիկելի, հատուկ պողպատների և բրոնզերի մետալուրգիայում; դրանք կապված են ծծմբի, ֆոսֆորի, ավելցուկային ածխածնի վնասակար կեղտերի հետ։ Նույն նպատակների համար օգտագործվում են կալցիումի համաձուլվածքներ սիլիցիումով, լիթիումով, նատրիումով, բորով և ալյումինով։

Արդյունաբերության մեջ կալցիումը ստացվում է երկու եղանակով.

) CaO-ի և Al-ի փոշու բրիկետավորված խառնուրդը տաքացնելով 1200 ° C ջերմաստիճանում 0,01 - 0,02 մմ վակուումում։ rt. Արվեստ.; արձակված ռեակցիայի արդյունքում.

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Կալցիումի գոլորշին խտանում է սառը մակերեսի վրա:

CaCl2-ի և KCl-ի հալոցքի էլեկտրոլիզի միջոցով հեղուկ պղինձ-կալցիումի կաթոդով պատրաստվում է Cu-Ca-ի համաձուլվածք (65% Ca), որից կալցիումը թորվում է 950-1000 °C ջերմաստիճանում վակուումում։ 0,1 - 0,001 մմ ս.ս.

) Մշակվել է նաև մեթոդ՝ կալցիումի կարբիդի CaC2 ջերմային տարանջատմամբ կալցիում ստանալու համար։

Բնության մեջ կալցիումը շատ տարածված է տարբեր միացությունների տեսքով։ Երկրակեղևում այն ​​զբաղեցնում է հինգերորդ տեղը՝ կազմելով 3,25%, և առավել հաճախ հանդիպում է կրաքարի CaCO-ի տեսքով։ 3, դոլոմիտ CaCO 3MgCO 3, գիպս CaSO 42Հ 2O, ֆոսֆորիտ Ca 3(PO 4)2 և ֆտորպար CaF 2, չհաշված կալցիումի զգալի մասնաբաժինը սիլիկատային ապարների բաղադրության մեջ։ Ծովի ջուրը պարունակում է միջինը 0,04% (քաշ) կալցիում։

Սրանում կուրսային աշխատանքՈւսումնասիրվում են կալցիումի հատկությունները և կիրառումը, ինչպես նաև մանրամասն դիտարկվում են դրա արտադրության վակուումային-ջերմային մեթոդների տեսությունն ու տեխնոլոգիան։

. Կալցիումի հատկությունները և օգտագործումը

.1 Ֆիզիկական հատկություններ

Կալցիումը արծաթափայլ սպիտակ մետաղ է, բայց օդում աղտոտվում է իր մակերեսին օքսիդ առաջացնելու պատճառով։ Այն ճկուն մետաղ է, ավելի կարծր, քան կապարը։ Բյուրեղյա բջիջ ?-ձևը Ca (կայուն է սովորական ջերմաստիճանում) դեմքի կենտրոնացված խորանարդ, a = 5.56 Å . Ատոմային շառավիղ 1,97 Å , իոնային շառավիղ Ca 2+, 1,04Å . Խտությունը 1,54 գ/սմ 3(20°C): 464 °C-ից բարձր կայուն վեցանկյուն ?-ձեւը։ mp 851 °C, tbp 1482 °C; Գծային ընդարձակման ջերմաստիճանի գործակիցը 22 10 -6 (0-300°C); ջերմային հաղորդունակություն 20 °C ջերմաստիճանում 125.6 W/(m K) կամ 0.3 cal/(cm s °C); հատուկ ջերմային հզորություն (0-100 °C) 623.9 j/(kg K) կամ 0.149 cal/(g °C); էլեկտրական դիմադրողականություն 20 °C ջերմաստիճանում 4.6 10 -8ohm m կամ 4.6 10 -6 օմ սմ; Էլեկտրական դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը 4.57 10-3 (20 °C): Էլաստիկության մոդուլը 26 Գն/մ 2(2600 կգ/մմ 2); առաձգական ուժ 60 ՄՆ/մ 2(6 կգ/մմ 2); առաձգական սահմանը 4 MN / մ 2(0,4 կգ/մմ 2), զիջման ուժ 38 ՄՆ/մ 2(3,8 կգ/մմ 2); երկարացում 50%; Բրինելի կարծրություն 200-300 ՄՆ/մ 2(20-30 կգ/մմ 2) Բավականաչափ բարձր մաքրության կալցիումը պլաստմասսա է, լավ սեղմված, գլանվածքով և կարող է մշակվել:

1.2 Քիմիական հատկություններ

Կալցիումը ակտիվ մետաղ է։ Այսպիսով, ժամը նորմալ պայմաններայն հեշտությամբ փոխազդում է մթնոլորտային թթվածնի և հալոգենների հետ.

Ca + O 2= 2 CaO (կալցիումի օքսիդ) (1)

Ca + Br 2= CaBr 2(կալցիումի բրոմիդ): (2)

Ջրածնի, ազոտի, ծծմբի, ֆոսֆորի, ածխածնի և այլ ոչ մետաղների հետ կալցիումը տաքացնելիս արձագանքում է.

Ca + H 2= CaH 2(կալցիումի հիդրիդ) (3)

Ca + N 2= Ca 3Ն 2(կալցիումի նիտրիդ) (4)

Ca + S = CaS (կալցիումի սուլֆիդ) (5)

Ca + 2 P \u003d Ca 3Ռ 2(կալցիումի ֆոսֆիդ) (6)

Ca + 2 C \u003d CaC 2 (կալցիումի կարբիդ) (7)

Կալցիումը դանդաղ փոխազդում է սառը ջրի հետ և շատ աշխույժ տաք ջրի հետ՝ տալով ամուր հիմք Ca (OH) 2: :

Ca + 2 H 2O \u003d Ca (OH) 2 + Հ 2 (8)

Լինելով էներգիա վերականգնող նյութ՝ կալցիումը կարող է խլել թթվածինը կամ հալոգենները պակաս ակտիվ մետաղների օքսիդներից և հալոգենիդներից, այսինքն՝ ունի. վերականգնող հատկություններ:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)

Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)

Կալցիումը թթուների հետ ակտիվորեն փոխազդում է ջրածնի արտազատմամբ, արձագանքում է հալոգենների հետ, չոր ջրածնի հետ՝ առաջացնելով CaH հիդրիդ։ 2. Երբ կալցիումը տաքացվում է գրաֆիտով, առաջանում է CaC կարբիդ 2. Կալցիումը ստացվում է հալած CaCl-ի էլեկտրոլիզից 2կամ ալյումինոթերմային վակուումի կրճատում.

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 ՄԱՍԻՆ 3 (11)

Մաքուր մետաղը օգտագործվում է Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U միացությունները մետաղների վերածելու համար, պողպատի դեօքսիդացման համար։

1.3 Կիրառում

Կալցիումի օգտագործումը գնալով ավելանում է տարբեր արդյունաբերություններարտադրությունը։ Վերջերս նա ձեռք է բերել մեծ նշանակությունորպես վերականգնող նյութ մի շարք մետաղների արտադրության մեջ։

Մաքուր մետաղ։ Ուրանը ստացվում է ուրանի ֆտորիդը կալցիումի մետաղով վերականգնելու միջոցով։ Տիտանի օքսիդները, ինչպես նաև ցիրկոնիումի, թորիումի, տանտալի, նիոբիումի և այլ հազվագյուտ մետաղների օքսիդները կարող են վերականգնվել կալցիումի կամ դրա հիդրիդների միջոցով։

Կալցիումը լավ դեօքսիդացնող և գազազերծող է պղնձի, նիկելի, քրոմ-նիկելային համաձուլվածքների, հատուկ պողպատների, նիկելի և անագի բրոնզների արտադրության մեջ; այն մետաղներից և համաձուլվածքներից հեռացնում է ծծումբը, ֆոսֆորը, ածխածինը:

Կալցիումը բիսմուտի հետ առաջացնում է հրակայուն միացություններ, ուստի այն օգտագործվում է բիսմուտից կապարը մաքրելու համար։

Կալցիումը ավելացվում է տարբեր թեթև համաձուլվածքների մեջ։ Այն նպաստում է ձուլակտորների մակերեսի բարելավմանը, նուրբությանը և օքսիդացման նվազեցմանը:

Լայնորեն կիրառվում են կալցիում պարունակող կրող համաձուլվածքներ։ Կապարի համաձուլվածքները (0,04% Ca) կարող են օգտագործվել մալուխի պատյաններ պատրաստելու համար:

Կալցիումի հակաշփման համաձուլվածքները կապարի հետ օգտագործվում են ճարտարագիտության մեջ: Կալցիումի հանքանյութերը լայնորեն կիրառվում են։ Այսպիսով, կրաքարն օգտագործվում է կրի, ցեմենտի, սիլիկատային աղյուսի արտադրության մեջ և ուղղակիորեն որպես շինանյութ, մետալուրգիայում (հոսք), քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ կալցիումի կարբիդի, սոդայի, կաուստիկ սոդայի, սպիտակեցնող նյութի, պարարտանյութերի արտադրության համար։ շաքարի, ապակու արտադրություն.

Գործնական նշանակություն ունեն կավիճը, մարմարը, իսլանդական սպարը, գիպսը, ֆտորիտը և այլն։ Թթվածինն ու ազոտը կապելու ունակության շնորհիվ կալցիումը կամ կալցիումի համաձուլվածքները նատրիումի և այլ մետաղների հետ օգտագործվում են ազնիվ գազերը մաքրելու և որպես վակուումային ռադիոսարքավորումներում որպես ստացող։ Կալցիումն օգտագործվում է նաև հիդրիդ արտադրելու համար, որը դաշտում ջրածնի աղբյուր է։

2. Կալցիում ստանալը

Կալցիում ստանալու մի քանի եղանակ կա, դրանք են՝ էլեկտրոլիտիկ, ջերմային, վակուումային ջերմային։

.1 Կալցիումի և դրա համաձուլվածքների էլեկտրոլիտիկ արտադրություն

Մեթոդի էությունը կայանում է նրանում, որ կաթոդը սկզբում դիպչում է հալած էլեկտրոլիտին: Շփման վայրում առաջանում է կաթոդը թրջող մետաղի հեղուկ կաթիլ, որը, երբ կաթոդը դանդաղ և հավասարաչափ բարձրանում է, դրանով հանվում է հալոցքից և ամրանում։ Այս դեպքում ամրացնող կաթիլը ծածկված է էլեկտրոլիտի ամուր թաղանթով, որը պաշտպանում է մետաղը օքսիդացումից և ազոտումից: Անընդհատ և զգույշ բարձրացնելով կաթոդը, կալցիումը քաշվում է ձողերի մեջ:

2.2 Ջերմային պատրաստում

կալցիում քիմիական էլեկտրոլիտիկ ջերմային

· Քլորիդի գործընթաց. Տեխնոլոգիան բաղկացած է կալցիումի քլորիդի հալումից և ջրազրկումից, կապարի հալումից, կապարի կրկնակի համաձուլվածքից՝ նատրիումից, կապարի եռակի համաձուլվածքից՝ նատրիում-կալցիումից և աղերը հեռացնելուց հետո եռակի համաձուլվածքը կապարով նոսրացնելուց: Կալցիումի քլորիդի հետ ռեակցիան ընթանում է ըստ հավասարման

CaCl 2 + Նա 2Pb 5=2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· Կարբիդային գործընթաց. կապար-կալցիումի համաձուլվածք ստանալու հիմքը կալցիումի կարբիդի և հալած կապարի միջև ռեակցիան է՝ համաձայն հավասարման.

CaC 2+ 3Pb = Pb3 Ca + 2C. (13)

2.3 Կալցիում ստանալու վակուում-ջերմային մեթոդ

Հումք վակուումային ջերմային գործընթացի համար

Կալցիումի օքսիդի ջերմային վերացման հումքը կրաքարն է, որը ստացվում է կրաքարի թրծմամբ։ Հումքի հիմնական պահանջները հետևյալն են. կրաքարը պետք է լինի հնարավորինս մաքուր և պարունակի նվազագույն կեղտեր, որոնք կարող են կալցիումի հետ միասին կրճատվել և վերածվել մետաղի, հատկապես ալկալային մետաղների և մագնեզիումի: Կրաքարի կալցինացումը պետք է իրականացվի այնքան ժամանակ, քանի դեռ կարբոնատը ամբողջությամբ չի քայքայվել, բայց ոչ մինչև այն թրծվելը, քանի որ սինթրած նյութի կրճատելիությունն ավելի ցածր է: Այրված արտադրանքը պետք է պաշտպանված լինի խոնավության և ածխածնի երկօքսիդի կլանումից, որի արտազատումը վերականգնման ընթացքում նվազեցնում է գործընթացի արդյունավետությունը: Կրաքարի այրման և այրված արտադրանքի մշակման տեխնոլոգիան նման է մագնեզիումի ստացման սիլիկոտերմիկ եղանակով դոլոմիտի մշակմանը։

.3.1 Կալցիումի նվազեցման ալյումինջերմային մեթոդ

Մի շարք մետաղների օքսիդացման ազատ էներգիայի փոփոխության ջերմաստիճանային կախվածության դիագրամը (նկ. 1) ցույց է տալիս, որ կալցիումի օքսիդը ամենադիմացկուն և դժվար վերականգնվող օքսիդներից է։ Այն չի կարող կրճատվել այլ մետաղներով սովորական եղանակով` համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանի և մթնոլորտային ճնշման դեպքում: Ընդհակառակը, կալցիումն ինքնին հիանալի վերականգնող նյութ է այլ դժվար վերականգնվող միացությունների համար և դեօքսիդացնող նյութ շատ մետաղների և համաձուլվածքների համար։ Կալցիումի օքսիդի կրճատումը ածխածնի հետ ընդհանուր առմամբ անհնար է կալցիումի կարբիդների առաջացման պատճառով։ Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով այն փաստը, որ կալցիումն ունի համեմատաբար բարձր գոլորշի ճնշում, դրա օքսիդը կարող է վակուումում կրճատվել ալյումինի, սիլիցիումի կամ դրանց համաձուլվածքների հետ՝ ըստ ռեակցիայի։

CaO + Ես? Ca + MeO (14):

Գործնական օգտագործումՄինչ այժմ նա գտել է կալցիում ստանալու միայն ալյումինջերմային մեթոդ, քանի որ CaO-ն ալյումինով նվազեցնելը շատ ավելի հեշտ է, քան սիլիցիումով։ Ալյումինի հետ կալցիումի օքսիդի վերացման քիմիայի վերաբերյալ տարբեր տեսակետներ կան։ L. Pidgeon-ը և I. Atkinson-ը կարծում են, որ ռեակցիան ընթանում է կալցիումի մոնոալյումինատի ձևավորմամբ.

CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3 Ca. (15)

Վ.Ա.Պազուխինը և Ա.Յա.Ֆիշերը նշում են, որ գործընթացն ընթանում է տրիկալցիումի ալյումինատի ձևավորմամբ.

CaO + 2Al = 3CaO Al 2Օ 3+ 3 Ca. (16)

Ըստ Ա.Ի.Վոյնիցկու, ռեակցիայի մեջ գերակշռում է պենտացիումի տրիալյումինատի ձևավորումը.

CaO + 6Al = 5CaO 3Al 2O3 + 9 Ca. (17)

Վերջին հետազոտություն, Ա. Յու. Տայթսը և Ա.Ի. Վոյնիցկին պարզել են, որ կալցիումի ալյումինջերմային կրճատումն ընթանում է աստիճանաբար։ Սկզբում կալցիումի արտազատումը ուղեկցվում է 3CaO AI-ի առաջացմամբ 2Օ 3, որն այնուհետև փոխազդում է կալցիումի օքսիդի և ալյումինի հետ՝ ձևավորելով 3CaO 3AI 2Օ 3. Ռեակցիան ընթանում է հետևյալ սխեմայով.

CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2Օ 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca

(3CaO Ալ 2Օ 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO 3Al 2Օ 3+ 3 Սա

CaO + 6A1 \u003d 5CaO 3Al 2Օ 3+ 9 Ca

Քանի որ օքսիդի կրճատումը տեղի է ունենում գոլորշի կալցիումի արտազատմամբ, իսկ ռեակցիայի մնացած արտադրանքները գտնվում են խտացված վիճակում, հնարավոր է հեշտությամբ առանձնացնել և խտացնել այն վառարանի սառեցված հատվածներում: Կալցիումի օքսիդի վակուումային-ջերմային նվազեցման համար անհրաժեշտ հիմնական պայմաններն են բարձր ջերմաստիճանը և ցածր մնացորդային ճնշումը համակարգում։ Ջերմաստիճանի և կալցիումի գոլորշիների հավասարակշռության ճնշման միջև կապը տրված է ստորև: Ռեակցիայի ազատ էներգիան (17), որը հաշվարկված է 1124-1728°K ջերմաստիճանների համար, արտահայտվում է որպես.

Ֆ Տ \u003d 184820 + 6.95T-12.1 T lg T.

Այսպիսով, կալցիումի գոլորշիների հավասարակշռության առաձգականության լոգարիթմական կախվածությունը (մմ ս.ս.)

Lg p \u003d 3.59 - 4430 \ T.

L. Pidgeon-ը և I. Atkinson-ը փորձարարական եղանակով որոշել են կալցիումի գոլորշիների հավասարակշռության ճնշումը: Կալցիումի օքսիդի ալյումինի հետ վերականգնողական ռեակցիայի մանրամասն թերմոդինամիկ վերլուծություն է իրականացվել Ի. Ի. Մատվեենկոյի կողմից, ով տվել է կալցիումի գոլորշու հավասարակշռության ճնշման հետևյալ ջերմաստիճանային կախվածությունները.

lgp Ca (1) \u003d 8.64 - 12930\T մմ Hg

lgp Ca (2) \u003d 8.62 - 11780\T մմ Hg

lgp Ca (3 )\u003d 8,75 - 12500\T մմ Hg

Հաշվարկված և փորձարարական տվյալները համեմատվում են Աղյուսակում: 1.

Աղյուսակ 1 - Ջերմաստիճանի ազդեցությունը կալցիումի գոլորշիների հավասարակշռության առաձգականության փոփոխության վրա (1), (2), (3), (3), մմ Hg համակարգերում:

Ջերմաստիճանը °С Փորձարարական տվյալներ Հաշվարկված համակարգերում(1)(2)(3)(3 )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

Ներկայացված տվյալներից երևում է, որ (2) և (3) կամ (3") համակարգերում փոխազդեցությունները գտնվում են առավել բարենպաստ պայմաններում: Սա համահունչ է դիտարկումներին, քանի որ լիցքի մնացորդներում գերակշռում են հնգասկալցիումի եռալյումինատը և տրիկալցիումի ալյումինատը: կալցիումի օքսիդի ալյումինով վերականգնումից հետո։

Հավասարակշռության առաձգականության տվյալները ցույց են տալիս, որ կալցիումի օքսիդի վերացումը ալյումինի հետ հնարավոր է 1100-1150 ° C ջերմաստիճանում: Գործնականորեն ընդունելի ռեակցիայի արագության հասնելու համար Ռոստ համակարգում մնացորդային ճնշումը պետք է լինի P-ի հավասարակշռությունից ցածր: հավասար է , այսինքն՝ անհավասարությունը Р հավասար է > Պ ոստ , և գործընթացը պետք է իրականացվի 1200° կարգի ջերմաստիճանում։ Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ 1200-1250 ° ջերմաստիճանի դեպքում ձեռք է բերվում բարձր օգտագործում (մինչև 70-75%) և ալյումինի ցածր հատուկ սպառում (մոտ 0,6-0,65 կգ մեկ կգ կալցիումի համար):

Գործընթացի քիմիայի վերը նշված մեկնաբանության համաձայն, օպտիմալ բաղադրությունը խառնուրդն է, որը նախատեսված է մնացորդում 5CaO 3Al ձևավորման համար: 2Օ 3. Ալյումինի օգտագործման աստիճանը բարձրացնելու համար օգտակար է կալցիումի օքսիդի որոշակի ավելցուկ տալ, բայց ոչ շատ (10-20%), հակառակ դեպքում դա բացասաբար կանդրադառնա գործընթացի այլ ցուցանիշների վրա: Ալյումինի հղկման աստիճանի 0,8-0,2 մմ մասնիկներից մինչև մինուս 0,07 մմ (ըստ Վ. Ա. Պազուխինի և Ա. Յա. Ֆիշերի) ալյումինի օգտագործումը ռեակցիայի մեջ աճում է 63,7-ից մինչև 78%:

Ալյումինի օգտագործման վրա ազդում է նաև լիցքավորման բրիկետավորման ռեժիմը: Կրաքարի և ալյումինի փոշու խառնուրդը պետք է բրիկետավորել առանց կապող նյութերի (վակուումում արտահոսքից խուսափելու համար) 150 կգ/սմ ճնշման տակ։ 2. Ավելի ցածր ճնշման դեպքում ալյումինի օգտագործումը նվազում է չափազանց ծակոտկեն բրիկետներում հալած ալյումինի տարանջատման պատճառով, իսկ ավելի բարձր ճնշման դեպքում՝ գազի վատ թափանցելիության պատճառով: Վերականգնման ամբողջականությունն ու արագությունը կախված են նաև ռեպորտաժում բրիկետների փաթեթավորման խտությունից: Դրանք առանց բացերի դնելիս, երբ ամբողջ լիցքի գազի թափանցելիությունը ցածր է, զգալիորեն կրճատվում է ալյումինի օգտագործումը։

Նկար 2 - Վակուում-ջերմային մեթոդով կալցիումի ստացման սխեմա:

Ալյումինա-ջերմային ճանապարհի տեխնոլոգիա

Ալյումինոթերմային մեթոդով կալցիումի արտադրության տեխնոլոգիական սխեման ներկայացված է նկ. 2. Որպես հումք օգտագործվում է կրաքարը, իսկ որպես վերականգնող նյութ՝ առաջնային (ավելի լավ) կամ երկրորդային ալյումինից պատրաստված ալյումինի փոշի։ Որպես վերականգնող նյութ օգտագործվող ալյումինը, ինչպես նաև հումքը, չպետք է պարունակի հեշտությամբ ցնդող մետաղների՝ մագնեզիում, ցինկ, ալկալիներ և այլն կեղտեր, որոնք կարող են գոլորշիանալ և վերածվել կոնդենսատի։ Սա պետք է հաշվի առնել վերամշակված ալյումինի դասակարգերի ընտրության ժամանակ:

Ըստ S. Loomis-ի և P. Staub-ի նկարագրության՝ ԱՄՆ-ում, Քանանի New England Lime Co. գործարանում (Կոնեկտիկուտ) կալցիումը ստանում են ալյումինջերմային մեթոդով։ Օգտագործվում է հետևյալ բնորոշ բաղադրության կրաքարը, %՝ 97,5 CaO, 0,65 MgO, 0,7 SiO: 2, 0,6 Ֆե 2Oz + AlOz, 0.09 Na 2O+K 2Օ, 0,5 մնացածը: Կալցինացված արտադրանքը աղացած է Ռեյմոնդի ջրաղացում՝ կենտրոնախույս բաժանարարով, մանրացման նուրբությունը (60%) մինուս 200 ցանց: Որպես նվազեցնող նյութ, օգտագործվում է ալյումինի փոշին, որը թափոն է ալյումինի փոշու արտադրության մեջ։ Փակ հոպերից այրված կրաքարը և թմբուկներից ալյումինը սնվում են դոզավորման կշեռքներին, այնուհետև խառնիչին: Խառնելուց հետո խառնուրդը չոր եղանակով բրիկետավորում են։ Նշված գործարանում կալցիումը վերականգնվում է ռետորտային վառարաններում, որոնք նախկինում օգտագործվում էին սիլիկոտերմիկ եղանակով մագնեզիում ստանալու համար (նկ. 3)։ Վառարանները ջեռուցվում են գեներատոր գազով։ Յուրաքանչյուր վառարան ունի 20 հորիզոնական ռետորթ՝ պատրաստված հրակայուն պողպատից, որը պարունակում է 28% Cr և 15% Ni:

Գծապատկեր 3 - Կալցիումի արտադրության ռետորտային վառարան

Ռետորայի երկարությունը 3 մ, տրամագիծը՝ 254 մմ, պատի հաստությունը՝ 28 մմ։ Կրճատումը տեղի է ունենում ռետորտի տաքացված մասում, իսկ խտացում՝ խոսքից դուրս ցցված սառեցված ծայրում։ Բրիկետները թղթե տոպրակների մեջ ներմուծվում են ռետորտի մեջ, այնուհետև տեղադրվում են կոնդենսատորները և փակվում է ռետորտը: Օդը դուրս է մղվում մեխանիկական վակուումային պոմպերով ցիկլի սկզբում: Այնուհետև դիֆուզիոն պոմպերը միացված են, և մնացորդային ճնշումը կրճատվում է մինչև 20 մկմ:

Ռետորները տաքացվում են մինչև 1200°։ 12 ժամ հետո. բեռնումից հետո ռեպորտաժները բացվում և բեռնաթափվում են: Ստացված կալցիումն ունի խոշոր բյուրեղների խիտ զանգվածի խոռոչ գլան ձև, որը դրված է պողպատե թևի մակերեսին: Կալցիումի հիմնական անմաքրությունը մագնեզիումն է, որն առաջին հերթին կրճատվում է և հիմնականում կենտրոնանում է թեւին հարող շերտում։ Կեղտերի միջին պարունակությունը կազմում է. 0,5-1% Mg, մոտ 0,2% Al, 0,005-0,02% Mn, մինչև 0,02% N, այլ կեղտեր - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - հանդիպում են 0,005-0,04% միջակայքում: A. Yu. Taits-ը և A. I. Voinitsky-ն օգտագործել են կիսագործարանային էլեկտրական վակուումային վառարան ածխի ջեռուցիչներով՝ ալյումինաջերմային մեթոդով կալցիում ստանալու համար և հասել են ալյումինի օգտագործման աստիճանի 60%, ալյումինի հատուկ սպառումը 0,78 կգ, լիցքի հատուկ սպառումը: համապատասխանաբար 4,35 կգ և էլեկտրաէներգիայի տեսակարար սպառումը 14 կՎտժ 1 կգ մետաղի դիմաց։

Ստացված մետաղը, բացառությամբ մագնեզիումի անմաքրության, առանձնանում էր համեմատաբար բարձր մաքրությամբ։ Նրանում միջինում կեղտերի պարունակությունը կազմել է՝ 0,003-0,004% Fe, 0,005-0,008% Si, 0,04-0,15% Mn, 0,0025-0,004% Cu, 0,006-0,009% N, 0,25% Ալ.

2.3.2 Սիլիկոջերմային նվազեցման մեթոդ կալցիում

Սիլիկոտերմիկ մեթոդը շատ գայթակղիչ է. վերականգնող նյութը ֆերոսիլիկն է, ռեագենտը շատ ավելի էժան է, քան ալյումինը: Այնուամենայնիվ, սիլիկոտերմային գործընթացն ավելի դժվար է իրականացնել, քան ալյումինոթերմայինը: Սիլիցիումով կալցիումի օքսիդի վերականգնումն ընթանում է ըստ հավասարման

CaO + Si = 2CaO SiO2 + 2 Ca. (18)

Կալցիումի գոլորշու հավասարակշռության առաձգականությունը, որը հաշվարկվում է ազատ էներգիայի արժեքներից, հետևյալն է.

°С1300140015001600Р, մմ ս.ս st0.080.150.752.05

Հետեւաբար, 0,01 մմ Hg կարգի վակուումում: Արվեստ. կալցիումի օքսիդի նվազեցումը թերմոդինամիկորեն հնարավոր է 1300° ջերմաստիճանում: Գործնականում ընդունելի արագություն ապահովելու համար գործընթացը պետք է իրականացվի 1400-1500° ջերմաստիճանում։

Կալցիումի օքսիդի վերականգնողական ռեակցիան սիլիկոալյումինի հետ ընթանում է մի փոքր ավելի հեշտ, որում և՛ ալյումինը, և՛ համաձուլվածքի սիլիցիումը ծառայում են որպես վերականգնող նյութեր։ Փորձնականորեն հաստատվել է, որ սկզբում գերակշռում է ալյումինի հետ նվազեցումը. ընդ որում, ռեակցիան ընթանում է bCaO 3Al-ի վերջնական ձևավորմամբ 2Օզը վերը նշված սխեմայի համաձայն (նկ. 1): Սիլիցիումի նվազեցումը զգալի է դառնում ավելի բարձր ջերմաստիճաններում, երբ ալյումինի մեծ մասը արձագանքել է. ռեակցիան ընթանում է 2CaO SiO-ի առաջացմամբ 2. Ամփոփ ձևով կալցիումի օքսիդի վերականգնողական ռեակցիան սիլիկոալյումինի հետ արտահայտվում է հետևյալ հավասարմամբ.

mSi + n Al + (4m +2 ?) CaO \u003d m (2CaO SiO 2) + ?n(5CaO Ալ 2O3 ) + (2m +1, 5n) Ca.

A. Yu.Taits-ի և A.I.Voinitsky-ի հետազոտությունները ցույց են տվել, որ կալցիումի օքսիդը 75%-ով կրճատվում է ֆերոսիլիցիումով՝ 50-75% մետաղի ելքով 1400-1450 ° ջերմաստիճանում 0,01-0,03 մմ Hg վակուումում: Արվեստ.; 60-30% Si և 32-58% Al պարունակող սիլիկոալյումինը (մնացածը երկաթ, տիտանի և այլն) նվազեցնում է կալցիումի օքսիդը՝ մետաղի մոտ 70% ելքով 1350-1400 ° ջերմաստիճանում 0,01-0,05 մմ վակուումում։ Hg . Արվեստ. Կիսագործարանային մասշտաբով փորձերը ապացուցեցին ֆերոսիլիկով և սիլիկոալյումինով կրաքարի վրա կալցիում ստանալու հիմնարար հնարավորությունը։ Սարքավորման հիմնական դժվարությունը երեսպատման ընտրությունն է, որը դիմացկուն է այս գործընթացին:

Այս խնդիրը լուծելիս մեթոդը կարող է ներդրվել արդյունաբերության մեջ։ Կալցիումի կարբիդի տարրալուծում Մետաղական կալցիումի արտադրությունը կալցիումի կարբիդի տարրալուծմամբ

CaC2 = Ca + 2C

պետք է համարել խոստումնալից: Այս դեպքում գրաֆիտը ստացվում է որպես երկրորդ արտադրանք։ W. Mauderly, E. Moser և W. Treadwell, ջերմաքիմիական տվյալների հիման վրա հաշվարկելով կալցիումի կարբիդի ձևավորման ազատ էներգիան, ստացան հետևյալ արտահայտությունը մաքուր կալցիումի կարբիդի վրա կալցիումի գոլորշու ճնշման համար.

մոտ \u003d 1,35 - 4505 \ T (1124 - 1712 ° K),

lgp մոտ \u003d 6.62 - 13523 \ T (1712-2000 ° K):

Ըստ երևույթին, առևտրային կալցիումի կարբիդը քայքայվում է շատ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում, քան երևում է այս արտահայտություններից: Նույն հեղինակները հայտնում են կալցիումի կարբիդի ջերմային տարրալուծումը կոմպակտ կտորներով 1600-1800°C ջերմաստիճանում 1 մմ Hg վակուումում: Արվեստ. Գրաֆիտի բերքատվությունը կազմել է 94%, կալցիումը ստացվել է սառնարանի վրա խիտ ծածկույթի տեսքով։ A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar՝ կալցիումի կարբիդի տարրալուծմամբ ստացված գրաֆիտի հատկությունները որոշելու համար, վերջինս տաքացրել են 0,3-1 մմ Hg վակուումում։ Արվեստ. 1630-1750° ջերմաստիճանում։ Ստացված գրաֆիտը Աչեսոնի գրաֆիտից տարբերվում է ավելի մեծ հատիկներով, ավելի բարձր էլեկտրական հաղորդունակությամբ և ավելի ցածր զանգվածային խտությամբ։

3. Գործնական մաս

Էլեկտրոլիզատորից մագնեզիումի օրական արտահոսքը 100 կԱ հոսանքի համար կազմել է 960 կգ, երբ բաղնիքը սնվում էր մագնեզիումի քլորիդով: Բջջային կատակի վրա լարումը 0,6 Վ է: Որոշեք.

)Ընթացիկ ելք կաթոդում;

)Օրական ստացված քլորի քանակը, պայմանով, որ անոդում ընթացիկ ելքը հավասար է կոդում առկա ելքին.

)Ամենօրյա լցնում MgCl 2էլեկտրոլիզատորի մեջ, պայմանով, որ MgCl-ի կորուստը 2 առաջանում են հիմնականում տիղմով և սուբլիմացիայով։ Տիղմի քանակը 0,1 MgCl պարունակող 1 տոննայի դիմաց 2 սուբլիմացիայի մեջ 50%: Սուբլիմացիայի քանակը կազմում է 0,05 տ 1 տ մգ-ում: Լցված մագնեզիումի քլորիդի բաղադրությունը, %՝ 92 MgCl2 և 8 NaCl:

.Որոշեք ընթացիկ ելքը կաթոդում.

մ և այլն = Ես ?k մգ · ?

?=մ և այլն \I ?կ մգ \u003d 960000\100000 0,454 24 \u003d 0,881 կամ 88,1%

.Որոշեք օրական ստացված Cl-ի քանակը.

x \u003d 960000 գ \ 24 գ \ մոլ \u003d 40000 մոլ

Փոխակերպում ծավալի.

х=126785.7 մ3

3.ա) Մենք գտնում ենք մաքուր MgCl 2, 960 կգ Մգ արտադրության համար։

x \u003d 95 960 \ 24,3 \u003d 3753 կգ \u003d 37,53 տոննա:

բ) տիղմով կորուստները. Մագնեզիումի էլեկտրոլիզատորների բաղադրությունից %՝ 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO. 2, 0,8-2 TiO 20,4-1,0 C, 35 MgCl2 .

կգ - 1000 կգ

մ շլ \u003d 960 կգ - օրական տիղմի զանգված:

Օրական 96 կգ տիղմ՝ 96 0,35 (MgCl2 տիղմով):

գ) կորուստներ սուբլիմատներով.

կգ - 1000 կգ

կգ սուբլիմատներ՝ 48 0,5 = 24 կգ MgCl 2 սուբլիմատներով։

Mg-ը լրացնելու համար անհրաժեշտ է.

33,6+24=3810,6 կգ MgCl2 օրում

Մատենագիտություն

Մետալուրգիայի հիմունքներ III

<#"justify">Ալ–ի և Մգ–ի մետալուրգիա։ Վետյուկով Մ.Մ., Ցիպլոկով Ա.Մ.

Կրկնուսույց

Օգնության կարիք ունե՞ք թեմա սովորելու համար:

Մեր փորձագետները խորհուրդ կտան կամ կտրամադրեն կրկնուսուցման ծառայություններ ձեզ հետաքրքրող թեմաներով:
Հայտ ներկայացնելնշելով թեման հենց հիմա՝ խորհրդատվություն ստանալու հնարավորության մասին պարզելու համար: