|
|
|
|
|
Símbol: Ca |
Nombre atòmic: 20 |
|
|
Calci |
Calcio |
Calcium |
calcium |
Grup: 2 |
Període: 4 |
|
|
Família: Alcalinoterris |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p 6 3s2 3p 6 4s 2 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Sir Humphrey
Davy |
Nacionalitat: Gran
Bretaña |
Any: 1808 |
|||
|
Origen del nom: del
llatí calx nom amb el qual
els romans anomenaven la cal que utilitzaven com a morter i que obtenien, com
avui, cremant pedra calcària. |
Una mica
d’història: Els compostos com la calç (òxid de
calci, CaO) ja eren preparats pels romans en el segle I; altres compostos de
calci com la pedra calcària (carbonat de calci, CaCO3)
també foren utilitzats en l’antiguitat. El calci metall no fou aïllat
fins el 1808. Desprès d’assabentar-se que Berzelius i Pontin
preparaven una amalgama de calci per electròlisi d’òxid
de calci i mercuri, Sir Humphrey Davy va ser capaç d’aïllar
el calci impur, per electròlisi duna barreja de calç i
òxid de mercuri (HgO). No obstant el metall a gran escala
no va estar disponible fins a començaments del segle XX. |
||||
|
Estat natural: El calci no es troba lliure a la
natura, però els seus compostos són molt abundants i de
singular importància. Es
troba principalment com a pedra calcària (CaCO3), guix
(CaSO4·2H2O) i fluorita (CaF2). Les
estalagmites i estalactites contenen carbonat de calci. L’apatita
és fluorfosfat o clorofosfat de calci. |
Estructura cristal·lina: Cúbica centrada en les cares |
|
|||
|
Abundància a
l’ésser humà: 14000000 ppb (parts per bilió en pes) |
Abundància a la Terra: Ocupa el 5º lloc en
l’ordre d’abundància dels elements en
l’escorça terrestre. |
Abundància al Sistema Solar: 70000 ppb (parts per bilió en pes) |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
40,08 |
1,5500 |
1,5 |
29,9 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
Sòlid |
1113 |
1757 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
1,97 |
0,94 (Ca2+) |
1,74 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
0 |
589,8 |
1145,4 |
4911,8 |
+2 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
255,8 |
1 |
22,8 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
178,0 |
9,3 |
151,0 |
622,82 |
201,00 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: El calci metall presenta perill de foc, però les
seves sals són relativament inofensives. |
||||
|
-2,87 Ca2+/Ca |
Metall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
És un metall platejat, no massa dur, que es pot
tallar amb un ganivet amb un tall semblant al del plom. Perd la lluentor amb contacte amb l’aire,
perquè es combina fàcilment amb l’oxigen. Les sals de calci donen color vermellós a la
flama. És un component essencial de les fulles, ossos,
dents i closques de petxines; és un component de la paret
cel·lular i és important en la coagulació de la sang. |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància % |
Altres |
|
Calci -
40 |
20 |
20 |
40Ca |
Estable |
96,97 |
|
|
Calci
– 41 |
20 |
21 |
41Ca |
102000
anys |
0,00 |
Radioactiu |
|
Calci
– 42 |
20 |
22 |
42Ca |
Estable |
0,64 |
|
|
Calci
– 43 |
20 |
23 |
43Ca |
Estable |
0,15 |
|
|
Calci
– 44 |
20 |
24 |
44Ca |
Estable |
2,06 |
|
|
Calci
– 45 |
20 |
25 |
45Ca |
162,7
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Calci
– 46 |
20 |
26 |
46Ca |
Estable |
0,004 |
|
|
Calci
– 47 |
20 |
27 |
47Ca |
4,536
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Calci
– 48 |
20 |
28 |
48Ca |
Estable |
0,18 |
|
|
Calci
– 49 |
20 |
29 |
49Ca |
8,72
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Calci
– 50 |
20 |
30 |
50Ca |
14
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Calci
– 51 |
20 |
31 |
51Ca |
10
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Calci
– 52 |
20 |
32 |
52Ca |
4,6
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
És més reactiu amb
aire que no el magnesi, element per damunt seu a la taula. Reacciona lentament amb aigua per a
donar l’hidròxid de calci i gas hidrogen, aquest s’observa
bombollejar després de força estona, per damunt del calci
metall. És molt reactiu amb els
halògens: Ca (s) + F2
(g) à CaF2 (s) Ca (s) + Cl2
(g) à CaCl2 (s) Les reaccions amb Br2
i I2, necessiten aportació de calor Ca (s) + Br2
(g) à CaBr2 (s) Ca (s) + I2
(g) à CaI2 (s) Es dissol ràpidament amb
àcid clorhídric concentrat o diluït |
|
Amb aire |
Vigorosa;
2 Ca (s) + N2 (g) à 2 Ca3N2 (g) |
|
Amb H2O |
Suau; |
|
Amb HCL 6M |
Vigorosa; |
|
Amb HNO3 15M |
Vigorosa; H2
; Ca(NO3) 2 |
|
Amb NaOH 6M |
No reacciona |
CaO ;
Ca3N2|
Obtenció |
Es prepara industrialment per
electròlisi d’una barreja fosa de clorur i fluorur de calci.
S’utilitza un càtode de ferro sobre el que es diposita el metall
i posteriorment es purifica per fusió sense presència
d’aire: Càtode: Ca2+ (l) + 2 e- à Ca
Ànode: Cl- (l) à ½ Cl2 (g) El clorur de calci
s’obté per acció de l’àcid clorhídric
sobre carbonat de calci: CaCO3 + 2
HCl à CaCl2 * H2O + CO2 El clorur de calci
és també un subproducte en el procés Solvay
d’obtenció de carbonat de sodi. A petita escala es pot obtenir
durant la reducció del CaO amb alumini o del CaCl2 amb sodi
metall: 6 CaO + 2 Al à 3 Ca + Ca3Al2O6 ; CaCl2 + 2 Na à Ca + 2 NaCl |
|
S’utilitza en alguns aliatges
per exemple amb el plom, donant-li major duresa i com a reductor per extreure
certs metalls com el tori, vanadi, urani i zirconi. El calci metàl·lic s’utilitza
per eliminar el sofre i els seus compostos en processos de refinat d’olis. Els seus components tenen moles
aplicacions. En processos de síntesis en química orgànica
s’utilitza per dessecar (eliminar l’aigua) els dissolvents tal
com els alcohols. S’utilitzen àmpliament
com excipient en la fabricació de pastilles. Per sobre d’un 99%
d’una pastilla pot ser sulfur de calci. La cal viva s’utilitza com a
material refractari en forns i en la construcció per a la
preparació de morter. El guix (sulfur de calci hidratat)
també té aplicacions conegudes per tothom. El marbre (carbonat de calci) s’utilitza
com a material ornamental en la construcció i per fer estàtues. |
|
|
És essencial per l’home |