Содержание
- Применение формиат кальция
- Применение и использование гидроксида кальция:
- Получение гидроксида кальция:
- Гиперкальциемия (кальций повышен)2
- Соединения металла
- Кальций радиоактивный
- Зачем кальций костям, кальциевый обмен в костях
- Кальций для веганов
- Возникновение и производство
- Использует
- Физические свойства кальция и способы получения металла
- Гипокальциемия (кальций понижен)3
- Кальций содержащие препараты
Применение формиат кальция
Применение в промышленности
Формиат кальция может быть использован в качестве антигололедного составляющего. Применяется для снятия снежно-ледяного покрова с твердых поверхностей, в рамках городской среды, взлетно-посадочных полос, а также для защиты от обледенения.
Одной из самых известных сфер применения формиата кальция является использование его как добавки в бетон, клей, штукатурку обладающей сильно выраженными противоморозными свойствами. Формиат кальция позволяет производить работы при отрицательных температурах, повышая прочность используемого материала.
Особенности использования формиата кальция в строительстве:
- Применяется для армированного и неармированного бетона.
- Может быть использовано для разных видов штукатурки и плиточного клея.
- Небольшой расход, используется 2-4% от общей массы.
- Зависимость расходного объема от температуры внешней среды.
- Органичность. Отсутствие хлора в составе сделало формиат кальция экологически привлекательным компонентом для применения в строительстве и дорожных сферах.
Формиат кальция используется при работе на буровых скважинах в специальных буровых растворах. Такие растворы сохраняют термостабильность даже при высоких температурах.
Преимущества использования формиата на буровых установках:
- Экологичность. При использовании формиата кальция не образуется экологически опасных соединений, из-за чего не ужесточаются природоохранные требования.
- Многоразовое использование буровых растворов.
- Простота использования связанная с отсутствием необходимости применения дорогого и дополнительного оборудования при работе с буровыми растворами с содержанием формиата кальция.
Формиат кальция, как и другие формиаты, применяется в текстильной и бумажной промышленности, для травления кожи, окраски обоев и тканей, при дублении.
В холодильных установках кальциевая соль муравьиной кислоты служит хладоносителем.
Самое известное использование формиата кальция относится к пищевой промышленности, где данный компонент известен как пищевая добавка Е238 используемая в качестве консерванта.
Пищевая добавка Е238
Пищевая добавка Е238 применяется как консервант.
Основные задачи Е238:
- Стерилизация
- Предотвращение развития грибков и бактерий
- Отвердитель
- Заменитель соли
На сегодняшний день применение формиата кальция в пищевой промышленности запрещено в России, США, странах Европейского союза. Однако ранее формиат кальция активно использовался в качестве соли в диетических продуктах и при производстве безалкогольной продукции. Но и тогда применение данного вещества ограничивалось жестким контролем – не более 210 мг на один литр продукции.
Так же, формиат кальция применялся при квашении овощных культур для изменения структуры растительной ткани, и проявления в кислой среде антимикробных свойств.
Сегодня пищевая добавка Е238 применяется в некоторой косметической продукции, но с четким соблюдением требуемой дозировки не более 0,5%.
Применение и использование гидроксида кальция:
Гидроксид кальция используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:
– в строительстве и производстве строительных материалов для приготовления известкового строительного раствора, производства силикатного бетона и силикатного кирпича. При этом известковый строительный раствор обычно состоит по массе из 1 части гашёной извести и 3-4 частей кварцевого песка. В смесь добавляют воду до получения густой массы. В смеси протекает химическая реакция компонентов с образованием силикатов кальция и воды. Состав силикатного бетона и силикатного кирпича аналогичен;
– для производства известковых удобрений и снижения кислотности кислых почв;
– для умягчения воды (устранения карбонатной жесткости);
– в химической промышленности для производства хлорной извести, производства методом каустификации соды (карбоната натрия) и поташа (карбоната калия), а также получения других соединений кальция, органических кислот и пр.;
– в сахарном производстве используется известковое молоко для рафинирования сахара;
– в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки E526 как регулятор уровня pH, уплотнитель пищевых волокон;
– при дублении кож;
– в стоматологии.
Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
гидроксид кальция реагирует кислота 1 2 3 4 5 водауравнение реакций соединения реакции масса взаимодействие гидроксида кальция
Коэффициент востребованности 2
comments powered by HyperComments
Получение гидроксида кальция:
Гидроксид кальция получают в результате следующих химических реакций:
- 1. в результате взаимодействия оксида кальция и воды:
CaO + H2O → Ca(OH)2.
Реакция получила название «гашение извести». Данная реакция сильно экзотермическая. Сопровождается сильным выделением тепла.
- 2. в результате взаимодействия кальция и воды:
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2.
Реакция протекает при комнатной температуре.
- 3. в результате взаимодействия пероксида кальция и воды:
2CaO2 + 2H2O → 2Ca(OH)2 + O2 (t°).
Реакция протекает при кипении.
- 4. в результате взаимодействия бромида кальция и воды:
CaBr2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2HBr (t = 180-200 °С).
- 5. в результате взаимодействия йодида кальция и воды:
CaI2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2HI (t > 200 °С).
- 6. в результате взаимодействия хлорида кальция и гидроксида натрия:
CaCl2 + 2NaOH → Ca(OH)2 + 2NaCl.
В ходе реакции используется концентрированный раствор гидроксида натрия.
- 7. в результате взаимодействия нитрата кальция и гидроксида натрия:
Ca(NO3)2 + 2NaOH → Ca(OH)2 + 2NaNO3.
В ходе реакции используется концентрированный раствор гидроксида натрия.
Гиперкальциемия (кальций повышен)2
- Обезвоживание (дегидратация);
- Длительный прием антацидов, солей кальция и лития, андрогенов, витамина Д.
- Избыток витамина D в организме;
- Гиперпаратиреоз первичный (гиперплазия, аденома или рак паращитовидных желез) — одна из самых распространенных «серьезных» причин переизбытка кальция;
- Острая почечная недостаточность и другие заболевания почек;
- Тиреотоксикоз (эндокринное нарушение, характеризующееся стойким повышением тиреоидных гормонов);
- Нарушение функции и недостаточность надпочечников, болезнь Аддисона (заболевание, при котором надпочечники не могут полноценно секретировать гормоны, в частности, кортизол);
- Иммобилизационная гиперкальциемия (состояние после и во время длительной иммобилизации (неподвижности) при травмах, врожденном вывихе бедра, туберкулезе позвоночника и пр.);
- Злокачественные процессы, протекающие с поражением костей (опухоль секретирует гормон, подобный паратиреоидному, который усиливает выделение кальция в кровяное русло);
- Рак крови (миелома, лейкоз, лимфома и т. д.);
- Саркоидоз (системное заболевание, поражающее различные внутренние органы, протекает с образованием гранулем) и др. гранулематозные патологии;
- Сидром Бернетта (молочно-щелочной синдром, развивающийся при длительном одновременном приеме молока и щелочных препаратов, добавок к пище и препаратов, чаще всего, кальция карбоната);
- Передозировка тиазидными диуретиками.
Важно! Интерпретация результатов всегда проводится комплексно. Поставить точный диагноз на основании только одного анализа невозможно
Соединения металла
Разновидности соединений металла следующие:
- оксид;
- гидроксид;
- соли кальция (средние, кислые, основные, двойные, комплексные).
Оксид кальция известен как негашеная известь. СаО используется для создания строительного материала (извести). Если загасить оксид водой, то получится соответствующий гидроксид, проявляющий свойства щелочи.
Большое практическое значение имеют именно различные соли кальция, которые используются в разных отраслях хозяйства. Какие именно существуют соли, мы уже упоминали выше. Приведем примеры по типам этих соединений.
- Средние соли — карбонат СаСО3, фосфат Са3(РО4)2 и другие.
- Кислые — гидросульфат CaHSO4.
- Основные — гидрокарбонат (СаОН)3PO4.
- Комплексные — Cl2.
- Двойные — 5Ca(NO3)2*NH4NO3*10H2O.
Именно в форме соединений данного класса кальций имеет значение для биологических систем, так как источником ионов для организма являются соли.
Кальций радиоактивный
Известны 8 искусственных радиоактивных изотопов К.: 37Са (Т1/2 0,17 сек.), 38Са (T1/2 0,66 сек.), 39Са (Т1/2 0,86 сек.), 41Са (Т1/2 8*104 лет), 45Са (Т1/2 153 дня), 47Са (T1/2 4,7 дня), 49Ca (Т1/2 8,5 мин.), 50Са (Т1/2 9 сек.).
Практическое применение нашли 45Ca, обладающий бета-излучением с энергией 0,252 Мэв, и 47Са с бета-излучением двух энергий (0,67 и —2 Мэв) и гамма-излучением с энергией 1,3 Мэв, сопровождающим 74% распадов этого радионуклида.
45Ca получают в ядерном реакторе при облучении стабильного К. нейтронами. Этот радионуклид широко применяется в качестве радиоактивной метки в медицине и в экспериментальных медико-биол. исследованиях при изучении всасывания К. в кишечнике и распределения его в организме в норме и патологии, а также путей и скорости выведения К. из организма при разных способах поступления. Особенно широко используется 45Ca при изучении биохимии кости, а также механизмов трансплацентарного обмена. Метка 45Ca используется также в металлургии, в сельском хозяйстве — для решения вопросов движения влаги в почве, выщелачивания К. из почвы, оценки способов внесения удобрений и т. п. Реже в качестве радиоактивной метки применяют 47Са, получаемый на ускорителе. Этот радионуклид обладает тем преимуществом, что его 7-излучение легче поддается измерению, чем бета-излучение 45Ca; кроме того, имея более короткий период полураспада, он менее токсичен. В методе нейтронного активационного анализа используется образование других изотопов К., в частности 49Са.
Среднегодовая допустимая концентрация в воздухе рабочих помещений установлена: для 45Ca — 3,2*10-11, для 47Са — 1,7*10-10 кюри/л. Минимально значимая активность на рабочем месте, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного сан. надзора, для обоих радионуклидов равна 10 мккюри.
Зачем кальций костям, кальциевый обмен в костях
С детства нам уже известно, что кальций нужен, чтобы были крепкие зубы. Но это не главная его функция. Он участвует во многих жизненно важных процессах, необходим для нормального функционирования нервной, сердечно-сосудистой, иммунной систем. Кальций влияет на свертывание крови, на выработку антител, на кровяное давление, состояние сосудов. При его дефиците страдает не только опорно-двигательный аппарат, зубы, мышцы, но также иммунитет, ухудшается состояние кожного покрова, появляется нервозность, нарушения сна.
Но рассмотрим более подробно значение кальция для костей, поскольку до 99% всего объема этого минерала содержится именно в зубах и костной ткани.
Костная ткань изнашивается, поэтому постоянно обновляется. Чтобы она не теряла свою плотность, структуру, ей нужен кальций, причем в достаточном количестве. Поэтому независимо от возраста необходимо обеспечивать суточную потребность организма в этом минерале.
Костная ткань регулярно испытывает потребность в кальции. Особенно остро стоит вопрос в период активного роста, когда кости уплотняются, растут. Это подростковый период, возраст 19-25 лет. Также организму требуется больше кальция во время беременности, кормлении грудью, при занятиях спортом, поскольку кости могут быстрее изнашиваться, поддаются усиленным нагрузкам.
Но следует учесть, что минерал не сразу попадает в костную ткань. Сначала он подвергается переработке кишечником, затем попадает в кровь, а после переносится в другие органы, зубы, кости и т. д. В кальциевом обмене принимают участие многие вещества:
- кальцитриол (активная форма витамина D);
- белок;
- аскорбиновая кислота;
- витамин А;
- фосфор;
- цинк;
- магний;
- бор;
- кремний;
- витамин К;
- половые гормоны – прогестерон и эстроген.
Особое внимание нужно уделять витамину D, без которого вообще невозможно усвоение кальция, а также магнию, фосфору и витамину К. Магний регулирует кальциевый обмен, препятствует отложению Са в тканях
А вот витамин К отвечает за депонирование кальция, то есть направляет его в нужные места – зубы, кости. При его дефиците повышается вероятность кальциноза.
Кальций для веганов
Основной источник кальция в рационе человека — молочные продукты, которые исключены из рациона веганов. Поэтому они подвержены большему риску дефицита кальция и снижения плотности костей, чем не веганы.
Photo by Ella Olsson / Unsplash
Вопреки распространенному мнению, растения тоже могут обеспечить организм кальцием. Например, соевое молоко и другие заменители молока и молочных продуктов, часто обогащены кальцием. Некоторые исследования показывают, что сбалансированный веганский рацион может поддерживать плотность костей, равный тому, что и у людей с обычным рационом.
К источникам кальция растительного происхождения относятся:
- Хлеб, обогащенный кальцием
- Соевые продукты, особенно с пометкой «обогащенные кальцием»
- Обогащенные кальцием растительные напитки: соевое, миндальное, рисовое молоко
- Сухофрукты, например инжир, изюм, курага
- Семена: чиа, тыквенные семечки, кунжутные
- Бобовые
- Апельсины
- Брокколи
Form
Возникновение и производство
Травертиновые террасы в Памуккале , Турция
При 3% кальций является пятым по распространенности элементом в земной коре и третьим по распространенности металлом после алюминия и железа . Это также четвертый по численности элемент в горных районах Луны . Осадочные отложения карбоната кальция пронизывают поверхность Земли в виде окаменелых останков прошлой морской жизни; они встречаются в двух формах: ромбоэдрический кальцит (более распространенный) и ромбический арагонит (образующийся в морях с более умеренным климатом). Минералы первого типа включают известняк , доломит , мрамор , мел и исландский шпат ; Слои арагонита составляют бассейны Багамских островов , Флорида-Кис и Красного моря . Кораллы , морские раковины и жемчуг в основном состоят из карбоната кальция. Среди других важных минералов кальция — гипс (CaSO 4 · 2H 2 O), ангидрит (CaSO 4 ), флюорит (CaF 2 ) и апатит ([Ca 5 (PO 4 ) 3 F]).
Основными производителями кальция являются Китай (примерно от 10 до 12 000 тонн в год), Россия (примерно от 6 000 до 8 000 тонн в год) и США (примерно от 2 000 до 4 000 тонн в год). Канада и Франция также входят в число второстепенных производителей. В 2005 году было произведено около 24000 тонн кальция; Около половины добываемого в мире кальция используется Соединенными Штатами, при этом около 80% производимой продукции используется каждый год. В России и Китае метод электролиза Дэви все еще используется, но вместо этого применяется к расплаву хлорида кальция . Поскольку кальций менее реакционноспособен, чем стронций или барий, оксидно-нитридное покрытие, которое образует воздух, является стабильным, и токарная обработка и другие стандартные металлургические методы подходят для кальция. В Соединенных Штатах и Канаде кальций вместо этого получают путем восстановления извести алюминием при высоких температурах.
Геохимический цикл
Цикл кальция обеспечивает связь между тектоникой , климатом и углеродным циклом . Проще говоря, поднятие гор подвергает кальцийсодержащие породы, такие как некоторые граниты, химическому выветриванию и высвобождает Ca 2+ в поверхностные воды. Эти ионы переносятся в океан, где они реагируют с растворенным CO 2 с образованием известняка ( CaCO3), который, в свою очередь, оседает на морское дно, где встраивается в новые породы. Растворенный CO 2 вместе с ионами карбоната и бикарбоната называют « растворенным неорганическим углеродом » (DIC).
Фактическая реакция более сложная и включает в себя бикарбонат-ион (HCO- 3), который образуется, когда CO 2 реагирует с водой при pH морской воды :
- Ca2++ 2 HCO- 3→ CaCO3( s ) + CO2+ H2О
При pH морской воды большая часть CO 2 немедленно превращается обратно в HCO.- 3. Реакция приводит к чистому переносу одной молекулы CO 2 из океана / атмосферы в литосферу . В результате каждый ион Ca 2+, высвобождаемый в результате химического выветривания, в конечном итоге удаляет одну молекулу CO 2 из поверхностной системы (атмосфера, океан, почвы и живые организмы), сохраняя ее в карбонатных породах, где она может оставаться в течение сотен миллионов человек. годы. Выветривание кальция из горных пород, таким образом, вымывает CO 2 из океана и атмосферы, оказывая сильное долгосрочное воздействие на климат.
Использует
Наибольшее применение металлический кальций используется в сталеплавильном производстве из-за его сильного химического сродства к кислороду и сере . Его оксиды и сульфиды, однажды образовавшись, дают жидкий алюминат извести и сульфидные включения в стали, которые всплывают; при обработке эти включения рассеиваются по всей стали и становятся мелкими и сферическими, улучшая литье, чистоту и общие механические свойства. Кальций также используется в необслуживаемых автомобильных батареях , в которых использование 0,1% сплавов кальция и свинца вместо обычных сплавов сурьмы и свинца приводит к снижению потерь воды и снижению саморазряда. Из-за риска расширения и растрескивания в эти сплавы иногда также добавляют алюминий . Эти свинцово-кальциевые сплавы также используются в литье, заменяя сплавы свинец-сурьма. Кальций также используется для упрочнения алюминиевых сплавов, используемых в подшипниках, для контроля графитового углерода в чугуне и для удаления примесей висмута из свинца. Металлический кальций содержится в некоторых очистителях для сточных вод, где он генерирует тепло и гидроксид кальция, который омыляет жиры и разжижает белки (например, в волосах), блокирующие стоки. Помимо металлургии, реакционная способность кальция используется для удаления азота из газообразного аргона высокой чистоты и в качестве геттера для кислорода и азота. Он также используется в качестве восстановителя при производстве хрома , циркония , тория и урана . Его также можно использовать для хранения газообразного водорода, поскольку он реагирует с водородом с образованием твердого гидрида кальция , из которого водород можно легко повторно извлечь.
Фракционирование изотопов кальция во время образования минералов привело к нескольким применениям изотопов кальция. В частности, наблюдение Скулана и ДеПаоло в 1997 г. о том, что минералы кальция изотопно легче, чем растворы, из которых они осаждаются, является основой аналогичных применений в медицине и палеоокеанографии. У животных со скелетом, минерализованным кальцием, изотопный состав кальция мягких тканей отражает относительную скорость образования и растворения скелетных минералов. Было показано, что у людей изменения изотопного состава кальция в моче связаны с изменениями минерального баланса костей. Когда скорость образования кости превышает скорость резорбции кости, соотношение 44 Ca / 40 Ca в мягких тканях повышается, и наоборот. Из-за этой взаимосвязи измерения изотопного состава кальция в моче или крови могут быть полезны для раннего выявления метаболических заболеваний костей, таких как остеопороз . Аналогичная система существует в морской воде, где 44 Ca / 40 Ca имеет тенденцию повышаться, когда скорость удаления Ca 2+ минеральными осадками превышает поступление нового кальция в океан. В 1997 году Скулан и ДеПаоло представили первое свидетельство изменения 44 Ca / 40 Ca в морской воде в течение геологического времени, а также теоретическое объяснение этих изменений. Более поздние статьи подтвердили это наблюдение, продемонстрировав, что концентрация Ca 2+ в морской воде непостоянна, и что океан никогда не находится в «устойчивом состоянии» по отношению к поступлению и выходу кальция. Это имеет важные климатологические последствия, поскольку морской цикл кальция тесно связан с углеродным циклом .
Многие соединения кальция используются, в частности, в пищевых продуктах, в качестве фармацевтических препаратов и в медицине. Так , например, кальций и фосфор дополняются в пищевых продуктах путем добавления лактата кальция , дифосфат кальция и трикальцийфосфат . Последний также используется в качестве полирующего средства в зубных пастах и антацидах . Лактобионат кальция — это белый порошок, который используется в качестве суспендирующего агента для фармацевтических препаратов. В выпечке монофосфат кальция используется как разрыхлитель . Сульфит кальция используется в качестве отбеливателя при производстве бумаги и в качестве дезинфицирующего средства, силикат кальция используется в качестве усиливающего агента в резине, а ацетат кальция является компонентом известковой канифоли и используется для изготовления металлического мыла и синтетических смол.
Кальций включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения .
Физические свойства кальция и способы получения металла
В обычных условиях кальций находится в твердом агрегатном состоянии. Металл плавится при 842 °С. Кальций является хорошим электро- и теплопроводником. При нагревании он переходит сначала в жидкое, а затем в парообразное состояние и теряет металлические свойства. Металл является очень мягким и режется ножом. Кипит при 1484 °С.
Под давлением кальций теряет металлические свойства и способность к электропроводимости. Но затем металлические свойства восстанавливаются и проявляются свойства сверхпроводника, в несколько раз превышающего по своим показателям остальные элементы.
Кальций долго не удавалось получить без примесей: из-за высокой химической активности этот элемент не встречается в природе в чистом виде. Элемент был открыт в начале XIX века. Кальций как металл впервые синтезировал британский химик Гемфри Дэви. Ученый обнаружил особенности взаимодействия расплавов твердых минералов и солей с электрическим током. В наши дни электролиз солей кальция (смеси хлоридов кальция и калия, смеси фторида и хлорида кальция) остается самым актуальным способом получения металла. Кальций также извлекают из его оксида с помощью алюминотермии — распространенного в металлургии метода.
Гипокальциемия (кальций понижен)3
- Гипоальбуминемия (недостаток белков) при нефротическом синдроме и патологиях печени — наиболее частая причина;
- Недостаток кальция, магния в пище;
- Дефицит витамина D при рахите (у детей) и остеомаляции (недостаточность минерализации костей у взрослых);
- Острый панкреатит, осложненный панкреонекрозом (воспаление поджелудочной железы с деструктивным изменением ткани органа);
- Хроническая почечная недостаточность;
- Алкоголизм (нарушение усвояемости нутриентов и, как следствие, острая нехватка ферментов и других компонентов обмена веществ).
- Гипопаратиреоз (снижение функции паращитовидных желез) первичный (наследственный) и вторичный (аутоиммунный или после хирургического вмешательства);
- Врожденная устойчивость к воздействию паратиреоидного гормона;
- Повышение содержания фосфатов;
- Состояние на фоне лечения противоопухолевыми препаратами, противосудорожными средствами, неомицином, глюкокортикоидами, слабительными и пр.
Важно! У беременных в норме кальций крови снижен, наряду с уменьшением содержания альбумина. У детей недостаток кальция чреват такими нарушениями как гипоплазия (размягчение) зубной эмали, отставание в физическом развитии и росте, повышенная утомляемость и сонливость, запоры
У детей недостаток кальция чреват такими нарушениями как гипоплазия (размягчение) зубной эмали, отставание в физическом развитии и росте, повышенная утомляемость и сонливость, запоры.
Дефицит кальция корректируется путем назначения препаратов, содержащих этот макроэлемент. Дозировка рассчитывается индивидуально и только после обязательного биохимического анализа, по результатам которого оценивают реальное содержание кальция в крови (но не в костях!).
Важно! По результатам анализа на общий кальций в сыворотке крови нельзя судить о содержании кальция в костях. Для этого проводят денситометрию – исследование, определяющее степень минерализации костей
Кальций содержащие препараты
Есть много вариантов, при помощи которых возможно восполнить недостающую норму элемента в организме. Лучше всего, конечно, естественные методы — продукты, содержащие нужный атом. Однако если это по каким-либо причинам недостаточно или невозможно, медицинский путь также приемлем.
Так, список продуктов, содержащих кальций, примерно такой:
- молочные и кисломолочные изделия;
- рыба;
- зелень;
- зерновые культуры (гречка, рис, выпечка из цельнозерновой муки);
- некоторые цитрусовые (апельсины, мандарины);
- бобовые;
- все орехи (особенно, миндаль и грецкие).
Если же на какие-то продукты аллергия или нельзя употреблять их по другой причине, то восполнить уровень нужного элемента в организме помогут кальций содержащие препараты.
Все они представляют собой соли этого металла, обладающие способностью легко усваиваться организмом, быстро всасываясь в кровь и кишечник. Среди них самыми популярными и используемыми являются следующие.
- Хлорид кальция — раствор для инъекций или для приема внутрь взрослым и детям. Отличается концентрацией соли в составе, используется для «горячих уколов», поскольку вызывает именно такое ощущение при вкалывании. Есть формы с фруктовым соком для облегчения приема внутрь.
- Глюконат кальция. Выпускается как таблетками (0,25 или 0,5 г), так и растворами для внутривенных инъекций. Часто в виде таблеток содержит различные фруктовые добавки.
- Лактат кальция — выпускается в таблетках по 0,5 г.