2. Кальций

1) Химический символ Са. Расположен в 3 периоде IIА группе ПСЭ. Порядковый номер 20. Относительная атомная масса 40,076. Электронная конфигурация ₂₀Са = 1s²2s²2p⁶3s²3р⁶4s².

2) Кальций ‑ серебристый металл;  = 1,54 г/см³, Т_пл =852 ºС, Т_кип= 1484 ºС.

3). Основной способ получения чистого кальция – электролиз расплава фторида кальция (СаF₂). Образующийся металл всплывает на поверхность расплава, откуда его собирают вакуумным ковшом. Дополнительная очистка проводится переплавкой с флюсами – хлоридами или фторидами калия, бария или натрия.

4) Кальций является очень активным металлом. Во всех своих соединениях проявляет степень окисления +2. В водных растворах существует в виде гидратированного иона Са²⁺.

Кальций легко реагирует практически со всеми неметаллами.

Реакции со сложными веществами:

.

Значение стандартного окислительно-восстановительного потенциала , поэтому кальций легко вытесняет водород из растворов кислот .

5) Наиболее распространенные соединения кальция:

СаО – негашеная известь, Са(ОН)₂ – гашеная известь;

– гипс, – алебастр, используется в строительстве, медицине и для изготовления декоративных изделий

– мел, мрамор, известняк, кальцит (исландский шпат) – одно из самых распространенных соединений кальция (минералы на его основе покрывают около 40 млн. км² земной поверхности). Он незаменим в производстве цемента, карбида кальция, соды, всех видов извести (гашеной, негашеной, хлорной), белильных растворов, известковой воды и других полезных веществ. Значительное количество известняка расходует металлургия – в качестве флюсов. Известняк используется в строительстве для изготовления многих строительных материалов; для укрепления дороги (в виде щебенки). В сахарной промышленности используют для очистки свекловичного сока.

6) Кальций широко распространен в природе. Содержание в земной коре оценивается в 3,6 % (по массе). Кальций является биогенным элементом, т.е. необходимым для нормального функционирования живых организмов, элементом.

Жёсткость воды.

Вода широко используется в технике как в качестве водопроводной или питьевой воды, так и в качестве технической воды (теплоснабжение, для охлаждения различных аппаратов, для проведения различных реакций в водной среде в химической технологии).

Следует отметить, что в зависимости от вида производства вода требует той или степени очистки от примесей. С этой точки зрения большое значение имеет жёсткость воды и её удаление.

Жёсткость воды обуславливается содержанием в ней растворимых солей Ca и Mg. При этом жёсткость разделяют на карбонатную (старое название “временная”) и некарбонатную (“постоянную”). Карбонатная жёсткость определяется содержанием и . Все остальные растворимые соли Ca и Mg определяют некарбонатную жёсткость. Измеряется жёсткость в мг-экв/л и мкг-экв/л.

Наличие солей жёсткости в природной воде приводит к появлению отложений (накипей) на поверхностях нагрева, что снижает экономичность работы соответствующих установок и может даже привести к перегреву и взрыву котлов.

Удаление солей жёсткости может производится несколькими методами.

1. Снижение карбонатной жёсткости (но не полное удаление) может быть осуществимо при кипячении воды:

2. Добавкой химических реагентов

3. Методом ионного обмена (катионирование). Для этого используется специальные ионообменные материалы (катиониты), которые при пропускании через них воды способны заменять ион Ca или Mg на ионы Na.

где R – сложная органическая полимерная молекула.

Этот метод широко используется в промышленности (в частности для подготовки воды для питания котлов). В радиоэлектронной промышленности требуется значительно более высокая степень очистки (обессоленная или деионизованная вода), что достигается совместным применением катионитов и анионитов.