Властивості кальцію і магнію

Ка́льцій (Ca) – хімічний елемент з атомним номером 20 та його проста речовина, що належить до лужноземельних металів, сріблясто-білий м'який метал, хімічно активний, легко окиснюється. Густина 1,55, температура плавлення 842 °C, температура кипіння 1491 °C. Твердість кальцію за Брінеллем 200-300 МПа.

Фізичні властивості

У вільному стані кальцій — сріблясто-білий легкий метал. Густина його 1,55 г/см3. Температура плавлення 851°С. Твердість кальцію невелика, він лише трохи твердіший за свинець та натрій. Пластичність досить висока: кальцій легко можна пресувати і розкатувати в тоненькі листочки.

Хімічні властивості

Кальцій належить до головної підгрупи другої групи періодичної системи Менделєєва. Його атоми на зовнішньому енергетичному рівні мають по два електрони. Ці електрони він легко втрачає і перетворюється в позитивно заряджені іони Са2+. У всіх своїх сполуках кальцій буває лише двовалентний. Кальцій належить до найактивніших металів і за своєю хімічною активністю поступається лише перед лужними металами.

При звичайній температурі кальцій легко взаємодіє з киснем і вологою повітря, тому його зберігають під шаром гасу, вазеліну або в герметично закритій посудині. При нагріванні він легко запалюється, утворюючи оксид кальцію:

2Са + О2 (повітря) = 2СаО (300–450 °С)

Кальцій легко взаємодіє також з водою, особливо при нагріванні, а з кислотами реагує дуже бурхливо:

Са + 2Н2О = Ca(ОН)2 + Н2 ↑

Са + 2HCl = CaCl2 + Н2 ↑

З вологим бромом і хлором кальцій взаємодіє вже при звичайній температурі, а при нагріванні безпосередньо реагує з сіркою, азотом і іншими речовинами, а також відновлює майже всі метали з їх оксидів:

Са + Cl2 = CaCl2 (200–250 °С)

Са + S = CaS (150 °С)

Ca + 2C(графіт) =нагрівання CaC2 - карбід (550 °С)

3Са + N2 (повітря) = Са3N2 нитрид (200–450 °С)

Магній

Магній застосовують в осному для виробництва легких магнієвих сплавів, а також для легування сплавів алюмінію, які застосовуються в різних галузях машино- і приладобудування. Магній використовується також як розкисник у виробництві високоміцного чавуну і сталі, для одержання важковідновлюваних металів (Ti, V, Zr, U, Cr) витісненням їх із сполук. Знаходить застосування в піротехніці, фотографії, військовій техніці, медицині.

Физические свойства

Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, пространственная группа P 63/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg3N2. Плотность магния при 20 °C — 1,737 г/см³, температура плавления металла tпл = 651 °C, температура кипения — tкип = 1103 °C, теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К).

Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

Химические свойства

Смесь порошкового магния с перманганатом калия KMnO4 — взрывчатое вещество

Раскаленный магний реагирует с водой:

Mg (раск.) + Н2О = MgO + H2↑;

Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;

При нагревании на воздухе магний сгорает, с образованием оксида, также с азотом может образовываться небольшое количество нитрида:

2Mg + О2 = 2MgO;

3Mg + N2 = Mg3N2