Calciul ºi compuºii lui

 Elementul chimic calciu Ca este situat în perioada a IVa, subgrupa principalã a grupei a II-a a sistemului periodic. În aceeaºi subgrupã se aflã beriliul, magneziul, stronþiul, bariul ºi radiul. Trei elemente – calciul, stronþiul ºi bariul – se numesc alcalino-pãmîntoase. Structura înveliºului electronic al calciului este urmãtoarea: Calciu 20Ca +20 ) ) ) ) 2e– 8e– 8e– 2e– Cei doi electroni exteriori pot fi cedaþi uºor: Ca 0 – 2e – ® Ca 2+ Astfel, calciul este un metal foarte activ ºi un reducãtor puternic. Gradul de oxidare al calciului este +2. Numele lui derivã din latinescul calc – „var“

În naturã calciul este rãspîndit doar sub formã de compuºi. Spre exemplu, pietriºul, argila, solul, apa naturalã conþin compuºi de calciu. Principalele minerale de calciu sînt: • creta, marmura, calcarul, spatul de Islanda – conþin carbonat de calciu CaCO3; • ghipsul – conþine sulfat de calciu CaSO4; • fosforitele – conþin fosfat de calciu Ca3(PO4)2; • apatitele – conþin Ca5OH(PO4)3, Ca5F(PO4)3. În Republica Moldova existã zãcãminte de calcar, spat de Islanda, cretã. Cea mai calitativã cretã se extrage în apropiere de orãºul Camenca ºi satul Vertiujeni din raionul Floreºti. Rolul biologic. Calciul face parte din grupul „metalelor vitale“. Sub formã de compuºi, el se gãseºte în oase, dinþi. Organismul unui om matur conþine circa 1,5 kg de calciu, ceea ce întrece masa oricãrui alt metal vital. Omul ºi animalele primesc calciul din apã ºi din plante, iar acestea, la rîndul lor, îl absorb din sol. Din vremurile strãvechi au ajuns pînã la noi diverse remedii pentru diferite boli. Spre exemplu: în cazul insuficienþei de calciu se întrebuinþau cojile de ouã uscate ºi pisate, acestea fiind un depozit natural de compuºi ai calciului ºi magneziului. Proprietãþile. Calciul este un metal uºor, moale, albargintiu, foarte activ. La fel ca sodiul, se pãstreazã sub petrol. Interacþioneazã uºor cu nemetalele ºi apa. În atmosferã, calciul se acoperã cu un strat de oxid galben-deschis: 2Ca + O2 = 2CaO oxid de calciu La încãlzire, interacþioneazã cu clorul ºi sulful, formînd clorura ºi, respectiv, sulfura de calciu: Ca + Cl2 = CaCl2 Ca + S = CaS În prezenþa apei, calciul se transformã în hidroxid de calciu: Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 ®+ Q • Printre metalele alcalinopãmîntoase existã un duºman primejdios al omului – izotopul radioactiv al stronþiului cu masa atomicã relativã 90. El se formeazã în timpul explodãrii bombei atomice. Nimerind în organismul uman, stronþiul-90 înlocuieºte calciul din oase ºi rãmîne acolo timp îndelungat, emiþînd raze periculoase pentru viaþã. • Magneziul intrã în componenþa clorofilei plantelor (2% din masa moleculei). Orizonturile chimiei Cei mai importanþi compuºi ai calciului, existenþi în naturã sau obþinuþi în industrie, sînt oxidul, hidroxidul, sulfatul ºi carbonatul de calciu (se dau ºi denumirile lor tehnice): CaO Ca(OH)2 CaSO4 . 2H2O oxid de hidroxid sulfat de calciu calciu de calciu cristalodihidrat (var nestins) (var stins) (ghips)

(CaSO4)2 . H2O CaCO3 Ca(HCO3)2 sulfat de calciu carbonat de calciu hidrogeno- (ghips ars, ipsos sau (cretã, marmurã, piatrã de var carbonat alabastru) sau calcar, spat de Islanda) de calciu Sã examinãm mai detaliat fiecare din aceste substanþe. Oxidul de calciu CaO este o substanþã albã, greu fuzibilã, cu denumirea tehnicã de var nestins. Se obþine prin descompunerea termicã a calcarului: CaCO3 = t o CaO + CO2 calcar var nestins dioxid de carbon Aceastã reacþie stã la baza producerii industriale a varului nestins. Oxidul de calciu manifestã proprietãþile oxizilor bazici (vezi ºi paginile 35, 36). Hidroxidul de calciu Ca(OH)2 este utilizat sub trei forme: 1) var stins, un praf alb-gri, folosit în construcþie; 2) lapte de var, suspensie de var în apã, folositã pentru vãruit; 3) apã de var, soluþie incolorã de Ca(OH)2 în apã. Solubilitatea hidroxidului de calciu în apã este redusã (1,56 g într-un litru de apã la 20o C). Hidroxidul de calciu se obþine la combinarea oxidului de calciu cu apa; reacþia decurge cu degajare de cãldurã: CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q var nestins var stins Aceastã reacþie se numeºte stingerea varului. Ea este aplicatã pe larg în industrie ºi pentru necesitãþi casnice. ® Fig. 2.20. Stingerea varului. Propietãþile chimice ale hidroxidului de calciu pot fi determinate din schema legãturii genetice (vezi şi paginile 35, 36). Sulfatul de calciu (CaSO4) este rãspîndit sub formã de ghips natural CaSO4 . 2H2O. În Republica Moldova, existã zãcãminte de ghips în raionul Fãleºti ºi lîngã oraºul Bãlþi. Din ghipsul natural, prin încãlzire la 150-180o C, se obþine ghipsul ars sau ipsosul, numit mai frecvent alabastru: 2[CaSO4 . 2H2O] = t o (CaSO4)2 .H2O + 3H2O ghips ipsos (alabastru) Ipsosul este un material de construcþie liant. Prin amestecarea lui cu apa se formeazã o pastã, care se întãreºte uºor, deoarece leagã chimic apa: (CaSO4)2 . H2O + 3H2O = 2[CaSO4 .2H2O] ipsos (alabastru) ghips Datoritã acestei proprietãþi, precum ºi faptului cã este un material inofensiv ºi accesibil, ipsosul se utilizeazã pe larg în lucrãrile de construcþie, la tencuirea pereþilor, în medicinã – la confecþionarea mulajelor pentru fixarea oaselor fracturate, la modelarea diferitor elemente arhitecturale etc Hidrogenocarbonatul de calciu Ca(HCO3)2. Sã ne amintim aici (din clasa a 8-a) cã prezenþa ionilor de calciu ºi magneziu în apã determinã duritatea apei. Hidrogenocarbonatul de calciu, alãturi de cel de magneziu, îi conferã apei duritate temporarã. El poate fi înlãturat prin precipitare (la fierbere sau tratare cu agenþi bazici): Ca(HCO3)2 = t o CaCO3¯ + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3¯ + 2NaHCO3 *Identificarea ionului de calciu. Dacã la o soluþie ce conþine ioni de calciu se adaugã acid oxalic (H2C2O4) sau oxalat de sodiu în prezenþa acidului acetic, se formeazã un precipitat alb de oxalat de calciu: CaCl2 + H2C2O4 = CaC2O4¯ + 2HCl Ca 2+ + C2O4 2- = CaC2O4¯ oxalat de calciu sediment alb Metalele alcalino-pãmîntoase (în stare liberã ºi sub formã de compuºi) pot fi identificate dupã culoarea flãcãrii. De exemplu, calciul coloreazã flacãra în roºu-portocaliu, stronþiul ºi rubidiul în roºu-carmin, iar bariul în verde-gãlbui (fig. 2.22). Fig. 2.22. Colorarea flãcãrii cu metalele alcalino-pãmîntoase. Utilaj ºi reactivi: set de reactivi ºi mostre de sãruri de magneziu, calciu, bariu, H2C2O4, CH3COOH, Na2C2O4; spirtierã, inel de nicrom, balon cu apã, eprubete. Experienþa 2.1. Studierea mostrelor de sãruri ºi minerale de *magneziu, calciu, *bariu Comparaþi culoarea, structura cristalinã a mostrelor de sãruri ºi minerale. Notaþi cele observate în caiete. Experienþa 2.2. Identificarea ionului de calciu La o soluþie ce conþine ioni de calciu se adaugã acid oxalic sau oxalat de sodiu, în prezenþa acidului acetic. Ce observaþi? Scrieþi ecuaþia reacþiei. *Experienþa 2.3. Colorarea flãcãrii cu sãruri de calciu ºi *bariu Cu ajutorul inelului de nicrom, verificaþi colorarea flãcãrii cu sãruri de calciu ºi bariu. Nu uitaþi sã curãþaþi inelul dupã fiecare probã, cãlindu-l în flacãrã pînã la dispariþia culorii. Notaþi cele observate în caiete. Sãrurile cãror metale sînt folosite pentru a colora focurile de artificii în portocaliu, verde, roºu?