Алгоэвристическая программа
Кальций
Любой человек, невзирая на возраст, любит путешествовать. Вот и вас я
приглашаю совершить водное путешествие в «мир Кальция». Давайте представим, что
вы сели на пароход под названием «Титаник». Море будет воображаемым, но плыть
от этого не станет легче. Ведь не даром говорят: «Школа, школа, ты похожа на
корабль бегущий вдаль». Наше море – это море знаний – самое бурное из всех
морей, существующих на Земле. И чтобы наш «Титаник» не пошел ко дну, вы должны
сегодня самостоятельно изучить нахождение Са в природе, его химические
свойства, физические свойства, применение и получение Са и его соединений.
Справиться с этим тебе поможет маршрут вашего путешествия, а ваши тетради пусть
превратятся сегодня в «Путевые дневники»
В добрый путь!!!
Бухта «Познавательная»
Название
элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь»,
«мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г.
выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви подверг
электролизу смесь влажной гашённой извести с оксидом ртути HgO на платиновой
пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока,
погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама
кальция. Отогнав из неё ртуть, Дэви получил металл, названный кальцием.
Соединения кальция — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт
обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий
назад. Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым телом. В 1789
году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и
кремнезём — вещества сложные.
А теперь в
путь! Ребята, не успели мы с вами немного отплыть – а уже препятствие. На пути
«РИФЫ незаконченных предложений». Рифы необходимо преодолеть и чем
быстрее, тем лучше
1.Кальций
- это элемент_____________группы.
2.Относительная
атомная масса кальция равна ________.
3.Кальций
имеет порядковый номер _________.
4.Заряд
ядра в атоме кальция равен _______________.
5.Кальций
– это элемент____________периода.
6.Кальций
относится к семейству _________________.
7.Электронная
формула кальция _________________________.
8.Графическая
формула кальция _______________________________.
9.На
внешнем энергетическом уровне атома кальция находится _______ электрона.
Нахождение в природе. Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе
не встречается.
На долю кальция приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа).
Содержание элемента в морской
воде — 400 мг/л.
В горных породах и
минералах
Большая часть кальция
содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород
(граниты, гнейсы и т. п.), особенно в полевом шпате — анортите Ca[Al2Si2O8].
В виде осадочных пород
соединения кальция представлены мелом и известняками, состоящими в основном из
минерала кальцита (CaCO3). Кристаллическая форма кальцита — мрамор —
встречается в природе гораздо реже.
Довольно широко
распространены такие минералы кальция, как кальцит CaCO3, ангидрит CaSO4,
алебастр CaSO4·0.5H2O и гипс CaSO4·2H2O, флюорит CaF2, апатиты
Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3·CaCO3. Присутствием солей кальция и магния в
природной воде определяется её жёсткость.
Кальций, энергично
мигрирующий в земной коре и накапливающийся в различных геохимических системах,
образует 385 минералов (четвёртое место по числу минералов).
Миграция в земной коре
В естественной
миграции кальция существенную роль играет «карбонатное равновесие», связанное с
обратимой реакцией взаимодействия карбоната кальция с водой и углекислым газом
с образованием растворимого гидрокарбоната:
СаСО3 +
H2O + CO2 ↔ Са (НСО3)2 ↔
Ca2+ + 2HCO3−
(равновесие
смещается влево или вправо в зависимости от концентрации углекислого газа).
Огромную роль
играет биогенная миграция.
В биосфере
Соединения кальция
находятся практически во всех животных и растительных тканях (см. тж. ниже). Значительное
количество кальция входит в состав живых организмов. Так, гидроксиапатит
Ca5(PO4)3OH, или, в другой записи, 3Ca3(PO4)2·Са(OH)2 — основа костной ткани
позвоночных, в том числе и человека; из карбоната кальция CaCO3 состоят
раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. В живых тканях
человека и животных 1,4-2 % Са (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг
содержание кальция — около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества
костной ткани).
Логическая
река.
На территории Казахстана соединения кальция
распространены повсеместно. Крупнейшие месторождения фосфитов находятся в горах
Каратау и в Актюбинской области (Шилисай), ценный розовый ракушечник добывают
на Мангышлаке, гипс – в Жамбылской области, цементные глины – около Шымкента,
Семипалатинска, значительные залежи известняка, огнеупорных глин имеются в
различных областях страны.
Дорогой друг, приближается шторм, чтобы его преодолеть, отметь на карте
крупнейшие месторождения кальция.
«Физические свойства»
Кальций - серебристо-белый легкий металл. Его
плотность(1,54г\см) близка к плотности щелочных металлов. На воздухе кальций
быстро покрывается слоем оксида и других соединений, поэтому его, как и
щелочные металлы, хранят под слоем керосина. Кальций- довольно твердый металл.
Температура плавления равна 851 С.
Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях. До
443 °C устойчив α-Ca с кубической гранецентрированной решеткой (параметр а
= 0,558 нм), выше устойчив β-Ca с кубической объемно-центрированной решеткой
типа α-Fe (параметр a = 0,448 нм). Стандартная энтальпия ΔH0 перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль.
При постепенном повышении давления начинает
проявлять свойства полупроводника, но не становится полупроводником в полном
смысле этого слова (металлом уже тоже не является). При дальнейшем повышении
давления возвращается в металлическое состояние и начинает проявлять
сверхпроводящие свойства (температура сверхпроводимости в шесть раз выше, чем у
ртути, и намного превосходит по проводимости все остальные элементы).
Уникальное поведение кальция похоже во многом на стронций (т. е. параллели в
периодической системе сохраняются).
«Всезнающая бухта» , в которой тебе нужно заполнить таблицу
«Химические свойства»
Кальций — типичный щелочноземельный металл. Химическая активность
кальция высока, но ниже, чем всех других щелочноземельных металлов. Он легко
взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, из-за чего
поверхность металлического кальция обычно тускло серая, поэтому в лаборатории
кальций обычно хранят, как и другие щелочноземельные металлы, в плотно закрытой
банке под слоем керосина или жидкого парафина.
«Титаник» движется к «ПОТОКУ УРАВНЕНИЙ».
Пассажирам написать «ПОТОК УРАВНЕНИЙ»
в путевых дневниках.
1. В ряду стандартных потенциалов кальций расположен слева
от водорода, так что кальций активно реагирует с водой, но без
воспламенения:
Ca + 2Н2О → ____ + ___↑ + Q.
2. С
активными неметаллами (кислородом, хлором, бромом) кальций
реагирует при обычных условиях:
2Са + О2 → ____(_______________)
Са + Br2 → _____(______________)
3. При нагревании на воздухе или в кислороде кальций воспламеняется. С
менее активными неметаллами
(водородом, бором, углеродом, кремнием, азотом, фосфором и
другими) кальций вступает во взаимодействие при нагревании, например:
Са + Н2 →
_______
Ca + _____ = CaB6,
3Ca + N2 → ______(____________)
Са + 2С → _______(карбид кальция)
3Са + _____ → Са3Р2 (____________),
известны также фосфиды кальция составов СаР и СаР5;
2Ca + ______ → Ca2Si (силицид
кальция), известны также силициды кальция составов CaSi, Ca3Si4 и
CaSi2.
Протекание указанных выше реакций, как правило, сопровождается
выделением большого количества теплоты (то есть эти реакции —
экзотермические). Во всех соединениях с неметаллами степень окисления кальция
+2.
4. Большинство из соединений кальция с
неметаллами легко разлагается водой, например:
СаН2 + 2Н2О → _______+
2Н2↑,
Ca3N2 + 6Н2О
→ 3_______ + 2NH3↑.
Наш
пароход держит курс по РЕКЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ. Просьба к пассажирам сделать пометку в
«Путевых дневниках» - «РЕКА ПРЕВРАЩЕНИЙ»
Оксид кальция взяла
И воды я прилила.
Метилоранжа капну тут
и раствор стал желтым вдруг.
В чём же дело, в чем секрет?
Есть у вас ответ, иль нет?
Кислоты потом азотной осторожно прилила
Что ж такое приключилось?
Даже я не поняла,
Должен был
оранж явиться
цвет малины получился.
В чём же дело, в чем секрет?
Есть у вас ответ, иль нет?
Карбоната натрия
К соли прилила
И осадок белый
Получила я.
В чём же дело, в чем секрет?
Есть у вас ответ, иль ещё нет?
В тетрадях своих превращения эти
Вы отразите милые дети.
В чем тут дело, в чем секрет
Наверно есть уже ответ?
На речке превращений
Смотрели вы явления
Потоком Уравнений
Пусть станут превращения.
В чем тут дело, в чем секрет
Раскроет полный ваш ответ.
Бухта получений
Свободный
металлический кальций получают электролизом расплава, состоящего из
CaCl2 (75-80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2,
а также алюминотермическим восстановлением CaO при 1170—1200 °C:
4CaO
+ 2_____ → CaAl2O4 + 3Ca.
Поток сфер применений
1 Кальций - это элемент, имеющий важное влияние для
здоровья человека .Доказано, что кальций - это основа, благодаря которой может
существовать человек, это фундамент человеческого организма.
2. Главное применение
металлического кальция — это использование его как восстановителя при получении
металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали. Кальций и его гидрид
используются также для получения трудно восстанавливаемых металлов, таких, как
хром, торий и уран. Сплавы кальция со свинцом находят применение в
аккумуляторных батареях и подшипниковых сплавах. Кальциевые гранулы
используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов.
3.
Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении
редких металлов.
4. Чистый
кальций применяется для легирования свинца, идущего на изготовление
аккумуляторных пластин, необслуживаемых стартерных свинцово-кислотных
аккумуляторов с малым саморазрядом.
5. Изотоп 48Ca — наиболее
эффективный и употребительный материал для производства сверхтяжёлых элементов
и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Например, в случае использования
ионов 48Ca для получения сверхтяжёлых элементов на ускорителях ядра этих
элементов образуются в сотни и тысячи раз эффективней, чем при использовании
других «снарядов» (ионов).
Конечный
пункт нашего путешествия «Порт вопросов и ответов».
Коль
хотите домой возвратиться
То придется вам всем потрудиться
Если сделана будет работа,
Я открою из царства ворота.
Не робей, не вешай носа-
На мои ответь вопросы!
Не ленись, не зевай – на вопросы отвечай.
1.
Кто
впервые получил кальций?
2.
Чему
равен заряд ядра кальция?
3.
Охарактеризуйте
физические свойства кальция?
4.
Какие
свойства проявляет кальций при взаимодействии с веществами?
5.
Каким
цветом окрашивает пламя ион кальция?
6.
Назовите
основные способы получения кальция?
7.
В каких
сферах находит применение кальций и его соединения
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.