Kalsiy
← Kaliy | Skandiy →
20 Mg ↑ Ca ↓ Sr 20Ca
Oddiy moddaning tashqi ko‘rinishi
Kalsiyning argon atmosferasidagi namunasi
Atomning xossalari
Nomi, belgisi, tartib raqami	Kalsiy/Calcium (Ca), 20
Guruh, davr, blok	2 (eski tasnif bo‘yicha IIA), 4, s-element
Atom massasi (molyar massa)	40,078(4) a. m. b. (g/mol)
Elektron konfiguratsiyasi	[Ar] 4s2 1s22s22p63s23p64s2
Atom radiusi	197 pm
Kimyoviy xossalari
Kovalent radiusi	174 pm
Ion radiusi	(+2e) 99 pm
Elektrmanfiylik	1,00 (Poling shkalasi)
Elektrod potensiali	−2,76 V
Oksidlanish darajalari	0, +2
Ionlanish energiyasi (birinchi elektron)	589,4 (6,11) kJ/mol (eV)
Oddiy moddaning termodinamik xossalari
Zichlik (sharoit: n. sh.)	1,55 g/sm3
Suyuqlanish harorati	1112 K; 838,85 °C
Qaynash harorati	1757 K; 1483,85 °C
Molyar suyuqlanish issiqligi	9,20 kJ/mol
Molyar bug‘lanish issiqligi	153,6 kJ/mol
Molyar issiqlik sig‘imi	25,9 J/(K·mol)
Molyar hajm	29,9 sm3/mol
Kristall panjara (oddiy moddaniki)
Panjaraning tuzilishi	Yoq markazlashgan kubsimon
Panjaraning parametrlari	5,580 Å
Debay harorati	230 K
Boshqa tavsiflar
Issiqlik o‘tkazuvchanligi	(300 K) (201) Vt/(m·K)
CAS raqami	7440-70-2
Emissiya spektri

Kalsiy (kimyoviy belgisi — Ca, lotincha Calcium) — kimyoviy elementdir. U 2-guruhda ( eski tasnif bo‘yicha — ikkinchi guruhning asosiy kichik guruhi, IIA), to‘rtinchi davrda joylashgan. D. I. Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy sistemasida uning atom raqami 20.

Oddiy modda kalsiy — o‘rtacha qattiq, juda yengil va kimyoviy faol ishqoriy-yer metali bo‘lib, kumushsimon oq rangga ega.

Sof holda ilk bor G. Devi tomonidan 1808-yilda olingan.

Kalsiy organizmlar uchun hayotiy muhim elementlardan biridir.

Elementning nomi lotincha calx (qaratqich kelishigida calcis) — «ohak», «yumshoq tosh» degan ma’nolarni bildiradi. Bu nomni ingliz kimyogari Gemfri Devitaklif qilgan. U 1808-yilda metall kalsiyni elektroliz usulidaajratib olgan. Devi nam so‘ndirilgan ohak va simob oksidi HgO aralashmasini platina plastinkasida elektroliz qilgan. Bu plastinka anod vazifasini bajargan. Katod sifatida suyuq simobichiga botirilgan platina sim ishlatilgan. Natijada kalsiy amalgamasi hosil bo‘lgan. Devi undan simobni haydab chiqarib, metall kalsiyniolgan va bu metallni kalsiy deb atagan.

Kalsiy birikmalari — ohaktosh, marmar, gips (shuningdek, ohak — ohaktoshni kuydirish mahsuloti) qurilishda bir necha ming yil avval ham ishlatilgan. XVIII asr oxirigacha kimyogarlar ohakni oddiy modda deb hisoblashgan. 1789-yilda A. Lavuazye ohak, magneziya, barit, glinozyom va kremnezyom murakkab moddalar ekanini taxmin qilgan.

Kimyoviy faolligi yuqori bo‘lgani sababli kalsiy tabiatda erkin holda uchramaydi.

Kalsiyning ulushi 3,38 % ga teng bo‘lib, bu yer po‘sti massasidagi miqdoridir (tarqalganligi bo‘yicha 5-o‘rin — kislorod, kremniy, alyuminiy va temirdankeyin). Elementning dengiz suvidagi konsentratsiyasi — — 400 mg/l.

Tog‘ jinslari va minerallarda

Yer po‘stida faol ko‘chib yuradigan va turli geokimyoviy tizimlarda to‘planadigan kalsiy 385 ta mineralni hosil qiladi (minerallar soni bo‘yicha to‘rtinchi o‘rin).

Kalsiyning katta qismi silikatlar va alyumosilikatlar ko‘rinishida turli tog‘ jinslarida (granitlar, gneyslar va hokazolarda), ayniqsa, dala shpati — anortitda Ca[Al₂Si₂O₈].

Kalsiyning quyidagi minerallari ham keng tarqalgan: kalsit CaCO₃, angidrit CaSO₄, alebastr CaSO₄·0.5H₂O va gips CaSO₄·2H₂O, flyuorit CaF₂, apatitlar Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH), dolomit MgCO₃·CaCO₃. Tabiiy suvdagi kalsiy va magniy tuzlari uning qattiqligini belgilaydi.

Asosan yashirin kristalli kalsitdan tashkil topgan cho‘kindi tog‘ jinsi — ohaktosh (uning turlaridan biri — bo‘r). Hududiy metamorfizm ta’sirida ohaktosh marmarga aylanadi.

Kalsiy metali ikki xil allotropik modifikatsiyadamavjud. 443 °C gacha α-Ca yoq markazlashgan kubsimon panjarali (parametri a = 0,558 nm) barqaror, undan yuqori haroratda esa β-Ca hajm markazlashgan kubsimon panjarali α-Fe (parametri a = 0,448 nm). Standart entalpiya ${\displaystyle \mathrm{\Delta }{H}^0}$ faza o‘tishi ( α → β ) uchun — 0,93 kJ/mol.

Bosim asta-sekin oshirilganda kalsiy yarimo‘tkazgichxossalarini namoyon qila boshlaydi, ammo so‘zning to‘liq ma’nosida yarimo‘tkazgichga aylanmaydi (shu bilan birga metall xossalarini ham yo‘qotadi). Bosim yanada oshirilganda u yana metall holatiga qaytadi va o‘ta o‘tkazuvchanlik xossalarini ko‘rsatadi (o‘ta o‘tkazuvchanlik harorati simobnikidan olti baravar yuqori, o‘tkazuvchanligi esa boshqa barcha elementlarnikidan sezilarli darajada ustun). Kalsiyning bunday o‘ziga xos xususiyati ko‘p jihatdan stronsiyga o‘xshaydi (ya’ni davriy sistemadagi qonuniyatlar bu yerda ham saqlanadi).

Kalsiy odatiy ishqoriy-yer metallidir. Kalsiyning kimyoviy faolligi yuqori, biroq u og‘irroq ishqoriy-yer metallariga qaraganda kamroq faol. Kalsiy kislorod, karbonat angidrid va havodagi namlik bilan oson reaksiyaga kirishadi. Shu sababli metall kalsiyning yuzasi odatda xira kulrang bo‘ladi. Laboratoriyalarda kalsiy boshqa ishqoriy-yer metallar singari mahkam yopilgan idishda, ustiga kerosin yoki suyuq parafin quyilgan holda saqlanadi.

Standart elektrod potensiallari qatorida kalsiy vodoroddanchapda joylashgan. Quyidagi juftlikning standart elektrod potensiali: Ca²⁺/Ca⁰ −2,84 V; shuning uchun kalsiy suv bilan faol reaksiyaga kirishadi, ammo alangalanmaydi:

${\displaystyle 𝖢𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖢𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }}$

Faol metallmaslar (kislorod, xlor, brom, yod) bilan kalsiy odatdagi sharoitda reaksiyaga kirishadi:

${\displaystyle \mathrm{𝟤}𝖢𝖺\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖢𝖺𝖮}$

${\displaystyle 𝖢𝖺\mathsf{+}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖢𝖺𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}}$

Boshqa metallar singari kalsiy ham kamroq faol metallarni ularning tuzlaridan siqib chiqaradi:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{a}+\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{F}\mathrm{e}}$

Havoda yoki kislorodda qizdirilganda kalsiy alangalanadi va to‘q sariq tusli qizil («g‘isht-qizil») alanga bilan yonadi. Faolligi pastroq metallmaslar (vodorod, bor, uglerod, kremniy, azot, fosfor va boshqalar) bilan kalsiy qizdirilganda reaksiyaga kirishadi, masalan:

${\displaystyle 𝖢𝖺\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖢𝖺{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}}$

${\displaystyle 𝖢𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖡\mathsf{\to }𝖢𝖺{𝖡}_{\mathrm{𝟨}}}$

${\displaystyle \mathrm{𝟥}𝖢𝖺\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖢{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}}$

${\displaystyle 𝖢𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢\mathsf{\to }𝖢𝖺{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}}$

${\displaystyle \mathrm{𝟥}𝖢𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖯\mathsf{\to }𝖢{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}}$

${\displaystyle \mathrm{𝟤}𝖢𝖺\mathsf{+}𝖲𝗂\mathsf{\to }𝖢{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲𝗂}$

Bu reaksiyalarda hosil bo‘ladigan kalsiy fosfidi Ca₃P₂ va kalsiy silitsidi Ca₂Si dan tashqari tarkibi СаР va СаР₅ bo‘lgan kalsiy fosfidlari, shuningdek, kalsiy silitsidlari — CaSi, Ca₃Si₄ va CaSi₂.

Yuqoridagi reaksiyalar, odatda, katta miqdorda issiqlik ajralishi bilan kechadi. Kalsiyning metallmaslar bilan barcha birikmalarida oksidlanish darajasi +2. Uning metallmaslar bilan hosil qilgan birikmalarining aksariyati suv ta’sirida oson parchalanadi, masalan:

${\displaystyle 𝖢𝖺{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖢𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }}$

${\displaystyle 𝖢{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟥}𝖢𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }}$

Ca²⁺ ioni rangsiz. Kalsiyning eruvchan tuzlari alangaga kiritilganda alanga g‘isht-qizil rangga kiradi.

Kalsiyning quyidagi tuzlari: xlorid CaCl₂, bromid CaBr₂, yodid CaI₂ va nitrat Ca(NO₃)₂suvda yaxshi eriydi. Suvda erimaydiganlari: ftorid CaF₂, karbonat CaCO₃, sulfat CaSO₄, ortofosfat Ca₃(PO₄)₂, oksalat СаС₂О₄ va boshqa ayrim birikmalar.

Muhim jihati shundaki, kalsiy karbonat СаСО₃dan farqli ravishda kalsiyning nordon karbonati (gidrokarbonati) Са(НСО₃)₂ suvda eriydi. Tabiatda bu quyidagi jarayonlarni yuzaga keltiradi. Sovuq yomg‘ir yoki daryo suvi karbonat angidridbilan to‘yingan holda yer ostiga singib, ohaktoshlargayetib borganida ular eriydi. Kalsiy gidrokarbonatiga to‘yingan suv yer yuzasiga chiqib, quyosh nurlari ta’sirida isiganda esa teskari reaksiya sodir bo‘ladi.

${\displaystyle 𝖢𝖺𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftarrows }𝖢𝖺\mathsf{(}𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}}$

Shunday qilib, tabiatda juda katta miqdordagi moddalar ko‘chadi. Natijada yer ostida ulkan karst bo‘shliqlari va o‘pirilishlar, g‘orlarda esa chiroyli tosh «sumalaklar» — stalaktitlar va stalagmitlar hosil bo‘ladi.

Suvda erigan kalsiy gidrokarbonati suvning vaqtinchalik qattiqligini sezilarli darajada belgilaydi. Bu qattiqlik vaqtinchalik deyilishining sababi shundaki, suv qaynatilganda gidrokarbonat parchalanib, СаСО₃cho‘kmaga tushadi. Masalan, shu sababli choynakda vaqt o‘tishi bilan quyqa (nakip) hosil bo‘ladi.

Erkin metall kalsiy elektroliz orqali suyuqlanmaniqayta ishlash yo‘li bilan olinadi. Suyuqlanma CaCl₂ (75—80 %) va KCl yoki CaCl₂ va CaF₂dan iborat bo‘ladi. Shuningdek, alyuminotermik qaytarish usuli bilan CaO dan 1170—1200 °C haroratda olinadi. ${\displaystyle \mathrm{𝟦}𝖢𝖺𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{\to }𝖢𝖺𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢𝖺}$

Kalsiy va uning gidridi qaytarilishi qiyin bo‘lgan quyidagi metallarni olishda ishlatiladi: xrom, toriy, uran, titan, sirkoniy. Sof metall kalsiy nodir yer elementlarini olishda ham ishlatiladi.

Kalsiy metallurgiyada po‘latni kislorodsizlantirish uchun alyuminiy bilan birga yoki uning o‘rnida keng qo‘llaniladi. Tarkibida kalsiy bo‘lgan simlar yordamida pechdan tashqarida ishlov berish muhim o‘rin egallaydi. Buning sababi kalsiyning suyuqlanmaning fizik-kimyoviy holatiga, metallning makro- va mikrotuzilishiga, metall mahsulotlarining sifati va xossalariga ko‘p qirrali ta’sir ko‘rsatishidir; bu usul po‘lat ishlab chiqarish texnologiyasining ajralmas qismidir. Hozirgi metallurgiyada kalsiyni suyuqlanmaga kiritish uchun inyeksion sim ishlatiladi. U po‘lat qobiq ichiga joylashtirilgan kukun yoki presslangan metall ko‘rinishidagi kalsiydan (ba’zan silikokalsiy yoki alyumokalsiydan) iborat bo‘ladi. Kalsiy qo‘llash kislorodsizlantirish (po‘latda erigan kislorodni chiqarib tashlash) bilan bir qatorda, tabiati, tarkibi va shakli jihatidan maqbul bo‘lgan, keyingi texnologik jarayonlarda parchalanmaydigan metallmas qo‘shilmalar hosil qilish imkonini beradi.

Izotopi ⁴⁸Ca — o‘ta og‘ir elementlarni sintez qilish va Mendeleyev jadvaliningyangi elementlarini kashf etishda qo‘llaniladigan eng samarali va keng ishlatiladigan materiallardan biridir. Buning sababi kalsiy-48 yadrosining ikki karra sehrli yadroekani bilan bog‘liq. Uning barqarorligi yengil yadro uchun nisbatan ortiqcha neytronlarga ega bo‘lish imkonini beradi; o‘ta og‘ir yadrolarni sintez qilishda esa neytronlarning ortiqchaligi zarur.

Kalsiy o‘simliklar, hayvonlar va odam organizmida keng tarqalgan makroelementdir . Odam va boshqa umurtqalilar organizmida uning asosiy qismi skelet va tishlardajoylashgan. Suyaklarda kalsiy gidroksiapatit shaklida mavjud. Aksariyat umurtqasizlar guruhlarining (gubkalar, marjon poliplari, mollyuskalar va boshqalar) «skeleti» kalsiy karbonatning (ohakning) turli shakllaridan iborat. Kalsiy ionlari qon ivishijarayonlarida qatnashadi, shuningdek, hujayralar ichida universal ikkilamchi xabarchilardan biri vazifasini bajaradi va juda ko‘p hujayra ichki jarayonlarini, jumladan, mushaklarning qisqarishi, ekzositoz, shu jumladan, gormonlar va neyromediatorlarajralishini boshqaradi. Odam hujayralari sitoplazmasidagi kalsiy konsentratsiyasi taxminan 10⁻⁴ mmol/l, hujayralararo suyuqliklarda esa taxminan 2,5 mmol/l.

Kalsiyga bo‘lgan ehtiyoj yoshga bog‘liq. 19—50 yoshli kattalar va 4—8 yoshli bolalar uchun kunlik ehtiyoj (RDA) 1000 mgni tashkil etadi; 9 yoshdan 18 yoshgacha bo‘lgan bolalarda esa kuniga 1300 mg. O‘smirlik davrida skelet jadal o‘sishi sababli kalsiyni yetarli miqdorda iste’mol qilish juda muhim. Biroq AQSHdagi tadqiqotlarga ko‘ra, qizlarning atigi 11 % i va o‘g‘il bolalarning 31 % i (12—19 yoshdagilar) o‘z ehtiyojini qondiradi. Muvozanatli ovqatlanishda bola organizmiga kalsiyning katta qismi (taxminan 80 %) sut mahsulotlariorqali kiradi. Qolgan qismi don mahsulotlari (jumladan, butun donli non va grechka), dukkaklilar, apelsinlardan^{[manba 4070 kundan beri ko‘rsatilmagan]}, ko‘katlardan^{[manba 4070 kundan beri ko‘rsatilmagan]}va yong‘oqlardan olinadi. Kalsiy ichakda ikki yo‘l orqali so‘riladi: ichak hujayralari orqali (transsellulyar) va hujayralar oralig‘i orqali (parasellulyar). Birinchi mexanizm faol shakldagi D vitamini (kalsitriol) hamda uning ichakdagi retseptorlari ta’sirida amalga oshadi. U kalsiy kam va o‘rtacha miqdorda iste’mol qilinganda muhim ahamiyat kasb etadi. Ratsionda kalsiy ko‘proq bo‘lganda, uning konsentratsiya gradiyenti katta bo‘lgani uchun hujayralararo so‘rilish yetakchi rol o‘ynaydi. Hujayra orqali so‘rilish mexanizmida kalsiy eng ko‘p o‘n ikki barmoq ichakda so‘riladi (chunki bu yerda kalsitriol retseptorlari eng ko‘p). Passiv hujayralararo transport tufayli kalsiy ingichka ichakning uchala bo‘limida faol so‘riladi. Kalsiyning parasellulyar yo‘l bilan so‘rilishiga laktoza (sut shakari) yordam beradi.

Kalsiyning o‘zlashtirilishiga ayrim hayvon yog‘lari (jumladan, sigir suti yog‘i va mol yog‘i, ammo cho‘chqa yog‘iemas) hamda palma moyito‘sqinlik qiladi. Bunday yog‘lardagi palmitin va stearin yog‘ kislotalari ichakda hazm qilish jarayonida ajralib chiqadi va erkin holatda kalsiy bilan mustahkam birikib, kalsiy palmitati va kalsiy stearati (erimaydigan sovunlar)ni hosil qiladi. Ushbu sovunlar ko‘rinishida organizmdan najas bilan kalsiy ham, yog‘ ham chiqib ketadi. Bu mexanizm palma moyi (palma oleini) asosidagi bolalar aralashmalaridan foydalanilganda kalsiyning so‘rilishi va suyak minerallashuvining pasayishi, shuningdek, go‘daklarda suyak mustahkamligining bilvosita ko‘rsatkichlari kamayishi uchun javobgardir. Bunday bolalarda ichakda kalsiy sovunlarining hosil bo‘lishi najasning qattiqlashishi, ich kelishining kamayishi, shuningdek, qayt qilish va ichak sanchiqlarining ko‘proq uchrashi bilan bog‘liq.

Qondagi kalsiy konsentratsiyasi ko‘plab hayotiy muhim jarayonlar uchun zarur bo‘lgani sababli qat’iy boshqariladi. To‘g‘ri ovqatlanish, yog‘siz sut mahsulotlari va D vitaminini yetarli iste’mol qilishda kalsiy tanqisligi yuzaga kelmaydi. Oziq-ovqatdagi kalsiy va/yoki D vitaminining uzoq muddatli yetishmasligi osteoporozxavfini oshiradi, go‘daklikda esa raxit kasalligini keltirib chiqaradi.

Kalsiy va D vitaminining haddan tashqari katta dozalari giperkalsemiyanikeltirib chiqarishi mumkin. Yoshi 19 dan 50 yoshgacha bo‘lgan kattalar uchun eng yuqori xavfsiz doza kuniga 2500 mg (taxminan 340 g miqdoridagi Edam pishlog‘i).

• Doronin N. A. Kalsiy. — M.: Gosximizdat, 1962. — 191 bet.

• Webelements saytida kalsiy
• Kimyoviy elementlarning ommabop kutubxonasida kalsiy
• Tavsiya etilgan kalsiy iste’moli
• Buyuk Britaniya Oziq-ovqat standartlari agentligi: Kalsiy
• AQSH Milliy sog‘liqni saqlash institutlarining oziqlanish bo‘yicha ma’lumot varaqasi