【钙】元素符号Ca,原子量40.08,原子序数20,外围电子排布式4s2,位于第四周期第ⅡA族,原子半径197.3皮米,离子半径99皮米,摩尔体积25.9厘米3/摩尔,主要氧化数 2,第一电离能593千焦/摩尔,电负性1.01。银白色有金属光泽金属。密度1.55克/厘米3,熔点839℃,沸点1484℃,硬度1.5,电导性20.8。化学性质活泼,在空气中表面上能形成一层氧化物或氮化物薄膜,可减缓进一步腐蚀。可跟氧化合生成氧化钙,跟氮化合生成氮化钙Ca3N2,跟氟、氯、溴、碘等化合生成相应卤化物,跟氢气在400℃催化剂作用下生成氢化钙。常温下跟水反应生成氢氧化钙并放出氢气,跟盐酸稀硫酸等反应生成盐和氢气,跟碳在高温下反应生成碳化钙CaC2。加热时几乎能还原所有金属氧化物,在熔融时也能还原许多金属氯化物。钙常用做合金的脱氧剂,冶金的还原剂,制备铬、锆、铀,铁和铁合金的脱硫、脱碳剂,氮和氩气体的分离剂,以及油类的脱水剂等。1808年英国的戴维、瑞典的贝采利鸟斯、法国的蓬丁,用汞做阴极电解汞和生石灰的混合物时得到钙汞合金,蒸去汞得到钙。钙在自然界中分布很广,都以化合态存在,占地壳原子总数的1.5%,钙在地壳中的含量仅次于氧、铝、硅、铁,居第五位,主要矿物有石灰石、大理石、石膏、磷灰石等。在动物体的骨骼和血浆中也含有钙,并参与凝血和肌肉的收缩过程。金属钙是由电解熔融氯化钙制得。
【氧化钙】化学式CaO,式量56.08。生石灰的主要成分。白色立方晶体粉末。密度 3.25~3.38克/厘米3,熔点2614℃,沸点2850℃。在空气中吸收二氧化碳生成碳酸钙。难溶于水,跟水化合生成氢氧化钙。溶于酸生成相应的钙盐,跟二氧化硅在高温下生成易熔的硅酸钙,跟焦炭在高温下反应生成电石CaC2和一氧化碳。多用于建筑工程、鞣制皮革、制造漂白粉。农业上用石灰中和土壤的酸性,使土壤胶体凝聚,增进团粒结构。还用于制糖、制电石、造纸、净化污水。将石灰石置于石灰窑中煅烧至900℃以上,可制得生石灰。
【氢氧化钙】化学式Ca(OH)2,式量74.09。俗称熟石灰或消石灰。白色粉末。密度2.24克/厘米3,580℃失水。微溶于水。具有强腐蚀性,对皮肤、毛丝都有腐蚀性。有强吸湿性。是较强的碱,溶液有涩味。吸收二氧化碳生成碳酸钙和水,跟酸中和生成盐和水。潮湿的氢氧化钙粉末吸收氯气可制成漂白粉,氢氧化钙跟盐卤中的氯化镁反应可生成氢氧化镁;跟纯碱反应可制成烧碱。氢氧化钙的澄清水溶液叫石灰水,氢氧化钙与水组成的白色悬浊液叫石灰乳,组成的膏状物叫石灰膏。氢氧化钙可用来制糖、制药、制漂白粉,从卤水中制取氢氧化镁,还可用做硬水软化剂、消毒剂、制酸剂、收敛剂。大量用做建筑材料。氧化钙跟水反应可制得氢氧化钙。
【过氧化钙】化学式CaO2,式量72.08。白色或微黄色粉末。难溶于水。溶于酸生成过氧化氢
CaO2+2H =Ca2 +H2O2
常用作杀菌剂、防腐剂。由钙盐溶液跟过氧化钠或氧化钙与过氧化氢作用制得
Ca2 +Na2O2=2Na +CaO2
CaO+H2O2+7H2O=CaO2?8H2O
【氢化钙】化学式CaH2,式量42.096。白色粉末。离子型类盐化合物。加热时不到熔点便分解,跟水发生剧烈反应放出氢气
CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑
氢化钙有强还原性。常用做强还原剂,以及在野外工作时用来制氢气。钙在氢气流中加热可制得氢化钙。
【氟化钙】化学式CaF2,式量78.08。是氟石或萤石的主要成分。无色立方晶体,天然矿石中含有杂质,略带绿色或紫色。密度3.18克/厘米3,熔点1423℃。极难溶于水。可溶于盐酸、氢氟酸、硫酸、硝酸和铵盐溶液。溶于铝盐和铁盐溶液时形成络合物。氟化钙跟浓硫酸在铅制容器中反应可制得氟化氢。氟化钙用于制氢氟酸、氟化物、陶瓷、搪瓷。冶金工业用做助熔剂,有机化学反应中用作脱水或脱氢催化剂。还可用于电子、仪表、光学仪器制造。由可溶性钙盐溶液跟氟化钠反应可制得氟化钙。
【氯化钙】化学式CaCl2,式量110.99。无水氯化钙为白色多孔状熔块或颗粒。易潮解。熔点为782℃,密度为2.15克/厘米3,沸点高于1600℃,易溶于水并放出大量的热,也溶于乙醇和丙酮。常见的是六水合氯化钙CaCl2?6H2O,无色三方晶体,易潮解,有苦咸味,密度1.71克/厘米3,29.92℃溶于结晶水。加热至30℃时失去四个分子水而成二水合物(CaCl2?2H2O),系白色多孔而有吸湿性的固体,继续加热可生成一水合物。温度高于200℃时,完全失水而成吸湿性很强的无水氯化钙。氯化钙跟氨反应生成氨合物CaCl2?8NH3。无水氯化钙用做脱水剂、干燥剂(但不能干燥氨、硫化氢和酒精),氯化钙还用做纺织物的上浆剂、净水剂、防冻剂、食物保存剂、路面整洁剂。将CaCl2?6H2O跟冰按1.44∶1混合,在实验室中用做致冷剂,可获得—54.9℃的低温。由盐酸跟碳酸钙反应制得,工业上主要由氨碱法副产物提供
【溴化钙】化学式CaBr2,式量199.89。无水溴化钙为白色粒状物或结晶,易潮解,密度3.35克/厘米3,熔点730℃微分解,沸点806~812℃。常见的为二水化物(CaBr2?2H2O)。无色或白色结晶,式量235.92。易溶于水,溶于乙醇和丙酮。久置空气中变黄,高温分解成溴和石灰。用于分析试剂,制药工业和照像工业等。
【碘化钙】化学式CaI2,式量293.89。浅黄色晶体,易潮解,密度3.956克/厘米3,熔点784℃,沸点1100℃。易溶于水,水溶液呈中性,溶于乙醇和丙酮,跟酸反应放出碘化氢。二水化物化学式为CaI2?2H2O,式量330.02。无色块状或粉末。易潮解,在空气中受热能被氧化或水解,久置因析出游离碘而呈黄色。用于分析试剂、照像和制药工业等。
【硫化钙】化学式CaS,式量72.14。无色立方晶体或浅黄色不透明物质,密度2.5克/厘米3,没有气味,能溶于水,易水解
2CaS+2H2O=Ca(HS)2+Ca(OH)2
氢硫化钙溶于水,氢氧化钙则析出沉淀。硫化钙跟水、二氧化碳反应,生成多硫化钙CaSx放出硫化氢。跟酸反应放出硫化氢。硫化钙用于制发光漆和硫脲等,皮革工业用作脱毛剂。由硫酸钙粉末跟焦炭在高温下还原制得:
【碳化钙】化学式CaC2,式量64.10。工业品呈灰色、黄褐色或黑色块状固体。密度2.22克/厘米3,熔点447℃,沸点2300℃。跟水剧烈反应生成乙炔
CaC2+2H2O=Ca(OH)2 C2H2↑
跟氮气在加热条件下生成氰氨化钙CaCN2
碳化钙用于制造乙炔,氰氨化钙提供有机合成原料。生石灰跟焦炭在电炉中反应制得碳化钙
【磷化钙】化学式Ca3P2,式量182.19。灰色块状物,溶于酸,不溶于乙醇、醚和苯,溶点约1600℃。跟水反应放出磷化氢
Ca3P2 6H2O==3Ca(OH)2 2PH3↑
磷化钙用于制磷化氢、信号和烟火等的制造。
【碳酸钙】化学式Ca2CO3,式量100.09。无色正交晶体或白色粉末,密度2.93克/厘米3,熔点520℃。825℃分解生成氧化钙和二氧化碳。不溶于水。溶于酸放出二氧化碳,溶于饱和的二氧化碳的水溶液,生成可溶性的碳酸氢钙。纯碳酸钙用作分析试剂、基准试剂、光谱分析试剂,硅单晶切片胶,厚膜电容材料。医疗上用做抗酸药,中和胃酸,保护溃疡面,用于治疗胃酸过多病、胃和十二指肠溃疡病。碳酸钙是自然界中分布很广的一种碳酸盐,天然矿物有方解石、大理石、石灰石、白垩等。这些矿物广泛地用做建筑材料、烧制石灰和水泥等。用硝酸钙溶液跟碳酸铵溶液反应,经吸滤、洗涤沉淀可制得纯碳酸钙。