فلز کلسیم

کلسیم، یکی از عناصر شیمیایی با نشانه Ca، دارای عدد اتمی 20 و در گروه دوم اصلی جدول تناوبی قرار گرفته است. کلسیم از نظر فراوانی، در میان کلیه عناصر پوسته زمین دارای مقام پنجم و در میان فلزات دارای مقام سوم است ترکیبات کلسیم تشکیل دهنده 64/3 % از پوسته زمین می باشد.بلورهای سفید کلسیم، در دمای C˚810 ذوب می شوند و فلز کلسیم در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می نماید.

منابع

منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها بوفور یافت می شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانها و دندانها و پوسته تخم مرغ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد. همچنین کلرید کلسیم در حدی به گستردگی 15/0% در آب دریا وجود دارد. ذکر این نکته ضروری به نظر می رسد که آهک ماده شناخته شده ای است که از قدیم الایام در مورد یونان باستان از آن به عنوان ملات در ساختمانها استفاده می شده است.

کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار 36300 گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی شود، بلکه به شکل ترکیب های مختلف در کانی ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می کند. کانی های حائز اهمیت کلسیم عبارتند از: دولومیت، گیبس و آپاتیت.

تهیه واستخراج

در صنعت، فلز کلسیم را می توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش، از صفحه های زغالی به عنوان آند و از میله های آهن به عنوان کاتد استفاده می شود. در مقیاسی کوچک تر می توان آهک را با فلز آلومینیوم در خلا احیا نموده و متعاقب آن، عمل را به وسیله منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد.

به علاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می توان یا به وسیله اثر اسیدکلریدریک پر ماده معدنی کربناته و یا به عنوان ضایعات در فرآیند solvay تهیه کرد.

تجربه و شناسایی

از نظر کیفی، وجود کلسیم را می توان یا به وسیله تشکیل کربنات نامحلول آن، و یا به وسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می نماید، تشخیص داد.

از نظر کمی، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی، به روش های کرومات سولفات و یا اتر- الکل، از آمونیوم، اگزالات استفاده می کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می نمایند. اگزالات مورد نظر را نیز یا می توان به وسیله اشتعال به اکسید و یا با استفاده از محلولهای استاندارد شده پرمنگنات پتاسیم اکسیده نمود.

خواص شیمیایی

کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم، و برخلاف فلزات قلیایی، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می شود که می تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می دهد.

کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه ای از گاز آمونیاک وهیدروکربنها، به عنوان ناخالصی می باشد. از حکیم، می توان به عنوان یک عامل آلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و به عنوان کنترل کننده کربن گرافیتی، در چدن استفاده کرد.

از طرف دیگر می توان از این فلز به عنوان عاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و به عنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتی مانند کروم، زیرکونیم و اورانیم و به عنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمنا زمانیکه کلسیم، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود، ساختمان آنها را تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می شود.

کلسیم در بیوسفر

کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و به صورتهای جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می شود. مضافا یون کلسیم قادر است اثرات سمی یونهای پتاسیم، سدیم و منیزیم را بلا اثر نماید. کلسیم به دلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائیت آن اثر ومتعاقب آن در رویش گیاهان تأثیر داشته باشد. این عنصر در ساختمان بدن حیوانات، مایعات میان بافتی و اسکت بندی یافت می شود.

استخوانهای مهره داران حاوی کلسیم، به صورت فلوئورید کلسیم، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم می باشد همچنین کلسیم ذاتا در بسیاری از وظائف بیولوژیکی مهره داران، سهیم است.

شناخت محیط رشد:کلسیم

درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته ها، یافت می شود. و کارش متصل ساختن یاخته ها به هم است. این ماده، به علت غیر قابل انتقال بودنش درون بافت ها، باید پیوسته دردسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگها و قهوه ای رنگ شدن ریشه ها می گردد. در گوجه فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می شود.

در سیب، وجود آن مایه سختی بافت های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر می باشد.

کمبود کلسیم را می توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می توان گیاهان را با کلرور کلسیم و یا نیترات کلسیم محلول پاشی کرد.