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 б-Ca с кубической гранецентрированной решеткой (параметр а = 0,558 нм), выше устойчив в-Ca с кубической объемно-центрированной решеткой типа б-Fe (параметр a = 0,448 нм). Стандартная энтальпия ДH0 перехода б → в 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
Что я знал | Что я не знал |
«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.
Кто впервые получил кальций? Чему равен заряд ядра кальция? Охарактеризуйте физические свойства кальция? Какие свойства проявляет кальций при взаимодействии с веществами? Каким цветом окрашивает пламя ион кальция? Назовите основные способы получения кальция? В каких сферах находит применение кальций и его соединения