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发布时间:2011-06-12 浏览量:1482

钙(calcium)

 

元素周期表ⅡA族元素,轻金属的一个成员。元素符号Ca,原子序数2O,相对原子质量4O.O8,为一种银白色金属。

18O8年英国化学家戴维(H.Davy)首次通过电解石灰和氧化汞的混合物制得了钙汞齐,经蒸馏得到金属钙。这一发现证明石灰是钙的一种氧化物。Calcium一词源于拉丁文calx(石灰)。2O世纪初,钙开始工业化生产。第二次世界大战期间,尤其在用钙作铀的还原剂后,生产发展较快。中国从6O年代开始生产金属钙,稍后就建成了相当规模的钙生产厂。

性质  钙有质量数为4O、42、43、44、45、46、47、48的8种同位素。钙为面心立方晶体结构,性硬而质轻。它有α、β、γ三种同素异形体,α异形体为立方体结构(do=O.556nm),573K温度时d异形体变为β异形体(中立方体),673K温度时β异形体变为γ异形体。钙的主要物理性质列举于表1。

钙原子的外电子构型为[Ar]4s2,氧化态为+2价。钙的化学性质活泼,常温下与空气中的氧作用生成一层疏松的黄色氧化钙后,表面变暗。钙能与水反应生成氢氧化钙。钙极易与稀酸作用。钙在电位序中排在最负电性的金属之间。钙的蒸气压力很高,在各种不同温度下蒸气压力相差较大。

化合物  钙的化合物繁多,钙在化合物中主要以二价状态存在。主要的钙化合物列举于表2。

用途  可用钙来提纯氢气和氦气,还可用钙作为吸气剂造成体系内的极高的真空。金属钙也可以作为钙脱氧剂和硫、磷的净化剂。在提纯铅和锡时,用钙脱除它们中的铋和锑。钙广泛用作生产稀有高熔点金属的还原剂,也广泛用于生产铅一钙巴比型铅基合金,钙可提高铅的机械和耐磨性能。与纯铅相比,含钙0.O4%的铅钙合金具有很高的硬度和很好的耐蚀性能,可用来制造电话电缆包皮和蓄电池的铅板。含钙7O%的钙锌合金可用于调制泡沫混凝土,粉状钙锌合金能使混凝土中的水分解析出氢气,而制得绝缘性能极好的多孔建筑材料。钙及其合金是钢的有效脱氧剂。钙硅锰和钙铝硅合金被广泛用作轻合金生产的脱氧剂和添加剂。经锂钙合金脱氧的铜具有很高的导电性、良好的机械性能和很高的密度。加入少量的锂钙合金就能提高灰铸铁的流动性、硬度和抗拉强度极限。锂钙合金能大大提高镍铬不锈钢的流动性、抗拉强度和强度极限。钙还可用作有机液体的脱水剂。

主要矿物  自然界中没有游离状态的钙存在,但钙的化合物却分布很广,资源十分丰富。钙的地壳丰度为466×1O-2%,海水含钙4OO×1O-4%,火成岩含钙3.63%。钙以方解石(CaCO3)的形式存在于含钙矿物、蛋壳、珍珠、珊瑚、钟乳石、石笋和许多海洋动物的壳体中。主要的含钙矿物有石灰石(CaCO3)、白云石[Ca,Mg(CO3)2]、石膏(CaSO4)、萤石(CaF2)、磷灰石[Ca5(PO4)3F]、石棉(CaSiO3•3MgSiO3)等。成分为CaCO3的矿物除石灰石外,还有白垩、方解石和冰洲石等。中国东北盛产白云石,西藏、山东、江苏、宁夏、山西盛产石膏,浙江盛产萤石,云南盛产大理石。此外,中国还蕴藏有大量的冰洲石和方解石。

提取冶金  金属钙的工业生产方法主要有以铝粉(或硅粉)为还原剂的金属热还原法生产钙和以CaCl2为原料的熔盐电解法生产钙两种方法。前者产出的是金属钙,后者产出的是钙铜合金,要经过钙铜合金中钙的蒸馏才能获得金属钙。

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