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金屬鈣 |
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中文名;鈣 水溶性;與水反應 外觀;銀白色至灰白色粉末 EINECS登錄號;231-179-5 分子量;40.08 CAS登錄號;7440-70-2 沸點;1440 化學式;Ca 英文名;Calcium 熔點;850℃ 應用;用於冶煉、製造、製藥等 密度;1.54g/cm³ |
金屬鈣是英國化學家戴維和瑞典化學家柏齊利烏斯在1809年製得的。鈣是銀白色的金屬,比鋰、鈉、鉀都要硬、重;在815℃熔化。 金屬鈣的化學性質很活潑。在空氣中,鈣會很快被氧化,蒙上一層氧化膜。加熱時,鈣會燃燒,射出磚紅色的美麗的光芒。鈣和冷水的作用較慢,在熱水中會發生激烈的化學反應,放出氫氣(鋰、鈉、鉀即使是在冷水中,也會發生激烈的化學反應)。鈣也很容易與鹵素、硫、氮等化合。[1]
概述
大理石里的金屬——鈣
在首都天安門廣場,巍立着用漢白玉雕成的人民英雄紀念碑。華表和白玉橋,也都是用漢白玉雕成的。漢白玉是大理石中的一種。在這些潔白如玉的石頭裡,住着一種金屬——鈣。
不光是大理石里住着這種金屬。瞧瞧你的周圍:那砌牆的石灰、刷牆的白堊、腳下的水泥地、雪白的石膏象……,裡頭都住着鈣。當然,這鈣是成化合物的狀態存在着。
鈣的用途
目前在鋼鐵工業中,金屬鈣的主要用途是加工成金屬鈣粒,然後製成鈣鐵線或者純鈣線,最終用於鋼鐵的爐外精煉,其作用是脫硫、脫氧,增加鋼水的流動性,促進鋼水中夾雜物的快速上浮,一般用於優質鋼的生產;用作脫水劑,製造無水酒精;在石油工業上,用作脫硫劑,在冶金工業上,用它去氧或去硫。然而,鈣的化合物,卻有着極為廣泛的用途,特別是在建築工業上。
還是從大理石說起吧。大理石是很名貴的建築材料;因盛產於我國雲南省大理縣而得名,別的地方也出產,但也叫「大理石」。大理石是石灰石中的一種。石灰石的化學成分是碳酸鈣。石灰石大都是青灰色,堅硬、很脆。在大自然中,常常一大片地區的地層都是由石灰岩組成的。石灰石被用來修水庫、鋪路、築橋。如河南林縣著名的「紅旗渠」,就是用當地盛產的石灰石徹成的。
石灰石在石灰窯中,和焦炭混合在一起燃燒後,製成生石灰。生石灰的化學成分是氧化鈣。生石灰是白色的石頭,它很有趣,一遇水會發生激烈的化學反應,變成白色的粉末——熟石灰,同時放出大量的熱。在建築工地上,你常可看見人們往生石灰中加水。這時,如果往裡放個雞蛋,足以把它煮熟。熟石灰的化學成分是氫氧化鈣,能溶於水。石灰水,就是氫氧化鈣溶液、石灰水刷在牆上,起初,並不怎麼白、過了一會兒,卻會越來越白。這是一場有趣的循環:熟石灰和空氣中的二氧化碳作用,又重新變成了碳酸鈣;然而,人們在石灰窯中,卻是用石灰石(碳酸鈣)來燒成生石灰。燃燒時,石灰石放出了二氧化碳,變成氧化鈣。
硫酸鈣也是鈣的重要化合物,俗名石膏,微溶於水。在工業上,人們用石膏做成各種模型,來澆鑄金、銀、鋁、鎂、銅以及這些非鐵金屬的合金。石膏還大量用來製造各種石膏象。不過,天然的石膏礦並不是雪白色的緻密固體,外貌倒是象石蠟,它是含水結晶體。生石膏燃燒後,才變成熟石膏。
天然水,如河水、湖水、江水中,常含有一些可溶性的鈣化合物,如碳酸氫鈣。這種水,被稱為硬水。硬水給人們帶來不少麻煩,用它燒開水,原先溶解在水中的碳酸氫鈣受熱會轉化成不溶性的碳酸鈣,沉澱出來,變成鍋垢。工廠里的鍋爐如果鍋垢太厚了,不僅浪費燃料,甚至會因受熱不均勻而引起爆炸;用它洗衣服,碳酸氫鈣會和肥皂起化學作用,成硬脂酸鈣沉澱出來,浪費了肥皂。為了克服硬水的這些缺點,人們常要把硬水軟化,如加入蘇打(碳酸鈉),便可以使碳酸氫鈣變成碳酸鈣沉澱出來,濾掉。也有的用煮沸的方法使硬水軟化。
作用
鈣是人體和動物必不可缺的元素。人和動物的骨骼的主要成分,便是磷酸鈣。血液中也含有一定量鈣離子,全身含量約為0.7g,主要的作用是維持肌肉的彈性和緊張度,沒有它,皮膚劃破了,血液將不易凝結,肌肉將不再收縮,包括心肌,這時人就會死。據測定,人一晝夜需攝取O.7克鈣。在食物中,以豆腐、牛奶、蟹、肉類含鈣較多。嬰兒比成年入更需要鈣,因為嬰兒在不斷發育中,骨骼不斷在長大。這樣,大夫常給嬰兒、孕婦吃些鈣糖片。植物也很需要鈣,尤其是煙草、蕎麥、三葉草等,更是需要鈣。
在大自然中,鈣是存在最普遍的元素之一,占地殼原子總數的1.5%。在所有的化學元素中,鈣在地殼中的含量僅次於氧、鋁、硅、鐵,居第五位。
生產方法
第一步:將大理石(CaCO3)煅燒,俗稱煅白,製成生石灰(CaO);
第二步:將生石灰(CaO)快速與鋁粉(AL)混合,用壓球機壓製成長度為4cm左右的扁球;
第三步:將扁球放入1200度高溫的還原罐中,然後抽真空;
第四步:鋁粉與生石灰在真空高溫條件下發生置換反應,生成氧化鋁和金屬鈣蒸汽;
第五步:金屬鈣蒸汽在還原罐的水冷段凝結,形成金屬鈣結晶。
第六步:金屬鈣結晶冷卻後就可以加工成所需規格的金屬鈣製品了,如金屬鈣粒、金屬鈣粉。
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