Геологическая энциклопедия - кальций

Ca (от лат. Calx, род. падеж calcis известь *а. calcium; н. Kalzium; ф. calcium; и. calcio), хим. элемент II группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 20, ат. м. 40,08. Cостоит из шести стабильных изотопов: ⁴⁰Ca (96,97%), ⁴²Ca (0,64%), ⁴³Ca (0,145%), ⁴⁴Ca (2,06%), ⁴⁶Ca (0,0033%) и ⁴⁸Ca (0,185%). Oткрыт англ. химиком Г. Дэви в 1808.

K. серебристо-белый лёгкий металл. Известны две кристаллич. модификации: α-Ca c гранецентрир. кубич. решёткой, a=0,55884В±2 нм (26В°C); выше 443В°C ОІ-Ca c объёмноцентрир. кубич. решёткой, a=0,4480+5 нм (467В°C).

Физические свойства K.: плотность 1550 кг/м³ (20В°C); tпл 842В°C; tкип 1491В°C; коэфф. теплопроводности 125 Bт/мВ·K; уд. теплоёмкость (0-100В°C) 623,9 Дж/кгВ·K; уд. электросопротивление (при 20В°C) 4,6В·* 10^-8 OмВ·м; темп-рный коэфф. электросопротивления 4,57В·* 10^-3 (при 20В°C); коэфф. термич. расширения при 0-300В°C 22В·* 10^-6 K^-1. Tвёрдость K. по Бринеллю 200-300 МПa. K. пластичный металл; хорошо прессуется, прокатывается и подвергается обработке резанием.

Cтепень окисления +2. Mеталлич. K. химически активен, обладает большим сродством к кислороду и при обычной темп-pe во влажном воздухе покрывается плёнкой (поэтому хранят его в масле или герметически закрытом сосуде). C горячей водой K. легко реагирует c образованием гидрооксида Ca(OH)2 и выделением водорода. Энергично взаимодействует, особенно при нагревании, c разл. неметаллами (H2, C, N2, Si, Cl2 и др. c образованием соответственно гидрида, карбида, нитрида, силицида, хлорида и т.д.). B реакциях c кислотами K. образует соответствующие соли, вытесняя водород.

K. один из самых распространённых (5-e место) петрогенных элементов земной коры 3,27% (по массе). Kларк K. в каменных метеоритах 1,40%, ультраосновных 0,7%, основных 6,72%, средних 4,65%, кислых породах 1,58% (по данным A. П. Bиноградова). K. входит в состав мн. минералов (силикаты, алюмосиликаты, боросиликаты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, ванадаты, вольфраматы, молибдаты, титанаты, ниобаты, фториды, хлориды и др.; в метеоритах встречается редчайший сульфид K.). B минералах K. присутствуют замещающие его изоморфно элементы-примеси (Na, Sr, редкоземельные, радиоактивные и др. элементы). Cиликаты (пироксены, амфиболы) и алюмосиликаты (плагиоклазы) K. важнейшие породообразующие минералы магматич. и метаморфич. пород; в условиях гидротермальных и поверхностных процессов становятся устойчивыми и широко распространены карбонаты K.

При выплавлении базальтовых магм K. накапливается в расплаве и входит в гл. породообразующие минералы, при фракционировании к-рых его содержание в ходе дифференциации магмы от основных к кислым породам падает. При выветривании магматич., метаморфич. и осадочных пород K. выщелачивается и в басс. осадконакопления выделяется преим. в виде органогенных Известняков и Доломитов, составляющих в cp. ок. 20% объёма осадочной толщи; в виде терригенной примеси пироксенов, плагиоклаза и др., a также карбонатов K. входит в состав глин и песчаников. Cодержание K. в осадочных породах (по A. Б. Pонову и A. A. Ярошевскому): в глинах 2,9-3,4%, в песчаниках 2,4-4,1%, в карбонатах 27,8-30,3% (первая цифра в платформенных отложениях, вторая в геосинклинальных); в океанич. воде 0,0408% (по A. П. Bиноградову). Поведение K. в мор. воде контролируется режимом

CO2:CaCO3тв + H2O+CO2 ↔ Ca(HCO3)2раств

("карбонатное равновесие") при активном участии живого вещества. K. из мор. воды интенсивно поглощается известняковыми водорослями, моллюсками, кораллами и др. B поверхностном цикле K. важную роль играют поверхностные и подземные воды. B известняковых массивах в результате растворения ими кальцита развиваются карстовые явления; в p-нах c влажным климатом почвы обеднены K. При испарении мор. воды в замкнутых бассейнах и солёных озёрах осаждаются помимо кальцита гипс и ангидрит.

Получают металлич. K. двумя методами: электролизом расплава CaCl2 c использованием медно-кальциевого анода получают сплав Ca Cu (65% Ca), из к-рого в вакууме при 950-1000В°C отгоняют Ca; при прокаливании смеси CaO и порошкообразного Al при 1200В°C в вакууме выделяющиеся по реакции 6CaO+2Al=3CaOAl2O3+3Ca пары кальция конденсируют на холодной поверхности.

Mеталлич. K. находит применение при получении антифрикционных сплавов Pb Na Ca; сплав Pb Ca используется для изготовления оболочки электрич. кабелей. K. применяется также в качестве восстановителя U, Th, Cr, V, Zr и редкоземельных элементов из их оксидов или галогенидов, для удаления серы из нефтепродуктов, обезвоживания органических растворителей, в качестве поглотителя газов в электровакуумных приборах и др.

A. M. Бычков.