Как найти массу кальция в химии

• Относительная молекулярная масса Ca: 40.078
• Молярная масса Ca: 40.078 г/моль (0.04008 кг/моль)

Расчёт молярной и относительной молекулярной массы Ca

• Mr[Ca] = Ar[Ca] = 40.078 = 40.078
• Молярная масса (в кг/моль) = Mr[Ca] : 1000 = 40.078 : 1000 = 0.04008 кг/моль

Электронная конфигурация атома кальция

Калькулятор массы

Запрос «Ca» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Кальций
← Калий | Скандий →
20 Mg ↑ Ca ↓ Sr 20Ca
Внешний вид простого вещества
Образец кальция в атмосфере аргона
Свойства атома
Название, символ, номер	Ка́льций/Calcium (Ca), 20
Группа, период, блок	2 (устар. 2), 4, s-элемент
Атомная масса (молярная масса)	40,078(4)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 4s2 1s22s22p63s23p64s2
Радиус атома	197 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	174 пм
Радиус иона	(+2e) 99 пм
Электроотрицательность	1,00 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−2,76 В
Степени окисления	0, +2
Энергия ионизации (первый электрон)	589,4 (6,11) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	1,55 г/см³
Температура плавления	1112 К; 838,85 °C
Температура кипения	1757 К; 1483,85 °C
Уд. теплота плавления	9,20 кДж/моль
Уд. теплота испарения	153,6 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,9[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	29,9 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Кубическая гранецентрированная
Параметры решётки	5,580 Å
Температура Дебая	230 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (201) Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-70-2
Эмиссионный спектр

Ка́льций (химический символ — Ca, от лат. Calcium) — химический элемент 2-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы второй группы, IIA), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 20.

Простое вещество кальций — это умеренно твёрдый^[3], очень лёгкий химически активный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета.

Впервые получен в чистом виде Г. Дэви в 1808 году.

Кальций относится к числу жизненно важных элементов для организмов.

История и происхождение названия[править | править код]

Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Гемфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви подверг электролизу смесь влажной гашёной извести с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погружённая 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.

Нахождение в природе[править | править код]

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^[4].

Изотопы[править | править код]

Кальций встречается в природе в виде смеси шести изотопов: ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴³Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca и ⁴⁸Ca, среди которых наиболее распространённый — ⁴⁰Ca — составляет 96,97 %. Ядра кальция содержат магическое число протонов: Z = 20. Изотопы 40
20Ca20
и 48
20Ca28
являются двумя из пяти существующих в природе дважды магических ядер.

Из шести природных изотопов кальция пять стабильны. Шестой изотоп ⁴⁸Ca, самый тяжёлый из шести и весьма редкий (его изотопная распространённость равна всего 0,187 %), испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада (4,39 ± 0,58)⋅10¹⁹ лет^[5][6][7].

В горных породах и минералах[править | править код]

Кальций, энергично мигрирующий в земной коре и накапливающийся в различных геохимических системах, образует 385 минералов (четвёртое место по числу минералов).

Большая часть кальция содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород (граниты, гнейсы и т. п.), особенно в полевом шпате — анортите Ca[Al₂Si₂O₈].

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.

Осадочная порода, состоящая в основном из скрытокристаллического кальцита — известняк (одна из его разновидностей — мел). Под действием регионального метаморфизма известняк преобразуется в мрамор.

Миграция в земной коре[править | править код]

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:

(равновесие смещается влево или вправо в зависимости от концентрации углекислого газа).

Огромную роль играет биогенная миграция.

В биосфере[править | править код]

Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях (см. 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).

Физические свойства[править | править код]

Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях. До 443 °C устойчив α-Ca с кубической гранецентрированной решёткой (параметр а = 0,558 нм), выше устойчив β-Ca с кубической объёмно-центрированной решёткой типа α-Fe (параметр a = 0,448 нм). Стандартная энтальпия перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль.
При температуре выше 839 °C плавится, превращаясь в блестящую жидкость^{[источник не указан 143 дня]}.

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 (то есть параллели в периодической системе сохраняются)^[8].

Химические свойства[править | править код]

Кальций — типичный щёлочноземельный металл. Химическая активность кальция высока, но ниже, чем у более тяжёлых щёлочноземельных 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 щёлочноземельные металлы, в плотно закрытой банке под слоем керосина или жидкого парафина.

В ряду стандартных потенциалов кальций расположен слева от водорода. Стандартный электродный потенциал пары Ca²⁺/Ca⁰ −2,84 В, так что кальций активно реагирует с водой, но без воспламенения:

С активными неметаллами (кислородом, хлором, бромом, иодом) кальций реагирует при обычных условиях:

Как и для всех остальных металлов, так и для кальция характерно вытеснение менее активных металлов из их солей:

При нагревании на воздухе или в кислороде кальций воспламеняется и горит красным пламенем с оранжевым оттенком («кирпично-красным»). С менее активными неметаллами (водородом, бором, углеродом, кремнием, азотом, фосфором и другими) кальций вступает во взаимодействие при нагревании, например:

Кроме получающихся в этих реакциях фосфида кальция Ca₃P₂ и силицида кальция Ca₂Si, известны также фосфиды кальция составов СаР и СаР₅ и силициды кальция составов CaSi, Ca₃Si₄ и CaSi₂.

Протекание указанных выше реакций, как правило, сопровождается выделением большого количества теплоты. Во всех соединениях с неметаллами степень окисления кальция +2. Большинство из соединений кальция с неметаллами легко разлагается водой, например:

Ион Ca²⁺ бесцветен. При внесении в пламя растворимых солей кальция пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Такие соли кальция, как хлорид CaCl₂, бромид CaBr₂, иодид CaI₂ и нитрат Ca(NO₃)₂, хорошо растворимы в воде. Нерастворимы в воде фторид CaF₂, карбонат CaCO₃, сульфат CaSO₄, ортофосфат Ca₃(PO₄)₂, оксалат СаС₂О₄ и некоторые другие.

Важное значение имеет то обстоятельство, что, в отличие от карбоната кальция СаСО₃, кислый карбонат кальция (гидрокарбонат) Са(НСО₃)₂ в воде растворим. В природе это приводит к следующим процессам. Когда холодная дождевая или речная вода, насыщенная углекислым газом, проникает под землю и попадает на известняки, то наблюдается их растворение, а в тех местах, где вода, насыщенная гидрокарбонатом кальция, выходит на поверхность земли и нагревается солнечными лучами, протекает обратная реакция

Так в природе происходит перенос больших масс веществ. В результате под землёй могут образоваться огромные карстовые полости и провалы, а в пещерах образуются красивые каменные «сосульки» — сталактиты и сталагмиты.

Наличие в воде растворённого гидрокарбоната кальция во многом определяет вре́менную жёсткость воды. Вре́менной её называют потому, что при кипячении воды гидрокарбонат разлагается, и в осадок выпадает СаСО₃. Это явление приводит, например, к тому, что в чайнике со временем образуется накипь.

Получение[править | править код]

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

Применение[править | править код]

Главное применение металлического кальция — это использование его как восстановителя при получении металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали^{[источник не указан 143 дня]}. Кальций и его гидрид широко^{[источник не указан 143 дня]} используются также для получения трудно восстанавливаемых металлов, таких, как хром, торий, уран, титан, цирконий. Сплавы кальция со свинцом применяются в некоторых видах аккумуляторных батарей и при производстве подшипников. Кальциевые гранулы используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов^{[источник не указан 143 дня]}. Чистый металлический кальций широко^{[источник не указан 143 дня]} применяется в металлотермии^{[источник не указан 143 дня]} при получении редкоземельных элементов^[9].
Соединения кальция в его различных формах используются для создания произведений искусства, таких как скульптуры^{[источник не указан 143 дня]}.

Кальций широко применяется в металлургии для раскисления стали наряду с алюминием или в сочетании с ним. Внепечная обработка кальцийсодержащими проволоками занимает ведущее положение в связи с многофакторностью влияния кальция на физико-химическое состояние расплава, макро- и микроструктуры металла, качество и свойства металлопродукции и является неотъемлемой частью технологии производства стали^[10]. В современной металлургии для ввода в расплав кальция используется инжекционная проволока, представляющая собой кальций (иногда силикокальций или алюмокальций) в виде порошка или прессованного металла в стальной оболочке. Наряду с раскислением (удалением растворённого в стали кислорода) использование кальция позволяет получить благоприятные по природе, составу и форме неметаллические включения, не разрушающиеся в ходе дальнейших технологических операций^[11].
Cоединения кальция используются в качестве строительных и отделочных материалов^{[источник не указан 143 дня]}.

Изотоп ⁴⁸Ca — один из эффективных и употребительных материалов для производства сверхтяжёлых элементов и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Это связано с тем, что кальций-48 является дважды магическим ядром^[12], поэтому его устойчивость позволяет ему быть достаточно нейтроноизбыточным для лёгкого ядра; при синтезе сверхтяжёлых ядер необходим избыток нейтронов.

Биологическая роль[править | править код]

Кальций — распространённый макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть находится в скелете и зубах. В костях кальций содержится в виде гидроксиапатита^[13]. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят «скелеты» большинства групп беспозвоночных (губки, коралловые полипы, моллюски и др.). Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также служат одним из универсальных вторичных посредников внутри клеток и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов. Концентрация кальция в цитоплазме клеток человека составляет около 10⁻⁴ ммоль/л, в межклеточных жидкостях около 2,5 ммоль/л, но некоторые соединения (например, его фосфид) чрезвычайно токсичны.

Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых в возрасте 19—50 лет и детей 4—8 лет включительно дневная потребность (RDA) составляет 1000 мг^[14], а для детей в возрасте от 9 до 18 лет включительно — 1300 мг в сутки^[14]. В подростковом возрасте потребление достаточного количества кальция очень важно из-за интенсивного роста скелета. Однако по данным исследований в США всего 11 % девочек и 31 % мальчиков в возрасте 12—19 лет достигают своих потребностей^[15]. В сбалансированной диете большая часть кальция (около 80 %) поступает в организм ребёнка с молочными продуктами. Оставшийся кальций приходится на зерновые (в том числе цельнозерновой хлеб и гречку), бобовые, апельсины^{[источник не указан 2803 дня]}, зелень^{[источник не указан 2803 дня]}, орехи.
Всасывание кальция в кишечнике происходит двумя способами: через клетки кишечника (трансцеллюлярно) и межклеточно (парацелюллярно). Первый механизм опосредован действием активной формы витамина D (кальцитриола) и её кишечными рецепторами. Он играет большую роль при малом и умеренном потреблении кальция. При большем содержании кальция в диете основную роль начинает играть межклеточная абсорбция, которая связана с большим градиентом концентрации кальция. За счёт чрезклеточного механизма кальций всасывается в большей степени в двенадцатиперстной кишке (из-за наибольшей концентрации там рецепторов в кальцитриолу). За счёт межклеточного пассивного переноса абсорбция кальция наиболее активна во всех трёх отделах тонкого кишечника. Всасыванию кальция парацеллюлярно способствует лактоза (молочный сахар).
Кальций составляет до 2% веса человека и животных^{[источник не указан 143 дня]}.

Усвоению кальция препятствуют некоторые животные жиры^[16] (включая жир коровьего молока и говяжий жир, но не сало) и пальмовое масло. Содержащиеся в таких жирах пальмитиновая и стеариновая жирные кислоты отщепляются при переваривании в кишечнике и в свободном виде прочно связывают кальций, образуя пальмитат кальция и стеарат кальция (нерастворимые мыла)^[17]. В виде этого мыла со стулом теряется как кальций, так и жир. Этот механизм ответственен за снижение всасывания кальция^[18][19][20], снижение минерализации костей^[21] и снижение косвенных показателей их прочности^[22][23] у младенцев при использовании детских смесей на основе пальмового масла (пальмового олеина). У таких детей образование кальциевых мыл в кишечнике ассоциируется с уплотнением стула^[24][25], уменьшением его частоты^[24], а также более частым срыгиванием^[26] и коликами^[23].

Концентрация кальция в крови из-за её важности для большого числа жизненно важных процессов точно регулируется, и при правильном питании и достаточном потреблении обезжиренных молочных продуктов и витамина D дефицита не возникает. Длительный дефицит кальция и/или витамина D в диете приводит к увеличению риска остеопороза, а в младенчестве вызывает рахит.

Избыточные дозы кальция и витамина D могут вызвать гиперкальцемию. Максимальная безопасная доза для взрослых в возрасте от 19 до 50 лет включительно составляет 2500 мг в сутки^[27] (около 340 г сыра Эдам^[28]).

Основные источники кальция в пище[править | править код]

Содержание кальция в продуктах определяется исходя из усреднённой порции для каждого вида пищевого продукта. Помимо собственно содержания кальция важна также его биодоступность. В целом в продуктах животного происхождения содержится больше кальция, чем в растительных. Наибольшее количество кальция содержится в молочных продуктах (но из них усваивается только 27–30 % кальция), консервированной рыбе (за счет съедобных косточек), орехах и семенах (биодоступность кальция в среднем 20 %), бобовых (фасоль, нут, чечевица, маш, горох, соя, эдамамэ, в которых содержатся также вещества, затрудняющие усвоение кальция, и, чтобы повысить его биодоступность, их лучше подвергнуть тепловой обработке), некоторые овощи (кресс-салат, капуста бок-чой, листовой салат, брокколи), некоторые фрукты и ягоды^[29]:

Продукты с наибольшим содержанием кальция^[30]

Продукт	Стандартная порция	Содержание кальция, мг	Доля от суточной нормы кальция, %
нежирный йогурт без добавок	227 г (8 весовых унций)	415	32
апельсиновый сок, обогащённый кальцием	200 мл (1 чашка)	349	27
фруктовый нежирный йогурт	227 г	344	27
сыр моцарелла	42,5 г (1,5 унции)	333	26
сардины консервированные в масле с костями	85 г (3 унции)	325	25
обезжиренное молоко и соевое молоко	200 мл	299	23
соевое молоко, обогащённое кальцием	200 мл	299	23
цельное молоко 3,25 % жирности	200 мл	276	21
твёрдый тофу, приготовленный на растворе сульфата кальция	100 мл	253	19
розовый косервированный лосось с костями	85 г	181	14
творог жирностью 1 %	200 мл	138	11
мягкий тофу, приготовленный на растворе сульфата кальция	100 мл	138	11
варёные соевые бобы	100 мл	131	10
отварной шпинат	100 мл	123	9
мягкий замороженный йогурт (ванильный)	100 мл	103	8
отварная свежая зелёная репа	100 мл	99	8
свежая капуста после тепловой обработки	200 мл	94	7
семена чиа	1 столовая ложка	76	6
свежая китайская капуста бок-чой (измельчённая)	100 мл	74	6
консервированная фасоль (без жидкости)	100 мл	54	4
кукурузная лепёшка диаметром 15 см		46	4
маложирная сметана	2 столовые ложки	31	2
цельнозерновой хлеб	1 ломтик	30	2
сырая рубленая капуста	200 мл	24	2
сырая брокколи	100 мл	21	2
яблоко сорта Голден	плод среднего размера	10	0

Содержание кальция в молоке сильно зависит от его жирности — в жирном молоке меньше концентрация кальция^[30].

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Доронин Н. А. Кальций. — М.: Госхимиздат, 1962. — 191 с.

Ссылки[править | править код]

• Кальций на Webelements
• Кальций в Популярной библиотеке химических элементов
• Рекомендуемое потребление кальция
• UK Food Standards Agency: Calcium
• Nutrition fact sheet from the National Institutes of Health

Вычисление молярной массы

To calculate molar mass of a chemical compound enter its formula and click ‘Compute’. В химической формуле, вы можете использовать:

• Любой химический элемент. Capitalize the first letter in chemical symbol and use lower case for the remaining letters: Ca, Fe, Mg, Mn, S, O, H, C, N, Na, K, Cl, Al.
• Функциональные группы:D, Ph, Me, Et, Bu, AcAc, For, Ts, Tos, Bz, TMS, tBu, Bzl, Bn, Dmg
• круглые () и квадратные [] скобки.
• Общие составные имена.

Примеры расчета молярной массы:
NaCl,
Ca(OH)2,
K4[Fe(CN)6],
CuSO4*5H2O,
water,
nitric acid,
potassium permanganate,
ethanol,
fructose.

Molar mass calculator also displays common compound name, Hill formula, elemental composition, mass percent composition, atomic percent compositions and allows to convert from weight to number of moles and vice versa.

Вычисление молекулярной массы (молекулярная масса)

Для того, чтобы рассчитать молекулярную массу химического соединения, введите её формулу, указав его количество массы изотопа после каждого элемента в квадратных скобках.

Примеры молекулярные вычисления веса:
C[14]O[16]2,
S[34]O[16]2.

Определение молекулярной массы, молекулярный вес, молекулярная масса и молярная масса

• Молекулярная масса ( молекулярной массой ) это масса одной молекулы вещества, выражающаяся в атомных единицах массы (и). (1 и равна 1/12 массы одного атома углерода-12)
• Молярная масса ( молекулярной массой ) является масса одного моля вещества и выражается в г / моль.

Массы атомов и изотопов с NIST статью .

См. также: молекулярные массы аминокислот

Molar mass of Ca = 40.078 g/mol

Convert grams calcium to moles

or

moles calcium to grams

Percent composition by element

Element: Calcium
Symbol: Ca
Atomic Mass: 40.078
# of Atoms: 1
Mass Percent: 100.000%

Calculate the
molecular weight of a chemical compound

More information
on molar mass and molecular weight

In chemistry, the formula weight is a quantity computed by multiplying the atomic weight (in atomic mass units) of each element in a chemical formula by the number of atoms of that element present in the formula, then adding all of these products together.

Formula weights are especially useful in determining the relative weights of reagents and products in a chemical reaction. These relative weights computed from the chemical equation are sometimes called equation weights.

If the formula used in calculating molar mass is the molecular formula, the formula weight computed is the molecular weight. The percentage by weight of any atom or group of atoms in a compound can be computed by dividing the total weight of the atom (or group of atoms) in the formula by the formula weight and multiplying by 100.

Using the chemical formula of the compound and the periodic table of elements, we can add up the atomic weights and calculate molecular weight of the substance.

A common request on this site is to convert grams to moles. To complete this calculation, you have to know what substance you are trying to convert. The reason is that the molar mass of the substance affects the conversion. This site explains how to find molar mass.

Finding molar mass starts with units of grams per mole (g/mol). When calculating molecular weight of a chemical compound, it tells us how many grams are in one mole of that substance. The formula weight is simply the weight in atomic mass units of all the atoms in a given formula.

The atomic weights used on this site come from NIST, the National Institute of Standards and Technology. We use the most common isotopes. This is how to calculate molar mass (average molecular weight), which is based on isotropically weighted averages. This is not the same as molecular mass, which is the mass of a single molecule of well-defined isotopes. For bulk stoichiometric calculations, we are usually determining molar mass, which may also be called standard atomic weight or average atomic mass.

Вычислите массу кальция (Ca), содержащегося в 20 граммах карбоната кальция (CaCO₃).

Решение задачи

Рассчитаем молярную массу карбоната кальция (CaCO₃):

M (CaCO₃) = 40 + 12 + 16 ∙ 3 = 100 (г/моль).

Учитывая, что молярные массы карбоната кальция (CaCO₃) и кальция (Ca) соответственно равны 100 г/моль и 40 г/моль, следовательно, по формуле, устанавливающей связь между массой и химическим количеством вещества:

найдем массы карбоната кальция (CaCO₃) и кальция (Ca):

m (CaCO₃) = 100 (г),

m (Ca) = 40 (г).

Вычислим, сколько кальция (Ca) (в г) содержится в 20 г карбоната кальция (CaCO₃). Составим соотношение:

в CaCO₃ массой 100  г содержится кальций массой 40 г

в CaCO₃ массой 20  г содержится кальций массой г

Откуда:

Ответ: масса кальция (Ca) равна 8 грамм.