عنصر كيميائي · صفحة مرجعية
20Ca

كالسيوم

كالسيوم عنصر كيميائي عدده الذري 20 ورمزه Ca. يقع في الدورة 4، المجموعة 2 ضمن القطاع s. حالته المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي صلب، وتوزيعه الإلكتروني [Ar] 4s2.

العدد الذري20
الكتلة الذرية القياسية40.078(4)
المجموعة2
الدورة4
القطاعs
التوزيع الإلكتروني[Ar] 4s2
البنية الإلكترونية

ما الذي يتحكم في كيميائه؟

يمتلك كالسيوم إلكترونين في غلاف التكافؤ، ولذلك تكون حالة الأكسدة +2 هي الأشيع في مركباته. تعكس هذه البنية سلوك الفلزات القلوية الترابية في الأملاح والأكاسيد والتفاعلات مع الماء أو الأحماض.

التوزيع الإلكتروني لـكالسيوم هو [Ar] 4s2. يحدد الغلاف الخارجي اتجاهات المجموعة في نصف القطر وطاقة التأين وقوة الروابط الأيونية.

الأشكال الكيميائية

المركبات والأيونات والمواد

يوجد كالسيوم غالباً في مركبات أيونية مثل الأكاسيد والهيدروكسيدات والهاليدات والكربونات أو الكبريتات. يكون الفلز الحر أكثر تفاعلاً، لذلك تعكس كيمياؤه الطبيعية ميله إلى تكوين كاتيونات مستقرة.

السلوك الفيزيائي

الحالة وتحولات الطور

الحالة المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي صلب. الكثافة المدرجة هي 1.55 g/cm³. نقطة الانصهار هي 1 115 K (841.9 °C). نقطة الغليان هي 1 757 K (1 484 °C). يمكن أن تغير الضغوط والنقاوة والبنية البلورية والمتآصلات القيم المقاسة، لذلك تبقى شروط القياس جزءاً مهماً من قراءة البيانات الفيزيائية.

الوجود والاستخدامات

أين يوجد كالسيوم وكيف يُستخدم؟

عملياً يظهر كالسيوم في تطبيقات مرتبطة بـالعظام والأسنان، الإسمنت، الجير وعلم الأحياء. وقد تأتي الخاصية المستغلة من العنصر النقي أو سبيكة أو مركب أو نظير محدد، لذلك تبقى الصورة الكيميائية مهمة عند تفسير الاستخدام الحقيقي.

عملياً

أمثلة على استخدامات حقيقية

العظام والأسنان

تمنح الأطوار المعدنية الغنية بالكالسيوم العظام والأسنان صلابتها ودعمها البنيوي.

الإسمنت

تدخل مركبات الكالسيوم في الأطوار المعدنية والتفاعلات التي تمنح الإسمنت والخرسانة خواصهما الميكانيكية.

الجير

تدخل مركبات كالسيوم في صناعة الجير وفي تفاعلات مهمة للبناء وعلم الفلزات والمعالجة البيئية.

علم الأحياء

تشارك أيونات كالسيوم أو مركباته في تراكيب حيوية أو إنزيمات أو إشارات خلوية أو عمليات أيضية.

الموقع الدوري

ماذا تخبرنا العناصر المجاورة؟

يقع كالسيوم في الدورة 4 والمجموعة 2. العناصر المجاورة المعروضة هي: صوديوم؛ مغنيسيوم؛ بوتاسيوم؛ سكانديوم؛ روبيديوم؛ سترونشيوم؛ إيتريوم. يسمح هذا الموقع بمقارنة حجم الذرة وطاقة التأين وحالات الأكسدة واتجاهات الروابط مباشرة مع العناصر القريبة في الجدول الدوري.

بيانات مرجعية

الخواص الفيزيائية والذرية

التصنيففلز قلوي ترابي
الحالة عند درجة حرارة الغرفةصلب
الأغلفة الإلكترونية2 · 8 · 8 · 2
الكثافة1.55 g/cm³
نقطة الانصهار1 115 K (841.9 °C)
نقطة الغليان1 757 K (1 484 °C)
الكهرسلبية على مقياس باولنغ1
طاقة التأين الأولى589.8 kJ/mol
الألفة الإلكترونية2.37 kJ/mol

تصف القيم العنصر أو الذرة المتعادلة حيثما ينطبق ذلك. وقد تعتمد البيانات الفيزيائية على المتآصل والضغط والنقاوة وظروف القياس.

التاريخ

الاكتشاف والتعرّف

يرتبط اكتشاف كالسيوم بأعمال همفري ديفي. ولم تحدث الملاحظة الأولى والعزل النقي وتحديد العدد الذري الحديث بالضرورة في الوقت نفسه، لذلك يتكون تاريخ العنصر من عدة مراحل متتابعة.

النظائر والكتلة الذرية

كيف يغير تركيب النظائر القيم؟

الكتلة الذرية القياسية المدرجة لـكالسيوم هي 40.078(4). تمثل هذه القيمة تركيب النظائر في المواد الطبيعية على الأرض، لا كتلة ذرة واحدة بعينها.

لـكالسيوم نظير مستقر واحد على الأقل. تمتلك جميع النظائر العدد نفسه من البروتونات، لكنها تختلف في عدد النيوترونات وبالتالي في الكتلة الذرية.

السلامة

المناولة والتعرض

تعتمد مخاطر كالسيوم على الصورة الكيميائية والجرعة وطريق التعرض. قد تختلف التأثيرات الحيوية والبيئية للعنصر الحر وأيوناته ومركباته اختلافاً كبيراً، ولذلك يجب الرجوع إلى بيانات سلامة المادة المحددة.