116356 (592450), страница 5
Текст из файла (страница 5)
3. Получение. Кальций получают путем электролиза его расплавленного хлорида.
4. Физические свойства. Кальций – металл серебристо-белого цвета, очень легкий (ρ = 1,55 г./см3), как и щелочные металлы, но несравненно тверже их и имеет гораздо более высокую температуру плавления, равную 851 0С.
5. Химические свойства. Подобно щелочным металлам кальций является сильным восстановителем, что схематически можно изобразить так:
Соединения кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет. Как и щелочные металлы, металлический кальций обычно хранят под слоем керосина.
6. Применение кальция основано на следующих моментах: при металлотермическом получении урана, тория, циркония, цезия, рубидия и некоторых лантаноидов из их соединений, для удаления примесей кислорода, азота, серы, фосфора из сталей, бронз и других сплавов, для обезвоживания многих органических жидкостей, очистки аргона от примесей азота, в качестве геттер в вакуумных устройствах, легирующего элемента для алюминиевых сплавов и модифицирующей добавки для магниевых сплавов. Сплавы кальция со свинцом являются антифрикционными материалами в производстве подшипников. Еще большее применение нашли соединения кальция. Например, карбонат кальция применяют в качестве антацидного средства, при повышенной кислотности желудочного сока, хлорид кальция организму необходим для осуществления передачи нервных импульсов, сокращения сердечных и скелетных мышц, для формирования костной ткани, свертывания крови и нормальной деятельности других органов и систем.
7. Метаболизм кальция в организме человека.
К функциям кальция в организме относятся:
-
структурная (кости, зубы);
-
сигнальная (внутриклеточный вторичный мессенджер-посредник);
-
ферментативная (кофермент факторов свертывания крови);
-
нейромышечная (контроль возбудимости, выделение нейротрансмиттеров, инициация мышечного сокращения).
Главная роль в метаболизме кальция в организме человека принадлежит костной ткани. В костях кальций представлен фосфатами – Са3(РО4)2 (85%), карбонатами – СаСО3 (10%), солями органических кислот – лимонной и молочной (около 5%). Вне скелета кальций содержится во внеклеточной жидкости и практически отсутствует в клетках. В состав плотного матрикса кости, наряду с коллагеном, входит фосфат кальция – кристаллическое минеральное соединение, близкое к гидроксилапатиту Са10(РО4)6(ОН)2. Часть ионов Са2+ замещена ионами Mg2+, незначительная часть ионов ОН- – ионами фтора, которые повышают прочность кости. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови. Клетки костной ткани могут ускорять отложение или, наоборот, растворение минеральных компонентов при локальных изменениях рН, концентрации ионов Са2+, НРО42-, хелатообразующих соединений [6]. В организме взрослого человека содержится 1–2 кг кальция, 98% которого находится в составе скелета [12]. Он составляет около 2% массы тела (примерно 30 моль). В крови уровень кальция – 9–11 мг/100 мл (2,2–2,8 ммоль/л), во внеклеточной жидкости – около 20 мг/100 мл.
В пищевых продуктах кальций содержится в основном в виде фосфата кальция, который и поступает в организм. В природе кальций встречается в виде карбоната, оксалата, тартрата, фитиновой кислоты (в составе злаков).
Дефицит кальция в организме часто связан с малой растворимостью большинства его солей.
С плохой растворимостью солей кальция связывают кальцификацию стенок артерий, образование камней в желчном пузыре, почечных лоханках и канальцах. Формы фосфата кальция по степени возрастания растворимости располагают следующим образом: Са3(РО4)2>СаНРО4>Са(Н2РО4)2.
Фосфаты кальция легко растворяются в желудочном содержимом. Максимальное всасывание кальция происходит в проксимальных отделах тонкого кишечника и уменьшается в дистальных отделах.
Доля усвоения кальция более значительна у детей (по сравнению со взрослыми), у беременных и кормящих. Усвоение кальция снижается с возрастом человека, при дефиците витамина D.
8. Важнейшие соединения кальция, получаемые в промышленности.
Оксид кальция получают в промышленности обжигом известняка:
CaCO3 → CaO + CO2
Оксид кальция – тугоплавкое вещество белого цвета (плавится при температуре 2570 0С), обладает химическими свойствами, присущими основным оксидам активных металлов (I, табл. II, с. 88) [14].
Реакция оксида кальция с водой протекает с выделением большого количества теплоты:
CaO + H2O ═ Ca (OH)2 + Q
Оксид кальция является основной составной частью негашеной извести, а гидроксид кальция – гашеной извести.
Реакция оксида кальция с водой называется гашением извести.
Оксид кальция применяется в основном для получения гашеной извести.
Гидроксид кальция Ca(OH)2 имеет большое практическое значение. Он применяется в виде гашеной извести, известкового молока и известковой воды.
Гашенная известь – тонкий рыхлый порошок, обычно серого цвета (составная часть гидроксида кальция), немного растворим в воде (1,56 г. растворяется в 1 л воды при 20 0С). Тестообразную смесь гашенной извести с цементом, водой и песком применяют в строительстве. Постепенно смесь твердеет:
Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O
Известковое молоко – взвесь (суспензия), похожая на молоко. Она образуется при смешивании избытка гашеной извести с водой. Применяют известковое молоко для получения хлорной извести, при производстве сахара, для приготовления смесей, необходимых в борьбе с болезнями растений, для побелки стволов деревьев.
Известковая вода – прозрачный раствор гидроксида кальция, получаемый при фильтровании известкового молока. Используют ее в лаборатории для обнаружения оксида углерода (IV):
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O
При длительном пропускании оксида углерода (IV) раствор становится прозрачным:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Если полученный прозрачный раствор гидрокарбонатного кальция нагревают, то снова происходит помутнение:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + H2O + CO2 ↑
Подобные процессы протекают также и в природе. Если вода содержит растворенный оксид углерода (IV) и действует на известняк, то некоторая часть карбоната кальция превращается в растворимый гидрокарбонат кальция. На поверхности раствор согревается, и из него вновь выпадает карбонат кальция.
8. Гипс. Различают следующие виды гипса: природный – CaSO4 ∙ 2H2O, жженый – (CaSO4)2 ∙ H2O, безводный – CaSO4.
Жженый (полуводный) гипс, или алебастр, (CaSO4)2 ∙ H2O получают при нагревании природного гипса до 150–180 0С:
2 [CaSO4 ∙ 2H2O] → (CaSO4)2 ∙ H2O + 3H2O ↑
Если смешать порошок алебастра с водой, то образуется полужидкая пластическая масса, которая быстро твердеет. Процесс затвердевания объясняется присоединением воды:
(CaSO4)2 ∙ H2O + 3H2O → 2 [CaSO4 ∙ 2H2O]
Свойство жженого гипса затвердевать используют на практике. Так, например, алебастр в смеси с известью, песком и водой применяют в качестве штукатурки. Из чистого алебастра изготавливают художественные изделия, а в медицине его используют для накладывания гипсовых повязок.
Если природный гипс CaSO4 ∙ 2H2O нагревать при более высокой температуре, то выделяется вся вода:
CaSO4 ∙ 2H2O → CaSO4 + 2H2O↑
Образовавшийся безводный гипс CaSO4 уже не способен присоединить воду, и поэтому его назвали мертвым гипсом.
9. Жесткость воды:
| Жесткость воды и способы ее устранения | ||||||||||
| Состав жесткой воды | Вид жидкости | Способы устранения | ||||||||
| катионы | анионы | по составу | по способу её устранения | |||||||
| Са 2 + | НСО-3 | карбонатная | временная | 1) нагревание | ||||||
| Сl - | некарбонатная | постоянная | 1) добавка соды, | |||||||
| Сl - | общая | 1) пропускание через ионообменник 2) добавка соды | ||||||||
IV. Закрепление знаний (5–7 мин.)
1. Что такое гашенная и негашеная известь и где их применяют?
2. Как получают гипс?
3. Расскажите, какие виды жесткости воды Вы знаете?
4. Какой вред здоровью человека могут нанести повышенное содержание ионов кальция и магния в организме человека, а также их недостаток?
5. Какие функции выполняет кальций в организме человека?
6. Каким образом можно устранить карбонатную жесткость?
7. Как избавиться от некарбонатной жесткости?
V. Домашнее задание (2–3 мин.)
Ответьте на вопросы и выполните упражнения 1–15, § 48,49, решите упражнения 1–4, стр. 132–133 [14].
Для того чтобы выяснить насколько хорошо были усвоены эти два урока и оказывают ли уроки с содержанием экологических знаний благотворное влияние на восприятие учениками нового материала было проведено контрольное тестирование. Тестирование проводилось по 2-м вариантам (Приложение 1), вопросы одного из которых были составлены на основе обычного школьного материала в сочетании с вопросами экологических проблем, связанных с содержанием кальция в организме человека, освещенных в третьей главе.
Результаты тестирования представлены в табл. 3.
Оценка уровня знаний учащихся в 9 классе до и после проведения уроков химии по теме «Кальций и его соединения» с экологическим содержанием.
Таблица 3.
| Оценка | Обычный урок | Урок с экологическим содержанием |
| неудовлетворительно | 0 | 0 |
| удовлетворительно | 1 | 0 |
| хорошо | 1 | 1 |
| отлично | 2 | 3 |
Анализ результатов эксперимента свидетельствует о недостаточном уровне знаний учащихся по экологии, о повышении интереса учащихся к экологическим проблемам, дополнение уроков химии экологической информацией способствует развитию представлений об охране окружающей природной среды, что в конечном итоге привело к лучшему усвоению химических знаний. После проведения уроков с экологическим содержанием все 4 учеников 9 класса школы с. Карасу получили хорошие и отличные оценки.
Выводы
1. Проведен литературный обзор по теме квалификационной работы.
2. Подобран экологический материал для изучения темы «Кальций и его соединения» в школьном курсе химии 9 классов.
3. Приведена методика проведения урока по выбранной теме с экологическим содержанием.
4. Проведены уроки с содержанием обычной школьной программы и с экологическим уклоном.
5. Литературный обзор и Приложение 1 содержат материал, который учителя могут использовать при проведении уроков по химии в сельской в школе.
6. Задачи и тесты, представленные в Приложении 1, могут быть использованы для контрольных мероприятий.
Результаты проведенного в средней школе с. Карасу эксперимента показали улучшение усвоения материала школьниками, что способствовало развитию экологического воспитания школьников и расширило их познания в области охраны окружающей природной среды
Литература
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
