第一次后见红图片小论文 钙元素.doc

2021年1月19日发(作者：嵇璋)
四川师范大学





绽放生命的元素

钙


2012
化
学
与
材< br>料
科
学
学
院
4
班

1.

引言

................................... ...............................
2

2.

元素简介
.......................... .................................
4

3.

钙的来源和制备
.................................................
7

4.

钙与生活
................ ...........................................
8

5.

钙的重要化合物
...............................................
14

6.

结束语

.
....... .................................................. ...
20

7.

参考文献
........... ..............................................
20

1.

引言


~ 2 ~


有“生命元素

”之称的钙元素可以说是伴随着我们这一生。< br>现代的科学发现，地壳中的各种物质元素按它们的含量多
少可以标出一条曲线，其中钙的含量很高 。我们的身体中
也有这些物质元素，按含量多少也可以标出一条曲线。将
这两条曲线放在一起比 较，您就会发现这两条曲线惊人的
相似，表明着我们生命与自然与大地的必然联系。生命一
旦消 亡，机体中的有机物飘然回归自然，在留下的骨灰中
可以测得钙元素的含量达
1
公斤以 上。这也就表明了钙对
于我们的重要性。下面我们就来探讨一下钙。

~ 3 ~

2.

元素简介

1)

历
史发现

钙是在自然界中分布最广的十个元素之一，但由于它不
易 从化合物中还原成单质状态，所以迟迟未被发现。长时
期里，化学家们将从含碳酸钙的石灰石焙烧获得的 钙的氧
化物当作是不可再分割的物质。
1789
年，拉瓦锡发表的元
素表中 就列有它。
1808
年，英国的戴维、瑞典的贝采利乌
斯、法国的蓬丁，使用汞阴极电 解石灰石制得在电解质，
在阴极的汞齐中提出金属钙。

从此钙被确定为元素，并被< br>命名为
Calcium
，元素符号是
Ca
。
Calcium< br>来自拉丁文中表
示生石灰的词
calx
。


~ 4 ~

2)

总
体特性

钙
（
C alcium
）是一种化学元素，它的化学符号是
Ca
，
它的原子序数是20
，是一种银白色的碱土金属
.
位于第四
周期第
Ⅱ
A
族，位于
s
区。地壳含量为
3.39%
。

3)

原
子属性



原子量为
40.078
原子量单位，原子半径为
180pm
，共
价半径为
174pm
，最外层的电子排布为
4s2.
晶体结构 为面
心立方晶格。

~ 5 ~

4)

物
理属性


物质状态为固态（顺磁性），密 度
1.55
克
/
厘米
3
，熔
点
839℃
，沸点
1484
℃
，硬度
1.5
，电导性
2 0.8
。汽化热
为
153.6kJ/mol
，声速为
3810m/s ,
熔化热为
8.54kJ/mol
。

5)

化
学属性

化学性质活泼，在空气中表面上能形成一层氧化物或氮
化 物薄膜，可减缓进一步腐蚀。跟氧化合生成氧化钙，跟
氮化合生成氮化钙
Ca
3
N
2
，跟氟、氯、溴、碘等化合生成相
应卤化物，跟氢气在
400
℃催化剂作用下生成氢化钙。常温
下跟水反应生成氢氧化钙并放出氢气，跟盐酸、稀硫酸等
反应 生成盐和氢气，跟碳在高温下反应生成碳化钙
CaC
2
。
加热时几乎能还原所 有金属氧化物，在熔融时也能还原许
多金属氯化物。钙常用做合金的脱氧剂，冶金的还原剂，
制 备铬、锆、铀，铁和铁合金的脱硫、脱碳剂，氮和氩气
体的分离剂，以及油类的脱水剂等。

有关钙的方程式：


Ca+2HCl=CaCl2+H2
↑



N2+3Ca=Ca3N2
~ 6 ~



3C+CaO=CaC2+CO
↑



CO2+Ca(OH)2(
过量
)=CaCO3
↓
+H2O


2CO2(
过量
)+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2


SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O


SO3+Ca(OH)2=CaSO4
↓
+H2O


2HNO3+CaCO3=Ca
（
NO3
）
2+H2O+CO2
↑

















2 Cl2+2Ca
（
OH
）
2=CaCl2+Ca
（
ClO< br>）
2+2H2O
CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2
↑

2HF+CaCl2=CaF2+2HCl
SiO2+CaO=CaSiO3
SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2
↑

Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2
↑

CaCO3=CaO+CO2
↑

6)

其
他属性

电负性为
1.00(
泡 林标度
)
，第一电离能为
589.8KJ/mol
，
自然界有
6
种稳定同位素存在，另外有
11
种放射性同位素。

3.

钙的来源和制备



~ 7 ~


存在于血浆在自然界分布广，以化合物的形态存在，如石灰石、白垩、大理石、石膏、磷灰石等；也和骨骼中，
并参与凝血和肌肉的收缩过程。

有电解法及还原法两种方式。

其中电解法是拉特瑙
(au)
于1904
年首先应用的，所用的电解质为
CaCl2
和
CaF2
的混合物。电解槽阳极用石墨等作内衬，阴
极用钢制成。电解析出的钙漂浮在电解质表面，同钢制阴极接触而冷凝在阴极上。还原法是生产金属钙的主要方法。
通常用石灰石为原料，经烧成氧化钙，以 铝粉作还原剂。
粉碎的氧化钙与铝粉按一定比例混合均匀，压制成块。

先由石灰石与盐酸反应得到氯化钙

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
电解氯化钙

CaCl2=(
通电
)Ca +Cl2
4.

钙与生活

1
）人体中的钙

钙是人体必需的矿物质营养素 ，所有的细胞都需要钙。
钙离子
Ca
2+
在生物体中是许多生化过程及生理过 程的触发
器，如触发肌肉收缩、释放激素、传递脉冲、促进血液凝
结、调节心律和分泌乳汁等等 。
Ca
2+
尤为各种高级生物体
~ 8 ~

所必需。

现代医学研究表明，钙营养与体内免疫、神经、
内分泌、消化、循 环、运动、生殖等十多个系统的功能密
切相关，钙离子参与生命进化及生命运动的全过程。也就
是说人类健康离不开钙。用钙剂对一颗已经停止跳动的试
验动物的心脏进行灌流，就可以看到心脏获钙后 又重新恢
复了跳动。钙是骨骼、牙齿和细胞壁形成时的必需结构成
分。骨钙的组成主要是羟磷灰 石结晶，占骨骼重量
40
％以
上，骨钙对维持血钙的浓度极为重要，被称作人体钙元素
的“储存库”。当血钙浓度降低时，可迅速动员骨钙补充，此
过程即为骨质分解；反之钙则在骨 骼“暂存”。

牙齿的化学
组成大部分与骨一致，牙齿的表层为牙釉质（又称珐琅质），牙齿一旦形成和钙化后，新陈代谢就降到最低程度。
血浆中的钙有
48%
为 离子形式，
46%
与蛋白质结合，
3%
为
复合物形式（
Co mplex
），还有
3%
未被确认。血浆中钙浓
度大约为
10
～
11 mg
／
100 mL
，无年龄、性别差异。钙离
子对神经 组织有特殊且重要的影响，如果血钙离子浓度下
降，神经组织会过度兴奋，导致手足抽搐；另一方面，高
血钙抑制神经兴奋。血钙的浓度相当稳定，由副甲状腺素
（
PTH
）精密控制 ，使骨钙和血钙处于平衡之中。血钙浓度
低，则由骨钙补充；反之，血钙浓度高，则将钙沉积于骨
中储存，或经肾脏于尿中排出体外。

人体缺钙的表现，儿

童：

夜惊、夜啼、烦躁、盗汗、
厌食、方颅、佝偻病、骨骼发育不良、免疫力低下、易感
染 。青少年

：腿软、抽筋、体育成绩不佳、疲倦乏力、烦
~ 9 ~

躁、精力不集中、偏食、厌食、蛀牙、牙齿发育不良、易
感冒、易过敏。青壮年：
< br>经常性的倦怠、乏力、抽筋、腰
酸背痛、易感冒、过敏。孕产妇：小腿痉挛、腰酸背痛、
关节痛、浮肿、妊娠高血压等。中老年：

腰酸背痛、小腿
痉挛、骨质疏松和骨质增生 、骨质软化、各类骨折、高血
压、心脑血管病、糖尿病、结石、肿瘤等。

现在市场上 有许
的商家，各式各样的
我们不要一味的听信
钙片并不是越贵越好，
多打着“ 补钙”旗号
钙片让人难分真假。
宣传和广告。而且
我们要根据自身的
情况合理 的选用。尽量通过改善饮食结构，达到从天然食
品中获取足量钙的目的。补钙不是越多越好，重要的是看
吸收。

2)

食
物中的钙

自然的食品 以牛奶和优酪乳所含的钙最多，其他食物如
干豆类、鱼、豆腐、深色的蔬菜如花椰菜、甘蓝类蔬菜和芥兰菜等都含有丰富的钙。此外还有很多添加钙强化的食
物，例如：橙汁、蔓越莓汁、早餐谷类食品 等。也有人服
用钙补充剂以补不足。然而摄取过量的钙可以保持人体中
的血钙溶度
,3 0
岁以前维持骨本
,30
岁以后维持血钙溶度

。
最新的膳食标准指出钙的上限
量是每天
2500 mg
；一般人
~ 10 ~

摄取
每天
只须从自然食物和补充剂中摄取
1500 mg
的钙，便已经足
够。

关于食物中的钙有
2
个很有趣的实验：

实验一：熬棒骨，第四遍才有钙



解放军
309
医院营养科张晔做过一个实验：用
2.5
千克猪棒骨，加入
2
升水和
10
毫升醋，放在高压锅里炖，
待压力上来后炖
20
分钟。把汤和棒骨上的 肉吃完后，再加
入同样
2.5
升水和
10
毫升醋，同样在高压锅里炖
20
分钟。
如此反复。她发现，前三次汤中并没有钙。待到第四次后，
大量钙 质才会从棒骨中被逐渐煮出来，到第
10
遍时钙含量
就会逐渐下降，到第
14
遍后钙就完全没有了。






实验二：



骨汤补钙仅为牛奶的
4%
。



使用除去肌肉的 新鲜猪股骨
500
克，敲碎，采用家
庭常规烹制方法，根据骨骼重量，按比例加入适量 去离子
水和陈醋、食盐、料酒、大葱、生姜等作料，加水量在
1500
毫升左右，以覆 盖骨骼为标准。电炉加热至沸腾，保
持微沸
120
分钟。为了对照，他们制备了无醋骨 汤、低醋
骨汤、高醋骨汤和本底汤汁
(
不放猪骨头的原料汤汁
)
四种 汤，
各组食物原料的比例和加热时间一致。低醋组加入
75
克醋，
高醋组加入
150
克。实验结果表明，无醋组骨汤钙含量与
~ 11 ~