Кальций металлический
Ca
Чистый металлический кальций был получен только в 1808 г. английским физиком Хемфри Дэви с помощью электролиза. Именно Дэви и назвал кальций calx (калькс - «мягкий камень»).
Получение металлического кальция
Существует два основных способа получения чистого кальция.
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ
Кальций в этом случае получают с помощью электрохимического процесса, называемого электролизом. Кратко процесс электролиза можно описать так. В процессе участвуют электроды, один из которых имеет отрицательный заряд и называется катодом, а другой имеет положительный заряд и называется анодом. Электрический ток пропускается между электродами через жидкость, которая проводит электрический ток, и называется электролитом. В результате этого процесса на электродах оседают продукты электролиза.
Нужно сказать, что промышленное производство чистого кальция – это очень сложный технологический процесс. В основе такого производства лежит процесс электролиза расплавленных солей кальция.
CaCl2 = Ca + Cl2
Для того чтобы получить хлорид кальция, дробят известняк и растворяют его в соляной кислоте. Затем сухую и очищенную соль хлорид кальция помещают в ванну из чугуна или стали, в которой уже находится расплавленный медно-кальциевый сплав. Ванна вместе с расплавом в данном процессе является катодом. В роли положительно заряженного электрода анода выступают графитовые блоки, которые находятся над поверхностью электролита.
В результате электролиза выделенный кальций переходит в медно-кальциевый сплав. Хлор образует воздушную смесь, которая может быть использована для хлорирования известкового молока. Из полученного медно-кальциевого сплава отгонкой в вакууме получают чистый металлический кальций. Медно-кальциевый сплав также может использовать непосредственно как сплав.
МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ
В основе этого способа лежит реакция восстановление кальция из его оксида CaO.
4CaO + 2Al -> CaAl2O4 + Ca
Для восстановления кальция применяется металлический порошок алюминия или кремния. В промышленности процесс проходит в вакууме и при высокой температуре.
Металлотермический способ получения кальция в промышленности впервые был применен в США в середине прошлого столетия. Но в российской промышленности более распространен электролитический метод получения кальция.
Применение металлического кальция
Металлический кальций относится к щелочноземельным металлам и имеет высокую химическую активность. Поэтому он применяется в металлургической промышленности для очистки стали от серы. В промышленном производстве кальций используется в технологических процессах восстановления урана, хрома, циркония, цезия, рубидия.
Металлический кальций высокой чистоты используется в технологическом процессе металлотермического восстановления урана из тетрафторида урана. Соединения кальция применяются как флюсы в черной металлургии. Используется металлический кальций и в фармакологии, медицине, оптике.