Calciul se găsește în apă în mod natural. Apa de mare conține aproximativ 400 ppm de calciu. Unul dintre principalele motive pentru abundența calciului în apă este prezența sa naturală în scoarța terestră. Calciul este, de asemenea, un constituent al coralului. Râurile conțin în general 1-2 ppm de calciu, dar în zonele calcaroase râurile pot conține concentrații de calciu de până la 100 ppm.
Exemple de concentrații de calciu în organismele din apă: alge marine luctuca 800-6500 ppm (masă umedă), stridii aproximativ 1500 ppm (masă uscată).
Într-o soluție apoasă calciul este prezent în principal sub formă de Ca2+ (aq), dar poate apărea și sub formă de CaOH+ (aq) sau Ca(OH)2 (aq), sau sub formă de CaSO4 în apa de mare.
Calciul este un determinant important al harnașamentului apei și funcționează, de asemenea, ca un stabilizator al pH-ului, datorită calităților sale de tamponare. De asemenea, calciul conferă apei un gust mai bun.
În ce mod și sub ce formă reacționează calciul cu apa?
Contrazicând magneziul plasat direct deasupra calciului în tabelul periodic, calciul elementar reacționează cu apa la temperatura camerei, conform următorului mecanism de reacție:
Ca (s) + 2H2O (g) -> Ca(OH)2 (aq) + H2 (g)
Această reacție formează hidroxid de calciu care se dizolvă în apă sub formă de sodă, și hidrogen gazos.
Alte mecanisme de reacție importante ale calciului sunt reacțiile de eroziune. Acestea apar de obicei atunci când este prezent dioxidul de carbon. În condiții normale, carbonatul de calciu este insolubil în apă. Când este prezent dioxidul de carbon se formează acid carbonic, afectând compușii de calciu.
Solubilitatea calciului și a compușilor de calciu
Calciu elementar reacționează cu apa. Compușii de calciu sunt mai mult sau mai puțin solubili în apă. Carbonatul de calciu are o solubilitate de 14 mg/L, care se înmulțește cu un factor cinci în prezența dioxidului de carbon. Solubilitatea fosfatului de calciu este de 20 mg/L, iar cea a fluorurii de calciu este de 16 mg/L. Solubilitatea cromatului de calciu este de 170 g/L, iar la 0oC, solubilitatea hipocloratului de calciu este de 218 g/L. Solubilitatea altor compuși de calciu se situează între nivelurile din aceste exemple, de exemplu arsenatul de calciu 140 mg/L, hidroxidul de calciu 1,3 g/L și sulfatul de calciu 2,7-8,8 g/L.
De ce este prezent calciul în apă?
Calciul este prezent în mod natural în apă. El se poate dizolva din roci precum calcarul, marmura, calcitul, dolomitul, gipsul, fluoritul și apatita. Calciul este un factor determinant al durității apei, deoarece poate fi găsit în apă sub formă de ioni Ca2+. Magneziul este celălalt factor determinant al durității.
Calciul este prezent în diverse materiale de construcții, cum ar fi cimentul, varul pentru cărămizi și beton. Este prezent în baterii și se aplică în tencuială sub formă de sulfat de calciu. Metalul se aplică pentru producția de zirconiu și toriu. În industriile siderurgice, calciul este aplicat ca agent de blocaj și este adăugat în aliajele de aluminiu, cupru și plumb. Calciul poate extrage dioxidul de sulf din gazele de eșapament industriale și poate neutraliza acizii sulfurici înainte de evacuare. Alte exemple de aplicații ale calciului sunt hipoclorura de calciu ca înălbitor și pentru dezinfecție, fosfatul de calciu în industria sticlei și a porțelanului, polisulfura și hidroxidul de calciu ca floculanți în tratarea apelor reziduale și fluorura de calciu ca agent de turbiditate în industria emailului, în spectroscopia UV și ca materie primă pentru producția de acid fluid. Calciul poate fi aplicat, de asemenea, pentru îndepărtarea carbonului și a sulfului din fier și aliaje de fier, precum și pentru deshidratarea uleiului. Calcarul este aplicat ca material de umplutură pentru hârtie, făcând ca hârtia să aibă o culoare mai albă, și în materiale plastice pentru a îmbunătăți stabilitatea.
Calciul afectează adesea în mod pozitiv calitatea solului și diverși compuși sunt aplicați ca îngrășământ. De exemplu, soluțiile de CaCl2- sau Ca(NO)3 sunt aplicate în horticultură. Oxidul de calciu este un moluscid deshidratant.
Care sunt efectele calciului în apă asupra mediului?
Calciul este o cerință alimentară pentru toate organismele, cu excepția unor insecte și bacterii. Carbonatul de calciu este o piatră de construcție a scheletelor majorității organismelor marine și a lentilelor oculare. Fosfatul de calciu este necesar pentru structura oaselor și pentru structura dinților organismelor terestre. Plantele conțin în principal oxalat de calciu. Stocarea calciului în plante este de aproximativ 1% din masa uscată.
Calciul este în mare parte responsabil pentru duritatea apei și poate influența negativ toxicitatea altor compuși. Elemente precum cuprul, plumbul și zincul sunt mult mai toxice în apa moale.
În solurile calcaroase, calciul poate imobiliza fierul. Acest lucru poate cauza lipsuri de fier, chiar și atunci când în sol este prezent mult fier.
Duritatea apei influențează organismele acvatice în ceea ce privește toxicitatea metalelor. În apa mai moale permeabilitatea membranelor din branhii este crescută. De asemenea, calciul concurează cu alți ioni pentru locurile de legare în branhii. În consecință, apa dură protejează mai bine peștii de absorbția directă a metalelor. valorile pH-ului de 4,5-4,9 pot dăuna ouălor de somon și somonilor crescuți, atunci când conținutul de calciu, sodiu și clor este scăzut.
Diferiți compuși de calciu pot fi toxici. DL50 la șobolani pentru arsenitul de calciu este de 20 mg/ kg greutate corporală. Carbura de calciu formează un etin inflamabil atunci când intră în contact cu apa și, prin urmare, este considerată periculoasă.
Câteva efecte ale durității apei asupra mediului includ întărirea echipamentelor casnice, deoarece temperaturile ridicate provoacă duritatea carbonatului. Acest lucru poate reduce drastic durata de viață a echipamentelor și determină o creștere a deșeurilor menajere. Carbonatul de calciu interacționează cu detergenții și agenții de curățare. Formarea complexelor cauzează o scădere a eficienței detergenților, ceea ce duce la cerința de aplicare sporită a detergenților și la achiziționarea de dedurizatori (a se vedea, de asemenea, magneziu și apă).
Amplificarea se realizează adesea prin intermediul schimbătorilor de ioni. Aceștia trebuie să fie regenerați cu sare de bucătărie și, prin urmare, împovărează apele reziduale.
Există șase izotopi stabili ai calciului. În prezent, cunoaștem opt izotopi instabili ai calciului. 45Ca este foarte radioactiv și toxic.
Care sunt efectele calciului din apă asupra sănătății?
Calciul este un mineral alimentar care este prezent în corpul uman în cantități de aproximativ 1,2 kg. Niciun alt element nu este mai abundent în organism. Fosfatul de calciu este o substanță de susținere și determină creșterea oaselor și a dinților, împreună cu vitamina D. Calciul este prezent, de asemenea, în țesutul muscular și în sânge. Este necesar pentru dezvoltarea membranei celulare și pentru diviziunea celulară și este parțial responsabil de contracțiile musculare și de coagularea sângelui. Calciul reglează activitatea membranară, ajută la transferul impulsurilor nervoase și la eliberarea de hormoni, stabilizează pH-ul organismului și este o parte esențială a concepției. Pentru a stimula aceste funcții ale organismului, se recomandă un aport zilnic de aproximativ 1000 mg de calciu pentru adulți. Acesta poate fi obținut prin consumul de lactate, cereale și legume verzi.
Carbonatul de calciu funcționează ca un remediu împotriva acidității gastrice și poate fi aplicat pentru a rezolva insuficiența digestivă. Lactatul de calciu poate ajuta organismul în perioadele de deficit de calciu, iar clorura de calciu este un diuretic.
Apa tare poate ajuta la întărirea oaselor și a dinților datorită concentrației sale ridicate de calciu. De asemenea, poate scădea riscul de afecțiuni cardiace. Duritatea apei potabile trebuie să fie peste 8,4 odH. Carbonatul de calciu are un efect pozitiv asupra conductelor de apă din plumb, deoarece formează un strat protector de carbonat de plumb(II). Acest lucru împiedică dizolvarea plumbului în apa potabilă și, prin urmare, împiedică pătrunderea acestuia în corpul uman.
Când se absorb cantități mari de calciu, acest lucru poate influența negativ sănătatea umană. Doza letală de absorbție orală este de aproximativ 5-50 mg/ kg greutate corporală. Calciul metalic corodează pielea atunci când intră în contact cu pielea, ochii și membranele mucoase.
Ce tehnologii de purificare a apei pot fi aplicate pentru a elimina calciul din apă?
Îndepărtarea ionilor de calciu și magneziu din apă se realizează prin dedurizatoare de apă. Acestea sunt schimbătoare de ioni care conțin, de obicei, ioni Na+, care sunt eliberați și înlocuiți cu ioni Ca2+ și Mg2+.
Compușii de calciu pot fi aplicați pentru tratarea apelor uzate. pH-ul și duritatea apei potabile pot fi modificate cu ajutorul carbonatului de calciu și al hidroxidului de calciu.
Literatura și celelalte elemente și interacțiunea lor cu apa
.