Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
содержание

Реферат на тему:

Кальций, соединения кальция, и их свойства

Содержание

Часть первая.

Общая характеристика кальция, распространение на планете,

Часть вторая

Расположение в периодической системе Д.И.Менделеева, строение атома, возможные валентности в соединениях, способность к комплексоутворювання, важнейшие комплексные соединения с биолигандамы.

Часть третья

Роль элемента в жизни растений, потребность различных растений в кальции, возникающие при его избытке и недостатке.

Часть четвертая

Формы и виды кальциевых удобрений, природные и промышленные.

Часть п пятая

Аналитические методы качественного и количественного определения кальция в почве, растениях и сельскохозяйственной продукции.

Список использованной литературы

Часть первая

Кальций один из важнейших биометаллов, распространенный среди них в природе его содержание в земной коре составляет около 3,5%. Он содержится в различных минералах и горных породах (доломиты, мергель, лесы, апатиты и т.п.), есть во многих природных водах. Принимает участие в процессе почвообразования, улучшает структуру почвы, влияет на реакцию среды и подвижность других биоэлементов. Достаточно активный в химическом плане элемент.

Содержание в природе кальция такой:

почву 1,37

морская вода 0,04

животные организмы 0,3

растительные организмы 1,9

Самая распространенная форма элемента карбонат кальция.

Овощные культуры концентрируют в 20-30 раз кальция более чем злаки, особенно это относится к лиственным овощных: шпинат, щавель, салат, капуста, лук, томаты и др. поэтому дефицит кальция локализуют по состоянию овощных культур. Перемещение кальция внутри растения ограничено, поэтому этот элемент является малоподвижным, не подлежит реутилизации.

Содержание кальция в некоторых культурах приведены в таблице.

Культура | продукция | содержание СаО,%

Пшеница | зерно | 0,07

солома | 0,28

Кукуруза | зерно| 0,03

солома | 0,49

Рис | Зерно | 0,07

Горох | Зерно | 0,09

солома | 1,82

зелена маса | 0,35

Люпин | Зерно | 0,28

солома | 0,97

зелена маса | 0,16

Соняшник | Насіння | 0,20

Морква кормова | Коренеплоди | 0,07

бадилля | 1,50

В порівнянні з інших біометалами кальцій в тваринах міститься в найбільшій кількості. Основным його маса (до 99%) зосередено в кісткових тканинах переважно у вигляді гідроксоапатиту Ca5 (PO4) 3OH и інших солей фосфорної кислоти. Кісткові тканьни швидко реагують на зміни водно-сольового складу кровіі виконую роль роль своєрідного буфера, який підтримує рівновагу внутрішнього середовив організму.

В організмі людини і тварин кальцій поступает в основном з продуктах: молоко, овочі, злаки. Наявність грубої клітковини і підвищеної кількості щавлевої кислоти не сприяє засвоєнню кальцію. Особливо важная информация для збагачення організму іонами кальцію має питна вода, в якій є гідрокарбонат кальцию Ca (HCO3) 2.

Кісткові ткании здатні адсорбувати на поверхню Pb, Sr, Ra, U та ін радіонукліди, що веде за собою порушенно кровотворної функції кісткового мозку. Раніше люди вважали, що скелет є опорою тіла і сприяє його руху, та зараз встановили, що він приймає активна уча в обміні речовин і перед усе кальций.

Завчаки активності кальцію його використовують для відновлення деятельных тугоплавких металів (титан, цирконій і т.д.) з оксидів. Кальцій також використовують на виробництві для очистки кричата тавуну від кисню, сірки та фосфору для отримання деятельных міцних сплавів.

Частина друга

Кальцій належить до 4 періоду II групи періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва. Кальцій, виходячи з будови атома, належить до неперехідних елементовів. Для цих елементів характерна постійність ступеней окисления і утворення іонів із завершеною електронною конфігурацією, подібної до оболонки інертних газовів.

Кальций на зовнішньому електронному уровне имеет 2 валентных электрона, которые он может легко отдавать, превращаясь в ионы с электронной конфигурацией аргона.

Атомный радиус кальция меньше, чем атомный радиус металлов I группы вследствие высоких зарядов ядер. Энергия ионизации атомов кальция больше, чем энергия ионизации соответствующего металла I группы. Вследствие малых размеров ионы кальция поляризуются в меньшей степени, чем изоэлектронного ионы щелочных металлов, поэтому соединения кальция в большинстве носят ионный характер. Однако вследствие поляризации аниона катионом Са 2+ проявляется тенденция к образованию ковалентных н связей. Поэтому кальций способен образовывать достаточно прочные донорно-акцепторные н связки с атомами азота и кислорода проявляя при этом комплексообразующие свойства.

Имеет свойство гидратуватися в растворах. По степени онности стоит между литием, натрием, бериллием и магнием с одной стороны и уступает в этом калия, рубидия, стронция, цезия и бария с другой.

Кальций жесткий металл класса а. Для него (класса) характерны малые размеры, высокие заряды, низкая поляризация. Радиус атома кальция 0,94. Он может образовывать комплексные соединения с жесткими лигандами: Н2О, ОН, F-, СИ-, СН3СО2-, N2H4, РО43-, SO42-, СО32-, СИО4-, NO3-, NH3, R-OH, R2O, RNH2. Поскольку биологические комплексы преимущественно образуются из жестких металлов и жестких лигандов эти соединения заслуживают внимания. В исключительных случаях кальций может образовывать биокомплексы с такими переходными лигандами как C6H5NH2, C2H5N, N2-, N3-, Br-, NO2-, SO3-. Кальций также может прочно н связываться с жесткими донорными атомами О, N, F потому что они очень электроотрицательны.

Для кальция характерно распространенное среди биометаллов координационное число 6. Также может быть координационное число 7 в таких соединениях как хелатные четырехчленные кольцо в кристалле [Ca (Hgly Gly Gly) (H2O) 2] Cl2 H2O. Три н связки Са-О карбоксильные, два н связки Са-О пептидные и два н связки идут на Са (ОН) 2.

Кальций очень хорошо вступаетесть в реакцию с гемоцианин и фенилаланином.

Кальций хорошо эт связывается с АТФ и АДФ в результате чего образуются хелаты на концах с фосфатами. В этом случае Са д связывается быстро, но не так сильно как Мg. На этих свойствах построено несколько физиологически важных реакции энергетического обмена.

Доказано, что кальций также может хорошо вступать в реакции комплексообразования с макроциклическими лигандами, например, такими, которые входят в состав порфиринового кольца хлорофилла. Есть фактом является то, что кальций может н связываться с такими макромолекулами как ДНК и РНК. Особенно важным является взаимодействие с тирозил-, пролин- и глутамин-тРНК синтетазы. Он их активирует. Обнаруженные реакции с глутаматдигидрогеназамы и киназами. Входит в состав б-амилаз, фосфолипаз, г-лактазы структурно.

Часть третья

Кальций как и любой биометаллов играет немаловажную роль в функционировании растительных и животных организмов. Это определено его свойствами, которые описаны выше.

В растительной клетке кальций регулирует физико-химическое состояние цитоплазмы: поддерживает коллоидное состояние, определяет совещание с магнием и другими элементами кислотность среды. Благодаря стабильности состояния цитоплазмы наблюдается тургор растения, идет активный обмен и синтез соединений. Кислотность вызывает активизацию или ингибиювання определенных синтезов, определяет направление многих физико-химических реакций. Кальций снижает степень гидратации коллоидов и уровень обводненности тканей в целом, н связывает нуклеотиды. Конечно, при нарушении баланса в первую очередь негативные последствия проявляются в дестабилизации водного обмена.

Также кальций участвует в н язувани атмосферного азота в симбиотических (Rizobium) и свободноживущих бактериях (Azotobacter).

Кальций принимает участие в кооперативном н язвенная О2 (Гемоцианин).

выступает в роли структурного элемента вместе с пектиновыми веществами для стен. В этом "амплуа" формирует "донанивський пространство" один из элементов трансспорта соединений в растении. Вместе с магнием контролирует поступление молибдена, меди, кобальта и других биоэлементов. Есть бар премьером для органических кислот, так крепко эт связывает их переводя в нерастворимую соль (например, для щавелевой в CaC2O4). Концентрируется в старых тканях.

ингибирует глицил-тРНК но обращает инактивацию глутаминсинтетазы. Активно действует в реакциях, д связанных с перераспределением энергии (комплексы АТФ и АДФ).

Кальций влияет на подвижные формы марганца в почве. Особенно остро эта проблема стоит при известковании почв. Mn переходит из степени окисления 2+ до 4+ в которой он недоступен для организмов. Это следует в серьезных нарушениях в плодовитости животных и приводит даже к стерилизации КРС.

Кальций способствует минерализации органических соединений и освобождению различных питательных веществ. Принимает участие в синтезе белковых веществ, способствует образованию хлорофилла, влияет на подвижность ассимилянтов у растений. Кальций нейтрализует в растении щавелевую кислоту, которая образуется при разложении белков

В растениях кальций нужен для преобразования поглощенных нитратов в органические соединения.

При недостатке кальция у растений наблюдается снижение тургора, уменьшение линейного роста побегов (становятся короткими и толстыми, с деревьев янилимы) и концов корней ( "клубни"). Вообще страдают в первую очередь молодежи органы они желтеют, буреют, с являются некрозы.

Иногда агрономы могут идентифицировать ненастоящий избыток калия, магния, бора, хотя это вызвано дефицитом именно кальция. Это наблюдается чаще на легких кислых почвах, где он вымывается. Физико-химические свойства этих почв неблагоприятные для развития растений (кроме кальциефобив).

Обмен кальция осуществляется под влиянием биологически активных веществ, среди которых особенно важен витамин D (кальциферол). Когда в организме наблюдается его малое количество, то замедляется поступление кальция в костные ткани, что приводит к развитию рахита и др. нарушений эт связанных с разм смягчения костей. Устойчивость скелета организма зависит от воздействия на него гравитации и в условиях невесомости нарушается. В сочетании с недостаточной подвижностью человека в космосе нарушается фосфорно-кальциевый обмен, поэтому в меню космонавтов обязанности обязательно включают компоненты обогащенные кальцием.

Особая роль принадлежит кальция в механизме м мышечного сокращения. Этот процесс проходит при взаимодействии двух м мышечных белков-миозина и актина. В результате присоединения ионов кальция актин способен взаимодействовать с миозином с образованием актомиозину, который является катализатором расщепления АТФ, при котором высвобождается энергия для г. мышечного сокращения.

Ионы кальция принимают участие в передаче нервных импульсов в процессе обращения крови, замедляет действие токсинов, повышает устойчивость организма к инфекциям, способствует обмену железа.

Часть четвертая

Кальций как элемент добывают путем электролиза его хлорида (СаНl). Но как элемент его вносить нельзя, потому что эта форма не усваивается растениями. Вносят кальций не столько для обеспечения его баланса как микроэлемента, сколько для регулирования кислотности почвы проводят так называемое известкование.

RH + CaCO3RCa + H2O + CO2

Вместе с известняковыми материалами часто вносят и другие микроэлементы, поскольку подавляющее большинство удобрений с содержанием кальция природного происхождения.

В следующей таблице представлены известняковые удобрения и их свойства

Удобрение | Способ получения | Форма извести в удобрении | Состав (в% на сухое вещество) | Характер действия удобрения

СаО и MgO | общее содержание (СаСО3) | Примеси

Мел | из залежей | СаСО3 | до 56 | 90-100 | 0-10 | быстро

молотый известняк (известняковая мука | размолом твердых известняков | СаСО3 | 42-56 | 75-100 | 0-25 | медленно

молотый доломитизированный известняк и доломит | размолом твердых доломитизированный известняков и доломитов | СаСО3 MgСО3 | 39-54 | 79-100 | 0-25 | очень медленно

Мергель | из залежей | СаСО3 иногда MgСО3| 14-42 | 25-75 | 25-75 | медленная

Пален известь (негашеная) | обжига твердых известняков | СаО | до 100 | - | мало | очень быстро

Пален известь (гашеная, пушонка) | гашения водой жженого извести | Са (ОН) | 75 | - | мало | очень быстро

Известняковые туфы | из залежей | СаСО3 | около 50 | 85-100 | 10-20 | посредственная

Озерное известь (гажа) | из залежей на местах висы-хания водоемов | СаСО3 | 30 и более | 50-100 | 20 | посредственная

Торфотуфы | из залежей | СаСО3 (+ поглощенных Са) | 6-28 | 10-50 | 50 | посредственная

Дефекат | отходы сахарных заводов | СаСО3 с примесями СаО | около 40 | до 22 | около 25 | посредственная

Сапропель (известняковый) | из залежей | СаО | 36,6 | до 12 | около 40 | быстрая

Известкование предупреждает токсичность алюминия, фиксирует фосфор, повышает микробиологическую активность, уравновешивает кислотность (конечно при условии правильного использования).

Часть п пятая

Анализ разделяют на качественный и количественный. Некоторые современные физико-химические методы сочетают в себе оба типа.

Для кальция присущи следующие химические реакции, по которым его определяют в грунтовых вытяжках, растениях, сельскохозяйственной продукции Карбонат аммония осадок белый, аморфный, при нагревании кристаллизуется. Са2 ++ (NH4) 2СО3CaCO3v + 2NH4 Серная кислота (соли щелочных металлов): из концентрированных растворов дает белый осадок Са2 ++ SO42-CaSO4v Оксалат аммония (щавелекислий аммоний) основная качественная реакция в агрохимическому анализе, мешают ионы бария и стронция. Дает белый осадок, который растворяется в минеральных кислотах но нерастворимый в уксусной кислоте. Са2 ++ (NH4) 2С2O42-CaC2O4v + 2NH4 Окраска пламени я. Летучие соли (хлориды или нитраты) окрашивают пламя я в цеглисто-красный цвет. Для определения содержания вместе с магнием (жесткость воды) пользуются трилоном Б, с которым эти металлы образуют комплексное соединение синего цвета.

Эти реакции выполняются в определенных комбинациях, которые дают определение кальция даже при примесямродственных элементов.

Современные методы исследования: Потенциометрия используется кальциеселективний электрод ЭМ-Са-01. Дает верные данные в пределах от 0,1 до 10-4. Мешают магний, барий, натрий, калий, аммоний. При значительных примесях используют несколько электродов для элементов, мешающих и по разнице определяют результат. Также используют потенциометрическое титрования. Пламя яна спектрометрия на спектрофотометрах типа Пушка-4 с фильтром "Са" как качественный так и количественный анализ. Точность в пределах 10-2 10-9. Качественный и быстрый анализ. Атомно-абсорбционные спектрометрия. Все, что относится к п.2. Фотоколориметрування. Используют окрашенные комплексы с ЭДТА. Мешают некоторые элементы. Масс-спектрометрия. Метод меченых атомов.

Экспресс-метод определения присутствия карбонатов кальция в почвах является действие соляной кислотой. При этом почва в разрезе "вскипае".

Дополнительные табличные данные о биоэлемент кальций

Массовая доля кальция в земной коре, морской воде, почве, животных и растениях

Элемент | Земная кора | почва | Морская вода | растения | Животные

Са (кальций) | 3,5 | 1,37 | 0,04 | 0,3 | 1,9

Средняя массовая доля кальция в живом веществе (по В.И.Вернадского)

Декада | Массовая доля | Элементы

ИИ | 1-10 | С, N, Ca

Физико-химические свойства кальция

Символ | рядом-ный номер | электронная формула | степень окисления в живых организмах | радиус атома, пм | радиус иона, пм | энергия ионизации, мДж / моль | стандартный электродный потенциал, В | dидносна электрон

Са | 20 | 1s22s2p63s2p64s2 | 2+ | 197 | 99 | 0.5898 | Ca2 ++ 2eCa-2.866 | 1.00

Значение логарифмов констант устойчивости комплексов кальция с некоторыми биолигандамы

РНК | ДНК | тиамин | Рыбо- флавинами | пиридоксин | биотин | никотинамид | АТФ | АДФ | валиномицин | Энни-Атин

2,32 | 2,20 | - | - | - | - | - | 3,79 | 2,68 | 2,70 | -

Логарифмы констант устойчивости комплексив кальция с Фульвокислоты (ФК) и гуминовыми кислотами (ГК) при различных значениях рН. |

Значение рН

3 | 3,5 | 5 | 7

ФК | 2,7 | 2,0 | 2,9

ГК | 0 | 0 | 6,5

Средние показатели изменения концентрации кальция

Загрузка...

Страницы: 1 2