Canxi: Tính Chất Hóa Học Và Ứng Dụng

Canxi (Ca) là một kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn. Có số hiệu nguyên tử 20. Đây cũng là nguyên tố quan trọng trong tự nhiên, chiếm khoảng 3,4% khối lượng vỏ Trái Đất và đóng vai trò thiết yếu trong cơ thể con người.

1. Tổng Quan Về Canxi

Ký hiệu hóa học Ca

Số nguyên tử 20

Khối lượng nguyên tử40,08 u

Tính chất vật lý

• Là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ dát mỏng.
• Nhiệt độ nóng chảy 842°C.
• Nhiệt độ sôi 1.484°C.
• Khối lượng riêng 1,54 g/cm³.

2. Tính Chất Hóa Học Của Canxi

Canxi là một kim loại hoạt động, có khả năng phản ứng với nhiều chất khác nhau, đặc biệt là trong môi trường ẩm.

a. Tác dụng với phi kim

Tác dụng với oxy (O2)

• Canxi phản ứng với oxy trong không khí ở nhiệt độ cao, tạo thành canxi oxit (CaO).
• Phương trình phản ứng
• 2Ca + O2 → 2CaO

Tác dụng với halogen (F2, Cl2, Br2, I2)

• Canxi phản ứng với các halogen tạo thành muối halogenua.
• Ví dụ
• Ca + Cl2 → CaCl2

Tác dụng với lưu huỳnh (S)

• Ở nhiệt độ cao, canxi phản ứng với lưu huỳnh tạo thành canxi sunfua.
• Phương trình phản ứng
• Ca + S → CaS

b. Tác dụng với nước (H2O)

• Canxi phản ứng chậm với nước ở điều kiện thường, tạo ra canxi hydroxit và giải phóng khí hydro.
• Phương trình phản ứng
• Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑

c. Tác dụng với axit

• Canxi phản ứng mạnh với các axit như HCl, H2SO4 loãng, tạo ra muối và giải phóng khí hydro.
• Ví dụ
• Ca + 2HCl → CaCl2 + H2↑

d. Tác dụng với hợp chất khác

Tác dụng với CO2

• Canxi oxit (CaO) phản ứng với CO2 tạo thành canxi cacbonat (CaCO3).
• Phương trình phản ứng
• CaO + CO2 → CaCO3

Tác dụng với dung dịch kiềm

• Canxi không phản ứng với dung dịch kiềm, nhưng có thể tham gia phản ứng gián tiếp qua trung gian.

e. Khả năng khử

• Canxi là chất khử mạnh, có thể khử các oxit kim loại ít hoạt động hơn ở nhiệt độ cao.
• Ví dụ
• 2Ca + TiO2 → 2CaO + Ti

3. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Canxi

a. Trong công nghiệp

• Canxi oxit (vôi sống) và canxi cacbonat là nguyên liệu chính trong sản xuất xi măng, vôi, và các loại vật liệu xây dựng khác.
• Sử dụng làm chất khử oxi hoặc chất tẩy tạp chất trong quá trình luyện kim.

b. Trong y học

• Canxi là thành phần chính cấu tạo nên xương và răng. Canxi cacbonat thường được sử dụng làm thuốc bổ sung canxi.
• Hợp chất của canxi như canxi gluconat được dùng trong y học trong điều trị hạ canxi huyết.

c. Trong nông nghiệp

• Canxi hydroxit (vôi tôi) được sử dụng nhằm trung hòa độ chua của đất.
• Canxi photphat được sử dụng làm phân bón bổ sung khoáng chất cho cây trồng.

d. Các ứng dụng khác

• Làm chất chống ẩm vì canxi oxit dùng bảo quản thực phẩm và hút ẩm trong môi trường kín.
• Sản xuất hợp kim do canxi sử dụng trong sản xuất hợp kim nhôm – canxi, magiê – canxi.

4. Vai Trò Của Canxi Trong Cơ Thể Con Người

• 99% lượng canxi trong cơ thể tồn tại ở xương và răng.
• Canxi giúp dẫn truyền tín hiệu thần kinh và co cơ.
• Tham gia vào quá trình hình thành cục máu đông.

Canxi là một nguyên tố kim loại quan trọng với rất nhiều tính chất hóa học đặc trưng từ khả năng phản ứng với nước đến vai trò trong việc tạo ra các hợp chất quan trọng. Ngoài ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học và nông nghiệp, còn đóng vai trò không thể thiếu trong cơ thể con người. Hiểu rõ tính chất và vai trò của canxi giúp chúng ta sử dụng hiệu quả hơn trong thực tiễn.