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Il calcio: proprietà e usi dell'elemento
Il calcio è un metallo alcalino-terroso molto abbondante che svolge un ruolo fondamentale nei sistemi biologici, oltre a essere una materia prima fondamentale per l'edilizia, la metallurgia, l'agricoltura e la produzione chimica.
Introduzione all'elemento
Il calcio, simbolo chimico Ca e numero atomico 20, appartiene al gruppo 2 della tavola periodica, noto come metalli alcalino-terrosi. È uno degli elementi più essenziali per la vita e uno degli elementi più utilizzati nell'industria moderna. In natura, il calcio esiste raramente nella sua forma metallica pura, a causa della sua elevata reattività. Si trova invece comunemente sotto forma di composti come il carbonato di calcio (CaCO₃), il fosfato di calcio e il solfato di calcio.
Da un punto di vista geologico, il calcio è il quinto elemento più abbondante nella crosta terrestre e costituisce la spina dorsale di calcare, marmo e gesso. Dal punto di vista biologico, il calcio è indispensabile per la formazione di ossa e denti, per la contrazione muscolare, per la segnalazione nervosa e per la coagulazione del sangue. A livello industriale, i composti di calcio sono indispensabili per la produzione di cemento, la siderurgia, la plastica, il trattamento delle acque e l'agricoltura.
Proprietà chimiche Descrizione
Il calcio è altamente reattivo e forma facilmente composti con l'ossigeno e altri non metalli. Reagisce con l'acqua formando idrossido di calcio e idrogeno gassoso. Nella sua forma pura, il calcio è piuttosto morbido e può essere facilmente modellato. Brucia con una fiamma rossa brillante quando viene acceso nell'aria, formando ossido di calcio. I composti del calcio, in particolare il carbonato di calcio, sono ampiamente utilizzati nei materiali da costruzione e come agenti industriali.
Se esposto all'ossigeno, il calcio forma un sottile strato protettivo di ossido. Non reagisce con l'azoto, ma reagisce con gli acidi, formando sali di calcio. La sua reattività diminuisce man mano che si scende nella tavola periodica, rendendolo meno reattivo di altri elementi come il magnesio.
Proprietà fisiche
Il calcio è un metallo morbido, bianco-argenteo e meno denso di molti altri metalli. La tabella seguente illustra alcune delle principali proprietà fisiche del calcio:
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Proprietà |
Valore |
|
Numero atomico |
20 |
|
Massa atomica |
40,08 g/mol |
|
Densità |
1,54 g/cm³ |
|
Punto di fusione |
842°C |
|
1484°C |
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|
Conducibilità elettrica |
Elevata |
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Aspetto |
Metallo bianco-argenteo, lucido |
|
Durezza |
Morbida (può essere tagliata con un coltello) |
Per ulteriori informazioni, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).
Usi comuni
Il calcio ha una varietà di usi, sia nei sistemi biologici che nelle applicazioni industriali:
- Usi biologici: È un elemento vitale per la salute di ossa e denti, per la funzione muscolare e per la trasmissione nervosa.
- Usi industriali: Il carbonato di calcio è utilizzato come materiale da costruzione e nella produzione di calce. I sali di calcio sono utilizzati nei fertilizzanti, negli additivi alimentari e nel trattamento dell'acqua.
- Altri usi: Il calcio viene utilizzato anche nella produzione di leghe, in particolare nella siderurgia, per migliorare la durezza e la durata.
Metodi di preparazione
Il calcio può essere preparato con diversi metodi:
- Elettrolisi del cloruro di calcio (CaCl2): Questo metodo prevede il passaggio di una corrente elettrica attraverso il cloruro di calcio fuso, che si decompone rilasciando calcio metallico e cloro gassoso.
- Riduzione dell'ossido di calcio (CaO) con l'alluminio: Il calcio può essere estratto anche dall'ossido di calcio mediante riduzione con alluminio ad alte temperature.
Prodotti industriali correlati
Il calcio è un componente fondamentale di una serie di prodotti industriali:
- Cemento e calce: I composti del calcio come il carbonato di calcio e l'ossido di calcio sono fondamentali per la produzione di cemento e calce.
- Acciaieria: Il calcio viene utilizzato nella produzione di acciaio per rimuovere le impurità e migliorare la resistenza del prodotto finale.
- Plastica e gomma: i sali di calcio, come il carbonato di calcio, sono utilizzati come riempitivi nella produzione di plastica e gomma.
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Prodotto |
Composto del calcio |
Funzione primaria |
|
Cemento |
CaO, CaCO₃ |
Legame strutturale |
|
Calce |
CaO, Ca(OH)₂ |
Trattamento chimico, trattamento delle acque |
|
Fertilizzanti |
Fosfati di calcio |
Nutrizione del suolo |
|
Plastica e gomma |
CaCO₃ |
Riempitivo, riduzione dei costi |
|
Additivi per l'acciaio |
Leghe di calcio |
Controllo delle impurità |
Domande frequenti
Quali sono i principali ruoli biologici del calcio?
Il calcio è fondamentale per la formazione di ossa e denti, per la contrazione muscolare e per la trasmissione nervosa. Svolge inoltre un ruolo nella coagulazione del sangue.
Come si ottiene il calcio da fonti naturali?
Il calcio si ottiene principalmente dal calcare e da altri minerali contenenti calcio, che vengono lavorati in operazioni industriali.
Il calcio è pericoloso nella sua forma pura?
Il calcio metallico è reattivo e può essere pericoloso se esposto all'aria o all'acqua. Tuttavia, nelle sue forme composte, è generalmente sicuro e ampiamente utilizzato in vari settori industriali.
Il calcio si trova nell'acqua?
Sì, il calcio si trova comunemente nelle fonti d'acqua naturali, soprattutto sotto forma di sali di calcio disciolti come il carbonato di calcio.
Quali sono le industrie che utilizzano maggiormente il calcio?
I settori dell'edilizia, dell'acciaio e dell'agricoltura sono tra i maggiori consumatori di calcio in varie forme, come il carbonato di calcio, l'ossido di calcio e i sali di calcio.
Chin Trento
