કેલ્શિયમ (Ca) ના મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક સંયોજનો

કેલ્શિયમ ના મુખ્ય સંયોજનોનો પરિચય

કેલ્શિયમ (Ca) એક આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ છે, જે સમૂહ 2 નું તત્વ છે, અને કુદરતમાં સિલિકેટ્સ, કાર્બોનેટ અને સલ્ફેટ્સ તરીકે વ્યાપકપણે વિતરિત થયેલું છે. તેના સંયોજનો ઉદ્યોગ, બાંધકામ અને જીવવિજ્ઞાનમાં મહત્વપૂર્ણ છે. આ માર્ગદર્શિકા ઉચ્ચ શાળાની પરીક્ષાઓ માટે સંબંધિત સૌથી મહત્વપૂર્ણ કેલ્શિયમ સંયોજનોને આવરી લે છે.

1. કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ (CaO)

રાસાયણિક સૂત્ર અને સામાન્ય નામ

• રાસાયણિક સૂત્ર: CaO
• સામાન્ય નામ: કળીચૂનો (Quicklime), બર્ન્ટ લાઈમ

પ્રયોગશાળામાં તૈયારી

કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ ઔદ્યોગિક સ્તરે ચૂનાના પત્થર (કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ) ના ઉષ્મીય વિઘટન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.

• પ્રક્રિયા: ચૂનાના પત્થરને રોટરી ભઠ્ઠીમાં ઊંચા તાપમાને (1000-1200°C) ગરમ કરવામાં આવે છે.
• સંતુલિત સમીકરણ:

  CaCO₃(s)  $\xrightarrow{\text{1000-1200°C}}$  CaO(s) + CO₂(g)
  

ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ

1. પ્રકૃતિ: તે ઊંચા ગલનબિંદુ (2870 K) ધરાવતો સફેદ, અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ છે.
2. પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા (ચૂનાનું સિલેકિંગ): CaO પાણી સાથે જોરદાર પ્રતિક્રિયા આપે છે, મોટી માત્રામાં ગરમી મુક્ત કરીને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે.

   CaO(s) + H₂O(l)  →  Ca(OH)₂(s) + Heat
   

3. બેઝિક ઓક્સાઇડ પ્રકૃતિ: બેઝિક ઓક્સાઇડ હોવાને કારણે, તે એસિડિક ઓક્સાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

   CaO(s) + SiO₂(s)  $\xrightarrow{\Delta}$  CaSiO₃(s)
   

   CaO(s) + SO₂(g)  →  CaSO₃(s)
   

4. ઉપયોગો: સિમેન્ટ અને મોર્ટારમાં, ધાતુશાસ્ત્રમાં ફ્લક્સ તરીકે, જમીનમાંથી એસિડિટી દૂર કરવા માટે અને સૂકવણી એજન્ટ તરીકે.

2. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (Ca(OH)₂)

રાસાયણિક સૂત્ર અને સામાન્ય નામ

• રાસાયણિક સૂત્ર: Ca(OH)₂
• સામાન્ય નામ: ફોડેલો ચૂનો (Slaked lime), હાઇડ્રેટેડ લાઈમ
• જલીય દ્રાવણ: ચૂનાનું પાણી (સ્વચ્છ દ્રાવણ)
• પાણીમાં નિલંબન: ચૂનાનું દૂધ (દૂધિયું નિલંબન)

તૈયારી પ્રક્રિયા

કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ મુખ્યત્વે પાણી સાથે કળીચૂનાના ‘સ્લેકિંગ’ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.

• પ્રક્રિયા: કળીચૂના (CaO) માં ધીમે ધીમે પાણી ઉમેરવામાં આવે છે. આ પ્રતિક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક છે.
• સંતુલિત સમીકરણ:

  CaO(s) + H₂O(l)  →  Ca(OH)₂(s)
  

ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ

1. પ્રકૃતિ: સફેદ અસ્ફટિકમય પાવડર, પાણીમાં અલ્પ દ્રાવ્ય.
2. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા:
   • દૂધિયું દેખાવ (CO₂ માટે પરીક્ષણ): જ્યારે CO₂ ને ચૂનાના પાણીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બનવાને કારણે તે દૂધિયું બને છે.

     Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g)  →  CaCO₃(s)↓ + H₂O(l)
     

   • દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટનું નિર્માણ: જો વધુ પડતો CO₂ પસાર કરવામાં આવે, તો કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ (દ્રાવ્ય) બનવાથી દૂધિયું અવક્ષેપ અદૃશ્ય થઈ જાય છે.

     CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l)  →  Ca(HCO₃)₂(aq)
     

3. ક્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા: બ્લીચિંગ પાવડર (કેલ્શિયમ ઓક્સીક્લોરાઇડ) બનાવે છે.

   Ca(OH)₂(s) + Cl₂(g)  →  CaOCl₂(s) + H₂O(l)
   

4. ઉપયોગો: મોર્ટારમાં, વાઈટવોશમાં, બ્લીચિંગ પાવડરની તૈયારીમાં, એન્ટાસિડ તરીકે અને ખાંડ શુદ્ધિકરણમાં.

3. અન્ય મહત્વપૂર્ણ કેલ્શિયમ સંયોજનો

A. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (CaCO₃)

• રાસાયણિક સૂત્ર: CaCO₃
• સામાન્ય નામ: ચૂનાનો પત્થર (Limestone), આરસ (Marble), ચોક (Chalk), ડોલોમાઇટ (CaCO₃·MgCO₃)

તૈયારી

• કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાંથી: ચૂનાના પાણીમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પસાર કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે.

  Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g)  →  CaCO₃(s)↓ + H₂O(l)
  

• કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડમાંથી (ઔદ્યોગિક):

  CaCl₂(aq) + Na₂CO₃(aq)  →  CaCO₃(s)↓ + 2NaCl(aq)
  

ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ

1. પ્રકૃતિ: સફેદ ઘન, પાણીમાં અદ્રાવ્ય (પરંતુ બાયકાર્બોનેટ બનવાને કારણે CO₂ ધરાવતા પાણીમાં દ્રાવ્ય).
2. ઉષ્મીય વિઘટન: ગરમ કરવાથી કળીચૂનો અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બનાવવા માટે વિઘટન પામે છે.

   CaCO₃(s)  $\xrightarrow{\text{1000-1200°C}}$  CaO(s) + CO₂(g)
   

3. એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા: કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાયુ ઉત્પન્ન કરવા માટે મંદ એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

   CaCO₃(s) + 2HCl(aq)  →  CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)↑
   

   CaCO₃(s) + H₂SO₄(aq)  →  CaSO₄(s) + H₂O(l) + CO₂(g)↑
   

4. ઉપયોગો: બાંધકામ સામગ્રી (આરસ, ચૂનાનો પત્થર), એન્ટાસિડ તરીકે, ટૂથપેસ્ટમાં, રબરમાં ફિલર તરીકે અને સિમેન્ટના ઉત્પાદનમાં.

B. કેલ્શિયમ સલ્ફેટ હેમિહાઇડ્રેટ (CaSO₄·½H₂O)

• રાસાયણિક સૂત્ર: CaSO₄·½H₂O
• સામાન્ય નામ: પ્લાસ્ટર ઓફ પેરિસ (POP)
• સંબંધિત સંયોજન: જીપ્સમ (CaSO₄·2H₂O)

તૈયારી

• જીપ્સમમાંથી: પ્લાસ્ટર ઓફ પેરિસ જીપ્સમ (કેલ્શિયમ સલ્ફેટ ડાયહાઇડ્રેટ) ને ચોક્કસ તાપમાને (373 K અથવા 100°C) ગરમ કરીને મેળવવામાં આવે છે.
• પ્રક્રિયા: જીપ્સમને કાળજીપૂર્વક ગરમ કરવાથી સ્ફટિકીકરણના પાણીનો માત્ર ત્રણ-ચતુર્થાંશ ભાગ જ દૂર થાય છે. વધુ ગરમ કરવાથી નિર્જળ કેલ્શિયમ સલ્ફેટ (ડેડ બર્ન્ટ પ્લાસ્ટર) બને છે, જે પાણી સાથે સેટ થતું નથી.
• સંતુલિત સમીકરણ:

  CaSO₄·2H₂O(s)  $\xrightarrow{\text{373 K}}$  CaSO₄·½H₂O(s) + 1½H₂O(g)
  

ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ

1. પ્રકૃતિ: સફેદ પાવડર.
2. સેટિંગ ગુણધર્મ: તેનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મ પાણી સાથે મિશ્રણ કર્યા પછી સખત સમૂહમાં સેટ થવાની તેની ક્ષમતા છે. આ જીપ્સમ બનાવવા માટે પુનઃહાઇડ્રેશનને કારણે છે.

   CaSO₄·½H₂O(s) + 1½H₂O(l)  →  CaSO₄·2H₂O(s)
   

3. ઉપયોગો: ફ્રેક્ચર થયેલા હાડકાં માટે સર્જિકલ પટ્ટીઓમાં, મૂર્તિઓ અને રમકડાં માટે કાસ્ટ બનાવવામાં, ફાયર-પ્રૂફિંગ સામગ્રીમાં અને છત અને દિવાલો માટે સુશોભન સામગ્રી તરીકે.

મુખ્ય કેલ્શિયમ સંયોજનોના તુલનાત્મક ગુણધર્મો

સંયોજન	રાસાયણિક સૂત્ર	સામાન્ય નામ	મુખ્ય ગુણધર્મ/ઉપયોગ
કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ	CaO	કળીચૂનો	પાણી સાથે સિલેકિંગ, બેઝિક ઓક્સાઇડ, સિમેન્ટ ઉત્પાદન
કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ	Ca(OH)₂	ફોડેલો ચૂનો	CO₂ સાથે દૂધિયું બને છે, બ્લીચિંગ પાવડર બનાવે છે
કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ	CaCO₃	ચૂનાનો પત્થર, આરસ	ગરમ કરવાથી વિઘટન પામે છે, એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, બાંધકામ સામગ્રી
કેલ્શિયમ સલ્ફેટ હેમિહાઇડ્રેટ	CaSO₄·½H₂O	પ્લાસ્ટર ઓફ પેરિસ	પાણી સાથે જીપ્સમ બનાવવા માટે સેટ થાય છે, સર્જિકલ કાસ્ટ્સ
કેલ્શિયમ સલ્ફેટ ડાયહાઇડ્રેટ	CaSO₄·2H₂O	જીપ્સમ	POP માટે સ્ત્રોત, ખાતર