कैल्शियम (Ca) के महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिक

कैल्शियम के प्रमुख यौगिकों का परिचय

कैल्शियम (Ca) एक क्षारीय मृदा धातु है, समूह 2 का तत्व है, जो प्रकृति में सिलिकेट्स, कार्बोनेट्स और सल्फेट्स के रूप में व्यापक रूप से वितरित है। इसके यौगिक उद्योग, निर्माण और जीव विज्ञान में महत्वपूर्ण हैं। यह मार्गदर्शिका उच्च विद्यालय की परीक्षाओं के लिए प्रासंगिक सबसे महत्वपूर्ण कैल्शियम यौगिकों को शामिल करती है।

1. कैल्शियम ऑक्साइड (CaO)

रासायनिक सूत्र और सामान्य नाम

• रासायनिक सूत्र: CaO
• सामान्य नाम: क्विकलाइम, बिना बुझा चूना

प्रयोगशाला में निर्माण

कैल्शियम ऑक्साइड का निर्माण औद्योगिक पैमाने पर चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) के तापीय अपघटन द्वारा किया जाता है।

• प्रक्रिया: चूना पत्थर को एक घूर्णी भट्टी (rotary kiln) में उच्च तापमान (1000-1200°C) पर गर्म किया जाता है।
• संतुलित समीकरण:

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

गुण और परीक्षा-उपयोगी अभिक्रियाएँ

1. प्रकृति: यह एक सफेद, अनाकार ठोस है जिसका गलनांक उच्च (2870 K) होता है।
2. जल के साथ अभिक्रिया (चूने का बुझाना): CaO जल के साथ तीव्र अभिक्रिया करके, बड़ी मात्रा में ऊष्मा छोड़ते हुए कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड बनाता है।

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

3. क्षारीय ऑक्साइड प्रकृति: एक क्षारीय ऑक्साइड होने के कारण, यह अम्लीय ऑक्साइडों के साथ अभिक्रिया करता है।

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

   CaO(s) + SO₂(g)  →  CaSO₃(s)
   

4. उपयोग: सीमेंट और मोर्टार में, धातु विज्ञान में फ्लक्स के रूप में, मिट्टी की अम्लता दूर करने के लिए, और एक शुष्कन कारक (drying agent) के रूप में।

2. कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca(OH)₂)

रासायनिक सूत्र और सामान्य नाम

• रासायनिक सूत्र: Ca(OH)₂
• सामान्य नाम: बुझा चूना, हाइड्रेटेड चूना
• जलीय विलयन: चूने का पानी (स्पष्ट विलयन)
• जल में निलंबन: दूधिया चूना (दूधिया निलंबन)

निर्माण प्रक्रिया

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड मुख्य रूप से क्विकलाइम को जल के साथ ‘बुझाकर’ तैयार किया जाता है।

• प्रक्रिया: क्विकलाइम (CaO) में धीरे-धीरे जल मिलाया जाता है। यह अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है।
• संतुलित समीकरण:

  CaO(s) + H₂O(l)  →  Ca(OH)₂(s)
  

गुण और परीक्षा-उपयोगी अभिक्रियाएँ

1. प्रकृति: सफेद अनाकार पाउडर, जल में अल्प विलेय।
2. कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया:
   • दूधियापन (CO₂ का परीक्षण): चूने के पानी में CO₂ प्रवाहित करने पर यह अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट के निर्माण के कारण दूधिया हो जाता है।

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

   • घुलनशील बाइकार्बोनेट का निर्माण: यदि अतिरिक्त CO₂ प्रवाहित की जाए, तो दूधिया अवक्षेप कैल्शियम बाइकार्बोनेट (घुलनशील) बनने के कारण गायब हो जाता है।

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

3. क्लोरिन के साथ अभिक्रिया: ब्लीचिंग पाउडर (कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड) बनाता है।

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

4. उपयोग: मोर्टार में, सफेदी करने में, ब्लीचिंग पाउडर के निर्माण में, एंटासिड के रूप में, और चीनी शोधन में।

3. अन्य महत्वपूर्ण कैल्शियम यौगिक

A. कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃)

• रासायनिक सूत्र: CaCO₃
• सामान्य नाम: चूना पत्थर, संगमरमर, चाक, डोलोमाइट (CaCO₃·MgCO₃)

निर्माण

• कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड से: चूने के पानी से कार्बन डाइऑक्साइड प्रवाहित करके तैयार किया जाता है।

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

• कैल्शियम क्लोराइड से (औद्योगिक):

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

गुण और परीक्षा-उपयोगी अभिक्रियाएँ

1. प्रकृति: सफेद ठोस, जल में अघुलनशील (लेकिन बाइकार्बोनेट बनने के कारण CO₂ युक्त जल में घुलनशील)।
2. तापीय अपघटन: गर्म करने पर अपघटित होकर क्विकलाइम और कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है।

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

3. अम्लों के साथ अभिक्रिया: तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न करता है।

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

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

4. उपयोग: भवन निर्माण सामग्री (संगमरमर, चूना पत्थर), एंटासिड के रूप में, टूथपेस्ट में, रबर में भराव (filler) के रूप में, और सीमेंट के निर्माण में।

B. कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट (CaSO₄·½H₂O)

• रासायनिक सूत्र: CaSO₄·½H₂O
• सामान्य नाम: प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP)
• संबंधित यौगिक: जिप्सम (CaSO₄·2H₂O)

निर्माण

• जिप्सम से: प्लास्टर ऑफ पेरिस जिप्सम (कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट) को एक विशिष्ट तापमान (373 K या 100°C) पर गर्म करके प्राप्त किया जाता है।
• प्रक्रिया: जिप्सम को सावधानी से गर्म करने से क्रिस्टलीकरण जल का केवल तीन-चौथाई हिस्सा ही नष्ट होता है। अधिक गर्म करने पर निर्जल कैल्शियम सल्फेट (डेड बर्न प्लास्टर) बनता है, जो जल के साथ सेट नहीं होता।
• संतुलित समीकरण:

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

गुण और परीक्षा-उपयोगी अभिक्रियाएँ

1. प्रकृति: सफेद पाउडर।
2. जमने का गुण: इसका सबसे महत्वपूर्ण गुण जल के साथ मिलाने पर एक कठोर द्रव्यमान में जमने की क्षमता है। यह जिप्सम बनाने के लिए पुनर्जलीकरण (rehydration) के कारण होता है।

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

3. उपयोग: टूटी हुई हड्डियों के लिए सर्जिकल पट्टियों में, मूर्तियों और खिलौनों के लिए साँचे बनाने में, अग्नि-रोधक सामग्री में, और छतों तथा दीवारों के लिए सजावटी सामग्री के रूप में।

प्रमुख कैल्शियम यौगिकों के तुलनात्मक गुण

यौगिक	रासायनिक सूत्र	सामान्य नाम	प्रमुख गुण/उपयोग
कैल्शियम ऑक्साइड	CaO	क्विकलाइम	जल के साथ बुझाना, क्षारीय ऑक्साइड, सीमेंट निर्माण
कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड	Ca(OH)₂	बुझा चूना	CO₂ के साथ दूधिया हो जाता है, ब्लीचिंग पाउडर बनाता है
कैल्शियम कार्बोनेट	CaCO₃	चूना पत्थर, संगमरमर	गर्म करने पर अपघटित होता है, अम्लों के साथ अभिक्रिया करता है, भवन निर्माण सामग्री
कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट	CaSO₄·½H₂O	प्लास्टर ऑफ पेरिस	जल के साथ जम कर जिप्सम बनाता है, सर्जिकल प्लास्टर
कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट	CaSO₄·2H₂O	जिप्सम	POP का स्रोत, उर्वरक