कॅल्शियमची (Ca) महत्त्वाची रासायनिक संयुगे

कॅल्शियमच्या प्रमुख संयुगांची ओळख

कॅल्शियम (Ca) हा अल्कधर्मी मृदा धातू (alkaline earth metal) असून तो गट 2 मधील मूलद्रव्य आहे. निसर्गात तो सिलिकेट्स, कार्बोनेट्स आणि सल्फेट्सच्या स्वरूपात मोठ्या प्रमाणावर आढळतो. याची संयुगे उद्योग, बांधकाम आणि जीवशास्त्रामध्ये महत्त्वपूर्ण आहेत. हे मार्गदर्शक उच्च माध्यमिक परीक्षेसाठी (high school examinations) संबंधित कॅल्शियमच्या सर्वात महत्त्वाच्या संयुगांचा समावेश करते.

1. कॅल्शियम ऑक्साईड (CaO)

रासायनिक सूत्र आणि सामान्य नाव

• रासायनिक सूत्र: CaO
• सामान्य नाव: कळीचा चुना (Quicklime), भाजलेला चुना (Burnt lime)

प्रयोगशाळेतील तयारी

कॅल्शियम ऑक्साईड औद्योगिक स्तरावर चुनखडीच्या (कॅल्शियम कार्बोनेट) औष्णिक विघटनाने तयार केला जातो.

• प्रक्रिया: चुनखडीला रोटरी भट्टीमध्ये उच्च तापमानावर (1000-1200°C) गरम केले जाते.
• संतुलित समीकरण:

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

गुणधर्म आणि परीक्षेसाठी महत्त्वाच्या अभिक्रिया

1. स्वरूप: हा एक पांढरा, अनाकार घन पदार्थ असून त्याचा वितळण्याचा बिंदू (melting point) उच्च (2870 K) आहे.
2. पाण्यासोबतची अभिक्रिया (चुना निवळणे): CaO पाण्यासोबत तीव्रतेने अभिक्रिया करतो, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात उष्णता बाहेर पडते आणि कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड तयार होते.

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

3. आम्लारीधर्मी ऑक्साईडचे स्वरूप: आम्लारीधर्मी ऑक्साईड असल्यामुळे, तो आम्लधर्मी ऑक्साईडसोबत अभिक्रिया करतो.

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

   CaO(s) + SO₂(g)  →  CaSO₃(s)
   

4. उपयोग: सिमेंट आणि मोर्टारमध्ये, धातूशास्त्रात फ्लक्स म्हणून, जमिनीतील आम्लधर्मीयता कमी करण्यासाठी आणि शुष्कक (drying agent) म्हणून.

2. कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड (Ca(OH)₂)

रासायनिक सूत्र आणि सामान्य नाव

• रासायनिक सूत्र: Ca(OH)₂
• सामान्य नाव: निवळीचा चुना (Slaked lime), हायड्रेटेड चुना (Hydrated lime)
• जलीय द्रावण: चुन्याचे पाणी (Limewater) (स्वच्छ द्रावण)
• पाण्यातील निलंबन: चुन्याचे दूध (Milk of lime) (दुधाळ निलंबन)

तयारीची प्रक्रिया

कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड प्रामुख्याने कळीचा चुना (quicklime) पाण्यासोबत ‘निवळून’ (slaking) तयार केला जातो.

• प्रक्रिया: कळीच्या चुन्यामध्ये (CaO) पाणी हळूहळू मिसळले जाते. ही अभिक्रिया उष्णतादायी (exothermic) आहे.
• संतुलित समीकरण:

  CaO(s) + H₂O(l)  →  Ca(OH)₂(s)
  

गुणधर्म आणि परीक्षेसाठी महत्त्वाच्या अभिक्रिया

1. स्वरूप: पांढरी अनाकार पावडर, पाण्यात कमी विद्राव्य.
2. कार्बन डायऑक्साइडसोबतची अभिक्रिया:
   • दुधाळ दिसणे (CO₂ ची चाचणी): जेव्हा CO₂ चुन्याच्या पाण्यातून (limewater) प्रवाहित केला जातो, तेव्हा अविद्राव्य कॅल्शियम कार्बोनेटच्या निर्मितीमुळे ते दुधाळ होते.

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

   • विद्राव्य बायकार्बोनेटची निर्मिती: जर जास्त प्रमाणात CO₂ प्रवाहित केला, तर कॅल्शियम बायकार्बोनेट (विद्राव्य) तयार झाल्यामुळे दुधाळ अवक्षेप (precipitate) नाहीसा होतो.

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

3. क्लोरीनसोबतची अभिक्रिया: ब्लिचिंग पावडर (कॅल्शियम ऑक्सीक्लोराईड) तयार होते.

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

4. उपयोग: मोर्टारमध्ये, व्हाईटवॉशमध्ये, ब्लिचिंग पावडर तयार करण्यासाठी, आम्लशामक (antacid) म्हणून आणि साखर शुद्धीकरणामध्ये.

3. कॅल्शियमची इतर महत्त्वाची संयुगे

A. कॅल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃)

• रासायनिक सूत्र: CaCO₃
• सामान्य नावे: चुनखडी (Limestone), संगमरवर (Marble), खडू (Chalk), डोलोमाईट (Dolomite) (CaCO₃·MgCO₃)

तयारी

• कॅल्शियम हायड्रॉक्साईडपासून: चुन्याच्या पाण्यातून कार्बन डायऑक्साइड प्रवाहित करून तयार केले जाते.

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

• कॅल्शियम क्लोराईडपासून (औद्योगिक):

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

गुणधर्म आणि परीक्षेसाठी महत्त्वाच्या अभिक्रिया

1. स्वरूप: पांढरा घन पदार्थ, पाण्यात अविद्राव्य (परंतु बायकार्बोनेट निर्मितीमुळे CO₂ असलेल्या पाण्यात विद्रव्य).
2. औष्णिक विघटन: गरम केल्यावर विघटन होऊन कळीचा चुना आणि कार्बन डायऑक्साइड तयार होतो.

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

3. आम्लासोबतची अभिक्रिया: सौम्य आम्लासोबत अभिक्रिया करून कार्बन डायऑक्साइड वायू तयार करतो.

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

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

4. उपयोग: बांधकाम साहित्य (संगमरवर, चुनखडी), आम्लशामक म्हणून, टूथपेस्टमध्ये, रबरमध्ये फिलर म्हणून आणि सिमेंटच्या निर्मितीमध्ये.

B. कॅल्शियम सल्फेट हेमिहायड्रेट (CaSO₄·½H₂O)

• रासायनिक सूत्र: CaSO₄·½H₂O
• सामान्य नाव: प्लॅस्टर ऑफ पॅरिस (पी.ओ.पी.)
• संबंधित संयुग: जिप्सम (Gypsum) (CaSO₄·2H₂O)

तयारी

• जिप्समपासून: जिप्समला (कॅल्शियम सल्फेट डायहायड्रेट) विशिष्ट तापमानापर्यंत (373 K किंवा 100°C) गरम करून प्लॅस्टर ऑफ पॅरिस मिळते.
• प्रक्रिया: जिप्समला काळजीपूर्वक गरम केल्याने केवळ तीन-चतुर्थांश स्फटिकीकरण पाणी (water of crystallization) नष्ट होते याची खात्री होते. जास्त गरम केल्यास निर्जल कॅल्शियम सल्फेट (dead burnt plaster) तयार होते, जे पाण्यासोबत घट्ट होत नाही.
• संतुलित समीकरण:

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

गुणधर्म आणि परीक्षेसाठी महत्त्वाच्या अभिक्रिया

1. स्वरूप: पांढरी पावडर.
2. घट्ट होण्याची क्षमता (Setting Property): पाण्यासोबत मिसळल्यावर घट्ट वस्तुमान (hard mass) बनवण्याची त्याची क्षमता हा त्याचा सर्वात महत्त्वाचा गुणधर्म आहे. हे जिप्सम तयार करण्यासाठीच्या पुनर्जलीकरणामुळे (rehydration) होते.

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

3. उपयोग: फ्रॅक्चर झालेल्या हाडांसाठी शस्त्रक्रियेतील पट्ट्यांमध्ये, पुतळे आणि खेळणी बनवण्यासाठी साचे तयार करण्यात, अग्निरोधक सामग्रीमध्ये आणि छतासाठी व भिंतींसाठी सजावटीच्या सामग्री म्हणून.

कॅल्शियमच्या महत्त्वाच्या संयुगांचे तुलनात्मक गुणधर्म

संयुग	रासायनिक सूत्र	सामान्य नाव	महत्त्वाचा गुणधर्म/उपयोग
कॅल्शियम ऑक्साईड	CaO	कळीचा चुना	पाण्यासोबत निवळणे, आम्लारीधर्मी ऑक्साईड, सिमेंट उत्पादन
कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड	Ca(OH)₂	निवळीचा चुना	CO₂ मुळे दुधाळ होते, ब्लिचिंग पावडर तयार होते
कॅल्शियम कार्बोनेट	CaCO₃	चुनखडी, संगमरवर	गरम केल्यावर विघटन होते, आम्लासोबत अभिक्रिया करते, बांधकाम साहित्य
कॅल्शियम सल्फेट हेमिहायड्रेट	CaSO₄·½H₂O	प्लॅस्टर ऑफ पॅरिस	पाण्यासोबत जिप्सम तयार करण्यासाठी घट्ट होते, शस्त्रक्रियेतील साचे
कॅल्शियम सल्फेट डायहायड्रेट	CaSO₄·2H₂O	जिप्सम	पी.ओ.पी. साठी स्रोत, खत