కాల్షియం (Ca) - రసాయన ప్రతిచర్యలు & ధర్మాలు

రసాయన ధర్మాల స్థూల అవలోకనం

కాల్షియం (Ca), ఒక ఆల్కలీన్ ఎర్త్ మెటల్ (గ్రూప్ 2), మధ్యస్థంగా చురుకైన మూలకం. దీని రసాయన ప్రవర్తన ప్రధానంగా దాని రెండు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను సులభంగా కోల్పోయి స్థిరమైన నోబుల్ గ్యాస్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను పొందడానికి దాని ధోరణి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

చర్యాశీలత శ్రేణిలో స్థానం

కాల్షియం హైడ్రోజన్ మరియు ఇనుము లేదా జింక్ వంటి లోహాల కంటే ఎక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ కొన్ని సందర్భాలలో ఆల్కలీ లోహాల (గ్రూప్ 1) మరియు మెగ్నీషియం కంటే తక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఆమ్లాలు మరియు నీటి నుండి హైడ్రోజన్‌ను స్థానభ్రంశం చేయగలదు.

ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ

కాల్షియం తక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ విలువను (పౌలింగ్ స్కేల్: ~1.00) కలిగి ఉంటుంది, ఇది దాని బలమైన లోహ లక్షణం మరియు ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ స్వభావాన్ని సూచిస్తుంది. ఈ ధర్మం అయానిక్ సమ్మేళనాల ఏర్పాటుకు సహాయపడుతుంది, ఇక్కడ కాల్షియం Ca²⁺ కాటయాన్‌గా ఉంటుంది.

సాధారణ చర్యాశీలత

• ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్: [Ar] 4s²
• సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి: +2
• క్షయకరణ కారకం: దాని తక్కువ అయనీకరణ శక్తి మరియు అధిక ఎలక్ట్రోపాజిటివిటీ కారణంగా, కాల్షియం బలమైన క్షయకరణ కారకంగా పనిచేస్తుంది.
• బంధం: ప్రధానంగా రెండు ఎలక్ట్రాన్‌లను దానం చేయడం ద్వారా అయానిక్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది.

గాలి మరియు ఆక్సిజన్ చర్య

కాల్షియం గాలిలోని భాగాలతో చర్య జరిపి దాని ఆక్సైడ్ మరియు నైట్రైడ్ రెండింటినీ ఏర్పరుస్తుంది. స్వచ్ఛమైన ఆక్సిజన్‌లో మండించినప్పుడు, అది ప్రధానంగా ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

ఆక్సిజన్‌తో చర్య

ఆక్సిజన్ లేదా గాలిలో వేడిచేసినప్పుడు, కాల్షియం ఒక విలక్షణమైన ఇటుక-ఎరుపు జ్వాలFlameతో మండి ఘన కాల్షియం ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

సమీకరణం:

2Ca(s) + O₂(g) → 2CaO(s)

నైట్రోజన్‌తో చర్య (గాలి నుండి)

అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, కాల్షియం గాలిలోని ఒక ముఖ్యమైన భాగమైన నైట్రోజన్‌తో చర్య జరిపి ఘన కాల్షియం నైట్రైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

సమీకరణం:

3Ca(s) + N₂(g) → Ca₃N₂(s)

నీరు మరియు ఆవిరి చర్య

కాల్షియం నీటితో చర్య జరుపుతుంది, అయితే ఈ చర్య ఆల్కలీ లోహాల కంటే తక్కువ తీవ్రంగా ఉంటుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద చర్యాశీలత పెరుగుతుంది.

చల్లటి నీటితో చర్య

కాల్షియం చల్లటి నీటితో స్థిరంగా చర్య జరిపి కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది. గ్రూప్ 1 లోహాలతో పోలిస్తే ఈ చర్య తక్కువ తీవ్రంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఏర్పడిన స్వల్పంగా కరిగే కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ లోహ ఉపరితలంపై పాక్షికంగా పూత పూసి, తదుపరి వేగవంతమైన చర్యను నిరోధిస్తుంది.

సమీకరణం:

Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)

ఆవిరితో చర్య

ఎర్రగా కాలిన కాల్షియం ఆవిరిFSteamకి గురైనప్పుడు, మరింత తీవ్రమైన చర్య జరిగి కాల్షియం ఆక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

సమీకరణం:

Ca(s) + H₂O(g) → CaO(s) + H₂(g)

ఆమ్లాలు మరియు క్షారాల చర్య

ఆమ్లాలతో చర్య

కాల్షియం సజల ఆమ్లాలతో సులభంగా చర్య జరిపి సంబంధిత కాల్షియం ఉప్పును ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది.

సజల హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో చర్య

సమీకరణం:

Ca(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂(g)

సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో చర్య

సమీకరణం:

Ca(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(s/aq) + H₂(g)

గమనిక: కాల్షియం సల్ఫేట్ (CaSO₄) నీటిలో స్వల్పంగా కరుగుతుంది. దాని ఏర్పడటం కాల్షియం ఉపరితలం యొక్క నిష్క్రియంకి దారితీస్తుంది, ముఖ్యంగా గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో, తద్వారా తదుపరి చర్యను నిరోధిస్తుంది.

సజల నైట్రిక్ ఆమ్లంతో చర్య

సమీకరణం:

Ca(s) + 2HNO₃(aq) → Ca(NO₃)₂(aq) + H₂(g)

గమనిక: గాఢ లేదా వేడి నైట్రిక్ ఆమ్లంతో, నైట్రిక్ ఆమ్లం యొక్క ఆక్సీకరణ స్వభావం కారణంగా చర్య మరింత సంక్లిష్టంగా ఉండవచ్చు, హైడ్రోజన్ వాయువుకు బదులుగా నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్‌లను ఉత్పత్తి చేసే అవకాశం ఉంది.

క్షారాలతో చర్య

కాల్షియం, ఒక ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ లోహం కాబట్టి, బలమైన క్షారాల (ఉదాహరణకు, NaOH, KOH) సజల ద్రావణాలతో చర్య జరపదు.

ముఖ్య ప్రయోగశాల పరీక్ష/గుర్తింపు ప్రతిచర్యలు

కాల్షియం అయాన్‌లను (Ca²⁺) గుణాత్మక అకర్బన విశ్లేషణలో విలక్షణమైన జ్వాల రంగు మరియు నిర్దిష్ట అవక్షేపణ ప్రతిచర్యల ద్వారా గుర్తిస్తారు.

జ్వాల పరీక్ష

ప్లాటినం తీగతో కొద్ది మొత్తంలో కాల్షియం ఉప్పు ద్రావణాన్ని కాంతిహీనమైన బన్సెన్ జ్వాలలోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, అది జ్వాలకు ఒక విలక్షణమైన ఇటుక-ఎరుపు రంగును ఇస్తుంది. ఈ దృగ్విషయం కాల్షియం యొక్క వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌ల ఉత్తేజం మరియు తదనంతర నిశ్శబ్దం నుండి వస్తుంది.

అమ్మోనియం ఆక్సలేట్ ద్రావణంతో చర్య

తటస్థ లేదా క్షార మాధ్యమంలో, కాల్షియం అయాన్‌లు తెల్లటి కాల్షియం ఆక్సలేట్ (CaC₂O₄) గా అవక్షేపించబడతాయి. ఈ అవక్షేపం ఎసిటిక్ ఆమ్లంలో కరగదు కానీ సజల ఖనిజ ఆమ్లాలలో (ఉదాహరణకు, HCl, HNO₃) సులభంగా కరుగుతుంది.

సమీకరణం:

Ca²⁺(aq) + (NH₄)₂C₂O₄(aq) → CaC₂O₄(s) + 2NH₄⁺(aq)

తెల్లటి అవక్షేపంగా గమనించబడుతుంది.

అమ్మోనియం కార్బోనేట్ ద్రావణంతో చర్య

అమ్మోనియం కార్బోనేట్ ద్రావణాన్ని కలపడం ద్వారా కాల్షియం అయాన్‌లు తెల్లటి కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO₃) గా అవక్షేపించబడతాయి. మెగ్నీషియం అయాన్‌లు కూడా ఉన్నట్లయితే, మెగ్నీషియం కార్బోనేట్ అవక్షేపణను నిరోధించడానికి సాధారణంగా అమ్మోనియం క్లోరైడ్ కలుపుతారు. ఈ అవక్షేపం ఆమ్లాలలో కరుగుతుంది.

సమీకరణం:

Ca²⁺(aq) + (NH₄)₂CO₃(aq) → CaCO₃(s) + 2NH₄⁺(aq)

తెల్లటి అవక్షేపంగా గమనించబడుతుంది.

డైసోడియం హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్ ద్రావణంతో చర్య

అమ్మోనియా ద్రావణంలో, కాల్షియం అయాన్‌లు తెల్లటి కాల్షియం హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్ (CaHPO₄) గా అవక్షేపించబడతాయి. అదనపు అమ్మోనియా ఉన్నట్లయితే, ట్రైకాల్షియం ఫాస్ఫేట్ (Ca₃(PO₄)₂) ఏర్పడవచ్చు.

సమీకరణం (సరళీకృత):

Ca²⁺(aq) + HPO₄²⁻(aq) → CaHPO₄(s)

తెల్లటి అవక్షేపంగా గమనించబడుతుంది. గమనిక: ఈ పరీక్ష తరచుగా ఇతర అడ్డుపడే కాటయాన్‌లను వేరుచేసిన తర్వాత నిర్వహించబడుతుంది.