కాల్షియం (Ca) యొక్క ముఖ్యమైన రసాయన సమ్మేళనాలు

కాల్షియం యొక్క ప్రధాన సమ్మేళనాలకు పరిచయం

కాల్షియం (Ca) ఒక ఆల్కలీన్ ఎర్త్ మెటల్, గ్రూప్ 2 మూలకం, ఇది ప్రకృతిలో సిలికేట్లు, కార్బోనేట్లు మరియు సల్ఫేట్‌లుగా విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది. దీని సమ్మేళనాలు పరిశ్రమ, నిర్మాణం మరియు జీవశాస్త్రంలో కీలకమైనవి. ఈ గైడ్ ఉన్నత పాఠశాల పరీక్షలకు సంబంధించిన ముఖ్యమైన కాల్షియం సమ్మేళనాలను వివరిస్తుంది.

1. కాల్షియం ఆక్సైడ్ (CaO)

రసాయన ఫార్ములా మరియు సాధారణ పేరు

• రసాయన ఫార్ములా: CaO
• సాధారణ పేరు: క్విక్‌లైమ్, బర్న్ట్ లైమ్

ప్రయోగశాల తయారీ

పారిశ్రామిక స్థాయిలో కాల్షియం ఆక్సైడ్ సున్నపురాయి (కాల్షియం కార్బోనేట్) యొక్క ఉష్ణ వియోగం ద్వారా తయారుచేయబడుతుంది.

• ప్రక్రియ: సున్నపురాయిని రోటరీ కిల్‌లో అధిక ఉష్ణోగ్రతకు (1000-1200°C) వేడి చేస్తారు.
• సమతుల్య సమీకరణం:

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

ధర్మాలు మరియు పరీక్షలకు సంబంధించిన చర్యలు

1. స్వభావం: ఇది అధిక ద్రవీభవన స్థానం (2870 K) కలిగిన తెల్లటి, అమోర్ఫస్ ఘనపదార్థం.
2. నీటితో చర్య (సున్నపు చల్లార్చడం): CaO నీటితో తీవ్రంగా చర్య జరిపి, పెద్ద మొత్తంలో ఉష్ణాన్ని విడుదల చేసి కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

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

3. క్షార ఆక్సైడ్ స్వభావం: క్షార ఆక్సైడ్ అయినందున, ఇది ఆమ్ల ఆక్సైడ్‌లతో చర్య జరుపుతుంది.

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

   CaO(s) + SO₂(g)  →  CaSO₃(s)
   

4. ఉపయోగాలు: సిమెంట్ మరియు మోర్టార్‌లో, లోహ సంగ్రహణలో ఫ్లక్స్ (flux) గా, నేల నుండి ఆమ్లత్వాన్ని తొలగించడానికి మరియు ఒక డ్రైయింగ్ ఏజెంట్‌గా (drying agent).

2. కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ (Ca(OH)₂)

రసాయన ఫార్ములా మరియు సాధారణ పేరు

• రసాయన ఫార్ములా: Ca(OH)₂
• సాధారణ పేరు: స్లాక్డ్ లైమ్, హైడ్రేటెడ్ లైమ్
• నీటి ద్రావణం: లైమ్‌వాటర్ (స్పష్టమైన ద్రావణం)
• నీటిలో సస్పెన్షన్: మిల్క్ ఆఫ్ లైమ్ (పలచని సస్పెన్షన్)

తయారీ ప్రక్రియ

కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ ప్రధానంగా క్విక్‌లైమ్‌ను నీటితో ‘చల్లార్చడం’ ద్వారా తయారుచేయబడుతుంది.

• ప్రక్రియ: నీటిని నెమ్మదిగా క్విక్‌లైమ్ (CaO)కి కలుపుతారు. ఈ చర్య ఉష్ణమోచక చర్య (exothermic).
• సమతుల్య సమీకరణం:

  CaO(s) + H₂O(l)  →  Ca(OH)₂(s)
  

ధర్మాలు మరియు పరీక్షలకు సంబంధించిన చర్యలు

1. స్వభావం: తెల్లటి అమోర్ఫస్ పొడి, నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది.
2. కార్బన్ డయాక్సైడ్‌తో చర్య:
   • పలచని రూపం (CO₂ పరీక్ష): CO₂ను లైమ్‌వాటర్ ద్వారా పంపినప్పుడు, కరగని కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటం వలన అది పలచగా మారుతుంది.

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

   • కరిగే బైకార్బోనేట్ ఏర్పడటం: అధిక CO₂ను పంపినట్లయితే, కాల్షియం బైకార్బోనేట్ (కరిగేది) ఏర్పడటం వలన పలచని అవక్షేపం అదృశ్యమవుతుంది.

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

3. క్లోరిన్‌తో చర్య: బ్లీచింగ్ పౌడర్ (కాల్షియం ఆక్సిక్లోరైడ్)ను ఏర్పరుస్తుంది.

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

4. ఉపయోగాలు: మోర్టార్‌లో, సున్నం పూయడానికి, బ్లీచింగ్ పౌడర్ తయారీలో, ఒక యాంటాసిడ్‌గా (antacid) మరియు చక్కెర శుద్ధిలో (sugar refining).

3. ఇతర ముఖ్యమైన కాల్షియం సమ్మేళనాలు

A. కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO₃)

• రసాయన ఫార్ములా: CaCO₃
• సాధారణ పేర్లు: సున్నపురాయి (Limestone), పాలరాయి (Marble), సుద్ద (Chalk), డోలమైట్ (CaCO₃·MgCO₃)

తయారీ

• కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ నుండి: కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను లైమ్‌వాటర్ ద్వారా పంపడం ద్వారా తయారుచేయబడుతుంది.

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

• కాల్షియం క్లోరైడ్ నుండి (పారిశ్రామిక):

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

ధర్మాలు మరియు పరీక్షలకు సంబంధించిన చర్యలు

1. స్వభావం: తెల్లటి ఘనపదార్థం, నీటిలో కరగదు (కానీ బైకార్బోనేట్ ఏర్పడటం వలన CO₂ కలిగిన నీటిలో కరుగుతుంది).
2. ఉష్ణ వియోగం: వేడిచేసినప్పుడు వియోగం చెంది క్విక్‌లైమ్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

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

3. ఆమ్లాలతో చర్య: విలీన ఆమ్లాలతో చర్య జరిపి కార్బన్ డయాక్సైడ్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

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

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

4. ఉపయోగాలు: నిర్మాణ సామగ్రి (పాలరాయి, సున్నపురాయి), ఒక యాంటాసిడ్‌గా, టూత్‌పేస్ట్‌లో, రబ్బర్‌లో ఫిల్లర్‌గా (filler) మరియు సిమెంట్ తయారీలో.

B. కాల్షియం సల్ఫేట్ హెమిహైడ్రేట్ (CaSO₄·½H₂O)

• రసాయన ఫార్ములా: CaSO₄·½H₂O
• సాధారణ పేరు: ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ (POP)
• సంబంధిత సమ్మేళనం: జిప్సం (CaSO₄·2H₂O)

తయారీ

• జిప్సం నుండి: ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ జిప్సం (కాల్షియం సల్ఫేట్ డైహైడ్రేట్)ను నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రతకు (373 K లేదా 100°C) వేడి చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది.
• ప్రక్రియ: జిప్సమ్‌ను జాగ్రత్తగా వేడి చేయడం ద్వారా స్ఫటికీకరణ నీటిలో మూడింట రెండు వంతులు మాత్రమే కోల్పోవడం నిర్ధారించబడుతుంది. అధికంగా వేడి చేయడం వల్ల నిర్జల కాల్షియం సల్ఫేట్ (డెడ్ బర్న్ట్ ప్లాస్టర్) ఏర్పడుతుంది, ఇది నీటితో గట్టిపడదు.
• సమతుల్య సమీకరణం:

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

ధర్మాలు మరియు పరీక్షలకు సంబంధించిన చర్యలు

1. స్వభావం: తెల్లటి పొడి.
2. గట్టిపడే స్వభావం: దీని అతి ముఖ్యమైన ధర్మం నీటితో కలిపినప్పుడు గట్టి ద్రవ్యరాశిగా మారే సామర్థ్యం. ఇది జిప్సం ఏర్పడటానికి తిరిగి జల సంయోగం (rehydration) చెందడం వలన జరుగుతుంది.

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

3. ఉపయోగాలు: విరిగిన ఎముకలకు శస్త్రచికిత్సా కట్టు కట్టడంలో, విగ్రహాలు మరియు బొమ్మలకు అచ్చులను తయారు చేయడంలో, అగ్ని నిరోధక పదార్థాలుగా మరియు పైకప్పులు, గోడలకు అలంకరణ పదార్థంగా.

ముఖ్య కాల్షియం సమ్మేళనాల తులనాత్మక ధర్మాలు

సమ్మేళనం	రసాయన ఫార్ములా	సాధారణ పేరు	ముఖ్య ధర్మం/ఉపయోగం
కాల్షియం ఆక్సైడ్	CaO	క్విక్‌లైమ్	నీటితో చల్లార్చడం, క్షార ఆక్సైడ్, సిమెంట్ తయారీ
కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్	Ca(OH)₂	స్లాక్డ్ లైమ్	CO₂తో పలచగా మారుతుంది, బ్లీచింగ్ పౌడర్‌ను ఏర్పరుస్తుంది
కాల్షియం కార్బోనేట్	CaCO₃	సున్నపురాయి, పాలరాయి	వేడిచేసినప్పుడు వియోగం చెందుతుంది, ఆమ్లాలతో చర్య జరుపుతుంది, నిర్మాణ సామగ్రి
కాల్షియం సల్ఫేట్ హెమిహైడ్రేట్	CaSO₄·½H₂O	ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్	నీటితో కలిపి జిప్సంను ఏర్పరుస్తుంది, శస్త్రచికిత్సా అచ్చులు
కాల్షియం సల్ఫేట్ డైహైడ్రేట్	CaSO₄·2H₂O	జిప్సం	POPకి మూలం, ఎరువు