. Кристаллическая решетка α-формы Ca (устойчивой при обычной температуре) гранецентрированная кубическая, а = 5,56Å. Атомный радиус 1,97Å, ионный радиус Ca2+, 1,04Å. Плотность 1,54 г/см3(20 °C). Выше 464 °C устойчива гексагональная β-форма. tпл 851 °C, tкип 1482 °C; температурный коэффициент линейного расширения 22·10-6 (0-300 °C); теплопроводность при 20 °C 125,6 Вт/(м·К) или 0,3 кал/(см·сек·°C); удельная теплоемкость (0-100 °C) 623,9 дж/(кг·К) или 0,149 кал/(г·°C); удельное электросопротивление при 20 °C 4,6·10-8 ом·м или 4,6·10-6ом·см; температурный коэффициент электросопротивления 4,57·10-3 (20 °C). Модуль упругости 26 Гн/м2 (2600 кгс/мм2); предел прочности при растяжении 60 Мн/м2 (6 кгс/мм2); предел упругости 4 Мн/м2 (0,4 кгс/мм2), предел текучести 38 Мн/м2 (3,8 кгс/мм2); относительное удлинение 50%; твердость по Бринеллю 200-300 Мн/м2 (20-30 кгс/мм2). Кальций достаточно высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддается обработке резанием.
Химические свойства Кальция. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ca 4s2, в соответствии с чем Ca в соединениях 2-валентен. Химически Ca очень активен. При обычной температуре Ca легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят в герметически закрытых сосудах или под минеральным маслом. При нагревании на воздухе или в кислороде воспламеняется, давая основной оксид CaO. Известны также пероксиды Ca - CaO2 и CaO4. С холодной водой Ca взаимодействует сначала быстро, затем реакция замедляется вследствие образования пленки Ca(OH)2. Ca энергично взаимодействует с горячей водой и кислотами, выделяя H2 (кроме концентрированной HNO3). С фтором реагирует на холоду, а с хлором и бромом - выше 400 °C, давая соответственно CaF2, CaCl2 и CaBr2. Эти галогениды в расплавленном состоянии образуют с Ca так называемых субсоединения - CaF, CaCl, в которых Ca формально одновалентен. При нагревании Ca с серой получается сульфид кальция CaS, последний присоединяет серу, образуя полисульфиды (CaS2, CaS4 и другие). Взаимодействуя с сухим водородом при 300-400 °C, Ca образует гидрид CaH2 - ионное соединение, в котором водород является анионом. При 500 °C Ca и азот дают нитрид Ca3N2; взаимодействие Ca с аммиаком на холоду приводит к комплексному аммиакату Ca [NH3]6. При нагревании без доступа воздуха с графитом, кремнием или фосфором Ca дает соответственно карбид кальция CaC2, силициды Ca2Si, CaSi, CaSi2 и фосфид Ca3P2. Ca образует интерметаллические соединения с Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn и другие.
Получение Кальция. В промышленности Ca получают двумя нагреванием брикетированной смеси CaO и порошка Al при 1200 °C в вакууме 0,01-0,02 мм рт. ст.; выделяющиеся по реакции: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al2O3 + 3Ca пары Ca конденсируются на холодной поверхности; 2) электролизом расплава CaCl2 и KCl с жидким медно-кальциевым катодом приготовляют сплав Cu - Ca (65% Ca), из которого Ca отгоняют при температуре 950-1000 °C в вакууме 0,1-0,001 мм рт. ст.
Применение Кальция. В виде чистого металла Ca применяют как восстановитель U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb и некоторых редкоземельных металлов из их соединений. Его используют также для раскисления сталей, бронз и других сплавов, для удаления серы из нефтепродуктов, для обезвоживания органических жидкостей, для очистки аргона от примеси азота и в качестве поглотителя газов в электровакуумных приборах. Большое применение в технике получили антифрикционные материалы системы Pb-Na-Ca, а также сплавы Pb-Ca, служащие для изготовления оболочки электрич. кабелей. Сплав Ca-Si-Ca (силикокальций) применяется как раскислитель и дегазатор в производстве качественных сталей.
2. Азот. N2O5; HNO3
3. Фосфор. P2O5; H3PO4
4. Галлий
5. Кремний
6. Электронная формула марганца - 3d⁵4s². У марганца также есть вакантная 4p орбиталь, которая может быть использована для размещения возбужденного s-электрона. Т.е. в возбужденном состоянии марганец имеет 7 неспаренных электронов.
Электронная формула хлора - 3s²3p⁵. У хлора есть вакантная d-орбиталь, на которой могут размещаться возбужденные электроны. Т.о. в возбужденном состоянии атом хлора, как и атом марганца, имеет 7 неспаренных электронов. Это сходство и обуславливает их нахождение в одной группе
7. Электронная формула кислорода - 2s²2p⁴. В наличии 2 неспаренных электрона при отсутствии вакантной орбитали, на которой могли бы размещаться неспаренные электроны в возбужденном состоянии. Таким образом, строение внешнего электронного уровня не позволяет иметь количество неспаренных электронов (и, соответственно, проявлять валентность) равное номеру группы
8. Электронная формула азота - 2s²2p³. Имеется 3 неспаренных электрона, отсутствует вакантная орбиталь. Т.о. азот не может образовать 5 неспаренных электронов и проявить валентность 5. Однако, с точки зрения современных взглядов на валентность, валентные связи образуются не только неспаренные электроны, но и неподеленные электронные пары (в случае азота - пара s-электронов). Т.е. максимальное общее количество валентных связей азота равно 4. (Тут возможен вопрос с подковыркой от преподавателя. Т.к. в п.2 мы рассчитывали оксид азота как пятивалентный, то преподаватель может спросить о том, как согласуются между собой выводы п.2 и п.8. На самом деле, валентность 5 в молекуле высшего оксида азота является формальной (расчетной). Структура высшего оксида:
O2N - O - NO2, т.е. каждый атом азота имеет только 3 валентные связи)
9. Электронная формула фтора 2s²2p⁵. Один неспаренный электрон, отсутствует вакантная орбиталь. Дальнейшее объяснение полностью аналогично п.7
10. Все элементы, проявляющие ярко выраженные металлические свойства, имеют строение внешнего уровня xs¹ или xs² (в том числе это справедливо и для d- и f-элементов). По мере заполнения внешней p-орбитали начинают усиливаться неметаллические свойства. Если элементы с одним или двумя p-элетронами относятся к т.н. переходным элементам проявлять как неметаллические, так и металлические свойства, то по мере дальнейшего заполнения р-орбитали элементы становятся более и более ярко выраженными неметаллами.
11. Есть сомнения в правильности формулировки вопроса - четный ряд большого период содержит 2 металла и 6 неметаллов. Если речь об этих двух металлах в начале ряда, то это вытекает напрямую из п.10. У этих элементов продолжается начатое в нечетном ряду заполнение d-орбитали предыдущего электронного уровня, а внешний уровень имеет только s-электроны, т.е. обуславливает металлические свойства.
16. Электронная формула гелия - 1s², что делает его более похожим на элементы главной подгруппы второй группы, чем на инертные газы восьмой группы.
З.Ы. от автора ответа. Тем не менее, отсутствие вакантных орбиталей и неспаренных электронов (завершенность электронного уровня) у гелия обуславливает его полное сродство с инертными газами (каким он, собственно, и является)