Бiоелемент кальцiй

Змст Частина перша. Загальна характеристика кальцю, розповсюдження на планет, Частина друга Розташування в перодичнй систем Д Менделва, будова атома, можлив валентност в сполуках, здатнсть до комплексоутворювання, найважливш комплексн сполуки з болгандами. Частина третя Роль елементу в житт рослин, потреба рзних рослин в кальц, проблеми, що виникають при його надлишку та нестач. Частина четверта Форми та види кальцвих добрив, природн та промислов.

Частина п ята Аналтичн методи яксного та кльксного визначення кальцю в грунт, рослинах та сльськогосподарськй продукц. Список використано лтератури Частина перша Кальцй один з найважливших бометалв, найпоширенший серед них у природ його вмст в земнй кор становить близько 3,5. Вн мститься в рзних мнералах грських породах доломти, мергел, леси, апатити тощо, в багатьох природних водах. Прийма участь в процес грунтоутворення, покращу структуру грунту, вплива на реакцю

середовища рухомсть нших боелементв. Досить активний в хмчному план елемент. Вмст в природ кальцю такий грунт 1,37 морська вода 0,04 тваринн органзми 0,3 рослинн органзми 1,9 Найпоширенша форма елементу карбонат кальцю. Овочев культури концентрують у 20-30 разв кальцю бльше нж злаки, особливо це вдноситься до листяних овочевих шпинат, щавель, салат, капуста, цибуля, томати та н. тому дефцит кальцю локалзують за станом овочевих культур.

Перемщення кальцю всередин рослини обмежено, тому цей елемент малорухливим, не пдляга реутилзац. Вмст кальцю в деяких культурах наведено в таблиц. Культурапродукцявмст СаО, Пшеницязерно0,07солома0,28Кукурудзазерно 0,03солома0,49Рисзерно0,07Горохзерно0,09 солома1,82зелена маса0,35Люпинзерно0,28солома0,97зелена маса0,16Соняшникнасння0,20Морква кормовакоренеплоди0,07бадилля1,50 В порвнянн з ншими бометалами кальцй в тваринах мститься в найбльшй клькост.

Основна його маса до 99 зосереджено в ксткових тканинах переважно у вигляд гдроксоапатиту Ca5PO43OH та нших солей фосфорно кислоти. Кстков тканини швидко реагують на змни водно-сольового складу кров виконують роль свордного буфера, який пдтриму рвновагу внутршнього середовища органзму. В органзм людини тварин кальцй поступа в основному з продуктами харчування молоко, овоч, злаки. Наявнсть грубо клтковини пдвищено клькост щавлево кислоти не сприя засвонню кальцю.

Особливо важливе значення для збагачення органзму онами кальцю ма питна вода, в якй гдрокарбонат кальцю CaHCO32. Кстков тканини здатн адсорбувати на поверхню Pb, Sr, Ra, U та н радонуклди, що веде за собою порушення кровотворно функц ксткового мозку. Ранше люди вважали, що скелет опорою тла сприя його руху, та зараз встановили, що вн прийма активну участь в обмн речовин перед усе кальцю. Завдяки активност кальцю його використовують для вдновлення

деяких тугоплавких металв титан, цирконй т.д. з оксидв. Кальцй також використовують на виробництв для очистки криц та чавуну вд кисню, срки та фосфору для отримання деяких мцних сплавв. Частина друга Кальцй належить до 4 пероду II групи перодично системи елементв Д Менделва. Кальцй, виходячи з будови атома, належить до неперехдних елементв. Для цих елементв характерна постйнсть ступеня окислення утворення онв з завершеною електронною

конфгурацю, подбно до оболонки нертних газв. Кальцй на зовншньому електронному рвн ма 2 валентних електрони, як вн може легко вддавати, перетворюючись в они з електронною конфгурацю аргону. Атомний радус кальцю менший нж атомний радус металв групи внаслдок високих зарядв ядер. Енергя онзац атомв кальцю бльша нж енергя онзац вдповдного металу групи. Внаслдок малих розмрв они кальцю поляризуються в меншй мр нж зоелектронн они лужних металв, тому сполуки

кальцю в свой бльшост носять онний характер. Однак внаслдок поляризац анона катоном Са2 проявляться тенденця до утворення ковалентних зв язкв. Тому кальцй здатен утворювати досить мцн донорно-акцепторн зв язки з атомами азоту кисню проявляючи при цьому комплексоутворювальн властивост. Ма властивсть гдратуватися в розчинах. За ступенем онност стоть мж лтм, натрм, берилм та магнм з одного боку поступаться в цьому калю, рубдю,

стронцю, цезю та барю з ншого. Кальцй жорсткий метал класу а. Для нього класу характерн мал розмри, висок заряди, низька поляризаця. Радус атома кальцю 0,94A. Вн може утворювати комплексн сполуки з жорсткими лгандами Н2О, ОН F С СН3СО2 N2H4, РО43 SO42 СО32 СО4 NO3 NH3, R-OH, R2O, RNH2. Оскльки бологчн комплекси переважно утворюються з жорстких металв жорстких лгандв ц

сполуки заслуговують на увагу. У виняткових випадках кальцй може утворювати бокомплекси з такими перехдними лгандами як C6H5NH2, C2H5N, N2 N3 Br NO2 SO3 Кальцй також може мцно зв язуватися з жорсткими донорними атомами О, N, F бо вони дуже електронегативн. Для кальцю характерне найпоширенше серед бометалв координацйне число 6. Також може бути координацйне число 7 в таких сполуках як хелатне чотирьохчленне кльце в кристал CaHgly Gly GlyH2O2 Cl2H2O. Три зв язки Са-О карбоксильн, два зв язки

Са-О пептидн два зв язки йдуть на СаОН2. Кальцй дуже добре вступа в реакцю з гемоцанном та фенлаланном. Кальцй добре пов язуться з АТФ АДФ внаслдок чого утворюються хелати на кнцях з фосфатами. В цьому випадку Са пов язуться швидко, але не так мцно як Мg. На цих властивостях побудовано деклька фзологчно важливих реакц енергетичного обмну. Доведено, що кальцй також може добре вступати в реакц комплексоутворення з макроциклчними лгандами,

наприклад, такими, як входять до складу порфринового кльця хлорофлу. фактом те, що кальцй може зв язуватися з такими макромолекулами як ДНК РНК. Особливо важливою взамодя з трозил пролн- та глутамн-тРНК-синтетазами. Вн х активу. Виявлен реакц з глутаматдигдрогеназами та кназами. Входить до складу -амлаз, фосфолпаз, -лактаз структурно. Частина третя Кальцй як будь-який бометал вдгра неабияку роль у функцонуванн рослинних тваринних органзмв.

Це визначено його властивостями, як описан вище. В рослиннй клтин кальцй регулю фзико-хмчний стан цитоплазми пдтриму колодний стан, визнача нараду з магнм та ншими елементами кислотнсть середовища. Завдяки стабльност стану цитоплазми спостергаться тургор рослини, йде активний обмн та синтез сполук. Кислотнсть спричиня активзацю або нгибювання певних синтезв, визнача напрямок багатьох фзико-хмчних реакцй. Кальцй знижу ступнь гдратац колодв та рвень обводненост тканин в цлому, зв язу нуклеотиди.

Звичайно, що при порушенн балансу в першу чергу негативн наслдки виявляються в дестаблзац водного обмну. Також кальцй прийма участь в зв язуван атмосферного азоту в симботичних Rizobium та вльноживучих бактерях Azotobacter. Кальцй прийма участь в кооперативному зв язуванн О2 гемоцианном. Виступа в рол структурного елементу разом з пектиновими речовинами для стнок. В цьому амплуа форму донанвський простр один з елементв транспорту сполук в рослин.

Разом з магнм контролю надходження молбдену, мд, кобальту та нших боелементв. бар ром для органчних кислот, бо мцно пов язу х переводячи в нерозчинну сль наприклад для щавлево в CaC2O4. Концентруться в старих тканинах. нгибу глцил-тРНК але оберта нактивацю глутамнсинтетази. Активно д в реакцях, пов язаних з перерозподлом енерг комплекси АТФ АДФ. Кальцй вплива на рухом форми марганцю в грунт.

Особливо гостро ця проблема стоть при вапнуванн грунтв. Mn переходить з ступеню окислення 2 до 4 в якй вн недоступний для органзмв. Це виплива в серйозн порушення в плодючост тварин призводить, навть, до стерилзац ВРХ. Кальцй сприя мнералзац органчних сполук звльненню рзних поживних речовин. Прийма участь у синтез блкових речовин, сприя утворенню хлорофлу, вплива на рухомсть асимлянтв у рослин.

Кальцй нейтралзу в рослин щавлеву кислоту, яка утворються при розклад блкв, В рослинах кальцй потрбен для перетворення поглинутих нтратв в органчн сполуки. При нестач кальцю в рослин спостергаться зниження тургору, зменшення лнйного росту пагонв стають короткими товстими, здерев янлими та кнцв корння бульби. Взагал страждають в першу чергу молод органи вони жовтють, бурють, з являються некрози. нод агрономи можуть дентифкувати несправжнй надлишок калю, магню, бору,

хоча це спричинено дефцитом саме кальцю. Це спостергаться частше на легких кислих грунтах, де вн вимиваться. Фзико-хмчн властивост цих грунтв несприятлив для розвитку рослин окрм кальцфобв. Обмн кальцю здйснються пд впливом бологчно активних речовин, серед яких особливо важливий втамн D кальциферол. Коли в органзм спостергаться його мала кльксть, то уповльнються надходження кальцю в кстков тканини, що призводить до розвитку рахту та н. порушень пов язаних з розм якшенням ксток.

Стйксть скелету органзму залежить також вд д на нього гравтац в умовах невагомост порушуться. У поднанн з недостатньою рухомстю людини в космос порушуться фосфорно-кальцвий обмн, тому в меню космонавтв обов язково включають компоненти збагачен кальцм. Особлива роль належить кальцю в механзм м язового скорочення. Цей процес проходить при взамод двох м язових блкв-мозину актину. В результат приднання онв кальцю актин здатен взамодяти з мозином з утворенням актомозину, який каталзатором

розщеплення АТФ, при якому вивльняться енергя для м язового скорочення. они кальцю приймають участь в передач нервових мпульсв в процес звертання кров, уповльню дю токсинв, пдвищу стйксть органзму до нфекцй, сприя обмну залза. Частина четверта Кальцй як елемент добувають шляхом електролзу його хлориду СаНl. Але як елемент його вносити не можна, бо ця форма не засвоються рослинами. Вносять кальцй не стльки для забезпечення його балансу як мкроелемента, скльки для регулювання кислотност

грунту проводять так зване вапнування. RHCaCO3RCaH2OCO2 Разом з вапняковими матералами часто вносять нш мкроелементи, бо переважна бльшсть добрив з вмстом кальцю природного походження. В наступнй таблиц представлен вапняков добрива та х властивост ДобривоСпосб одержанняФорма вапна в добривСклад в на суху речовинуХарактер д добриваСаО MgOзагальний вмст СаСО3ДомшкиКрейдаз покладвСаСО3до 5690-1000-10швидкоМелений вапняк вапнякове борошнорозмелом

твердих вапняквСаСО342-5675-1000-25повльноМелени й доломтизований вапняк доломтрозмелом твердих доломтизованих вапнякв доломтвСаСО3 MgСО339-5479-1000-25дуже повльноМергельз покладвСаСО3 нколи MgСО314-4225-7525-75повльнаПалене вапно негашенеобпалювання твердих вапняквСаОдо 100-малодуже швидкоПалене вапно гашене, пушонкагашення водою паленого вапнаСаОНдо 75-малодуже швидкоВапняков туфиз покладвСаСО3близько 5085-10010-20посередняОзерне вапно гажаз покладв на мсцях виси-хання водоймСаСО330 бльше50-10020посередняТорфотуфиз покладвСаСО3

увбраний Са6-2810-5050посередняДефекатвдходи цукрових заводвСаСО3 з домшками СаОблизько 40до 22близько 25посередняСапропель вапняковийз покладвСаО36,6до 12бля 40швидка Вапнування попереджу токсичнсть алюмню, фксу фосфор, пдвищу мкробологчну активнсть, зрвноважу кислотнсть звичайно за умови правильного використання. Частина п ята Аналз подляють на яксний та кльксний. Деяк сучасн фзико-хмчн методи поднують в соб обидва типи.

Для кальцю властив наступн хмчн реакц, за якими його визначають в грунтових витяжках, рослинах, сльськогосподарськй продукц 1. Карбонат амоню осад блий, аморфний, при нагрванн кристалзуться. Са2NH42СО3CaCO3 2NH4 2. Срчана кислота сол лужних металв з концентрованих розчинв да блий осад Са2SO42-CaSO4 3. Оксалат амоню щавелекислий амонй основна яксна реакця в агрохмчному аналз, заважають они барю та стронцю. Да блий осад, який розчиняться в мнеральних кислотах але нерозчинний в оцтовй кислот.

Са2NH42С2O42-CaC2O42NH4 4. Забарвлення полум я. Летк сол хлориди або нтрати забарвлюють полум я в цеглисто-червоний колр. 5. Для визначення вмсту разом з магнм жорстксть води користуються трилоном Б, з яким ц метали утворюють комплексну сполуку синього кольору. Ц реакц виконуються в певних комбнацях, як дають визначення кальцю навть при домшках спорднених елементв. Сучасн методи дослдження 1. Потенцометря використовуться кальцселективний електрод

ЭМ-Са-01. Да врн дан в межах вд 0,1 до 10-4. Заважають магнй, барй, натрй, калй, амонй. При значних домшках використовують деклька електродв для елементв, що заважають по рзниц визначають результат. Також використовують потенцометричне титрування. 2. Полум яна спектрометря на спектрофотометрах типа Флафо-4 з фльтром Са як яксний так кльксний аналз.

Точнсть в межах 10-2 10-9. Найякснший та найшвидший аналз. 3. Атомно-абсорбцонна спектрометря. Все, що вдноситься до п.2. 4. Фотоколориметрування. Використовують забарвлен комплекси з ЕДТА. Заважають деяк елементи. 5. Масс-спектрометря. 6. Метод мчених атомв. Експрес-метод визначення присутност карбонатв кальцю в грунтах дя соляною кислотою.

При цьому грунт в розрз вскпа. Додатков табличн дан про боелемент кальцй Масова частка кальцю в земнй кор, морськй вод, грунт, тваринах та рослинах ЕлементЗемна кораГрунтМорська водаРослиниТвариниСа кальцй3,51,370,040,31,9 Середня масова частка кальцю в живй речовин по В Вернадському ДекадаМасова часткаЕлементи1-10С, N, Ca Фзико-хмчн властивост кальцю

Символпоряд-ковий номерелектронна формуластупнь окислення в живих органзмахрадус атома, пмрадус она, пменергя онзац, мДжмольстандартний електродний потенцал, Вdдносна електронегативнстьСа201s22s2p63s2p64s221 97990.5898Ca22eCa-2.8661.00 Значення логарифмв констант стйкост комплексв кальцю з деякими болгандами РНКДНКТамнРибо-флавинПрдоксинБотинНкотин амдАТФАДФВалномцинЕнн-атин2,322,20 3,792,682,70-

Логарифми констант стйкост комплексв кальцю з фульвокислотами ФКта гумновими кислотами ГК при рзних значеннях рН. Значення рН33,557ФК2,72,02,9 ГК0 06,5 Середн показники змни концентрац кальцю в рослинах пд впливом гумнових кислот в залежност вд вмсту органчно речовини в субстрат Масова доля в субстратгумнова кислотаорганчна речовина0,51,01,02,55,0Масова доля кальцю,

7557938170 Добуток розчинност деяких малорозчинних сполук кальцю АнониОН СО32-РО43-S2-Добуток розчинност6,510-63,810-9СаНРО4 2,710-7 СаРО42 210-29- Логарифми констант стйкост кальцю з комплексонами Скорочена позначкаПовна назва комплексонуЛогарифм константиИДАмндиоцтова кислота2,59НТАНтрилоцтова кислота6,41ЭДТАЕтилендиамнтетраоцтова кислота10,70ДТПАДиетилентетрамноцтова кислота10,89ТТГАТриетиленгексамноцтова кислота9,89ТПГАТетраетиленпентамнгептаоц

това кислота7,57ОЭДТАОскиетилендиамнтриоцтова кислота8,00ДБТАДигдроксибутилендиамнтетр аоцтова кислота9,39ЭДДЯЕтилендиамндиянтарна кислота4,23ЭДОФАЕтилендиамн-ди2-гдроксиф енол-диоцтова кислота7,20ОЭДФГдроксиетилендифосфонова кислота6,00НТФНтрилтриметиленфосфонова кислота6,68