El calcio es un metal alcalinotérreo, es un metal amarillo pálido reactivo que forma una capa oscura de óxido-nitruro cuando se expone al aire. Sus propiedades físicas y químicas son muy similares a las de sus homólogos más pesados, el estroncio y el bario.
El mayor uso del calcio metálico es en la fabricación de acero, debido a su fuerte afinidad química por el oxígeno y el azufre.
El calcio metal puro ahora se fabrica comercialmente calentando cal con aluminio.
Protones y neutrones en Calcio
El calcio es un elemento químico con número atómico 20, lo que significa que hay 20 protones en su núcleo. Número total de protones en el núcleo se llama el número atómico del átomo y se le da el símbolo Z . La carga eléctrica total del núcleo es, por tanto, + Ze, donde e (carga elemental) es igual a 1,602 x 10-19 culombios .
El número total de neutrones en el núcleo de un átomo se llama el número de neutrones del átomo y se le da el símbolo N . Número de neutrones más el número atómico es igual al número de masa atómica: N + Z = A . La diferencia entre el número de neutrones y el número atómico se conoce como exceso de neutrones : D = N – Z = A – 2Z.
Para los elementos estables, suele haber una variedad de isótopos estables. Los isótopos son nucleidos que tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones. Los números de masa de isótopos típicos de calcio son 40; 42; 43; 44; 46.
Principales isótopos del Calcio
El calcio natural es una mezcla de cinco isótopos estables (40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca y 46Ca) y un isótopo con una vida media tan larga que puede considerarse estable para todos los propósitos prácticos (48Ca, con una vida media de aproximadamente 4,3 × 1019 años). El calcio es el primer elemento (más ligero) que tiene seis isótopos naturales.
El calcio-40 está compuesto por 20 protones, 20 neutrones y 20 electrones. Con mucho, el isótopo de calcio más común en la naturaleza es el 40Ca, que constituye el 96,941% de todo el calcio natural. Se produce en el proceso de combustión de silicio a partir de la fusión de partículas alfa y es el nucleido estable más pesado con el mismo número de protones y neutrones.
El calcio-42 está compuesto por 20 protones, 22 neutrones y 20 electrones.
El calcio-43 está compuesto por 20 protones, 23 neutrones y 20 electrones.
El calcio-44 está compuesto por 20 protones, 24 neutrones y 20 electrones.
El calcio-46 está compuesto por 20 protones, 26 neutrones y 20 electrones. 46Ca y 48Ca son los primeros nucleidos «clásicamente estables» con un exceso de seis u ocho neutrones respectivamente. Aunque es extremadamente rico en neutrones para un elemento tan ligero, el 48Ca es muy estable porque es un núcleo doblemente mágico, que tiene 20 protones y 28 neutrones dispuestos en capas cerradas.
Isótopos estables
| Isótopo | Abundancia | Número de neutrones |
| 40Ca | 96,94% | 20 |
| 42Ca | 0,647% | 22 |
| 43Ca | 0,135% | 23 |
| 44Ca | 2,086% | 24 |
| 46Ca | 0,004% | 26 |
Isótopos inestables típicos
| Isótopo | Media vida | Modo de decaimiento | Producto |
| 41Ca | 9,94 (15)×104 a | captura de electrones | 41K |
| 45Ca | 162,61 (9) d | desintegración beta | 45Sc |
Electrones y configuración electrónica
El número de electrones en un átomo eléctricamente neutro es el mismo que el número de protones en el núcleo. Por lo tanto, el número de electrones en el átomo neutro de calcio es 20. Cada electrón está influenciado por los campos eléctricos producidos por la carga nuclear positiva y los otros electrones negativos (Z – 1) en el átomo.
La configuración electrónica del calcio es [Ar] 4s2 .
Los posibles estados de oxidación son +2 .
Al igual que los otros elementos colocados en el grupo 2 de la tabla periódica, el calcio tiene dos electrones de valencia en el orbital s más externo, que se pierden muy fácilmente en las reacciones químicas para formar un ion dipositivo con la configuración electrónica estable de un gas noble, en este caso de argón. Por tanto, el calcio es casi siempre divalente en sus compuestos, que suelen ser iónicos.
Compuesto de Calcio más común
La piedra caliza es un tipo de roca sedimentaria carbonatada. Está compuesto principalmente por los minerales calcita y aragonito, que son diferentes formas cristalinas de carbonato de calcio (CaCO3). El principal componente de la piedra caliza es el carbonato de calcio (CaCO3), también conocido como calcita, que se forma por la compactación de los restos de animales y plantas de coral en el fondo de los océanos. Varía de una sustancia blanca blanda (tiza) a una sustancia muy dura (mármol).
Un protón es una de las partículas subatómicas que forman la materia. En el universo, los protones son abundantes y constituyen aproximadamente la mitad de toda la materia visible. Tiene una carga eléctrica positiva (+ 1e) y una masa en reposo igual a 1,67262 × 10 −27 kg ( 938,272 MeV / c 2 ), marginalmente más ligera que la del neutrón pero casi 1836 veces mayor que la del electrón. El protón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,87 × 10 −15 m, o 0,87 fm, y es un fermión de espín ½.
Los protones existen en los núcleos de los átomos típicos, junto con sus contrapartes neutrales, los neutrones. Los neutrones y protones, comúnmente llamados nucleones , están unidos en el núcleo atómico, donde representan el 99,9 por ciento de la masa del átomo. La investigación en física de partículas de alta energía en el siglo XX reveló que ni el neutrón ni el protón no son los bloques de construcción más pequeños de la materia.
La tabla periódica es una representación tabular de los elementos químicos organizados sobre la base de sus números atómicos, configuraciones electrónicas y propiedades químicas. La configuración electrónica es la distribución de electrones de un átomo o molécula (u otra estructura física) en orbitales atómicos o moleculares. El conocimiento de la configuración electrónica de diferentes átomos es útil para comprender la estructura de la tabla periódica de elementos.
Todo sólido, líquido, gas y plasma está compuesto por átomos neutros o ionizados. Las propiedades químicas del átomo están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los electrones . La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.
Es el principio de exclusión de Pauli que requiere que los electrones de un átomo ocupen diferentes niveles de energía en lugar de que todos se condensen en el estado fundamental. El orden de los electrones en el estado fundamental de los átomos multielectrones comienza con el estado de energía más bajo (estado fundamental) y se mueve progresivamente desde allí hacia arriba en la escala de energía hasta que a cada uno de los electrones del átomo se le ha asignado un conjunto único de números cuánticos. Este hecho tiene implicaciones clave para la construcción de la tabla periódica de elementos.
Las dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde los s están siendo ocupados subniveles. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica se denominan bloque s . De manera similar, el bloque p son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el bloque d son las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el bloque f es la sección de 14 columnas que normalmente se representa separada del cuerpo principal. de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa.
En el caso de átomos con muchos electrones, esta notación puede ser larga, por lo que se utiliza una notación abreviada. La configuración electrónica se puede visualizar como los electrones del núcleo, equivalentes al gas noble del período anterior, y los electrones de valencia (por ejemplo, [Xe] 6s2 para el bario).
Estados de oxidación
Los estados de oxidación se representan típicamente por números enteros que pueden ser positivos, cero o negativos. La mayoría de los elementos tienen más de un posible estado de oxidación. Por ejemplo, el carbono tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4.
La definición actual del estado de oxidación del Libro de Oro de la IUPAC es:
«El estado de oxidación de un átomo es la carga de este átomo después de la aproximación iónica de sus enlaces heteronucleares …»
y el término número de oxidación es casi sinónimo. Un elemento que no se combina con ningún otro elemento diferente tiene un estado de oxidación de 0. El estado de oxidación 0 ocurre para todos los elementos – es simplemente el elemento en su forma elemental. Un átomo de un elemento en un compuesto tendrá un estado de oxidación positivo si se le han eliminado electrones. De manera similar, la adición de electrones da como resultado un estado de oxidación negativo. También hemos distinguido entre los estados de oxidación posibles y comunes de cada elemento. Por ejemplo, el silicio tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4, pero solo -4, 0 y +4 son estados de oxidación comunes.
Resumen
| Elemento | Calcio |
| Numero de protones | 20 |
| Número de neutrones (isótopos típicos) | 40; 42; 43; 44; 46 |
| Numero de electrones | 20 |
| Configuración electronica | [Ar] 4s2 |
| Estados de oxidación | +2 |
Fuente: www.luciteria.com