કૅલ્શિયમ

કૅલ્શિયમ : આવર્તક કોષ્ટકના બીજા અગાઉના II સમૂહનું રાસાયણિક ધાતુતત્વ. સંજ્ઞા Ca. તે મુક્ત અવસ્થામાં મળી આવતું નથી. વિપુલતાની ર્દષ્ટિએ બ્રહ્માંડમાં તેરમું અને પૃથ્વી પર પાંચમું સ્થાન, તેમજ ધાતુ તરીકે ત્રીજું સ્થાન ધરાવે છે. પૃથ્વીના પોપડામાં 3.22 % કૅલ્શિયમનાં સંયોજનો છે અને લગભગ સર્વત્ર મળી આવે છે. તે વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના જીવન માટે અત્યંત અગત્યનું છે. હાડકાં, દાંત, ઈંડાંનાં કોચલાં, પરવાળાં, મોતી વગેરેમાં તે હોય છે. દરિયાના પાણીમાં 0.15 % CaCl₂ હોય છે. ગ્રીસ અને ઇજિપ્તના લોકોને ચૂનો બનાવવાની પદ્ધતિની જાણ હતી. ઈ. પૂ. 3500માં મેસોપોટેમિયામાં Ca(OH)₂, રેતી અને પાણીના મિશ્રણનો પ્લાસ્ટર તરીકે ઉપયોગ થતો હતો. તેનાં મુખ્ય ખનિજોમાં આરસપહાણ, ચૂનાનો પથ્થર, આઇસલૅન્ડ સ્પાર, કૅલ્સાઇટ (CaCO₃), ડોલોમાઇટ (MgCO₃CaCO₃), ફ્લોરાઇટ (CaF₂), એન્હાઇડ્રાઇટ (CaSO₄), જિપ્સમ (CaSO₄2H₂O), ઓટાઇટ (Ca₅[PO₄]₃F) અને ઍસ્બેસ્ટૉસ (CaMg₃[SiO₃]₄) છે. ડેવીએ તેને પ્રથમ વાર બનાવીને છૂટું પાડ્યું. કૅલ્સાઇટના નામ પરથી તેનું નામ કૅલ્શિયમ પડ્યું. પિગાળેલ કૅલ્શિયમ ક્લોરાઇડના વિદ્યુતવિભાજનથી Ca ધાતુ મેળવી શકાય છે. CaOનું Alથી અપચયન કરીને, શૂન્યાવકાશમાં નિસ્યંદન કરતાં પણ તે મળે છે. તે વજનમાં હલકી, ચાંદી જેવી સફેદ, તન્ય અને ટીપી શકાય તેવી ધાતુ છે. તેનો પરમાણુક્રમાંક 20 અને પરમાણુભાર 40.08 છે. ગ.બિં. 842-8° સે., ઉ.બિં. 1487° સે., વિ. ઘનતા 1.55/20° સે., ઉપચયનાંક +2, ઇલેક્ટ્રૉન વિન્યાસ [Ar] 4s². ઠંડા પાણી સાથે ધીમેથી પ્રક્રિયા કરે છે પણ ગરમ પાણી સાથેની પ્રક્રિયાથી Ca(OH)₂ અને H₂ મુક્ત થાય છે. ઑક્સિજન અથવા હવામાં બાળતાં CaO મળે છે અને નાઇટ્રોજન સાથે Ca₃N₂ આપે છે. હેલોજન સાથે નીચે પ્રમાણે પ્રક્રિયા થાય છે :

Ca + X₂ = CaX₂; X = F, Cl, Br, I

સંયોજનો : કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ કુદરતમાં વિપુલ પ્રમાણમાં મળી આવતો હોવાને લીધે અને તેમાંથી અન્ય કૅલ્શિયમ સંયોજનો બનતાં હોવાને લીધે તે કૅલ્શિયમનું અગત્યનું સંયોજન ગણાય છે. ઍસિડ સાથેની પ્રક્રિયાથી જે તે પ્રકારના કૅલ્શિયમના ક્ષાર મળે છે :

CaCO₃ + 2 HY → CaY₂ + CO₂ + H₂O

અહીં Y ગમે તે ઋણાયન જેવાં કે PO, Cl^–, C₂H₃O^–, NO₃^–, CrO₄^2–વગેરે હોઈ શકે. તેને ગરમ કરતાં તેમાંથી CO₂ જુદો પડે છે અને CaO મળે છે. કેટો(ઈ. પૂ. 243-149)એ તેની બનાવટ, ગુણધર્મ અને ઉપયોગ વિશે લખ્યું છે. રોમન અને ગ્રીક લોકો બાંધકામમાં તેનો ઉપયોગ કરતા. ચૂનાની પાણી સાથેની આ પ્રક્રિયાથી પુષ્કળ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે અને પ્રક્રિયામિશ્રણ ઊકળતું હોય છે. પ્રક્રિયાને અંતે Ca(OH)₂ બને છે, જે ઠંડા પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય અને ગરમ પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય છે. સામાન્ય ચૂનો અને કેટલાંક પ્લાસ્ટરો Ca(OH)₂, રેતી અને પાણીનું મિશ્રણ હોય છે. ચૂનાને હવામાં ખુલ્લો રાખતાં તેમાંથી પાણી ઊડી જાય છે અને તે સખત બને છે તેમજ કેટલાક સમય પછી હવામાંના CO₂નું અવશોષણ કરીને CaCO₃માં ફેરવાઈ જાય છે. કૅલ્શિયમ ફ્લોરાઇડ(CaF₂ – ફ્લોરસ્પાર)માંથી ફ્લોરિન મેળવવામાં આવે છે, CaCl₂ એ Na₂CO₃ બનાવવાની સોલ્વે પદ્ધતિની ઉપપેદાશ છે. તે ભેજશોષક પદાર્થ તરીકે, બરફ પિગાળવામાં અને ઉદ્યોગમાં બ્રાઇન પ્લાન્ટમાં વપરાય છે. હેમીહાઇડ્રેટ  પ્લાસ્ટર ઑફ પૅરિસ તરીકે ઓળખાય છે. કૅલ્શિયમ ફૉસ્ફેટ Ca₃(PO₄)₂ની H₂SO₄ સાથેની પ્રક્રિયાથી સુપરફૉસ્ફેટ બનાવવામાં આવે છે, જે ખાતર તરીકે ઉપયોગી છે. ચૂના સાથે Cની વિદ્યુતભઠ્ઠીમાં ઊંચા તાપમાને પ્રક્રિયા કરતાં કૅલ્શિયમ કાર્બાઇડ (CaC₂) મળે છે.

CaO + 3C → CaC₂ + CO ­↑

CaC₂ પાણી સાથેની પ્રક્રિયાથી અગત્યનું રસાયણ ઍસેટિલીન મળે છે. તેમાંથી CaCN₂ પણ બનાવવામાં આવે છે. સામાન્ય કાચ સોડિયમ, કૅલ્શિયમ અને સિલિકોનના ઑક્સાઇડનું મિશ્રણ (Na₂O, CaO.5SiO₂) છે.

કૅલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ CaH₂, હાઇડ્રોલિથ અથવા હાઇડ્રોજેનેટ તે Ca ધાતુને H₂ સાથે 400° સે. તાપમાને ગરમ કરતાં મેળવી શકાય છે અને શુષ્ક O₂માં 400°-500° સે. તાપમાને પણ સ્થિર રહે છે. તે સારો અપચાયક છે અને Zn ધાતુ તેમજ COમાંથી HCHO અને CH₂ = CH₂માંથી CH₃CH₃ બનાવવામાં ઉપયોગી છે. પાણી સાથેની પ્રક્રિયાથી 1 kg. હાઇડ્રાઇડ 4.8659706 મી³ (સા.ઉ.દ.) હાઇડ્રોજન આપે છે, જે 0.094 મી³/ (મિનિટ) (કિગ્રા.) લેખે 12 મેગાપાસ્કલ દબાણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

પ્રવીણસાગર સત્યપંથી