Дать характеристику элемента с Z = 20 по его положению в ПСХЭ Д.И. Менделеева. Составить генетический ряд этого эле­мента. Свойства соединений подтвердить уравнениями реакций в молекулярной и ионной форме.

Элемент с атомным номером $Z = 20$ – это кальций (Ca). Давайте рассмотрим его характеристику на основе его положения в периодической системе, генетический ряд и свойства его соединений с примерами уравнений реакций.

1. Положение в Периодической системе

Кальций находится в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева в следующем положении:

• Группа: 2 (вторая группа главной подгруппы, иногда называют "Щелочноземельные металлы")
• Период: 4
• Блок: s-блок
• Электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$

Кальций имеет два электрона на внешнем уровне (4s^2), что определяет его основные химические свойства. В химических реакциях кальций, как правило, теряет два электрона, превращаясь в катион $\text{Ca}^{2+}$, что характерно для всех щелочноземельных металлов.

2. Генетический ряд кальция

Генетический ряд – это последовательность соединений, которые можно получить друг из друга при участии данного элемента. Для кальция такой ряд может выглядеть следующим образом:

1. Металл кальций ($\text{Ca}$)
2. Оксид кальция ($\text{CaO}$)
3. Гидроксид кальция (\text{Ca(OH)_2})
4. Соли кальция, например, хлорид кальция ($\text{CaCl}_2$) и карбонат кальция ($\text{CaCO}_3$)

3. Свойства соединений кальция и уравнения реакций

1. Взаимодействие кальция с кислородом: Кальций активно реагирует с кислородом с образованием оксида кальция:

Оксид кальция ($\text{CaO}$) – это белый твердый кристаллический порошок, который при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция.

2. Взаимодействие оксида кальция с водой: При добавлении воды к оксиду кальция происходит реакция гашения с образованием гидроксида кальция (гашеной извести):

Гидроксид кальция – это основание, которое частично растворяется в воде, образуя слабощелочной раствор, известный как известковая вода.

3. Реакция гидроксида кальция с кислотами: Гидроксид кальция, как типичное основание, реагирует с кислотами с образованием солей кальция и воды. Пример реакции с соляной кислотой:

В ионной форме:

4. Образование карбоната кальция: При пропускании углекислого газа через раствор гидроксида кальция происходит образование карбоната кальция, который выпадает в осадок:

В ионной форме:

Карбонат кальция ($\text{CaCO}_3$) является слабо растворимым в воде и встречается в природе в виде мела, известняка, мрамора.

Заключение

Кальций – это активный щелочноземельный металл, его химическое поведение определяется склонностью образовывать двухзарядный катион ($\text{Ca}^{2+}$). Он вступает в реакции с неметаллами (например, кислородом), кислотами и образует соединения, которые широко применяются в строительстве, промышленности и медицине.