Кальций (Ca): степень окисления, валентность, строение атома

Высшая степень окисления кальция — +2, низшая — 0 (в простом веществе). В соединениях — только +2.

Кальций отдаёт оба электрона 4s² и в соединениях всегда +2; в гидриде CaH₂ у кальция +2, а −1 — у водорода.

Валентность кальция — II (постоянная).

В основном состоянии (4s²) неспаренных электронов нет; два неспаренных появляются в возбуждённом состоянии 4s¹4p¹.

Порядковый номер кальция — 20, поэтому заряд ядра +20: в ядре 20 протонов и 20 нейтронов (у самого распространённого изотопа ⁴⁰Ca, массовое число 40).

Вокруг ядра — 20 электронов на четырёх энергетических уровнях: 2, 8, 8, 2. Число уровней равно номеру периода.

Внешний уровень — 4-й, на нём 2 электрона. Неспаренных электронов в основном состоянии — 0.

Схема: +20 Ca )2 )8 )8 )2

Сокращённо, через остов благородного газа: [Ar]4s².

В возбуждённом состоянии один электрон с 4s переходит на свободную p-орбиталь: 4s² → 4s¹4p¹, неспаренных электронов становится 2.

Кальций — элемент № 20, 4-й период, IIА группа, щёлочноземельный металл.

Электроны по уровням 2, 8, 8, 2; отдав два электрона, атом превращается в ион Ca²⁺ с оболочкой аргона.

Кальций — активный восстановитель: реагирует с холодной водой с выделением водорода, горит кирпично-красным пламенем, при нагревании соединяется с водородом, азотом, галогенами и серой.

Негашёная известь CaO, гашёная Ca(OH)₂, мел и мрамор CaCO₃, гипс CaSO₄·2H₂O — строительные материалы; соли кальция и магния делают воду жёсткой, а в организме кальций — основа костей и зубов.

Простое вещество — серебристо-белый довольно мягкий металл (1,55 г/см³); на воздухе тускнеет, покрываясь оксидом и нитридом.

Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе A_r. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 40 г/моль. Точное значение по IUPAC — 40,08 г/моль.