The vápník Jedná se o kov alkalických zemin, který patří do skupiny 2 periodické tabulky (pan Becambara). Tento kov zaujímá hojné páté místo mezi prvky přítomnými v zemské kůře; za železem a hliníkem. Je reprezentován chemickým symbolem Ca a jeho atomové číslo je 20.
Vápník představuje 3,64% zemské kůry a je nejhojnějším kovem v lidském těle, což představuje 2% jeho hmotnosti. Není v přírodě svobodný; ale je součástí mnoha minerálů a chemických sloučenin.
Například se nachází v minerálu kalcit, který je zase součástí vápence. Uhličitan vápenatý je v zemi přítomen jako mramor, dolomit, skořápka, korály, perly, stalaktity, stalagmity, stejně jako ve skořápkách mnoha mořských živočichů nebo hlemýžďů.
Vápník je navíc součástí dalších minerálů, jako je sádra, anhydrit, fluorit a apatit. Není tedy divu, že je synonymem kostí na kulturní úrovni.
Když je vápník vystaven vzduchu, je pokrytý nažloutlým povlakem, produktem směsi oxidu vápenatého, nitridu a hydroxidu. Čerstvě řezaný povrch je však lesklý, stříbřitě bělavý. Je měkký s tvrdostí na Mohsově stupnici 1,75.
Vápník plní u živých bytostí řadu funkcí, mezi nimi je součástí sloučenin, které určují strukturu a fungování kostního systému; zasahuje do koagulační kaskády aktivací několika koagulačních faktorů, identifikovaných jako faktor IV.
Kromě toho vápník zasahuje do svalové kontrakce, což umožňuje spojení kontraktilních proteinů (aktin a myosin); a usnadňuje uvolňování některých neurotransmiterů, včetně acetylcholinu.
Chemicky se téměř vždy podílí na svých organických nebo anorganických sloučeninách, jako je dvojmocný kation Cadva+. Je to jeden z kationtů s nejvyšším koordinačním číslem, to znamená, že může interagovat s několika molekulami nebo ionty současně.
Rejstřík článků
Sloučeniny vápníku, jako je vápno (CaO) nebo sádra (CaSO4) byly používány po tisíciletí člověkem, aniž by věděli o jejich chemické struktuře. Vápno jako stavební materiál a sádra pro výrobu soch se používaly 7 000 let před naším letopočtem..
V Mezopotámii byla nalezena vápenná pec, která byla používána 2 500 před naším letopočtem. V blízké době byla při stavbě Velké pyramidy v Gíze použita omítka.
Joseph Black (1755) vysvětlil, že vápno je lehčí než vápenec (uhličitan vápenatý), který ho vytváří. Je to proto, že během zahřívání ztrácí oxid uhličitý..
Antoine Lavoiser (1787) dospěl k závěru, že vápno musí být oxidem neznámého chemického prvku.
Sir Humphrey Davy (1808), přesně v roce, kdy objevil bór, udělal totéž s vápníkem pomocí techniky elektrolýzy, kterou používali Jakar Berzelius a Magnus Martin..
Davy izoloval vápník a hořčík pomocí stejného experimentálního designu. Smíchal oxid vápenatý s oxidem rtuťnatým na platinové desce, která byla použita jako anoda (+), zatímco katoda (-) byla platinový drát částečně ponořený ve rtuti.
Elektrolýzou vznikl amalgám vápníku a rtuti. K čištění vápníku byl amalgám podroben destilaci. Čistý vápník však nebyl získán..
Stříbřitě bělavý kov, který se při působení vzduchu změní na šedavě bílý. Ve vlhkém vzduchu získává zakalenou modravě šedou. Pevný nebo suchý prášek. Krystalická struktura zaměřená na obličej.
40,078 g / mol.
842 ° C.
1 484 ° C.
-1,55 g / cm3 pokojová teplota.
-1,378 g / cm3 v kapalném stavu při teplotě tání.
8,54 kJ / mol.
154,7 kJ / mol.
25,929 J / (mol K).
0,63 J / gK
1,0 na Paulingově stupnici
-První ionizace 589,8 kJ / mol
-Druhá ionizace 1145 kJ / mol
-Třetí ionizace 4 912 kJ / mol
-Čtvrtá ionizace 6 490,57 kJ / mol a existují další 4 ionizační energie.
197 hodin
176 ± 22 hodin
22,3 µm / m K při 20 ° C.
201 W / m K.
336 nΩ · m při 20 ° C.
1,75 Mohsovy stupnice.
Vápník má 6 přírodních izotopů: 40AC, 42AC, 43AC, 44AC, 46Ca a 48Ca a 19 radioaktivních syntetických izotopů. Nejhojnější izotopy jsou 40Ca (96,94%), 44Ca (2,086%) a 42Ca (0,647%).
Vápník spontánně reaguje s vodou a vytváří hydroxid vápenatý a plynný vodík. Reaguje s kyslíkem a dusíkem ve vzduchu za vzniku oxidu vápenatého a nitridu vápenatého. Při štípání spontánně hoří na vzduchu.
Když se vápník zahřeje, reaguje s vodíkem za vzniku halogenidu. Reaguje také se všemi halogeny za vzniku halogenidů. Reaguje také s bórem, sírou, uhlíkem a fosforem..
Atomy vápníku jsou spojeny kovovými vazbami, což přispívá jejich dvěma valenčními elektrony k přílivu elektronů. Interakce mezi atomy Ca a výslednými elektronovými pásy tedy definuje krystal s kubickou strukturou soustředěnou na tvářích (ccc ve španělštině nebo fcc v angličtině pro obličejově centrovaný kubický).
Pokud se tento krystalický krystal vápníku zahřeje na teplotu kolem 450 ° C, prochází přechodem do fáze hcp (kompaktní šestihranný nebo šestihranný nejblíže zabalený). To znamená, že struktura se stává hustší, jako by se pohyb elektronů a vibrace atomů zmenšily na vzdálenost, která je odděluje..
Atom vápníku má následující elektronickou konfiguraci:
[Ar] 4 sdva
Což by vysvětlovalo, že dva valenční elektrony pro tento kov pocházejí z jeho nejvzdálenějšího 4s orbitalu. Když je ztratí, vytvoří se dvojmocný kation Cadva+, izoelektronický na argon vzácného plynu; tj. Ar i Cadva+ mít stejný počet elektronů.
Jsou to 4s orbitaly vápníku, které se spojují, aby vytvořily valenční pásmo těchto krystalů. Totéž se děje s prázdnými 4p orbitaly, které vytvářejí vodivé pásmo.
Vápník se komerčně vyrábí elektrolýzou roztaveného chloridu vápenatého. U elektrod dochází k následujícím reakcím:
Na anodě: 2Cl- (l) => Cldva (g) + 2e-
Vápník se ukládá jako kov na katodu zachycením iontů iontů vápníku elektrony.
Na katodě: Cadva+ (l) + 2 e- => Ca (s)
V malém měřítku lze vápník vyrábět redukcí oxidu vápenatého hliníkem nebo chloridu vápenatého kovovým sodíkem..
6 CaO + 2 Al => 3 Ca + Ca3DodvaNEBO6
CaCldva + 2 Na => Ca + NaCl
Vápník se používá jako přísada při výrobě skleněných žárovek a do žárovky se přidává během počáteční fáze výroby. Také se přidává na konci, aby se spojil s plyny, které zůstaly uvnitř baňky..
Používá se jako dezintegrátor při výrobě kovů, jako je měď a ocel. Slitina vápníku a cesia se používá v kamíncích zapalovačů k vytváření jisker. Vápník je redukční činidlo, ale má také deoxidační a deoxidační aplikace.
Vápník se používá při přípravě kovů, jako je chrom, thorium, uran, zirkon a další z jejich oxidů. Používá se jako legovací činidlo pro hliník, měď, olovo, hořčík a další obecné kovy; a jako deoxidátor pro některé vysokoteplotní slitiny.
Vápník ve slitině s olovem (0,04%) slouží jako plášť pro telefonní kabely. Používá se ve slitinách s hořčíkem v ortopedických implantátech k prodloužení jejich životnosti.
Jedná se o výplňový materiál do keramiky, skla, plastů a barev, jakož i surovinu pro výrobu vápna. Vysoce čistý syntetický uhličitan se léčebně používá jako antacidum a jako doplněk vápníku ve stravě. Používá se také jako přísada do potravin.
Oxid vápenatý se používá ve stavebnictví a používá se jako obložení stěn. Je také zabudován do betonu. V 19. století byly bloky oxidu vápenatého spáleny, aby osvětlovaly jeviště intenzivním bílým světlem..
Vápno (opět oxid vápenatý) se používá k odstranění nežádoucích složek, jako je oxid křemičitý (SiOdva) přítomný v železném materiálu. Produktem reakce je křemičitan vápenatý (CaSiO3) s názvem „spodina“.
Vápno se spojuje s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého; Tato sloučenina vločkuje a klesá, táhne nečistoty na dno nádrží..
Vnitřek komínů je obložen vápnem, aby se vyloučily výpary z továren. Například zachycuje oxid siřičitý (SOdva), který přispívá ke kyselému dešti a transformuje jej na siřičitan vápenatý (CaSO3).
Chlorid vápenatý se používá k regulaci ledu na silnici; kondicionér pro rajče přítomný v konzervách; výroba karoserií osobních a nákladních vozidel.
Běžně se označuje jako CaSO42HdvaO (omítka), používaná jako kondicionér půdy. Kalcinovaná sádra se používá při výrobě dlaždic, desek a latí. Používá se také k imobilizaci zlomenin kostí.
Fosforečnany vápenaté se v přírodě vyskytují v různých formách a používají se jako hnojiva. Kyselá sůl vápníku (CaHdvaPO4) se používá jako hnojivo a stabilizátor pro plasty. Fosforečnan vápenatý se nachází jako součást kostní tkáně, zejména jako hydroxyapatit.
Existuje mnoho sloučenin vápníku s různými aplikacemi. Například karbid vápníku se používá k získání acetylenu, který se používá ve svařovacích hořácích. Alginát vápenatý se používá jako zahušťovadlo v potravinářských výrobcích, jako je zmrzlina.
Chlornan vápenatý se používá jako bělicí prostředek, deodorant, fungicid a algicid.
Manganistan vápenatý je raketová pohonná látka. Používá se také jako prostředek na čištění vody a při výrobě textilu.
Vápník plní u živých bytostí řadu funkcí:
-Zasahuje do koagulační kaskády jako Faktor IV.
-Je nezbytný pro aktivaci několika koagulačních faktorů, včetně trombinu.
-V kosterním svalu vápník uvolňuje inhibiční účinek proteinového systému na svalovou kontrakci, což umožňuje tvorbu mostů aktin-myosin, což vede ke kontrakci..
-Stabilizuje iontové kanály excitovatelných buněk. U hypokalcemie se aktivují sodíkové kanály, což způsobuje vstup sodíku do buněk, a může dojít k trvalé kontrakci (tetanie), která může být smrtelná.
-Vápník navíc podporuje uvolňování neurotransmiteru acetylcholinu na presynaptických zakončeních..
Exotermicky reaguje s vodou. Proto může po požití způsobit vážné zranění úst, jícnu nebo žaludku..
Pracovníci jsou vystaveni tomuto riziku na místech, kde se vyrábí prvek vápník nebo kde se nanáší kov. Je třeba se chránit maskami, které zabrání dýchání prachu, přiměřenému oblečení a ventilaci..
Hyperkalcémie je extrémně nebezpečná a může být způsobena zejména nadměrnou sekrecí parathormonu nebo přehnaným příjmem vitaminu D. Nadměrný příjem vápníku, například vyšší než 2,5 g / den, je zřídka příčinou hyperkalcémie..
Přebytek vápníku se hromadí v ledvinách a způsobuje ledvinové kameny a nefrózu ledvin. Kromě toho akumulace vápníku ve stěnách cév upravuje jejich pružnost, což může být příčinou hypertenze, zpomaleného průtoku krve a trombózy..
Základním preventivním opatřením je zahrnutí kalcemie mezi laboratorní testy, kdy lékař dodržuje charakteristiky, díky nimž má pacient podezření na hyperkalcémii a zahájí vhodnou léčbu..
Zatím žádné komentáře