Moderný fyziologický ústav pomenovaný po Pavlovovi. Pozrite sa, po čom pomenoval „Fyziologický ústav

História a pôvod mena

Názov prvku pochádza z lat. calx (v prípade genitívu kalcis) - „vápno“, „mäkký kameň“. Navrhol to anglický chemik Humphry Davy, ktorý v roku 1808 izoloval kovový vápnik elektrolytickou metódou. Davy podrobil zmes vlhkého haseného vápna elektrolýze na platinovej platni, ktorá slúžila ako anóda. Katódou bol platinový drôt ponorený do kvapaliny. V dôsledku elektrolýzy sa získal amalgám vápnika. Po destilácii ortuti z nej Davy získal kov nazývaný vápnik.

Izotopy

Vápnik sa v prírode vyskytuje ako zmes šiestich izotopov: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca a 48 Ca, z ktorých najbežnejší - 40 Ca - je 96,97%. Vápnikové jadrá obsahujú magický počet protónov: Z= 20. Izotopy 40
20 Ca20
A 48
20 Ca28
sú dve z piatich dvojito magických jadier existujúcich v prírode.

Zo šiestich prírodné izotopy vápnik päť sú stabilné. Šiesty izotop 48 Ca, najťažší zo šiestich a veľmi vzácny (jeho izotopová abundancia je len 0,187 %), podlieha dvojitému beta rozpadu s polčasom (4,39 ± 0,58)⋅10 19 rokov.

V horninách a mineráloch

Vápnik, energicky migrujúci v zemskej kôre a hromadiaci sa v rôznych geochemických systémoch, tvorí 385 minerálov (štvrtý najväčší počet minerálov).

Väčšina vápnik je obsiahnutý v silikátoch a hlinitokremičitanoch rôznych skaly(žuly, ruly a pod.), najmä v živcoch - anortit Ca.

Minerály vápnika ako kalcit CaCO 3 , anhydrit CaSO 4 , alabaster CaSO 4 · 0,5 H 2 O a sadra CaSO 4 · 2H 2 O, fluorit CaF 2 , apatity Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomit MgC03 · CaC03. Prítomnosť vápenatých a horečnatých solí v prírodná voda určuje sa jeho tvrdosť.

Sedimentárna hornina pozostávajúca hlavne z kryptokryštalického kalcitu je vápenec (jednou z jeho odrôd je krieda). Regionálna metamorfóza premieňa vápenec na mramor.

Migrácia v zemskej kôre

Pri prirodzenej migrácii vápnika zohráva významnú úlohu súvisiaca „uhličitanová rovnováha“. reverzibilná reakcia interakcia uhličitanu vápenatého s vodou a oxid uhličitý s tvorbou rozpustného hydrogénuhličitanu:

(rovnováha sa posúva doľava alebo doprava v závislosti od koncentrácie oxidu uhličitého).

Obrovskú úlohu zohráva biogénna migrácia.

V biosfére

Zlúčeniny vápnika sa nachádzajú takmer vo všetkých živočíšnych a rastlinných tkanivách (pozri nižšie). Významné množstvo vápnika sa nachádza v živých organizmoch. Hydroxyapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH alebo v inom zázname 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca(OH) 2 je teda základom kostného tkaniva stavovcov vrátane ľudí; Škrupiny a schránky mnohých bezstavovcov, vaječné škrupiny atď., sú vyrobené z uhličitanu vápenatého CaCO 3. V živých tkanivách ľudí a zvierat sa nachádza 1,4-2% Ca (podľa hmotnostný zlomok); v ľudskom tele s hmotnosťou 70 kg je obsah vápnika asi 1,7 kg (hlavne v medzibunkovej látke kostného tkaniva).

Potvrdenie

Voľný kovový vápnik sa získava elektrolýzou taveniny pozostávajúcej z CaCl2 (75-80 %) a KCl alebo z CaCl2 a CaF2, ako aj aluminotermickou redukciou CaO pri 1170-1200 °C 4 C a O + 2 A l → C a A l 2 O 4 + 3 C a (\displaystyle (\mathsf (4CaO+2Al\rightarrow CaAl_(2)O_(4)+3Ca))))

Fyzikálne vlastnosti

Kovový vápnik existuje v dvoch alotropných modifikáciách. Stabilné do 443 °C a-Ca s kubickou plošne centrovanou mriežkou (parameter A= 0,558 nm), stabilnejšie p-Ca s kubickým typom mriežky centrovanej na telo a-Fe(parameter a= 0,448 nm). Štandardná entalpia Δ H 0 (\displaystyle \Delta H^(0)) prechod α → β je 0,93 kJ/mol.

Postupným zvyšovaním tlaku začína vykazovať vlastnosti polovodiča, no nestáva sa polovodičom v plnom zmysle slova (už to nie je ani kov). S ďalším zvýšením tlaku sa vráti do kovového stavu a začne vykazovať supravodivé vlastnosti (teplota supravodivosti je šesťkrát vyššia ako teplota ortuti a vo vodivosti ďaleko prevyšuje všetky ostatné prvky). Jedinečné správanie vápnika je v mnohých ohľadoch podobné ako stroncium (t.j. paralely v periodická tabuľka sú uložené).

Chemické vlastnosti

V sérii štandardných potenciálov sa vápnik nachádza naľavo od vodíka. Štandardný elektródový potenciál páru Ca 2+ / Ca 0 je -2,84 V, takže vápnik aktívne reaguje s vodou, ale bez vznietenia:

Prítomnosť rozpusteného hydrogénuhličitanu vápenatého vo vode do značnej miery určuje dočasnú tvrdosť vody. Nazýva sa to dočasné, pretože keď voda vrie, hydrogénuhličitan sa rozkladá a vyzráža sa CaCO 3 . Tento jav vedie napríklad k tomu, že sa v kanvici časom vytvorí vodný kameň.

Aplikácia

Hlavná aplikácia kovový vápnik- ide o jeho použitie ako redukčného činidla pri výrobe kovov, najmä niklu, medi a nehrdzavejúcej ocele. Vápnik a jeho hydrid sa používajú aj na výrobu ťažko redukovateľných kovov, ako je chróm, tórium a urán. V niektorých typoch sa používajú zliatiny vápnika a olova batérie a pri výrobe ložísk. Vápnikové granule sa tiež používajú na odstránenie stôp vzduchu z vákuových zariadení. Čistý kov vápnika je široko používaný v metalotermii na výrobu prvkov vzácnych zemín.

Vápnik je široko používaný v metalurgii na dezoxidáciu ocele spolu s hliníkom alebo v kombinácii s ním. Mimopecné spracovanie drôtmi s obsahom vápnika zaujíma vedúce postavenie vďaka multifaktorovému vplyvu vápnika na fyzikálno-chemický stav taveniny, makro- a mikroštruktúru kovu, kvalitu a vlastnosti kovových výrobkov a je neoddeliteľnou súčasťou súčasť technológie výroby ocele. V modernej metalurgii sa vstrekovací drôt používa na zavádzanie vápnika do taveniny, čo je vápnik (niekedy kremičitan alebo hlinitovápenatý) vo forme prášku alebo lisovaného kovu v oceľovom plášti. Spolu s dezoxidáciou (odstránením kyslíka rozpusteného v oceli) umožňuje použitie vápnika získať nekovové inklúzie, ktoré sú svojou povahou, zložením a tvarom priaznivé a nedeštruujú sa pri ďalších technologických operáciách.

Izotop 48 Ca patrí medzi efektívne a najčastejšie používané materiály na výrobu superťažkých prvkov a objavovanie nových prvkov periodickej tabuľky. Je to preto, že vápnik-48 je dvojnásobne magické jadro, takže jeho stabilita umožňuje, aby bolo dostatočne bohaté na neutróny pre ľahké jadro; počas syntézy superťažké jadrá je potrebný nadbytok neutrónov.

Biologická úloha

Koncentrácia vápnika v krvi, vzhľadom na jeho význam pre veľké množstvo životne dôležitých procesov, je presne regulovaná, a kedy správna výživa a adekvátna konzumácia nízkotučných mliečnych výrobkov a nedochádza k nedostatku vitamínu D. Dlhodobý nedostatok vápnika a/alebo vitamínu D v strave zvyšuje riziko osteoporózy a v dojčenskom veku spôsobuje krivicu.

Poznámky

1. Tvrdosť podľa Brinella 200-300 MPa
2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atómové hmotnosti prvkov 2011 (Technická správa IUPAC) // Čistá a aplikovaná chémia. - 2013. - Zv. 85, č. 5. - S. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
3. Redakčný tím: Knunyants I. L. (hlavný redaktor). Chemická encyklopédia: v 5 zväzkoch - Moskva: Sovietska encyklopédia, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 s. - 100 000 kópií.
4. Riley J.P. a Skirrow G. Chemická oceánografia V. 1, 1965.
5. Prityčenko B. Systematics of Evaluated Half-Lives of Double-beta Decay // Nuclear Data Sheets. - 2014. - Jún (roč. 120). - s. 102-105. - ISSN 0090-3752. - DOI:10.1016/j.nds.2014.07.018.[opraviť]
6. Prityčenko B. Zoznam prijatých hodnôt dvojitého beta (ββ) poklesu (nedefinované) . National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Získané 6. decembra 2015.
7. Chemist's Handbook / Redakčná rada: Nikolsky B. P. et al. - 2. vyd., prepracované. - M.-L.: Chémia, 1966. - T. 1. - 1072 s.
8. Noviny. RU: Tlakové prvky
9. Vápnik // Veľká sovietska encyklopédia: [v 30 zväzkoch] / kap. vyd. A. M. Prochorov. - 3. vyd. - M.: Sovietska encyklopédia, 1969-1978.
10. Dyudkin D. A., Kisilenko V. V. Vplyv rôznych faktorov na absorpciu vápnika z plneného drôtu s komplexným plnivom SK40 (Russian) // Elektrometalurgia: časopis. - 2009. - máj (č. 5). - S. 2-6.
11. Mikhailov G. G., Chernova L. A. Termodynamická analýza procesov deoxidácie ocele vápnikom a hliníkom (ruština) // Elektrometalurgia: časopis. - 2008. - marec (č. 3). - S. 6-8.
12. Shell Model jadra
13. Výbor Institute of Medicine (US) na preskúmanie referenčných diétnych dávok vitamínu D a vápnika; Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, redaktori (2011).

SaO– oxid vápenatý alebo nehasené vápno, získané rozkladom vápenca: CaCO 3 = CaO + CO 2 je oxid kovu alkalických zemín, preto aktívne interaguje s vodou: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2

Ca(OH) 2 – hydroxid vápenatý alebo hasené vápno, preto sa reakcia CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 nazýva hasenie vápna. Ak sa roztok prefiltruje, výsledkom je vápenná voda – ide o alkalický roztok, takže mení farbu fenolftaleínu na karmínovú.

Hasené vápno je široko používané v stavebníctve. Jeho zmes s pieskom a vodou je dobrým spojivom. Vplyvom oxidu uhličitého zmes vytvrdzuje Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O.

Zároveň sa časť piesku a zmesi premení na kremičitan Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O.

Rovnice Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O a CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 hrajú veľkú úlohu v prírode a pri formovaní vzhľadu našej planéty. Oxid uhličitý v podobe sochára a architekta vytvára podzemné paláce vo vrstvách karbonátových hornín. Je schopný presunúť stovky a tisíce ton vápenca pod zem. Prasklinami v horninách sa voda s rozpusteným oxidom uhličitým dostáva do vápencovej vrstvy, kde vznikajú dutiny - liatinové jaskyne. Hydrogenuhličitan vápenatý existuje iba v roztoku. Podzemná voda sa pohybuje v zemskej kôre, pri vhodných podmienkach sa voda vyparuje: Ca(HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO 2 , Takto vznikajú stalaktity a stalagmity, ktorých schému formovania navrhol známy geochemik A.E. Fersman. Na Kryme je veľa jaskýň castrum. Veda ich študuje speleológie.

Uhličitan vápenatý používaný v stavebníctve CaC03- krieda, vápenec, mramor. Videli ste všetci naše Vlaková stanica: Zdobí ju biely mramor privezený zo zahraničia.

skúsenosti: prefúknite hadičkou do roztoku vápennej vody, zakalí sa .

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + N 2 O

K vytvorenej zrazenine sa pridá kyselina octová, pozoruje sa var, pretože sa uvoľňuje oxid uhličitý.

CaCO 3 +2CH 3 COOH = Ca(CH 3 tak) 2 +H 2 O + CO 2

ROZPRÁVKA O BRATOCH UHLIČITÝCH.

Na zemi žijú traja bratia
Z rodiny Carbonate.
Starší brat je pekný MRAMOR,
Slávny v mene Karara,
Vynikajúci architekt. On
Postavený Rím a Parthenon.
Každý pozná VÁPENEC,
Preto sa to tak volá.
Preslávený svojou prácou
Stavba domu za domom.
Aj schopných aj schopných
Malý mäkký brat MEL.
Pozrite sa, ako kreslí,
Tento CaCO 3!
Bratia radi šantia
Zahrejte v horúcej rúre,
Potom sa vytvorí CaO a C02.
Toto je oxid uhličitý
Každý z vás ho pozná,
Vydýchneme to.
No, toto je SaO -
Horúce pálené nehasené vápno.
Pridajte k tomu vodu,
Dôkladne premiešame,
Aby neboli žiadne problémy,
Chránime si ruky
Dobre vymletá LIMEKA, ale KRÚHANÁ!
Limetkové mlieko
Steny sú ľahko vybielené.
Svetlý dom sa stal veselým,
Premena vápna na kriedu.
Hokus pókus pre ľudí:
Stačí prefúknuť vodou,
Aké je to jednoduché
Premenené na mlieko!
A teraz je to celkom šikovné
Dostávam sódu:
Mlieko plus ocot. Áno!
Pena leje cez okraj!
Všetko je v starostiach, všetko je v práci
Od úsvitu do úsvitu -
Títo bratia karbonátky,
Tieto CaCO 3!

Opakovanie: CaO– oxid vápenatý, nehasené vápno;
Ca(OH) 2 – hydroxid vápenatý (hasené vápno, vápenná voda, vápenné mlieko v závislosti od koncentrácie roztoku).
Všeobecné - to isté chemický vzorec Ca(OH)2. Rozdiel: vápenná voda je priehľadná nasýtený roztok Ca(OH)2 a vápenné mlieko je biela suspenzia Ca(OH)2 vo vode.
CaCl 2 - chlorid vápenatý, chlorid vápenatý;
CaCO 3 – uhličitan vápenatý, krieda, mušľový mramor, vápenec.
Ľ/P: zbierky.Ďalej predvedieme zbierku minerálov dostupných v školskom laboratóriu: vápenec, krieda, mramor, mušle.
CaS0 4 ∙ 2 hod 2 0 - kryštálový hydrát síranu vápenatého, sadra;
CaCO 3 - kalcit, uhličitan vápenatý je súčasťou mnohých minerálov, ktoré pokrývajú 30 miliónov km 2 na zemi.

Najdôležitejším z týchto minerálov je vápenec. Mušľové horniny, vápence organického pôvodu. Používa sa pri výrobe cementu, karbidu vápnika, sódy, všetkých druhov vápna a v hutníctve. Vápenec je základom stavebného priemyslu, vyrába sa z neho veľa stavebných materiálov.

Krieda nie je to len zubný prášok a školská krieda. Toto je tiež cenná prísada pri výrobe papiera (natieraný - najvyššia kvalita) a guma; pri výstavbe a renovácii budov - ako vápno.

Mramor je hustá kryštalická hornina. Existuje farebný - biely, no najčastejšie ho rôzne nečistoty farbia do rôznych farieb. Čisto biely mramor je vzácny a používajú ho najmä na práce sochárov (sochy Michelangelo, Rodin. V stavebníctve sa ako obkladový materiál používa farebný mramor ( Moskovské metro) alebo aj ako hlavný stavebný materiál palácov (Taj Mahal).

Vo svete zaujímavých vecí „MAZOLEUM Taj Mahal“

Shah Jahan z dynastie Veľkých Mughalov udržiaval takmer celú Áziu v strachu a poslušnosti. V roku 1629 Mumzat Mahal, milovaná manželka Shah Jahana, zomrela vo veku 39 rokov pri pôrode počas kampane (bolo to ich 14. dieťa, všetci chlapci). Bola neobyčajne krásna, bystrá, bystrá, cisár ju vo všetkom poslúchal. Pred smrťou požiadala manžela, aby postavil hrobku, postaral sa o deti a neoženil sa. Zarmútený kráľ poslal ku všetkým svojich vyslancov veľké mestá, hlavné mestá susedné štáty- do Buchary, Samarkandu, Bagdadu, Damasku nájsť a pozvať najlepších majstrov- na pamiatku svojej manželky sa kráľ rozhodol postaviť najlepšiu budovu na svete. Poslovia zároveň poslali plány všetkých najlepších budov v Ázii a najlepších stavebných materiálov do Agra (India). Malachit dokonca priviezli z Ruska a Uralu. Hlavní murári pochádzali z Dillí a Kandaháru; architekti - z Istanbulu, Samarkand; dekoratéri - z Bukhary; záhradníci - z Bengálska; umelci boli z Damasku a Bagdadu a viedol to známy majster Ustad-Isa.

Spolu za 25 rokov bola postavená stavba z kriedového mramoru obklopená zelenými záhradami, modrými fontánami a mešitou z červeného pieskovca. Tento zázrak 75 m (25-poschodová budova) postavilo 20 000 otrokov. Neďaleko som si chcel postaviť druhé mauzóleum z čierneho mramoru, ale nemal som čas. Z trónu ho zvrhol jeho vlastný syn (druhý a zabil aj všetkých svojich bratov).

Vládca a pán Agra strávil posledné roky svojho života pohľadom z úzkeho okna svojho väzenia. Otec obdivoval jeho tvorbu 7 rokov. Keď otec oslepol, syn mu vyrobil sústavu zrkadiel, aby otec mohol obdivovať mauzóleum. Pochovali ho v Tádž Mahale vedľa svojej Mumtaz.

Tí, ktorí vstupujú do mauzólea, vidia kenotafy - falošné hrobky. Miesta večného odpočinku Veľkého chána a jeho manželky sa nachádzajú na prízemí v suteréne. Všetko je tam obložené drahými kameňmi, ktoré žiaria ako živé, a konáre rozprávkových stromov poprepletané kvetmi zdobia steny hrobky v zložitých vzoroch. Tyrkysovo-modré lapis lazuli, zeleno-čierne jades a červené ametysty, vytvorené najlepšími rezbármi, oslavujú lásku Shah Jahal a Mumzat Mahal.

Turisti sa každý deň ponáhľajú do Agry a chcú vidieť pravdu div sveta - mauzóleum Tádž Mahal, akoby sa vznášal nad zemou.

CaCO 3 je stavebným materiálom pre vonkajšiu kostru mäkkýšov, koralov, lastúr atď., a škrupín vajec. (ilustrácie resp Živočíchy koralovej biocenózy“ a ukážka zbierky morských koralov, húb, mušlí).

Vápnik- prvok 4. periódy a skupina PA periodickej tabuľky, sériové číslo 20. Elektronický vzorec atóm [18Ar]4s2, oxidačné stavy +2 a 0. Vzťahuje sa na kovy alkalických zemín. Má nízku elektronegativitu (1,04) a vykazuje kovové (základné) vlastnosti. Tvorí (ako katión) početné soli a binárne zlúčeniny. Mnohé vápenaté soli sú mierne rozpustné vo vode. V prírode - šiesty Pokiaľ ide o chemické zastúpenie, prvok (tretí medzi kovmi) sa nachádza vo viazanej forme. Vitálny dôležitý prvok u všetkých organizmov sa nedostatok vápnika v pôde kompenzuje aplikáciou vápenných hnojív (CaC0 3, CaO, kyánamid vápenatý CaCN 2 atď.). Vápnik, katión vápnika a jeho zlúčeniny farbia plameň plynového horáka tmavooranžovo ( kvalitatívna detekcia).

Vápnik Ca

Strieborno-biely kov, mäkký, tvárny. Vo vlhkom vzduchu vybledne a pokryje sa filmom CaO a Ca(OH) 2. Veľmi reaktívny; pri zahrievaní na vzduchu sa vznieti, reaguje s vodíkom, chlórom, sírou a grafitom:

Redukuje ostatné kovy z ich oxidov (priemyselne dôležitá metóda — kalciotermia):

Potvrdenie vápnik v priemyslu:

Vápnik sa používa na odstraňovanie nekovových nečistôt z kovových zliatin, ako súčasť ľahkých a antifrikčných zliatin a na oddeľovanie vzácnych kovov od ich oxidov.

Oxid vápenatý CaO

Zásaditý oxid. Technický názov nehasené vápno. Biela, veľmi hygroskopická. Má iónovú štruktúru Ca 2+ O 2-. Žiaruvzdorný, tepelne stabilný, pri zapálení prchavý. Absorbuje vlhkosť a oxid uhličitý zo vzduchu. Prudko reaguje s vodou (s vysokou exo- efekt), tvorí silne alkalický roztok (je možná zrazenina hydroxidu), proces nazývaný hasenie vápna. Reaguje s kyselinami, oxidmi kovov a nekovov. Používa sa na syntézu ďalších zlúčenín vápnika, pri výrobe Ca(OH) 2, CaC 2 a minerálnych hnojív, ako tavivo v metalurgii, katalyzátor v organickej syntéze a zložka spojív v stavebníctve.

Rovnice najdôležitejších reakcií:

Potvrdenie SaO v priemysle— vypaľovanie vápenca (900 – 1200 °C):

CaC03 = CaO + CO2

Hydroxid vápenatý Ca(OH) 2

Zásaditý hydroxid. Technický názov je hasené vápno. Biela, hygroskopická. Má iónovú štruktúru: Ca2+ (OH-)2. Pri miernom zahriatí sa rozkladá. Absorbuje vlhkosť a oxid uhličitý zo vzduchu. Mierne rozpustný v studená voda(vzniká zásaditý roztok), ešte menej vo vriacej vode. Číry roztok (vápenná voda) sa rýchlo zakalí v dôsledku vyzrážania hydroxidovej zrazeniny (suspenzia sa nazýva vápenné mlieko). Kvalitatívna reakcia pre ión Ca2+ - prechod oxidu uhličitého vápennou vodou za vzniku zrazeniny CaC03 a jej prechodu do roztoku. Reaguje s kyselinami a kyslých oxidov, vstupuje do iónomeničových reakcií. Používa sa pri výrobe skla, bieliaceho vápna, vápenných minerálnych hnojív, na kaustifikáciu sódy a zmäkčovanie sladkej vody, ako aj na prípravu vápenných mált - cestovitých zmesí (piesok + hasené vápno + voda), slúžiacich ako spojivo na kameň a murivo, dokončovacie (omietky) stien a iné stavebné účely. Vytvrdzovanie („tuhnutie“) takýchto roztokov je spôsobené absorpciou oxidu uhličitého zo vzduchu.

Zlúčeniny vápnika- vápenec, mramor, sadra (ako aj vápno - produkt vápenca) sa v stavebníctve používali už v staroveku. Do konca 18. storočia chemici zvažovali vápno jednoduché telo. V roku 1789 A. Lavoisier navrhol, že vápno, horčík, baryt, oxid hlinitý a oxid kremičitý sú zložité látky. V roku 1808 Davy podrobil elektrolýze zmesi vlhkého haseného vápna a oxidu ortutnatého ortuťovou katódou a pripravil vápenatý amalgám a destiláciou ortuti z neho získal kov nazývaný „vápnik“ (z lat. Calx, rod. prípad kalcis - vápno).

Umiestnenie elektrónov do orbitálov.

+20 so… |3s 3p 3d | 4s

Vápnik sa nazýva kov alkalických zemín a je klasifikovaný ako prvok S. Na vonkajšej elektrónovej úrovni má vápnik dva elektróny, takže dáva zlúčeniny: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 atď. Vápnik je typický kov – má vysokú afinitu ku kyslíku, redukuje takmer všetky kovy z ich oxidov a tvorí dosť silnú zásadu Ca(OH)2.

Kryštálové mriežky kovov môžu byť rôzne druhy, avšak vápnik sa vyznačuje plošne centrovanou kubickou mriežkou.

Veľkosti, tvary a vzájomné polohy kryštálov v kovoch sú emitované pomocou metalografických metód. Najkompletnejšie posúdenie štruktúry kovu v tomto ohľade poskytuje mikroskopická analýza jeho tenkého rezu. Z testovaného kovu sa vyreže vzorka a jej povrch sa vybrúsi, vyleští a vyleptá špeciálnym roztokom (leptadlom). V dôsledku leptania sa zvýrazní štruktúra vzorky, ktorá sa skúma alebo fotografuje pomocou metalografického mikroskopu.

Vápnik je ľahký kov (d = 1,55), striebro- biely. Je tvrdší a pri vyššej teplote sa topí vysoká teplota(851 °C) v porovnaní so sodíkom, ktorý sa v periodickej tabuľke nachádza vedľa neho. Vysvetľuje to skutočnosť, že na ión vápnika v kove pripadajú dva elektróny. Preto chemická väzba medzi iónmi a elektrónový plyn je odolnejší ako sodík. o chemické reakcie valenčné elektróny vápnik sa prenáša na atómy iných prvkov. V tomto prípade sa tvoria ióny s dvojitým nábojom.

Vápnik má veľkú chemickú aktivitu voči kovom, najmä kyslíku. Na vzduchu oxiduje pomalšie ako alkalické kovy, pretože oxidový film na ňom je menej priepustný pre kyslík. Pri zahrievaní vápnik horí a uvoľňuje obrovské množstvo tepla:

Vápnik reaguje s vodou, vytláča z nej vodík a vytvára zásadu:

Ca + 2H20 = Ca(OH)2 + H2

Vďaka svojej vysokej chemickej reaktivite na kyslík nachádza vápnik určité využitie pri získavaní vzácnych kovov z ich oxidov. Oxidy kovov sa zahrievajú spolu s hoblinami vápnika; Výsledkom reakcií je oxid vápenatý a kov. Na tej istej vlastnosti je založené použitie vápnika a niektorých jeho zliatin na takzvanú deoxidáciu kovov. Vápnik sa pridáva do roztaveného kovu a odstraňuje stopy rozpusteného kyslíka; výsledný oxid vápenatý pláva na povrch kovu. Vápnik je súčasťou niektorých zliatin.

Vápnik sa získava elektrolýzou roztaveného chloridu vápenatého alebo aluminotermickou metódou. Oxid vápenatý alebo hasené vápno je biely prášok, ktorý sa topí pri 2570 °C. Získava sa kalcináciou vápenca:

CaC03 = CaO + C02^

Oxid vápenatý je zásaditý oxid, takže reaguje s kyselinami a anhydridmi kyselín. S vodou dáva zásadu - hydroxid vápenatý:

CaO + H20 = Ca(OH)2

Pridávanie vody do oxidu vápenatého, nazývané hasenie vápna, nastáva s uvoľňovaním veľká kvantita teplo. Časť vody sa premení na paru. Hydroxid vápenatý alebo hasené vápno je biela látka, málo rozpustná vo vode. Vodný roztok hydroxidu vápenatého sa nazýva vápenná voda. Tento roztok má pomerne silné alkalické vlastnosti, pretože hydroxid vápenatý dobre disociuje:

Ca(OH)2 = Ca + 2OH

V porovnaní s hydrátmi oxidov alkalických kovov je hydroxid vápenatý viac slabý základ. To sa vysvetľuje skutočnosťou, že vápenatý ión je dvojnásobne nabitý a silnejšie priťahuje hydroxylové skupiny.

Hasené vápno a jeho roztok, nazývaný vápenná voda, reagujú s kyselinami a anhydridmi kyselín vrátane oxidu uhličitého. Vápenná voda sa používa v laboratóriách na objavovanie oxidu uhličitého, pretože výsledný nerozpustný uhličitan vápenatý spôsobuje zákal vo vode:

Ca + 2OH + C02 = CaC03v + H20

Ak je však oxid uhličitý privádzaný dlhší čas, roztok sa opäť vyčíri. Vysvetľuje to skutočnosť, že uhličitan vápenatý sa premieňa na rozpustnú soľ - hydrogénuhličitan vápenatý:

CaC03 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

V priemysle sa vápnik získava dvoma spôsobmi:

Zahriatím briketovanej zmesi CaO a Al prášku na 1200 °C vo vákuu 0,01 - 0,02 mm. rt. čl.; rozlišuje sa podľa reakcie:

6CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Pary vápnika kondenzujú na studenom povrchu.

Elektrolýzou taveniny CaCl2 a KCl tekutou meď-vápenatou katódou sa pripraví zliatina Cu - Ca (65 % Ca), z ktorej sa pri teplote 950 - 1000 °C vo vákuu 0,1 - oddestiluje vápnik. 0,001 mm Hg.

Bol tiež vyvinutý spôsob výroby vápnika tepelnou disociáciou karbidu vápnika CaC2.

Vápnik je jedným z najbežnejších prvkov v prírode. Zemská kôra obsahuje približne 3 % (hm.). Soli vápnika tvoria v prírode veľké akumulácie vo forme uhličitanov (krieda, mramor), síranov (sadra) a fosforečnanov (fosforitanov). Pod vplyvom vody a oxidu uhličitého prechádzajú uhličitany do roztoku vo forme hydrogénuhličitanov a sú transportované podzemnými a riečnymi vodami do dlhé vzdialenosti. Pri odplavovaní vápenatých solí sa môžu vytvárať jaskyne. V dôsledku odparovania vody alebo zvýšenia teploty sa môžu na novom mieste vytvárať usadeniny uhličitanu vápenatého. Napríklad v jaskyniach vznikajú stalaktity a stalagmity.

Rozpustné vápenaté a horečnaté soli spôsobujú celkovú tvrdosť vody. Ak sú prítomné vo vode pri malé množstvá, potom sa voda nazýva mäkká. Pri vysokom obsahu týchto solí (100 - 200 mg vápenatých solí v 1 litri v prepočte na ióny) sa voda považuje za tvrdú. V takejto vode mydlo dobre nepení, pretože vápenaté a horečnaté soli s ním tvoria nerozpustné zlúčeniny. Nevarí dobre v tvrdej vode produkty na jedenie a pri varení vytvára vodný kameň na stenách parných kotlov. Vodný kameň zle vedie teplo, spôsobuje zvýšenú spotrebu paliva a urýchľuje opotrebovanie stien kotla. Tvorba vodného kameňa je zložitý proces. Pri zahriatí kyslé soli kyselina uhličitá vápnika a horčíka sa rozkladá a mení na nerozpustné uhličitany:

Ca + 2HC03 = H20 + CO2 + CaC03v

Rozpustnosť síranu vápenatého CaSO4 tiež klesá pri zahrievaní, takže je súčasťou vodného kameňa.

Tvrdosť spôsobená prítomnosťou hydrogénuhličitanov vápnika a horčíka vo vode sa nazýva uhličitanová alebo dočasná tvrdosť, pretože sa odstraňuje varom. Okrem uhličitanovej tvrdosti existuje aj tvrdosť nekarbonátová, ktorá závisí od obsahu síranov a chloridov vápenatých a horečnatých vo vode. Tieto soli sa varom neodstraňujú, a preto sa nekarbonátová tvrdosť nazýva aj trvalá tvrdosť. Uhličitanová a nekarbonátová tvrdosť sa sčítava do celkovej tvrdosti.

Na úplné odstránenie tvrdosti sa voda niekedy destiluje. Na odstránenie uhličitanovej tvrdosti sa voda varí. Všeobecnú tvrdosť možno odstrániť alebo pridať chemických látok, alebo pomocou takzvaných katexov. Použitím chemická metóda rozpustné vápenaté a horečnaté soli sa premieňajú na nerozpustné uhličitany, napríklad sa pridáva vápenné mlieko a sóda:

Ca + 2HC03 + Ca + 2OH = 2H20 + 2CaC03v

Ca + SO4 + 2Na + CO3 = 2Na + SO4 + CaC03v

Odstránenie tvrdosti pomocou katexových živíc je pokročilejší proces. Katiónomeniče sú komplexné látky (prírodné zlúčeniny kremíka a hliníka, vysokomolekul Organické zlúčeniny), ktorého zloženie možno vyjadriť vzorcom Na2R, kde R je komplexný zvyšok kyseliny. Pri filtrácii vody cez vrstvu katexovej živice sa ióny Na (katióny) vymieňajú za ióny Ca a Mg:

Ca + Na2R = 2Na + CaR

V dôsledku toho ióny Ca prechádzajú z roztoku do katexu a ióny Na prechádzajú z katexu do roztoku. Na obnovenie použitého katexu sa premyje roztokom kuchynskej soli. V tomto prípade nastáva opačný proces: Ca ióny vo výmenníku katiónov sú nahradené iónmi Na:

2Na + 2Cl + CaR = Na2R + Ca + 2Cl

Regenerovaný katex je možné opäť použiť na čistenie vody.

Vo forme čistého kovu sa Ca používa ako redukčné činidlo pre U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb a niektoré kovy vzácnych zemín a ich prepojenia. Používa sa tiež na dezoxidáciu ocelí, bronzov a iných zliatin, na odstraňovanie síry z ropných produktov, na dehydratáciu organických kvapalín, na čistenie argónu od dusíkových nečistôt a ako pohlcovač plynov v elektrických vákuových zariadeniach. Anti-fiction materiály systému Pb - Na - Ca, ako aj zliatiny Pb - Ca používané na výrobu plášťov elektrických káblov, našli široké uplatnenie v technológii. Zliatina Ca - Si - Ca (silikokalcium) sa používa ako dezoxidátor a odplyňovač pri výrobe vysokokvalitných ocelí.

Vápnik je jedným z živiny potrebné pre normálny priebeh životné procesy. Je prítomný vo všetkých tkanivách a tekutinách zvierat a rastlín. V prostredí bez Ca sa môžu vyvíjať len vzácne organizmy. V niektorých organizmoch obsah Ca dosahuje 38%: u ľudí - 1,4 - 2%. Bunky rastlinných a živočíšnych organizmov vyžadujú prísne definované pomery iónov Ca, Na a K v extracelulárnom prostredí. Rastliny získavajú Ca z pôdy. Podľa vzťahu k Ca sa rastliny delia na kalcefily a kalcefóby. Zvieratá získavajú Ca z potravy a vody. Ca je nevyhnutný pre tvorbu množstva bunkových štruktúr, udržiavanie normálnej permeability vonkajších bunkových membrán, pre oplodnenie vajíčok rýb a iných živočíchov a aktiváciu množstva enzýmov. Ca ióny prenášajú vzruch do svalového vlákna, spôsobujú jeho kontrakciu, zvyšujú silu srdcových kontrakcií, zvyšujú fagocytárnu funkciu leukocytov, aktivujú systém ochranných krvných bielkovín a podieľajú sa na jeho zrážaní. V bunkách sa takmer všetok Ca nachádza vo forme zlúčenín s proteínmi, nukleovými kyselinami, fosfolipidmi a v komplexoch s anorganickými fosfátmi a organickými kyselinami. V krvnej plazme ľudí a vyšších zvierat sa na bielkoviny môže viazať len 20–40 % Ca. U zvierat s kostrou sa až 97-99% všetkého Ca používa ako stavebný materiál: u bezstavovcov hlavne vo forme CaCO3 (ulity mäkkýšov, koraly), u stavovcov - vo forme fosfátov. Mnoho bezstavovcov ukladá Ca pred preliatím na stavbu novej kostry alebo na zabezpečenie životných funkcií v nepriaznivých podmienkach. Obsah Ca v krvi ľudí a vyšších zvierat je regulovaný hormónmi prištítnych teliesok a štítnej žľazy. Vitamín D hrá kľúčovú úlohu v týchto procesoch vstrebávanie Ca2 tenké črevo. Vstrebávanie Ca sa zhoršuje s poklesom kyslosti v čreve a závisí od pomeru Ca, fosforu a tuku v potrave. Optimálny pomer Ca/P v kravskom mlieku je asi 1,3 (v zemiakoch 0,15, vo fazuli 0,13, v mäse 0,016). Pri nadbytku P a kyseliny šťaveľovej v potrave sa zhoršuje vstrebávanie Ca. Žlčové kyseliny urýchľujú jeho vstrebávanie. Optimálny pomer Ca/tuk v ľudskej potrave je 0,04 - 0,08 g Ca na 1 g. tuku K vylučovaniu Ca dochádza hlavne cez črevá. Cicavce počas laktácie strácajú veľa Ca v mlieku. Pri poruchách metabolizmu fosforu a vápnika sa u mladých zvierat a detí vyvíja krivica a u dospelých zvierat sa vyvíjajú zmeny v zložení a štruktúre kostry (osteomalácia).

V medicíne Ca lieky odstraňujú poruchy spojené s nedostatkom Ca iónov v organizme (tetánia, spazmofília, rachitída). Ca lieky znižujú zvýšená citlivosť na alergény a používajú sa na liečbu alergických ochorení (sérová choroba, ospalá horúčka a pod.). Ca prípravky znižujú zvýšenú priepustnosť ciev a pôsobia protizápalovo. Používajú sa pri hemoragickej vaskulitíde, chorobe z ožiarenia, zápalových procesoch (zápal pľúc, zápal pohrudnice a pod.) a niektorých kožných ochoreniach. Predpísané ako hemostatické činidlo na zlepšenie činnosti srdcového svalu a zvýšenie účinku digitalisových prípravkov, ako protijed pri otravách horčíkovými soľami. Spolu s inými liekmi sa Ca prípravky používajú na stimuláciu pôrodu. Chlorid vápenatý sa podáva perorálne a intravenózne. Ossocalcinol (15% sterilná suspenzia špeciálne pripraveného kostného prášku v broskyňovom oleji) bol navrhnutý na liečbu tkanív.

Medzi Ca prípravky patrí aj sadra (CaSO4), používaná v chirurgii na sadrové obväzy a krieda (CaCO3), vnútorne predpisovaná na zvýšenú kyslosť žalúdočnej šťavy a na prípravu zubného prášku.

Vápnik - prvok hlavná podskupina druhá skupina, štvrtá perióda periodickej tabuľky chemické prvky D. I. Mendelejev, s atómové číslo 20. Označuje sa symbolom Ca (lat. Vápnik). Jednoduchá látka vápnik je mäkký, chemicky aktívny kov alkalických zemín striebristo bielej farby.

V prírode je ho veľa: horské masívy a ílovité skaly vznikajú z vápenatých solí, nachádza sa v morskej a riečnej vode, je súčasťou rastlinných a živočíšnych organizmov. Vápnik tvorí 3,38 % hmotnosti zemskej kôry (5. najrozšírenejší po kyslíku, kremíku, hliníku a železe).

Vápnik sa v prírode vyskytuje ako zmes šiestich izotopov: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca a 48 Ca, z ktorých najbežnejší - 40 Ca - je 96,97%.

Zo šiestich prírodných izotopov vápnika je päť stabilných. Nedávno sa zistilo, že šiesty izotop 48 Ca, najťažší zo šiestich a veľmi vzácny (jeho izotopová abundancia je len 0,187 %), podlieha dvojitému beta rozpadu s polčasom rozpadu 5,3 x 10 19 rokov.

Väčšina vápnika je obsiahnutá v kremičitanoch a hlinitokremičitanoch rôznych hornín (žuly, ruly a pod.), najmä v živcoch - Ca anortite.

Vo forme sedimentárnych hornín sú zlúčeniny vápnika zastúpené kriedou a vápencami, ktoré pozostávajú najmä z minerálu kalcit (CaCO 3). Kryštalická forma kalcitu - mramor - je v prírode oveľa menej bežná.

Minerály vápnika ako kalcit CaCO 3 , anhydrit CaSO 4 , alabaster CaSO 4 · 0,5 H 2 O a sadra CaSO 4 · 2H 2 O, fluorit CaF 2 , apatity Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomit MgC03 · CaC03. Prítomnosť vápenatých a horečnatých solí v prírodnej vode určuje jej tvrdosť.

Vápnik, energicky migrujúci v zemskej kôre a hromadiaci sa v rôznych geochemických systémoch, tvorí 385 minerálov (štvrtý najväčší počet minerálov).

Pri prirodzenej migrácii vápnika zohráva významnú úlohu „uhličitanová rovnováha“, spojená s reverzibilnou reakciou interakcie uhličitanu vápenatého s vodou a oxidom uhličitým za vzniku rozpustného hydrogenuhličitanu:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

(rovnováha sa posúva doľava alebo doprava v závislosti od koncentrácie oxidu uhličitého).

Obrovskú úlohu zohráva biogénna migrácia.

Zlúčeniny vápnika sa nachádzajú takmer vo všetkých živočíšnych a rastlinných tkanivách (pozri tiež nižšie). Významné množstvo vápnika sa nachádza v živých organizmoch. Hydroxyapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH alebo v inom zázname 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca(OH) 2 je teda základom kostného tkaniva stavovcov vrátane ľudí; Škrupiny a schránky mnohých bezstavovcov, vaječné škrupiny atď. sú vyrobené z uhličitanu vápenatého CaCO 3. V živých tkanivách ľudí a zvierat je 1,4-2 % Ca (hmotnostný zlomok); v ľudskom tele s hmotnosťou 70 kg je obsah vápnika asi 1,7 kg (hlavne v medzibunkovej látke kostného tkaniva).

Vápnik prvýkrát získal Davy v roku 1808 pomocou elektrolýzy. Ale podobne ako iné alkalické kovy a kovy alkalických zemín, prvok č. 20 nemožno získať elektrolýzou z vodných roztokov. Vápnik sa získava elektrolýzou jeho roztavených solí.

Ide o zložitý a energeticky náročný proces. Chlorid vápenatý sa taví v elektrolyzéri s prídavkom ďalších solí (sú potrebné na zníženie teploty topenia CaCl 2).

Oceľová katóda sa dotýka iba povrchu elektrolytu; uvoľnený vápnik sa na ňom nalepí a stvrdne. Ako sa vápnik uvoľňuje, katóda sa postupne dvíha a nakoniec sa získa vápenatá „tyč“ dlhá 50...60 cm, potom sa vyberie, zrazí z oceľovej katódy a proces začína odznova. „Dotyková metóda“ produkuje vápnik silne kontaminovaný chloridom vápenatým, železom, hliníkom a sodíkom. Čistí sa tavením v argónovej atmosfére.

Ak je oceľová katóda nahradená katódou vyrobenou z kovu, ktorý môže byť legovaný vápnikom, potom sa počas elektrolýzy získa zodpovedajúca zliatina. V závislosti od účelu sa môže použiť ako zliatina, alebo sa dá čistý vápnik získať destiláciou vo vákuu. Takto sa získavajú zliatiny vápnika so zinkom, olovom a meďou.

Iný spôsob výroby vápnika - metalotermický - teoreticky zdôvodnil už v roku 1865 slávny ruský chemik N.N. Beketov. Vápnik sa redukuje hliníkom pri tlaku iba 0,01 mmHg. Procesná teplota 1100...1200°C. Vápnik sa získava vo forme pary, ktorá sa následne kondenzuje.

V posledných rokoch sa vyvinul ďalší spôsob získavania prvku. Je založená na tepelnej disociácii karbidu vápnika: karbid zahriaty vo vákuu na 1750°C sa rozkladá za vzniku vápenatej pary a pevného grafitu.

Kov vápnik existuje v dvoch alotropné modifikácie. Do 443 °C je α-Ca s kubickou plošne centrovanou mriežkou (parameter a = 0,558 nm) stabilný β-Ca s kubickou teleso centrovanou mriežkou typu α-Fe (parameter a = 0,448 nm); stabilnejší. Štandardná entalpia Δ H 0 prechod α → β je 0,93 kJ/mol.

Postupným zvyšovaním tlaku začína vykazovať vlastnosti polovodiča, no nestáva sa polovodičom v plnom zmysle slova (už to nie je ani kov). S ďalším zvýšením tlaku sa vráti do kovového stavu a začne vykazovať supravodivé vlastnosti (teplota supravodivosti je šesťkrát vyššia ako teplota ortuti a vo vodivosti ďaleko prevyšuje všetky ostatné prvky). Jedinečné správanie vápnika je v mnohých ohľadoch podobné stronciu.

Napriek všadeprítomnosti prvku dokonca ani chemici nevideli elementárny vápnik. Ale tento kov, ako vo vzhľade, tak aj v správaní, je úplne odlišný od alkalických kovov, komunikácia s ktorou je plná nebezpečenstva požiarov a popálenín. Môže byť bezpečne skladovaný na vzduchu, nevznieti sa od vody. Mechanické vlastnosti elementárny vápnik z neho nerobí „čiernu ovcu“ v rodine kovov: vápnik mnohé z nich prevyšuje silou a tvrdosťou; dá sa to nabrúsiť sústruh, ťahať do drôtu, kováčať, lisovať.

Napriek tomu sa elementárny vápnik takmer nikdy nepoužíva ako konštrukčný materiál. Na to je príliš aktívny. Vápnik ľahko reaguje s kyslíkom, sírou a halogénmi. Dokonca aj s dusíkom a vodíkom za určitých podmienok reaguje. Prostredie oxidov uhlíka, inertné pre väčšinu kovov, je agresívne pre vápnik. Horí v atmosfére CO a CO 2 .

Prirodzene, s takýmito chemickými vlastnosťami nemôže vápnik v prírode existovať vo voľnom stave. Ale zlúčeniny vápnika - prírodné aj umelé - získali prvoradý význam.

Vápnik je typický kov alkalických zemín. Chemická aktivita vápnika je vysoká, ale nižšia ako u všetkých ostatných kovov alkalických zemín. Ľahko reaguje s kyslíkom, oxidom uhličitým a vlhkosťou vo vzduchu, a preto je povrch kovového vápnika zvyčajne matne sivý, takže v laboratóriu sa vápnik zvyčajne skladuje, podobne ako iné kovy alkalických zemín, v tesne uzavretej nádobe pod vrstvou petroleja alebo tekutého parafínu.

V sérii štandardných potenciálov sa vápnik nachádza naľavo od vodíka. Štandardný elektródový potenciál páru Ca 2+ / Ca 0 je -2,84 V, takže vápnik aktívne reaguje s vodou, ale bez vznietenia:

Ca + 2H20 = Ca(OH)2 + H2 + Q.

Vápnik za normálnych podmienok reaguje s aktívnymi nekovmi (kyslík, chlór, bróm):

2Ca + 02 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.

Pri zahrievaní na vzduchu alebo kyslíku sa vápnik zapáli. Vápnik pri zahrievaní reaguje s menej aktívnymi nekovmi (vodík, bór, uhlík, kremík, dusík, fosfor a iné), napr.

Ca + H2 = CaH2, Ca + 6B = CaB6,

3Ca + N2 = Ca3N2, Ca + 2C = CaC2,

3Ca + 2P = Ca3P2 (fosfid vápenatý), fosfidy vápenaté zloženia CaP a CaP5 sú tiež známe;

2Ca + Si = Ca2Si (silicid vápenatý v zložení CaSi, Ca3Si4 a CaSi2);

Výskyt vyššie uvedených reakcií je spravidla sprevádzaný uvoľňovaním veľkého množstva tepla (to znamená, že tieto reakcie sú exotermické). Vo všetkých zlúčeninách s nekovmi je oxidačný stav vápnika +2. Väčšina zlúčenín vápnika s nekovmi sa vodou ľahko rozloží, napríklad:

CaH2 + 2H20 = Ca(OH)2 + 2H2,

Ca3N2 + 3H20 = 3Ca(OH)2 + 2NH3.

Ca2+ ión je bezfarebný. Keď sa do plameňa pridajú rozpustné vápenaté soli, plameň sa zmení na tehlovočervený.

Soli vápnika, ako je chlorid CaCl2, bromid CaBr2, jodid CaI2 a dusičnan Ca(NO3)2, sú vysoko rozpustné vo vode. Vo vode nerozpustné sú fluorid CaF 2, uhličitan CaC0 3, síran CaSO 4, ortofosforečnan Ca 3 (PO 4) 2, oxalát CaC 2 O 4 a niektoré ďalšie.

Dôležité je, že na rozdiel od uhličitanu vápenatého CaCO 3 je kyslý uhličitan vápenatý (hydrogenuhličitan) Ca(HCO 3) 2 rozpustný vo vode. V prírode to vedie k nasledujúce procesy. Keď je zima, dážď resp riečna voda, nasýtený oxidom uhličitým, preniká pod zem a padá na vápence, potom sa pozoruje ich rozpúšťanie:

CaC03 + C02 + H20 = Ca(HC03)2.

Na tých istých miestach, kde voda nasýtená hydrogénuhličitanom vápenatým prichádza na povrch zeme a ohrieva sa slnečné lúče dôjde k opačnej reakcii:

Ca(HC03)2 = CaC03 + C02 + H20.

Takto sa v prírode prenášajú veľké masy látok. V dôsledku toho sa v podzemí môžu vytvárať obrovské medzery a v jaskyniach sa tvoria nádherné kamenné „cencúle“ - stalaktity a stalagmity.

Prítomnosť rozpusteného hydrogénuhličitanu vápenatého vo vode do značnej miery určuje dočasnú tvrdosť vody. Nazýva sa to dočasné, pretože keď voda vrie, hydrogénuhličitan sa rozkladá a vyzráža sa CaCO 3 . Tento jav vedie napríklad k tomu, že sa v kanvici časom vytvorí vodný kameň.

Donedávna nenašiel kov vápnika takmer žiadne využitie. Napríklad USA pred druhou svetovou vojnou spotrebovali len 10...25 ton vápnika ročne, Nemecko - 5...10 ton Ale na rozvoj nových oblastí techniky je potrebných veľa vzácnych a žiaruvzdorných kovov . Ukázalo sa, že vápnik je pre mnohé z nich veľmi pohodlné a aktívne redukčné činidlo a prvok sa začal používať pri výrobe tória, vanádu, zirkónu, berýlia, nióbu, uránu, tantalu a ďalších žiaruvzdorných kovov. Čistý kovový vápnik je široko používaný v metalotermii na výrobu vzácnych kovov.

Čistý vápnik sa používa na legovanie olova používaného na výrobu dosiek batérií a bezúdržbových štartovacích olovených batérií s nízkym samovybíjaním. Kovový vápnik sa tiež používa na výrobu vysokokvalitných vápnikových babbitov BKA.

Hlavné použitie kovového vápnika je ako redukčné činidlo pri výrobe kovov, najmä niklu, medi a nehrdzavejúcej ocele. Vápnik a jeho hydrid sa používajú aj na výrobu ťažko redukovateľných kovov, ako je chróm, tórium a urán. Zliatiny vápnika a olova sa používajú v batériách a zliatinách ložísk. Vápnikové granule sa tiež používajú na odstránenie stôp vzduchu z vákuových zariadení.

Prírodná krieda vo forme prášku je súčasťou kompozícií na leštenie kovov. Prírodným kriedovým práškom si však zuby čistiť nemôžete, pretože obsahuje zvyšky lastúr a ulít malých zvierat, ktoré sú extrémne tvrdé a ničia zubnú sklovinu.

Použitievápnikv jadrovej fúzii

Izotop 48 Ca je najefektívnejší a bežne používaný materiál na výrobu superťažkých prvkov a objavovanie nových prvkov periodickej tabuľky. Napríklad v prípade použitia iónov 48 Ca na výrobu superťažkých prvkov v urýchľovačoch sa jadrá týchto prvkov tvoria stokrát a tisíckrát efektívnejšie ako pri použití iných „projektilov“ (iónov). Rádioaktívny vápnik je široko používaný v biológii a medicíne ako izotopový indikátor pri štúdiu procesov metabolizmu minerálov v živom organizme. S jeho pomocou sa zistilo, že v tele prebieha nepretržitá výmena iónov vápnika medzi plazmou, mäkkými tkanivami a dokonca kostného tkaniva. 45Ca tiež zohral významnú úlohu pri štúdiu metabolických procesov prebiehajúcich v pôde a pri štúdiu procesov absorpcie vápnika rastlinami. Použitím rovnakého izotopu bolo možné odhaliť zdroje kontaminácie ocele a ultračistého železa zlúčeninami vápnika počas procesu tavenia.

Schopnosť vápnika viazať kyslík a dusík umožnila jeho využitie na čistenie inertných plynov a ako getter (Getter je látka používaná na absorbovanie plynov a vytváranie hlbokého vákua v elektronických zariadeniach.) vo vákuových rádiových zariadeniach.

Niektoré umelo vyrobené zlúčeniny vápnika sa stali ešte známejšími a bežnejšími ako vápenec alebo sadra. Tak, hasený Ca(OH)2 a nehasené vápno CaO používali starovekí stavitelia.

Cement je tiež zlúčenina vápnika získaná umelo. Najprv sa vypáli zmes hliny alebo piesku a vápenca, aby sa vyrobil slink, ktorý sa potom melie na jemný sivý prášok. Môžete veľa hovoriť o cemente (alebo skôr o cementoch), toto je téma nezávislého článku.

To isté platí pre sklo, ktoré tiež zvyčajne obsahuje prvok.

Hydrid vápenatý

Zahrievaním vápnika vo vodíkovej atmosfére sa získava CaH 2 (hydrid vápenatý), ktorý sa využíva v metalurgii (metalotermia) a pri výrobe vodíka na poli.

Optické a laserové materiály

Fluorid vápenatý (fluorit) sa používa vo forme monokryštálov v optike (astronomické objektívy, šošovky, hranoly) a ako laserový materiál. Volfráman vápenatý (scheelit) vo forme monokryštálov sa používa v laserovej technike a tiež ako scintilátor.

Karbid vápnika

Karbid vápnika je látka objavená náhodou pri testovaní nového dizajnu pece. Donedávna sa karbid vápnika CaCl 2 používal hlavne na autogénne zváranie a rezanie kovov. Keď karbid interaguje s vodou, vzniká acetylén a spaľovanie acetylénu v prúde kyslíka umožňuje dosiahnuť teplotu takmer 3000 °C. V poslednej dobe sa acetylén a spolu s ním karbid čoraz menej používajú na zváranie a čoraz viac v chemickom priemysle.

Vápnik akochemický zdroj prúdu

Vápnik, ako aj jeho zliatiny s hliníkom a horčíkom, sa používajú v záložných tepelných elektrických batériách ako anóda (napríklad prvok chróman vápenatý). Chróman vápenatý sa v takýchto batériách používa ako katóda. Zvláštnosťou takýchto batérií je extrémne dlhá životnosť (desaťročia) vo vhodnom stave, schopnosť prevádzky v akýchkoľvek podmienkach (priestor, vysoký tlak), vysoký špecifická energia podľa hmotnosti a objemu. Nevýhoda: krátka životnosť. Takéto batérie sa používajú tam, kde je potrebné krátkodobo vytvoriť kolosálny elektrický výkon (balistické strely, niektoré kozmické lode atď.).

Ohňovzdorné materiály zvápnik

Oxid vápenatý, ako vo voľnej forme, tak aj ako súčasť keramických zmesí, sa používa pri výrobe žiaruvzdorných materiálov.

Lieky

Zlúčeniny vápnika sa široko používajú ako antihistaminikum.

• Chlorid vápenatý
• Glukonát vápenatý
• Glycerofosfát vápenatý

Okrem toho sú zlúčeniny vápnika zahrnuté v liekoch na prevenciu osteoporózy, vo vitamínových komplexoch pre tehotné ženy a starších ľudí.

Vápnik je bežnou makroživinou v tele rastlín, zvierat a ľudí. U ľudí a iných stavovcov je väčšina z nich obsiahnutá v kostre a zuboch vo forme fosfátov. Kostry väčšiny skupín bezstavovcov (huby, koralové polypy, mäkkýše atď.) pozostávajú z rôznych foriem uhličitanu vápenatého (vápna). Potreba vápnika závisí od veku. Vyžaduje sa pre dospelých denná norma sa pohybuje od 800 do 1000 miligramov (mg) a pre deti od 600 do 900 mg, čo je pre deti veľmi dôležité kvôli intenzívnemu rastu kostry. Väčšina vápnika, ktorý sa dostáva do ľudského tela s jedlom, sa nachádza v mliečnych výrobkoch, zvyšný vápnik pochádza z mäsa, rýb a niektorých rastlinných produktov (najmä strukovín).

Aspirín, kyselina šťaveľová a deriváty estrogénu narúšajú vstrebávanie vápnika. V kombinácii s kyselinou šťaveľovou vytvára vápnik vo vode nerozpustné zlúčeniny, ktoré sú súčasťou obličkových kameňov.

Nadmerné dávky vápnika a vitamínu D môžu spôsobiť hyperkalcémiu s následnou intenzívnou kalcifikáciou kostí a tkanív (postihujú najmä močový systém). Maximálna denná bezpečná dávka pre dospelého je 1500 až 1800 miligramov.

Vápnik v tvrdej vode

Súbor vlastností definovaných jedným slovom „tvrdosť“ dodávajú vode soli vápnika a horčíka rozpustené v nej. Tvrdá voda je pre mnohé životné situácie nevhodná. Vytvára vrstvu vodného kameňa v parných kotloch a inštaláciách kotlov, sťažuje farbenie a pranie látok, ale je vhodný na výrobu mydla a prípravu emulzií pri výrobe parfumov. Preto skôr, keď metódy zmäkčovania vody boli nedokonalé, továrne na textil a parfumy sa zvyčajne nachádzali v blízkosti zdrojov „mäkkej“ vody.

Rozlišuje sa dočasná a trvalá tuhosť. Dočasnú (alebo uhličitanovú) tvrdosť dodávajú vode rozpustné hydrouhličitany Ca(HCO 3) 2 a Mg(HCO 3) 2. Dá sa odstrániť jednoduchým varom, pri ktorom sa hydrogénuhličitany premenia na vo vode nerozpustné uhličitany vápenaté a horečnaté.

Konštantnú tvrdosť vytvárajú sírany a chloridy rovnakých kovov. A dá sa to odstrániť, ale je to oveľa ťažšie.

Súčet oboch tvrdostí tvorí celkovú tvrdosť vody. V rôznych krajinách sa oceňuje rôzne. Je zvykom vyjadrovať tvrdosť vody počtom miligramekvivalentov vápnika a horčíka v jednom litri vody. Ak je v litri vody menej ako 4 mEq, potom sa voda považuje za mäkkú; ako sa ich koncentrácia zvyšuje, stáva sa čoraz drsnejším a ak obsah presahuje 12 jednotiek, veľmi drsným.

Tvrdosť vody sa zvyčajne určuje pomocou mydlového roztoku. Tento roztok (určitej koncentrácie) sa pridáva po kvapkách do odmeraného množstva vody. Pokiaľ sú vo vode ióny Ca 2+ alebo Mg 2+, bránia tvorbe peny. Na základe spotreby mydlového roztoku pred vznikom peny sa vypočíta obsah iónov Ca 2+ a Mg 2+.

Je zaujímavé, že tvrdosť vody bola stanovená podobným spôsobom už v r Staroveký Rím. Ako činidlo slúžilo iba červené víno - jeho farbivá tvoria zrazeninu aj s iónmi vápnika a horčíka.

Ukladanie vápnika

Kovový vápenatý je možné dlhodobo skladovať v kusoch s hmotnosťou od 0,5 do 60 kg. Takéto kusy sú uložené v papierových vreciach umiestnených v bubnoch z pozinkovaného železa s spájkovanými a maľovanými švami. Pevne uzavreté bubny sú umiestnené v drevených debnách. Kusy s hmotnosťou nižšou ako 0,5 kg sa nedajú dlhodobo skladovať – rýchlo sa menia na oxid, hydroxid a uhličitan vápenatý.