Plik wapń Jest to metal ziem alkalicznych należący do grupy 2 układu okresowego (pan Becambara). Ten metal zajmuje piąte miejsce pod względem obfitości wśród pierwiastków obecnych w skorupie ziemskiej; za żelazem i aluminium. Jest reprezentowany przez symbol chemiczny Ca, a jego liczba atomowa to 20.
Wapń stanowi 3,64% skorupy ziemskiej i jest najbardziej rozpowszechnionym metalem w ludzkim organizmie, stanowiąc 2% jego wagi. Nie jest wolny z natury; ale jest częścią wielu minerałów i związków chemicznych.
Na przykład znajduje się w kalcycie mineralnym, który z kolei jest częścią wapienia. Węglan wapnia występuje w ziemi w postaci marmuru, dolomitu, skorupy jaja, korala, perły, stalaktyty, stalagmity, a także w muszlach wielu zwierząt morskich czy ślimaków.
Ponadto wapń jest częścią innych minerałów, takich jak gips, anhydryt, fluoryt i apatyt. Nic więc dziwnego, że na poziomie kulturowym jest synonimem kości.
Kiedy wapń jest wystawiony na działanie powietrza, zostaje pokryty żółtawą powłoką będącą produktem mieszaniny tlenku wapnia, azotku i wodorotlenku. Jednak świeżo ścięta powierzchnia jest błyszcząca, srebrzystobiała. Jest miękki i ma twardość w skali Mohsa 1,75.
Wapń pełni wiele funkcji w organizmach żywych, wśród nich jest częścią związków określających budowę i funkcjonowanie układu kostnego; interweniuje w kaskadzie krzepnięcia poprzez aktywację kilku czynników krzepnięcia, określonych jako czynnik IV.
Ponadto wapń wpływa na skurcze mięśni, umożliwiając połączenie kurczliwych białek (aktyny i miozyny); i ułatwia uwalnianie niektórych neuroprzekaźników, w tym acetylocholiny.
Pod względem chemicznym prawie zawsze uczestniczy w swoich organicznych lub nieorganicznych związkach, takich jak dwuwartościowy kation Cadwa+. Jest to jeden z kationów o największej liczbie koordynacyjnej, to znaczy może wchodzić w interakcje z kilkoma cząsteczkami lub jonami jednocześnie.
Indeks artykułów
Związki wapnia, takie jak wapno (CaO) lub gips (CaSO4) były używane od tysiącleci przez człowieka nieświadomego ich budowy chemicznej. Wapno jako budulec oraz tynk do wykonania rzeźb były używane 7000 lat przed naszą erą..
W Mezopotamii znaleziono piec do wypalania wapna, który był używany 2500 lat przed Chrystusem. W krótkim czasie tynk został użyty przy budowie Wielkiej Piramidy w Gizie.
Joseph Black (1755) wyjaśnił, że wapno jest lżejsze niż wapień (węglan wapnia), który jest jego podstawą. Dzieje się tak, ponieważ podczas ogrzewania traci dwutlenek węgla..
Antoine Lavoiser (1787) doszedł do wniosku, że wapno musi być tlenkiem nieznanego pierwiastka chemicznego.
Sir Humphrey Davy (1808) dokładnie w roku, w którym odkrył bor, zrobił to samo z wapniem, stosując technikę elektrolizy, stosowaną przez Jakara Berzeliusa i Magnusa Martina..
Davy wyodrębnił wapń i magnez stosując ten sam projekt eksperymentalny. Zmieszał tlenek wapnia z tlenkiem rtęci (II) na płycie platynowej, używanej jako anoda (+), podczas gdy katoda (-) była drutem platynowym częściowo zanurzonym w rtęci.
Elektroliza wytworzyła amalgamat wapnia i rtęci. Aby oczyścić wapń, amalgamat poddano destylacji. Nie uzyskano jednak czystego wapnia..
Srebrno-białawy metal, po wystawieniu na działanie powietrza zmienia się w szarawobiały. W wilgotnym powietrzu przybiera mętny, niebieskawo-szary kolor. Stały lub suchy proszek. Struktura krystaliczna skupiona na twarzy.
40,078 g / mol.
842 ºC.
1484 ° C.
-1,55 g / cm3 w temperaturze pokojowej.
-1,378 g / cm3 w stanie ciekłym w temperaturze topnienia.
8,54 kJ / mol.
154,7 kJ / mol.
25,929 J / (mol K).
0,63 J / gK
1.0 w skali Paulinga
-Pierwsza jonizacja 589,8 kJ / mol
-Druga jonizacja 1145 kJ / mol
-Trzecia jonizacja 4,912 kJ / mol
-Czwarta jonizacja 6490,57 kJ / mol i są jeszcze 4 energie jonizacji.
197 wieczorem
176 ± 22:00
22,3 µm / m K w 20 ° C.
201 W / m K
336 nΩ · m przy 20 ºC.
1,75 w skali Mohsa.
Wapń ma 6 naturalnych izotopów: 40AC, 42AC, 43AC, 44AC, 46Ca i 48Ca i 19 radioaktywnych izotopów syntetycznych. Najliczniejsze są izotopy 40Ca (96,94%), t 44Ca (2,086%) i 42Ca (0,647%).
Wapń samorzutnie reaguje z wodą, wytwarzając wodorotlenek wapnia i wodór w postaci gazowego. Reaguje z tlenem i azotem w powietrzu, wytwarzając odpowiednio tlenek wapnia i azotek wapnia. Podczas rozłupywania spontanicznie spala się w powietrzu.
Gdy wapń jest podgrzewany, reaguje z wodorem, tworząc halogenek. Reaguje również ze wszystkimi halogenami, tworząc halogenki. Reaguje również z borem, siarką, węglem i fosforem..
Atomy wapnia są połączone wiązaniami metalicznymi, dostarczając swoje dwa elektrony walencyjne do fali elektronów. W ten sposób oddziaływanie między atomami Ca i powstającymi w ten sposób pasmami elektronowymi kończy się zdefiniowaniem kryształu o sześciennej strukturze wyśrodkowanej na powierzchniach (ccc po hiszpańsku lub fcc po angielsku centrowany sześcienny na twarz).
Jeśli ten kryształ ccc wapnia zostanie podgrzany do temperatury około 450 ° C, to przechodzi on w fazę hcp (zwarty heksagonalny lub sześciokątny najbliżej zapakowany). Oznacza to, że struktura staje się gęstsza, tak jakby ruch elektronów i wibracje atomów zmniejszały odległość, która je dzieli..
Atom wapnia ma następującą konfigurację elektroniczną:
[Ar] 4sdwa
Co by wyjaśniało, że dwa elektrony walencyjne tego metalu pochodzą z jego zewnętrznej orbity 4s. Kiedy je traci, tworzy się dwuwartościowy kation Cadwa+, izoelektroniczny do argonu z gazem szlachetnym; to znaczy zarówno Ar, jak i Cadwa+ mają taką samą liczbę elektronów.
To orbitale wapnia 4s tworzą razem pasmo walencyjne tych kryształów. To samo dzieje się z pustymi orbitaliami 4p, które tworzą pasmo przewodnictwa.
Wapń jest produkowany komercyjnie przez elektrolizę stopionego chlorku wapnia. Na elektrodach zachodzą następujące reakcje:
Na anodzie: 2Cl- (l) => Cldwa (g) + 2e-
Wapń osadza się jako metal na katodzie poprzez wychwytywanie elektronów jonowego wapnia.
Na katodzie: Cadwa+ (l) + 2 e- => Ca (s)
Na małą skalę wapń można wytwarzać redukując tlenek wapnia glinem lub chlorek wapnia metalicznym sodem..
6 CaO + 2 Al => 3 Ca + Ca3DodwaLUB6
CaCldwa + 2 Na => Ca + NaCl
Wapń jest stosowany jako dodatek w produkcji baniek szklanych, dodawany do bańki na początkowym etapie produkcji. Jest również dodawany na końcu, aby połączyć się z gazami pozostawionymi wewnątrz bańki..
Jest używany jako dezintegrator w produkcji metali takich jak miedź i stal. W krzemieniach zapalniczek zastosowano stop wapnia i cezu do wytworzenia iskier. Wapń jest środkiem redukującym, ale ma również zastosowania odtleniające i odtleniające.
Wapń służy do otrzymywania z ich tlenków metali, takich jak chrom, tor, uran, cyrkon i inne. Jest stosowany jako dodatek stopowy do aluminium, miedzi, ołowiu, magnezu i innych metali nieszlachetnych; i jako odtleniacz do niektórych stopów wysokotemperaturowych.
Wapń w stopie z ołowiem (0,04%) służy jako osłona kabli telefonicznych. Jest stosowany w stopie z magnezem w implantach ortopedycznych, aby przedłużyć ich żywotność.
Jest to materiał wypełniający w ceramice, szkle, tworzywach sztucznych i farbach, a także surowiec do produkcji wapna. Syntetyczny węglan o wysokiej czystości jest stosowany w medycynie jako środek zobojętniający kwas i uzupełniający dietę w wapń. Jest również stosowany jako dodatek do żywności.
Tlenek wapnia jest stosowany w budownictwie, do produkcji paneli ściennych. Jest również wbudowywany w beton. W XIX wieku spalono bloki tlenku wapnia, aby oświetlić sceny intensywnym białym światłem..
Wapno (znowu tlenek wapnia) służy do usuwania niepożądanych składników, takich jak dwutlenek krzemu (SiOdwa) obecny w materiale żelaznym. Produktem reakcji jest krzemian wapnia (CaSiO3) zwane „szumowiną”.
Wapno łączy się z wodą, tworząc wodorotlenek wapnia; Związek ten flokuluje i tonie, wciągając zanieczyszczenia na dno zbiorników..
Wnętrze kominów wyłożone jest wapnem, aby wyeliminować opary z fabryk. Na przykład wychwytuje dwutlenek siarki (SOdwa), który przyczynia się do powstawania kwaśnych deszczy i przekształca go w siarczyn wapnia (CaSO3).
Chlorek wapnia służy do kontrolowania oblodzenia drogowego; odżywka do pomidorów obecnych w przetworach; produkcja nadwozi samochodów osobowych i ciężarowych.
Jest powszechnie przedstawiany jako CaSO42HdwaO (tynk), używany jako odżywka do gleby. Kalcynowany gips jest używany do produkcji płytek, desek i listew. Służy również do unieruchamiania złamań kości.
Fosforany wapnia występują w przyrodzie w różnych formach i są stosowane jako nawozy. Kwaśna sól wapnia (CaHdwaPO4) jest stosowany jako nawóz i stabilizator do tworzyw sztucznych. Fosforan wapnia występuje jako część tkanki kostnej, zwłaszcza jako hydroksyapatyt.
Istnieje wiele związków wapnia o różnych zastosowaniach. Na przykład węglik wapnia służy do otrzymywania acetylenu, używanego w uchwytach spawalniczych. Alginian wapnia jest stosowany jako środek zagęszczający w produktach spożywczych, takich jak lody.
Podchloryn wapnia jest stosowany jako środek wybielający, dezodorant, środek grzybobójczy i algobójczy.
Nadmanganian wapnia jest paliwem rakietowym. Znajduje również zastosowanie jako środek do oczyszczania wody oraz w produkcji tekstyliów.
Wapń spełnia wiele funkcji u istot żywych:
-Interweniuje w kaskadzie krzepnięcia jak czynnik IV.
-Jest niezbędna do aktywacji kilku czynników krzepnięcia, w tym trombiny.
-W mięśniach szkieletowych wapń uwalnia hamujące działanie układu białkowego na skurcz mięśni, umożliwiając tworzenie mostków aktynowo-miozynowych, co prowadzi do skurczu..
-Stabilizuje kanały jonowe komórek pobudliwych. W hipokalcemii aktywowane są kanały sodowe, co powoduje przedostawanie się sodu do komórek i może być generowany trwały skurcz (tężyczka), który może być śmiertelny.
-Ponadto wapń sprzyja uwalnianiu neuroprzekaźnika acetylocholiny na zaciskach presynaptycznych..
Reaguje egzotermicznie z wodą. Dlatego po połknięciu może spowodować poważne obrażenia jamy ustnej, przełyku lub żołądka..
Pracownicy są narażeni na to ryzyko w miejscach, w których wytwarzany jest pierwiastek wapniowy lub w miejscach, w których stosuje się metal. Środki ostrożności obejmują ochronę za pomocą masek, które unikają wdychania pyłu, odpowiedniej odzieży i wentylacji..
Hiperkalcemia jest niezwykle niebezpieczna i może być spowodowana głównie nadmiernym wydzielaniem parathormonu lub nadmiernym spożyciem witaminy D. Nadmierne spożycie wapnia, na przykład powyżej 2,5 g / dobę, rzadko jest przyczyną hiperkalcemii.
Nadmiar wapnia gromadzi się w nerkach, powodując kamienie nerkowe i nerczycę. Dodatkowo gromadzenie się wapnia w ścianach naczyń krwionośnych modyfikuje ich elastyczność, co może być przyczyną nadciśnienia, spowolnienia przepływu krwi i zakrzepicy..
Podstawowym środkiem ostrożności jest włączenie kalcemii do badań laboratoryjnych, gdy lekarz obserwuje cechy, które sprawiają, że pacjent podejrzewa hiperkalcemię i podejmuje odpowiednie leczenie..
Jeszcze bez komentarzy