Čistý vápník. Přírodní sloučeniny vápníku

Vápník je člověku znám od pradávna ve formě zásaditých sloučenin, jako je křída nebo vápenec. Ve své čisté podobě byl tento prvek získán na počátku 19. století. Současně bylo zjištěno, že pokud jde o jeho hlavní vlastnosti, vápník patří k alkalickým kovům.

Vápník hraje důležitou biologickou roli - je hlavní složkou makroživiny skeletu (včetně vnějšího) u většiny druhů na planetě, je součástí hormonů a je regulátorem neuronálních a svalových interakcí. Chemicky čistý vápník se používá v různých reakcích, hutnictví a mnoha dalších průmyslových odvětvích.

obecné charakteristiky

Vápník je jedním z typických členů aktivní skupiny alkalických kovů. Ve své čisté formě připomíná texturou a vzhledem železo s méně výrazným leskem. Křehký, rozpadá se za vzniku nehomogenních krystalických granulí. Především je vápník známý ve formě jeho sloučenin (křída, vápenec, oxid křemičitý a další), kde vypadá jako bělavá drolící se látka.

V čisté formě se díky vysoké reaktivitě nevyskytuje. Je součástí většiny minerálů, včetně největší hodnotu mají mramor, žulu, alabastr a některé další cenné horniny.

Základní fyzikální a chemické vlastnosti

Patří do druhé skupiny periodický systém prvky vykazující podobné fyzikální vlastnosti s dalšími zástupci zásadité skupiny:

• Relativně nízká hustota (1,6 g / cm 3);
• Mez teploty tání - 840 0 С za normálních podmínek;
• Průměrná tepelná vodivost je obecně znatelně nižší než u většiny kovů;

Fyzika vápníku obecně nijak zvlášť nepřekvapuje. Tento prvek, který má typickou krystalovou mřížku, má poměrně nízkou pevnost a téměř nulovou plasticitu, snadno se rozpadá a láme se za vzniku charakteristického krystalového vzoru na hranici lomu.

Nedávný výzkum však ukázal několik velmi zajímavých výsledků. Bylo zjištěno, že při vysokém atmosférickém tlaku se fyzikální vlastnosti prvku začínají měnit. Jsou ukázány polovodičové vlastnosti, které jsou pro jakékoli kovy naprosto netypické. Extrémní tlak vede ke vzniku supravodivých vlastností vápníku. Tyto studie mají dalekosáhlé důsledky, ale zatím je rozsah vápníku omezen jeho obvyklými vlastnostmi.

Svými chemickými vlastnostmi nevyniká vápník v ničem zvláštním a je typickým kovem alkalických zemin:

• Vysoká reaktivita;
• Ochotná interakce s atmosférou a tvorba charakteristického matného filmu na povrchu prvku;
• Aktivně interaguje s vodou, ale na rozdíl od prvků, jako je sodík, nedochází k explozivní exotermické reakci;
• Reaguje se všemi aktivními nekovy, včetně jódu a bromu;

Na rozdíl od aktivnějších alkalických kovů vyžaduje vápník k reakci s kovy a relativně inertními prvky (například s uhlíkem) katalyzátor nebo silné zahřívání. Vápník je skladován v těsně uzavřených skleněných nádobách, aby se zabránilo spontánním reakcím.

Vápník je jednou z pěti nejběžnějších látek na planetě, hned za kyslíkem, křemíkem a hliníkem se železem. Navíc se v přírodě tento prvek vyskytuje hlavně ve formě pevných nebo volně tekoucích minerálů. Nejznámější sloučeninou vápníku je vápenec. Vápník také tvoří širokou škálu různých minerálů, od výše uvedené žuly a mramoru až po méně obvyklý baryt a nosník. Podle hrubých odhadů vědců je obsah vápníku v čistém ekvivalentu asi 3,4% hmotnostních.

Rozsah průmyslových aplikací

V průmyslové oblasti je vápník zařazen do skupiny velmi žádaných materiálů pro účely metalurgie. S jeho pomocí se získávají čištěné kovy, včetně uranu a thoria, a také některé prvky vzácných zemin. Přídavek vápníku do taveniny oceli podporuje vazbu a odstraňování volného kyslíku, což zlepšuje strukturální vlastnosti kovové slitiny. Vápník se také používá jako elektrolytický článek v bateriích a bateriích.

Vápník

VÁPNÍK-Jsem; m.[z lat. calx (calcis) - vápno] Chemický prvek (Ca), stříbro -bílý kov, který je součástí vápence, mramoru atd.

◁ Vápník, tl, tl. K-th soli.

vápník

(lat. Calcium), chemický prvek skupiny II periodické soustavy, označuje kovy alkalických zemin. Jméno z lat. calx, genitiv calcis je vápno. Stříbro-bílý kov, hustota 1,54 g / cm 3, t pl 842 ° C. Za normálních teplot ve vzduchu snadno oxiduje. Podle prevalence v zemská kůra zaujímá 5. místo (minerály kalcit, sádra, fluorit atd.). Jako aktivní redukční činidlo se používá k získání U, Th, V, Cr, Zn, Be a dalších kovů z jejich sloučenin, pro deoxidaci ocelí, bronzů atd. Je součástí antifrikčních materiálů. Sloučeniny vápníku se používají ve stavebnictví (vápno, cement), přípravky vápníku se používají v medicíně.

VÁPNÍK

CALCIUM (lat. Calcium), Ca (čti „vápník“), chemický prvek s atomovým číslem 20, se nachází ve čtvrtém období ve skupině IIA Mendělejevovy periodické soustavy prvků; atomová hmotnost 40,08. Odkazuje na počet prvků alkalických zemin (cm. ALKALINSKÉ ZEMĚ KOVY).
Přírodní vápník se skládá ze směsi nuklidů (cm. NUCLID) s obrovská čísla 40 (ve směsi hmotnosti 96,94%), 44 (2,09%), 42 (0,667%), 48 (0,187%), 43 (0,135%) a 46 (0,003%). Konfigurace vnější elektronové vrstvy 4 s 2 ... Téměř ve všech sloučeninách je oxidační stav vápníku +2 (valence II).
Poloměr neutrálního atomu vápníku je 0,1974 nm, poloměr iontu Ca2+ je od 0,114 nm (pro koordinační číslo 6) do 0,148 nm (pro koordinační číslo 12). Sekvenční ionizační energie neutrálního atomu vápníku jsou 6,133, 11,872, 50,91, 67,27, respektive 84,5 eV. Na Paulingově stupnici je elektronegativita vápníku asi 1,0. Volný vápník je stříbřitě bílý kov.
Historie objevu
Sloučeniny vápníku se nacházejí všude v přírodě, takže je lidstvo zná již od starověku. Vápno se ve stavebnictví používá již dlouho (cm. LIMETKA)(pálené vápno a uhašené), o kterém se dlouho uvažovalo jednoduchá látka, "Přízemní". V roce 1808 však anglický vědec G. Davy (cm. DEVI Humphrey) podařilo získat nový kov z vápna. Za tímto účelem Davy elektrolyzoval směs mírně zvlhčeného hašeného vápna oxidem rtuti a izoloval nový kov z amalgámu vytvořeného na rtuťové katodě, který nazýval vápník (z latinského calxu, rod calcis - vápno). V Rusku se nějaký čas tomuto kovu říkalo „vápno“.
Být v přírodě
Vápník je jedním z nejhojnějších prvků na Zemi. Představuje 3,38% hmotnosti zemské kůry (5. nejhojnější za kyslíkem, křemíkem, hliníkem a železem). Díky své vysoké chemické aktivitě se volný vápník v přírodě nenachází. Většina vápníku je obsažena v silikátech (cm. SILIKÁTY) a hlinitokřemičitany (cm. ALUMOSILIKÁTY) rozličný skály(žuly (cm.ŽULA), ruly (cm. RULA) atd.). Ve formě sedimentárních hornin jsou sloučeniny vápníku zastoupeny křídou a vápencem, skládajícím se převážně z minerálu kalcitu (cm. CALCITE)(CaCO 3). Krystalická forma kalcitu - mramoru - je v přírodě mnohem méně běžná.
Vápencové minerály, jako je vápenec, jsou poměrně hojné. (cm. VÁPENEC) CaCO 3, anhydrit (cm. ANHYDRIT) CaSO 4 a sádra (cm. SÁDRA) CaSO 4 2H 2 O, fluorit (cm. FLUORIT) CaF 2, apatit (cm. APATITES) Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), dolomit (cm. DOLOMIT) MgCO 3 · СaCO 3. Přítomnost vápenatých a hořečnatých solí v přírodní vodě určuje její tvrdost (cm. TVRDOST VODY)... Významné množství vápníku se nachází v živých organismech. Hydroxylapatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH), nebo v jiném zápisu 3Ca 3 (PO 4) 2 · Ca (OH) 2 - základ kostní tkáně obratlovců, včetně lidí; skořápky a skořápky mnoha bezobratlých, vaječné skořápky atd. se skládají z uhličitanu vápenatého CaCO 3.
Přijímání
Kovový vápník se získává elektrolýzou taveniny sestávající z CaCl2 (75-80%) a KCl nebo z CaCl2 a CaF2, jakož i aluminotermickou redukcí CaO při 1170-1200 ° C:
4CaO + 2Al = CaAl204 + 3Ca.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Kov vápníku existuje ve dvou alotropických modifikacích (viz Allotropie (cm. ALLOTROPY)). Až do 443 ° C je a-Ca s krychlovou mřížkou zaměřenou na obličej stabilní (parametr a = 0,558 nm), vyšší je b-Ca s krychlovou mřížkou se středem kubického typu typu a-Fe (parametr a = 0,448 nm ). Teplota tání vápníku je 839 ° C, teplota varu je 1484 ° C a hustota je 1,55 g / cm3.
Chemická aktivita vápníku je vysoká, ale nižší než u všech ostatních kovů alkalických zemin. Snadno interaguje s kyslíkem, oxidem uhličitým a vlhkostí ve vzduchu, což činí povrch kovového vápníku obvykle matně šedým, takže v laboratoři je vápník obvykle uložen, stejně jako ostatní kovy alkalických zemin, v těsně uzavřené nádobě pod vrstvou petrolej.
V sérii standardních potenciálů je vápník umístěn nalevo od vodíku. Standardní elektrodový potenciál páru Ca 2+ / Ca 0 je –2,84 V, takže vápník aktivně reaguje s vodou:
Ca + 2H20 = Ca (OH) 2 + H2.
Vápník reaguje za normálních podmínek s aktivními nekovy (kyslík, chlor, brom):
2Ca + 02 = 2CaO; Ca + Br 2 = CaBr 2.
Při zahřívání na vzduchu nebo kyslíku se vápník vznítí. Vápník při zahřátí interaguje s méně aktivními nekovy (vodík, bór, uhlík, křemík, dusík, fosfor a další), například:
Ca + H 2 = CaH 2 (hydrid vápenatý),
Ca + 6B = CaB 6 (borid vápenatý),
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2 (nitrid vápenatý)
Ca + 2C = CaC 2 (karbid vápníku)
3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (fosfid vápenatý), fosfidy vápníku kompozic CaP a CaP 5 jsou také známé;
2Ca + Si = Ca 2 Si (křemičitan vápenatý), křemičitany vápenaté kompozic CaSi, Ca 3 Si 4 a CaSi 2 jsou také známé.
Průběh výše uvedených reakcí je zpravidla doprovázen uvolněním velkého množství tepla (tj. Tyto reakce jsou exotermické). Ve všech sloučeninách s nekovy je oxidační stav vápníku +2. Většina sloučenin vápníku s nekovy se snadno rozkládá vodou, například:
CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + 2H 2,
Ca 3 N 2 + 3 H 2 O = 3 Ca (OH) 2 + 2 NH 3.
Oxid vápenatý je obvykle zásaditý. V laboratoři a technologii se získává tepelným rozkladem uhličitanů:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Technickému oxidu vápenatému CaO se říká pálené vápno.
Reaguje s vodou za vzniku Ca (OH) 2 a uvolňuje velké množství tepla:
CaO + H20 = Ca (OH) 2.
Takto získaný Ca (OH) 2 se obvykle nazývá hašené vápno nebo vápenné mléko. (cm. VÁPENOVÉ MLÉKO) vzhledem k tomu, že rozpustnost hydroxidu vápenatého ve vodě je nízká (0,02 mol / l při 20 ° C), a když se přidá do vody, vytvoří se bílá suspenze.
Při interakci s kyselými oxidy CaO tvoří soli, například:
CaO + CO 2 = CaCO 3; CaO + SO 3 = CaSO 4.
Ion Ca 2+ je bezbarvý. Když jsou do plamene zavedeny vápenaté soli, plamen se změní na cihlově červený.
Vápenaté soli, jako je chlorid CaCl2, bromid CaBr2, jodid CaI2 a dusičnan Ca (NO3) 2, jsou snadno rozpustné ve vodě. Fluorid CaF 2, uhličitan CaCO 3, síran CaSO 4, průměrný ortofosfát Ca 3 (PO 4) 2, oxalát CaC 2 O 4 a některé další jsou nerozpustné ve vodě.
Velký význam má skutečnost, že na rozdíl od průměrného uhličitanu vápenatého CaCO 3 je kyselý uhličitan vápenatý (bikarbonát) Ca (HCO 3) 2 rozpustný ve vodě. V přírodě to vede k následujícím procesům. Když studený déšť nebo říční voda nasycená oxidem uhličitým pronikne do podzemí a padá na vápence, je pozorováno jejich rozpuštění:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2.
Na stejných místech, kde voda nasycená hydrogenuhličitanem vápenatým vychází na zemský povrch a je ohřívána slunečními paprsky, probíhá opačná reakce:
Ca (HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
Takto se v přírodě přenášejí velké masy látek. V důsledku toho se v podzemí mohou tvořit obrovské závrty (viz Kras (cm. KARST (přírodní úkaz))), a v jeskyních se tvoří krásné kamenné „rampouchy“ - stalaktity (cm. STALACTITES (minerální formace)) a stalagmity (cm. STALAGMITS).
Přítomnost rozpuštěného hydrogenuhličitanu vápenatého ve vodě do značné míry určuje dočasnou tvrdost vody (cm. TVRDOST VODY)... Říká se tomu dočasně, protože když se vařící voda rozkládá, hydrogenuhličitan a vysráží se CaCO 3. Tento jev vede například k tomu, že se v konvici časem hromadí vodní kámen.
Využití vápníku a jeho sloučenin
Kovový vápník se používá k metalotermální výrobě uranu (cm. Uran (chemický prvek)), thorium (cm. THORIUM), titan (cm. TITANIUM (chemický prvek)), zirkonium (cm. ZIRKONIUM), cesium (cm. CESIUM) a rubidium (cm. RUBIDIUM).
Přírodní sloučeniny vápníku se široce používají při výrobě pojiv (cementu (cm. CEMENT), sádra (cm. SÁDRA)(vápno atd.). Vazebný účinek hašeného vápna je založen na skutečnosti, že v průběhu času hydroxid vápenatý reaguje s oxidem uhličitým ve vzduchu. V důsledku probíhající reakce se tvoří jehlicovité krystaly kalcitu CaCO 3, které rostou v blízké kameny, cihly a další stavební materiály a jakoby je svaří do jednoho celku. Krystalický uhličitan vápenatý - mramor je vynikající dokončovací materiál. K bělení se používá křída. Při výrobě litiny se spotřebovává velké množství vápence, protože umožňuje přenos žáruvzdorných nečistot Železná Ruda(například křemenný SiO 2) na relativně nízkotající strusky.
Bleach je velmi účinný jako dezinfekční prostředek. (cm. BĚLENÍ PRÁŠEK)- „chlor“ Ca (OCl) Cl - směsný chlorid a chlornan vápenatý (cm. CALCIUM HYPOCHLORIT) s vysokou oxidační schopností.
Hojně se používá také síran vápenatý, který existuje jak ve formě bezvodých sloučenin, tak ve formě krystalických hydrátů - takzvaný „polovodný“ síran - alabastr (cm. Aleviz Fryazin (Milanese)) CaSO 4 · 0,5H 2 O a dihydrát sulfát - sádra CaSO 4 · 2H 2 O. Sádra je široce používána ve stavebnictví, sochařství, na výrobu štuků a různých uměleckých výrobků. Sádra se také používá v medicíně k fixaci kostí při zlomeninách.
Chlorid vápenatý CaCl 2 se používá společně s stolní sůl k boji proti zalednění povrchu vozovek. Fluorid vápenatý CaF 2 je vynikající optický materiál.
Vápník v těle
Vápník je živina (cm. BIOGENICKÉ PRVKY) neustále přítomný v tkáních rostlin a živočichů. Vápník, který je důležitou složkou minerálního metabolismu zvířat a lidí a minerální výživy rostlin, plní v těle různé funkce. Jako součást apatitu (cm. APATIT), stejně jako síran vápenatý a uhličitan vápenatý, tvoří minerální složku kostní tkáně. Lidské tělo o hmotnosti 70 kg obsahuje asi 1 kg vápníku. Vápník se podílí na práci iontových kanálů (cm. IONOVÉ KANÁLY) provádění transportu látek biologickými membránami, v přenosu nervový impuls (cm. NERVOVÝ IMPULZ), v procesech srážení krve (cm. ODBĚR KRVE) a hnojení. Regulujte metabolismus vápníku v těle kalciferolů (cm. CALCIFEROLES)(Vitamín D). Nedostatek nebo nadbytek vápníku vede k různým chorobám - křivici (cm. KŘIVICE), kalcifikace (cm. CALCINOSIS) a další. Proto by lidské jídlo mělo obsahovat sloučeniny vápníku v požadovaném množství (800–1500 mg vápníku denně). Obsah vápníku je vysoký v mléčných výrobcích (jako je tvaroh, sýr, mléko), některé zelenině a dalších potravinách. Přípravky vápníku jsou v medicíně široce používány.

encyklopedický slovník. 2009 .

Synonyma:

CALCIUM (latinsky vápník), Ca, chemický prvek skupiny II krátké formy (2. skupina dlouhé formy) periodické soustavy; označuje kovy alkalických zemin; atomové číslo 20; atomová hmotnost 40,078. V přírodě existuje 6 stabilních izotopů: 40 Ca (96,941%), 42 Ca (0,647%), 43 Ca (0,135%), 44 Ca (2,086%), 46 Ca (0,004%), 48 Ca (0,187%); uměle získané radioizotopy s hmotnostními čísly 34-54.

Historický odkaz. Ve starověku bylo známo mnoho přírodních sloučenin vápníku a byly široce používány ve stavebnictví (například sádra, vápno, mramor). Kovový vápník poprvé izoloval G. Davy v roce 1808 při elektrolýze směsi oxidů CaO a HgO a následném rozkladu vzniklého vápenatého amalgámu. Název pochází z latinského calx (genitiv calcis) - vápno, měkký kámen.

Prevalence v přírodě... Obsah vápníku v zemské kůře je 3,38% hmotnostních. Díky své vysoké chemické aktivitě se nevyskytuje ve volném stavu. Nejčastějšími minerály jsou anorthit Ca, anhydrit CaSO 4, apatit Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), sádra CaSO 4 2H 2 O, kalcit a aragonit CaCO 3, perovskit CaTiO 3, fluorit CaF 2, scheelit CaWO 4. Vápencové minerály se nacházejí v sedimentárních (např. Vápencích), vyvřelých a metamorfovaných horninách. Sloučeniny vápníku se nacházejí v živých organismech: jsou hlavními složkami kostních tkání obratlovců (hydroxyapatit, fluorapatit), korálovými kostrami, lasturami měkkýšů (uhličitan vápenatý a fosfáty) atd. Přítomnost iontů Ca 2+ určuje tvrdost vody .

Vlastnosti... Konfigurace vnějšího elektronového obalu atomu vápníku je 4s 2; ve sloučeninách vykazuje oxidační stav +2, zřídka +1; Paulingova elektronegativita 1,00, atomový poloměr 180 pm, poloměr iontu Ca 2+ 114 pm (koordinační číslo 6). vápník je stříbřitě bílý měkký kov; až do 443 ° С je modifikace s krychlovou mřížkou krychlovou na střed tváří stabilní, nad 443 ° С-s krychlovou mřížkou zaměřenou na tělo; t pl 842 ° C, t bp 1484 ° C, hustota 1550 kg / m 3; tepelná vodivost 125,6 W / (m · K).

Vápník je kov s vysokou chemickou aktivitou (je uložen v hermeticky uzavřených nádobách nebo pod vrstvou minerálního oleje). Za normálních podmínek snadno interaguje s kyslíkem (vzniká oxid vápenatý CaO), při zahřívání - s vodíkem (hydrid CaH 2), halogeny (halogenidy vápníku), bórem (borid CaB 6), uhlíkem (karbid vápníku CaC 2), křemíkem (Ca silicides 2 Si, CaSi, CaSi 2, Ca 3 Si 4), dusík (nitrid Ca 3 N 2), fosfor (fosfidy Ca 3 P 2, CaP, CaP 5), chalkogeny (chalkogenidy složení CaX, kde X je S, Se, These). Vápník interaguje s jinými kovy (Li, Cu, Ag, Au, Mg, Zn, Al, Pb, Sn atd.) Za vzniku intermetalických sloučenin. Kovový vápník interaguje s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého Ca (OH) 2 a H 2. Reaguje energicky s většinou kyselin za vzniku odpovídajících solí (například dusičnan vápenatý, síran vápenatý, fosforečnany vápenaté). Rozpouští se v kapalném amoniaku a vytváří tmavě modrý, kovový roztok. Když se amoniak odpaří, amoniak se z takového roztoku uvolňuje. Vápník postupně reaguje s amoniakem za vzniku amidu Ca (NH 2) 2. Tvoří různé komplexní sloučeniny, nejdůležitější jsou komplexy s polydentátovými ligandy obsahujícími kyslík, například komplexonáty Ca.

Biologická role... Vápník je biogenní prvek. Denní lidská potřeba vápníku je asi 1 g. V živých organismech jsou ionty vápníku zapojeny do procesů svalové kontrakce, přenosu nervových vzruchů.

Přijímání... Kovový vápník se získává elektrolytickými a metalotermickými metodami. Elektrolytická metoda je založena na elektrolýze roztaveného chloridu vápenatého dotykovou katodou nebo kapalnou měděno-vápenatou katodou. Z vytvořené slitiny měď-vápník se oddestiluje vápník při teplotě 1 000-1080 ° C a tlaku 13-20 kPa. Metalotermální metoda je založena na redukci vápníku z jeho oxidu hliníkem nebo křemíkem při 1100-1200 ° C. Tím se vytvoří hlinitan nebo křemičitan vápenatý a také plynný vápník, který se pak kondenzuje. Světová produkce sloučenin vápníku a materiálů obsahujících vápník, asi 1 miliarda tun za rok (1998).

aplikace... Vápník se používá jako redukční činidlo při výrobě mnoha kovů (Rb, Cs, Zr, Hf, V atd.). Silicidy vápníku a také slitiny vápníku se sodíkem, zinkem a dalšími kovy se používají jako deoxidátory a odsiřovače některých slitin a oleje k čištění argonu od kyslíku a dusíku v elektrických vakuových zařízeních jako absorbér plynu. Chlorid CaCl 2 se používá jako vysoušedlo v chemické syntéze, sádra se používá v medicíně. Křemičitany vápenaté jsou hlavními složkami cementu.

Lit.: Rodyakin V.V. Vápník, jeho sloučeniny a slitiny. M., 1967; Spitsyn V.I., Martynenko L.I. organická chemie... M., 1994. Část 2; Anorganická chemie/ Editoval Yu. D. Tretyakov. M., 2004. vol.

L. N. Komissarova, M. A. Ryumin.

Kostní kostra je z ní složená, ale tělo není schopno prvek vyrobit samo. Řeč je o vápníku. Dospělé ženy a muži potřebují denně přijmout nejméně 800 miligramů kovu alkalických zemin. Je možné jej extrahovat z ovesných vloček, lískových ořechů, mléka, ječmene, zakysané smetany, fazolí, mandlí.

Vápník také nalezený v hrášku, hořčici, tvarohu. Pokud je však zkombinujete se sladkostmi, kávou, kolou a potravinami bohatými na kyselinu šťavelovou, absorpce živlu klesá.

Žaludeční prostředí se stává zásaditým, vápník je zachycen nerozpustným a vylučován z těla. Kosti a zuby se začínají zhoršovat. Co je to o prvku, protože se stal jedním z nejdůležitějších pro živé bytosti a používá se látka mimo jejich organismy?

Chemické a fyzikální vlastnosti vápníku

V periodické tabulce je prvek zařazen na 20. místo. Je v hlavní podskupině 2. skupiny. Období, do kterého vápník patří, je 4.. To znamená, že atom hmoty má 4 elektronické úrovně. Je na nich 20 elektronů, jak naznačuje atomové číslo prvku. Svědčí také o svém obvinění - +20.

Vápník v těle, stejně jako příroda, je kov alkalických zemin. To znamená, že ve své čisté formě je prvek stříbřitě bílý, lesklý a lehký. Tvrdost kovů alkalických zemin je vyšší než u alkalických kovů.

Indikátor vápníku je asi 3 body. Stejnou tvrdost má například sádra. 20. prvek je řezán nožem, ale mnohem obtížnější než kterýkoli z jednoduchých alkalických kovů.

Jaká je podstata názvu „alkalická země“? Alchymisté tedy dabovali vápník a další kovy jeho skupiny. Oxidy živlů nazývali země. Oxidy látek skupiny vápníku dát vodě zásadité prostředí.

Radium, barium, stejně jako 20. prvek, se však nacházejí nejen v kombinaci s kyslíkem. V přírodě existuje mnoho vápenatých solí. Nejznámější z nich je minerální kalcit. Uhlíkovou formou kovu je notoricky známá křída, vápenec a sádra. Každý z nich je uhličitan vápenatý.

20. prvek má také těkavé sloučeniny. Zbarvují plamen oranžovočerveně, což se stává jedním z markerů pro identifikaci látek.

Všechny kovy alkalických zemin snadno hoří. K reakci vápníku s kyslíkem postačují normální podmínky. Pouze zde v přírodě se prvek nenachází v čisté formě, pouze ve sloučeninách.

Oxid vápenatý- film, který pokrývá kov, pokud je vystaven vzduchu. Povlak je nažloutlý. Obsahuje nejen standardní oxidy, ale také peroxidy a nitridy. Pokud se vápník nenachází ve vzduchu, ale ve vodě, vytlačí z něj vodík.

Současně vypadne sraženina - hydroxid vápenatý... Na povrch vyplouvají zbytky čistého kovu, poháněné vodíkovými bublinami. Stejné schéma funguje s kyselinami. Například s kyselinou chlorovodíkovou se vysráží chlorid vápenatý a uvolňuje se vodík.

Některé reakce vyžadují zvýšené teploty. Pokud se dostane na 842 stupňů, plechovka vápníku tát. Při 1 484 Celsia kov vře.

Roztok vápníku, jako čistý prvek, dobře vede teplo a elektrický proud. Pokud je však látka velmi horká, kovové vlastnosti se ztratí. To znamená, že je nemá ani roztavený, ani plynný vápník.

V lidském těle je prvek reprezentován pevným i kapalným agregátní stavy... Změkčený vápenatá voda, který je přítomen v, se snáze přenáší. Pouze 1% z 20 látek se nachází mimo kosti.

Jeho transport tkáněmi však hraje důležitou roli. Krevní vápník reguluje stahování svalů, včetně srdce, udržuje normální krevní tlak.

Použití vápníku

Ve své čisté formě se kov používá v. Jdou do bateriových sítí. Přítomnost vápníku ve slitině snižuje samovybíjení baterií o 10-13%. To je zvláště důležité u stacionárních modelů. Ložiska jsou vyrobena ze směsi olova a prvku 20. Jedna ze slitin se nazývá ložisko.

Na fotografii potraviny obsahující vápník

V oceli se přidává kov alkalických zemin k čištění slitiny od nečistot ze síry. Redukční vlastnosti vápníku jsou také užitečné při výrobě uranu, chromu, cesia, rubidia.

Jaký vápník používá se v metalurgii železa? Všechno stejně čisté. Rozdíl je v účelu prvku. Nyní hraje svou roli. Je to přísada do slitin, která snižuje teplotu jejich vzniku a usnadňuje separaci strusek. Vápenaté granule usnout v elektrických vakuových zařízeních, abyste z nich odstranili stopy vzduchu.

V jaderných elektrárnách je poptáván 48. izotop vápníku. Vyrábějí se zde velmi těžké prvky. Suroviny se získávají na jaderných urychlovačích. Jsou rozptýleny pomocí iontů - druh střel. Pokud Ca48 hraje svou roli, účinnost syntézy se zvyšuje stokrát ve srovnání s použitím iontů jiných látek.

V optice je 20. prvek již ceněn jako sloučeniny. Fluorid vápenatý a wolframan se stávají čočkami, objektivy a hranoly pro astronomické přístroje. Minerály se nacházejí také v laserové technologii.

Geologové nazývají fluorid vápenatý fluorit a wolframid - scheelit. Pro optický průmysl jsou vybrány jejich jednotlivé krystaly, tj. Jednotlivé velké agregáty se spojitou mřížkou a jasným tvarem.

V medicíně také nepředepisují čistý kov, ale látky na jeho základě. Tělo je snáze vstřebává. Glukonát vápenatý- nejlevnější lék, používaný při osteoporóze. Droga " Vápník Hořčík»Je předepsán dospívajícím, těhotným ženám a starším občanům.

Potřebují doplňky stravy, aby zajistily zvýšenou potřebu těla ve 20. prvku, aby se vyhnuly vývojovým patologiím. Reguluje metabolismus vápníku a fosforu "Vápník D3"... „D3“ v názvu produktu naznačuje přítomnost vitaminu D. Je to vzácné, ale potřebné pro úplnou asimilaci vápník.

Instrukce Na "Vápník nikomed3" znamená, že léčivo patří do farmaceutických kompozic kombinovaného účinku. Totéž se říká o chlorid vápenatý... Vyrovnává nejen nedostatek 20. prvku, ale také šetří před intoxikací a je také schopen nahradit krevní plazmu. U některých patologických stavů je to nutné.

Droga " Vápník - kyselina askorbický “. Takový duet je předepsán během těhotenství, během kojení. Teenageři také potřebují doplnění.

Extrakce vápníku

Vápník v potravinách, minerály, sloučeniny, je lidstvu známo již od starověku. Ve své čisté formě byl kov izolován až v roce 1808. Štěstí se usmálo na Humphreyho Davyho. Anglický fyzik extrahoval vápník elektrolýzou roztavených solí prvku. Tato metoda se používá dodnes.

Průmyslníci se však často uchylují k druhé metodě, objevené po Humphreyově výzkumu. Vápník je redukován z jeho oxidu. Reakce se někdy spustí práškem. Interakce probíhá za vakua za zvýšených teplot. Poprvé byl takto izolován vápník v polovině minulého století, ve Spojených státech.

Cena vápníku

Existuje několik výrobců vápníkového kovu. V Rusku tedy dodávky řeší hlavně mechanický závod Chapetsk. Nachází se v Udmurtii. Společnost prodává granule, hobliny a hrudky kovu. Cenovka za tunu surovin se drží kolem 1 500 dolarů.

Zboží nabízejí i některé chemické laboratoře, například společnost „ruský chemik“. Ten druhý nabízí 100 gramů vápník. Recenze naznačují, že se jedná o prášek pod olejem. Náklady na jeden balíček jsou 320 rublů.

Na internetu se kromě nabídek na nákup skutečného vápníku obchodují i ​​obchodní plány na jeho výrobu. Za zhruba 70 stran teoretických výpočtů požadují zhruba 200 rublů. Většina plánů byla vypracována v roce 2015, to znamená, že ještě neztratily svůj význam.

Domů / Přednášky 1 kurz / Obecná a organická chemie / Otázka 23. Vápník / 2. Fyzikální a chemické vlastnosti

Fyzikální vlastnosti. Vápník je stříbřitě bílý kujný kov, který taje při 850 stupních. C a vaří při 1482 stupních. C. Je mnohem tvrdší než alkalické kovy.

Chemické vlastnosti. Vápník je aktivní kov. Za normálních podmínek tedy snadno interaguje s atmosférickým kyslíkem a halogeny:

2 Ca + O2 = 2 CaO (oxid vápenatý);

Ca + Br2 = CaBr2 (bromid vápenatý).

Vápník při zahřátí reaguje s vodíkem, dusíkem, sírou, fosforem, uhlíkem a dalšími nekovy:

Ca + H2 = CaH2 (hydrid vápenatý);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (nitrid vápenatý);

Ca + S = CaS (sulfid vápenatý);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (fosfid vápenatý);

Ca + 2 C = CaC2 (karbid vápenatý).

S studená voda vápník interaguje pomalu a horko - velmi energicky:

Ca + 2 H2O = Ca (OH) 2 + H2.

Vápník může odstraňovat kyslík nebo halogeny z oxidů a halogenidů méně aktivních kovů, tj. Má redukční vlastnosti:

5 Ca + Nb205 = CaO + 2 Nb;

• 1. Být v přírodě
• 3. Příjem
• 4. Aplikace

www.medkurs.ru

Vápník | adresář Pesticides.ru

Pro mnoho lidí je znalost vápníku omezena pouze skutečností, že tento prvek je nezbytný pro zdraví kostí a zubů. Kde jinde je obsažen, proč je potřebný a jak nezbytný je, ne každý má představu. Vápník se však nachází v mnoha známých sloučeninách, přírodních i umělých. Křída a vápno, stalaktity a stalagmity jeskyní, staré fosílie a cement, sádra a alabastr, mléčné výrobky a léky proti osteoporóze - to vše a mnohem více se vyznačuje vysokým obsahem vápníku.

Poprvé tento prvek získal G. Davy v roce 1808 a zpočátku nebyl používán příliš aktivně. Přesto je nyní tento kov z hlediska produkce pátým na světě a poptávka po něm se rok od roku zvyšuje. Hlavním využitím vápníku je výroba stavebních materiálů a směsí. Je však nutné stavět nejen domy, ale i živé buňky. V lidském těle je vápník součástí skeletu, umožňuje případné svalové kontrakce, zajišťuje srážení krve, reguluje činnost řady trávicích enzymů a plní další, dosti četné funkce. Neméně důležitý je pro další živé objekty: zvířata, rostliny, houby a dokonce i bakterie. Současně je potřeba vápníku poměrně vysoká, což umožňuje připsat jej počtu makroživin.

Vápník (Calcium), Ca je chemický prvek hlavní podskupiny skupiny II periodického systému Mendělejeva. Atomové číslo je 20. Atomová hmotnost je 40,08.

Vápník je kov alkalických zemin. Ve volném stavu tvárný, spíše tvrdý, bílý. Hustotou patří k lehkým kovům.

• Hustota - 1,54 g / cm3,
• Teplota tání - +842 ° C,
• Bod varu je +1495 ° C.

Vápník má výrazné kovové vlastnosti. Ve všech sloučeninách je oxidační stav +2.

Na vzduchu je pokryta vrstvou oxidu, při zahřátí vyhoří načervenalým, jasným plamenem. Pomalu reaguje se studenou vodou a rychle vytlačuje vodík z horké vody a vytváří hydroxid. Při interakci s vodíkem tvoří hydridy. Při pokojové teplotě reaguje s dusíkem za vzniku nitridů. Snadno se také kombinuje s halogeny a sírou, při zahřívání redukuje oxidy kovů.

Vápník je jedním z nejhojnějších prvků v přírodě. V zemské kůře se její obsah rovná 3% hmotnosti. Vyskytuje se ve formě ložisek křídy, vápence, mramoru (přírodní odrůda uhličitanu vápenatého CaCO3). Jsou zde hojná ložiska sádry (CaSO4 x 2h3O), fosforitanu (Ca3 (PO4) 2 a různých křemičitanů obsahujících vápník.

Voda

... Vápenaté soli jsou téměř vždy přítomny v přírodní vodě. Z nich je v něm jen málo rozpustná sádra. S obsahem oxidu uhličitého ve vodě přechází uhličitan vápenatý do roztoku ve formě hydrogenuhličitanu Ca (HCO3) 2.

Tvrdá voda

... Přírodní vodě s velkým množstvím vápenatých nebo hořečnatých solí se říká tvrdá.

Měkká voda

... S nízkým obsahem těchto solí nebo jejich nepřítomností se voda nazývá měkká.

Půda

... Půdy jsou zpravidla dostatečně zásobeny vápníkem. A protože vápník je obsažen ve větší hmotě ve vegetativní části rostlin, je jeho odstranění sklizní bezvýznamné.

Ke ztrátám vápníku z půdy dochází v důsledku jeho vyplavování srážením. Tento proces závisí na granulometrickém složení půdy, množství srážek, druhu rostlin, formách a dávkách vápna a minerálních hnojiv. V závislosti na těchto faktorech se ztráty vápníku z orné vrstvy pohybují od několika desítek do 200 - 400 kg / ha a více.

Obsah vápníku v různých typech půd

Podzolické půdy obsahují 0,73% (sušiny) vápníku.

Šedý les - 0,90% vápníku.

Černozemy - 1,44% vápníku.

Serozem - 6,04% vápníku.

V rostlině je vápník ve formě fosfátů, síranů, uhličitanů, ve formě solí kyseliny pektové a šťavelové. Téměř až 65% vápníku v rostlinách lze odstranit vodou. Zbytek je zpracováním slabé kyseliny octové a kyseliny chlorovodíkové... Nejvíce ze všech vápník se nachází v senescentních buňkách.

Příznaky nedostatku vápníku podle:
Kultura	Příznaky nedostatku
Běžné příznaky	Bělení apikální ledviny; Bělení mladých listů; Konce listů jsou ohnuté dolů; Okraje listů se kroutí nahoru;
Brambor	Horní listy špatně kvetou; Bod růstu stonku odumírá; Na okrajích listů je světlý proužek, později tmavne; Okraje listů jsou stočené;
Bílé zelí a květák	Na listech mladých rostlin, chlorotické špinění (mramorování) nebo bílé pruhy podél okrajů; U starých rostlin se listy stočí a objeví se na nich popáleniny; Bod růstu odumírá
	Koncové laloky listů odumírají Květiny padají; Na plodech se v apikální části objevuje tmavá skvrna, která se s růstem ovoce zvyšuje (rajská apikální hniloba)
	Apikální pupeny odumírají; Okraje mladých listů jsou otočeny nahoru, vzhled je otrhaný, následně odumírají; Horní části výhonků odumírají; Poškození špiček kořenů; V dužině ovoce - hnědé skvrny (hořké důlky); Chuť ovoce se zhoršuje; Obchodovatelnost ovoce klesá

Funkce vápníku

Účinek tohoto prvku na rostliny je mnohostranný a zpravidla pozitivní. Vápník:

• Posiluje metabolismus;
• Hraje důležitou roli v pohybu sacharidů;
• Ovlivňuje metamorfózu dusíkatých látek;
• Urychluje spotřebu proteinů pro skladování osiva během klíčení;
• Hraje roli v procesu fotosyntézy;
• silný antagonista jiných kationtů, brání jejich nadměrnému vstupu do rostlinných tkání;
• Ovlivňuje fyzikálně chemické vlastnosti protoplazmy (viskozita, propustnost atd.), A tím i normální průběh biochemických procesů v rostlině;
• Sloučeniny vápníku s pektinovými látkami slepují stěny jednotlivých buněk k sobě;
• Ovlivňuje aktivitu enzymů.

Je třeba poznamenat, že účinek sloučenin vápníku (vápna) na aktivitu enzymů je vyjádřen nejen přímým působením, ale také díky zlepšení fyzikálně -chemických vlastností půdy a jejího nutričního režimu. Kromě toho vápnění půdy významně ovlivňuje procesy biosyntézy vitamínů.

Nedostatek (nedostatek) vápníku v rostlinách

Nedostatek vápníku primárně ovlivňuje vývoj kořenového systému. Na kořenech se zastaví tvorba kořenových chloupků. Vnější buňky kořene jsou zničeny.

Tento symptom se projevuje jak nedostatkem vápníku, tak porušením rovnováhy živného roztoku, tj. Převahou monovalentních kationtů sodíku, draslíku a vodíku.

Přítomnost dusičnanového dusíku v půdním roztoku navíc zvyšuje příjem vápníku do rostlinných tkání, zatímco amoniakální dusík jej snižuje.

Známky hladovění vápníku se očekávají, pokud je obsah vápníku menší než 20% kationtové výměnné kapacity půdy.

Příznaky Vizuálně je nedostatek vápníku stanoven následujícími příznaky:

• U kořenů rostlin jsou pozorovány poškozené hroty hnědé barvy;
• Bod růstu je zdeformovaný a odumírá;
• Květy, vaječníky a pupeny opadávají;
• Plody jsou poškozeny nekrózou;
• Chlorotičnost listů je zaznamenána;
• Apikální pupen odumírá a růst stonku se zastaví.

Zelí, vojtěška a jetel jsou velmi citlivé na přítomnost vápníku. Bylo zjištěno, že stejné rostliny se také vyznačují zvýšenou citlivostí na kyselost půdy.

Minerální otrava vápníkem vede k interveinální chloróze s bělavými nekrotickými skvrnami. Mohou být barevné nebo mohou mít soustředné prstence naplněné vodou. Některé rostliny reagují na přebytečný vápník pěstováním listových růžic, odumíráním výhonků a padajícím listím. Příznaky jsou vzhledově podobné nedostatku železa a hořčíku.

Zdrojem doplňování vápníku v půdě jsou vápenná hnojiva. Jsou rozděleni do tří skupin:

• Tvrdý vápenec;
• Měkké vápnité horniny;
• Průmyslový odpad s vysokým obsahem vápna.

Tvrdé vápencové horniny se podle obsahu CaO a MgO dělí na:

• vápence (55–56% CaO a až 0,9% MgO);
• dolomitizované vápence (42–55% CaO a až 9% MgO);
• dolomity (32–30% CaO a 18–20% MgO).

Vápenec

- základní vápenná hnojiva. Obsahují 75-100% oxidů Ca a Mg, pokud jde o CaCO3.

Dolomitizovaný vápenec

... Obsahuje 79-100% účinné látky (ae), pokud jde o CaCO3. Doporučeno při střídání plodin s bramborami, luštěninami, lnem, okopaninami i na silně podzolizovaných půdách.

Slín

... Obsahuje až 25-15% CaCO3 a nečistoty ve formě jílu s pískem až 20-40%. Působí pomalu. Doporučeno pro použití na lehkých půdách.

křída

... Obsahuje 90-100% CaCO3. Akce je rychlejší než vápenec. Jedná se o cenné vápenné hnojivo v jemně mleté ​​formě.

Pálené vápno

(CaO). Obsah CaCO3 je přes 70%. Je charakterizován jako silný a rychle působící vápenný materiál.

Hašené vápno

(Ca (OH) 2). Obsah CaCO3 - 35% a více. Je to také silné a rychle působící vápenné hnojivo.

Dolomitová mouka

... Obsah CaCO3 a MgCO3 je asi 100%. Akce je pomalejší než vápenaté tufy. Obvykle se používá tam, kde je vyžadován hořčík.

Vápenaté tufy

... Obsah CaCO3 - 15–96%, nečistoty - až 25% jílu a písku, 0,1% P2O5. Akce je rychlejší než vápenec.

Vadná špína (závada)

... Skládá se z CaCO3 a Ca (OH) 2. Obsah vápna na CaO je až 40%. Dusík je také přítomen - 0,5% a P2O5 - 1–2%. To je plýtvání továrnami na řepný cukr. Doporučuje se používat nejen ke snížení kyselosti půd, ale také v oblastech řepy rostoucí na černozemních půdách.

Břidlicový popel z cyklonů

... Suchý prašný materiál. Obsah účinné látky je 60–70%. Odkazuje na průmyslový odpad.

Prach z pecí a cementáren

... Obsah CaCO3 musí překročit 60%. V praxi se používá na farmách umístěných v bezprostřední blízkosti cementáren.

Hutní strusky

... Používá se v regionech Uralu a Sibiře. Nehygroskopický, snadno stříkatelný. Měl by obsahovat nejméně 80% CaCO3, mít obsah vlhkosti nejvýše 2%. Granulometrická kompozice je důležitá: 70% - méně než 0,25 mm, 90% - méně než 0,5 mm.

Organická hnojiva. Obsah Ca ve smyslu CaCO3 je 0,32–0,40%.

Fosfátová skála. Obsah vápníku je 22%, pokud jde o CaCO3.

Vápenatá hnojiva se používají nejen k zajištění půdy a rostlin vápníkem. Hlavním účelem jejich použití je vápnění půdy. Jedná se o metodu chemické rekultivace. Je zaměřena na neutralizaci přebytečné kyselosti půdy, zlepšení jejích agrofyzikálních, agrochemických a biologických vlastností, zásobování rostlin hořčíkem a vápníkem, mobilizaci a imobilizaci makroprvků a mikroelementů, vytváření optimálních vodně fyzikálních, fyzikálních a vzduchových podmínek pro život pěstovaných rostlin.

Účinnost vápnění půdy

Současně s uspokojováním potřeb rostlin na vápník jako prvek minerální výživy vede vápnění k mnoha pozitivním změnám v půdách.

Vliv vápnění na vlastnosti některých půd

Vápník přispívá ke koagulaci půdních koloidů a k prevenci jejich vyplavování. To vede ke snadnějšímu zpracování půdy, lepšímu provzdušňování.

V důsledku vápnění:

• písčité humózní půdy zvyšují jejich schopnost absorpce vody;
• na těžkých jílovitých půdách se vytvářejí půdní agregáty a hrudky, které zlepšují propustnost vody.

Organické kyseliny jsou zejména neutralizovány a H-ionty jsou vytlačeny z absorpčního komplexu. To vede k eliminaci výměny a snížení hydrolytické kyselosti půdy. Současně je pozorováno zlepšení kationtového složení komplexu absorbujícího půdu, ke kterému dochází v důsledku nahrazení iontů vodíku a hliníku kationty vápníku a hořčíku. To zvyšuje nasycení půdy zásadami a zvyšuje absorpční kapacitu.

Vliv vápnění na zásobování rostlin dusíkem

Po vápnění mohou pozitivní agrochemické vlastnosti půdy a její struktury přetrvávat několik let. To přispívá k vytváření příznivých podmínek pro posílení prospěšných mikrobiologických procesů pro mobilizaci živiny... Aktivita amonifikátorů, nitrifikátorů, bakterií fixujících dusík, volně žijících v půdě, se zvyšuje.

Vápnění podporuje zvýšenou reprodukci nodulárních bakterií a zlepšené zásobování hostitelské rostliny dusíkem. Bylo zjištěno, že bakteriální hnojiva ztrácejí účinnost na kyselých půdách.

Vliv vápnění na zásobování rostlin prvky jasanu

Vápnění přispívá k dodávce prvků popela do rostliny, protože se zvyšuje aktivita bakterií, rozklad organických sloučenin fosforu v půdě a podpora přechodu fosforečnanů železa a hliníku na soli fosforečnanu vápenatého, které mají rostliny k dispozici. Vápnění kyselých půd zlepšuje mikrobiologické a biochemické procesy, což zase zvyšuje množství dusičnanů a asimilovatelných forem fosforu a draslíku.

Vliv vápnění na tvar a dostupnost makroživin a mikroživin

Vápnění zvyšuje množství vápníku a při použití dolomitové mouky hořčík. Současně se toxické formy manganu a hliníku stávají nerozpustnými a transformují se do vysrážené formy. Dostupnost prvků jako železo, měď, zinek, mangan klesá. Dusík, síra, draslík, vápník, hořčík, fosfor a molybden jsou stále dostupnější.

Vliv vápnění na účinek fyziologicky kyselých hnojiv

Vápnění zvyšuje účinnost fyziologicky kyselých minerálních hnojiv, zejména amoniaku a potaše.

Pozitivní účinek fyziologicky kyselých hnojiv odumírá bez přidání vápna a postupem času může přejít v negativní. Takže na oplodněných pozemcích jsou výnosy ještě menší než na neoplozených. Kombinace vápnění s použitím hnojiv zvyšuje jejich účinnost o 25-50%.

Při vápnění se v půdě aktivují enzymatické procesy, které nepřímo posuzují její úrodnost.

Sestavil: P.I.Grigorovskaya

Vložená stránka: 12/05/13 00:40

Poslední aktualizace: 22. 5. 2014 16:25

Literární zdroje:

Glinka N.L. Obecná chemie. Učebnice pro vysoké školy. Nakladatelství: L: Chemistry, 1985, s. 731

Mineev V.G. Agrochemie: učebnice. - 2. vydání, přepracované a doplněné. - Moskva: Nakladatelství Moskevské státní univerzity, Nakladatelství KolosS, 2004.– 720 s., P. nemocný: nemocný. - (Klasická vysokoškolská učebnice).

Petrov B.A., Seliverstov N.F. Minerální výživa rostlin. Příručka pro studenty a zahradníky. Jekatěrinburg, 1998,79 s.

Encyklopedie pro děti. Svazek 17. Chemie. / Kap. vyd. V.A. Volodin. - M.: Avanta +, 2000- 640 s., Ill.

Yagodin B.A., Žukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemie / Editoval B.A. Yagodina.- M.: Kolos, 2002.- 584 s.: Bahno (učebnice a návody pro vysokoškoláky vzdělávací instituce).

Obrázky (přepracované):

20 Ca Calcium, licencovaný CC BY

Nedostatek vápníku v pšenici, od CIMMYT, licencováno CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Vápník a jeho role pro lidstvo - chemie

Vápník a jeho role pro lidstvo

Úvod

Být v přírodě

Přijímání

Fyzikální vlastnosti

Chemické vlastnosti

Aplikace sloučenin vápníku

Biologická role

Závěr

Bibliografie

Úvod

Vápník je prvkem hlavní podskupiny druhé skupiny, čtvrtého období periodického systému chemické prvky DI Mendeleev, s atomovým číslem 20. Je označen symbolem Ca (lat. Calcium). Jednoduchá látka vápník (číslo CAS: 7440-70-2) je měkký, reaktivní kov alkalických zemin stříbřitě bílé barvy.

Navzdory všudypřítomnosti prvku 20 ani chemici neviděli elementární vápník. Ale tento kov, navenek i v chování, je úplně jiný než alkalické kovy Komunikace, která je spojena s nebezpečím požárů a popálenin. Může být bezpečně skladován na vzduchu, není hořlavý z vody. Mechanické vlastnosti elementárního vápníku z něj nedělají „černou ovci“ v rodině kovů: vápník mnohé z nich překonává pevností a tvrdostí; lze to soustružit, zatáhnout do drátu, kovat, lisovat.

A přesto se elementární vápník téměř nikdy nepoužívá jako strukturální materiál. Na to je příliš aktivní. Vápník snadno reaguje s kyslíkem, sírou, halogeny. I s dusíkem a vodíkem reaguje za určitých podmínek. Prostředí oxidů uhlíku, inertní pro většinu kovů, je pro vápník agresivní. Hoří v atmosféře CO a CO2.

Historie a původ jména

Název prvku pochází z lat. calx (genitiv calcis) - „vápno“, „měkký kámen“. Navrhl to anglický chemik Humphrey Davy, který v roce 1808 izoloval kovový vápník elektrolytickou metodou. Davy elektrolyzoval směs mokrého hašeného vápna s oxidem rtuti HgO na platinové desce, která sloužila jako anoda. Jako katoda sloužil platinový drát ponořený do kapalné rtuti. V důsledku elektrolýzy byl získán amalgám vápníku. Poté, co z něj Davy zahnal rtuť, získal kov zvaný vápník.

Sloučeniny vápníku - vápenec, mramor, sádra (stejně jako vápno - produkt pálení vápence) se ve stavebnictví používají již několik tisíciletí. Chemici až do konce 18. století považovali vápno za jednoduché tělo. V roce 1789 A. Lavoisier navrhl, aby vápno, magnézie, baryt, oxid hlinitý a oxid křemičitý byly komplexní látky.

Být v přírodě

Díky své vysoké chemické aktivitě se volný vápník v přírodě nenachází.

Vápník tvoří 3,38% hmotnosti zemské kůry (5. nejhojnější po kyslíku, křemíku, hliníku a železe).

Izotopy. Vápník se přirozeně vyskytuje ve formě směsi šesti izotopů: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca a 48Ca, mezi nimiž je nejčastější - 40Ca - 96,97%.

Ze šesti přírodních izotopů vápníku je pět stabilních. Nedávno byl objeven šestý izotop 48Ca, nejtěžší ze šesti a velmi vzácný (jeho izotopický výskyt je pouze 0,187%), který prošel dvojitým beta rozpadem s poločasem rozpadu 5,3 × 1019 let.

Ve skalách a minerálech. Většina vápníku je obsažena v křemičitany a hlinitokřemičitany různých hornin (žuly, ruly atd.), Zejména v živci - anorthitu Ca.

Ve formě sedimentárních hornin jsou sloučeniny vápníku zastoupeny křídou a vápencem, skládajícím se převážně z minerálu kalcitu (CaCO3). Krystalická forma kalcitu - mramoru - je v přírodě mnohem méně běžná.

Poměrně rozšířené jsou vápenaté minerály jako kalcit CaCO3, anhydrit CaSO4, alabastr CaSO4 0,5h3O a sádra CaSO4 2h3O, fluorit CaF2, apatit Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH), dolomit MgCO3 CaCO3. Přítomnost vápenatých a hořečnatých solí v přírodní vodě určuje její tvrdost.

Vápník energicky migrující v zemské kůře a akumulující se v různých geochemických systémech tvoří 385 minerálů (čtvrtý v počtu minerálů).

Migrace v zemské kůře. Při přirozené migraci vápníku hraje významnou roli „uhličitanová rovnováha“ spojená s reverzibilní reakce interakce uhličitanu vápenatého s vodou a oxidem uhličitým za vzniku rozpustného bikarbonátu:

CaCO3 + h3O + CO2 - Ca (HCO3) 2 - Ca2 + + 2HCO3-

(rovnováha se posouvá doleva nebo doprava, v závislosti na koncentraci oxidu uhličitého).

Biogenní migrace. V biosféře se sloučeniny vápníku nacházejí téměř ve všech zvířecích a rostlinných tkáních (viz také níže). Významné množství vápníku se nachází v živých organismech. Hydroxyapatit Ca5 (PO4) 3OH, nebo v jiném zápisu 3Ca3 (PO4) 2 · Ca (OH) 2 - základ kostní tkáně obratlovců, včetně lidí; skořápky a skořápky mnoha bezobratlých, vaječné skořápky atd. jsou složeny z uhličitanu vápenatého CaCO3. V živých tkáních lidí a zvířat 1,4–2% Ca (hmotnostní podíl); v lidském těle o hmotnosti 70 kg je obsah vápníku asi 1,7 kg (hlavně ve složení mezibuněčné látky kostní tkáně).

Přijímání

Volný kovový vápník se získává elektrolýzou taveniny sestávající z CaCl2 (75-80%) a KCl nebo z CaCl2 a CaF2, jakož i aluminotermickou redukcí CaO při 1170-1200 ° C:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Fyzikální vlastnosti

Kov vápníku existuje ve dvou alotropických modifikacích. Do 443 ° C je α-Ca s krychlovou mřížkou zaměřenou na obličej (parametr a = 0,558 nm) stabilní, zatímco α-Ca s krychlovou mřížkou zaměřenou na tělo typu α-Fe (parametr a = 0,448 nm) je stabilnější. Standardní entalpie? H0 přechodu? >? je 0,93 kJ / mol.

Chemické vlastnosti

Vápník je typický kov alkalických zemin. Chemická aktivita vápníku je vysoká, ale nižší než u všech ostatních kovů alkalických zemin. Snadno interaguje s kyslíkem, oxidem uhličitým a vlhkostí ve vzduchu, a proto je povrch kovového vápníku obvykle matně šedý, takže v laboratoři je vápník obvykle uložen, stejně jako ostatní kovy alkalických zemin, v těsně uzavřené nádobě pod vrstva petroleje nebo tekutého parafínu.

V sérii standardních potenciálů je vápník umístěn nalevo od vodíku. Standardní elektrodový potenciál páru Ca2 + / Ca0 je 2,84 V, takže vápník aktivně reaguje s vodou, ale bez zapalování:

Ca + 2H2O = Ca (OH) 2 + H2 ^ + Q.

Vápník reaguje za normálních podmínek s aktivními nekovy (kyslík, chlor, brom):

2Ca + O2 = 2CaO, Ca + Br2 = CaBr2.

Při zahřívání na vzduchu nebo kyslíku se vápník vznítí. Vápník při zahřátí interaguje s méně aktivními nekovy (vodík, bór, uhlík, křemík, dusík, fosfor a další), například:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

fosfid vápenatý), fosfidy vápníku z prostředků CaP a CaP5 jsou také známé;

2Ca + Si = Ca2Si

(křemičitan vápenatý), jsou také známé křemičitany vápenaté kompozic CaSi, Ca3Si4 a CaSi2.

Průběh výše uvedených reakcí je zpravidla doprovázen uvolněním velkého množství tepla (to znamená, že tyto reakce jsou exotermické). Ve všech sloučeninách s nekovy je oxidační stav vápníku +2. Většina sloučenin vápníku s nekovy se snadno rozkládá vodou, například:

CaH2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + 2H2 ^,

Ca3N2 + 3H20 = 3Ca (OH) 2 + 2Nh4 ^.

Ion Ca2 + je bezbarvý. Když jsou do plamene zavedeny rozpustné vápenaté soli, plamen se změní na cihlově červený.

Vápenaté soli, jako je chlorid CaCl2, bromid CaBr2, jodid CaI2 a dusičnan Ca (NO3) 2, jsou snadno rozpustné ve vodě. Fluorid CaF2, uhličitan CaCO3, síran CaSO4, ortofosfát Ca3 (PO4) 2, oxalát CaC2O4 a některé další jsou nerozpustné ve vodě.

Velký význam má skutečnost, že na rozdíl od uhličitanu vápenatého CaCO3 je kyselý uhličitan vápenatý (bikarbonát) Ca (HCO3) 2 rozpustný ve vodě. V přírodě to vede k následujícím procesům. Když studený déšť nebo říční voda nasycená oxidem uhličitým pronikne do podzemí a padá na vápence, je pozorováno jejich rozpuštění:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2.

Na stejných místech, kde voda nasycená hydrogenuhličitanem vápenatým vychází na zemský povrch a je ohřívána slunečními paprsky, probíhá opačná reakce:

Ca (HCO3) 2 = CaCO3 + CO2 ^ + H2O.

Takto se v přírodě přenášejí velké masy látek. V podzemí se díky tomu mohou tvořit obrovské mezery a v jeskyních se tvoří nádherné kamenné „rampouchy“ - stalaktity a stalagmity.

Přítomnost rozpuštěného hydrogenuhličitanu vápenatého ve vodě do značné míry určuje dočasnou tvrdost vody. Říká se tomu dočasně, protože když se vařící voda rozkládá, hydrogenuhličitan a vysráží se CaCO3. Tento jev vede například k tomu, že se v konvici časem hromadí vodní kámen.

Aplikace kovového vápníku

Hlavní použití kovového vápníku je jako redukčního činidla při výrobě kovů, zejména niklu, mědi a nerezové oceli. Vápník a jeho hydrid se také používají k výrobě těžko redukovatelných kovů, jako je chrom, thorium a uran. Slitiny vápníku a olova se používají v bateriích a slitinách ložisek. Vápenaté granule se také používají k odstraňování stop vzduchu z vakuových zařízení.

Metalotermie

Čistý kovový vápník je v metalotermii široce používán k výrobě vzácných kovů.

Legování slitiny

K legování olova se používá čistý vápník používaný při výrobě desek baterií, bezúdržbových startovacích olověných baterií s nízkým samovybíjením. Kovový vápník se také používá k výrobě vysoce kvalitních vápenatých babbitů BKA.

Jaderná fůze

Izotop 48Ca je nejúčinnějším a běžně používaným materiálem pro výrobu supertěžkých prvků a objevování nových prvků v periodické tabulce. Například v případě použití 48Ca iontů k získání supertěžkých prvků v urychlovačích se jádra těchto prvků tvoří stokrát a tisíckrát efektivněji než při použití jiných „projektilů“ (iontů).

Aplikace sloučenin vápníku

Hydrid vápenatý. Zahříváním vápníku ve vodíkové atmosféře se získává Cah3 (hydrid vápenatý), který se používá v metalurgii (metalotermii) a při výrobě vodíku v terénu.

Optické a laserové materiály. Fluorid vápenatý (fluorit) se používá ve formě monokrystalů v optice (astronomické objektivy, čočky, hranoly) a jako laserový materiál... V laserové technologii se používá wolframan vápenatý (scheelit) ve formě monokrystalů a také jako scintilátor.

Karbid vápníku. Karbid vápenatý CaC2 je široce používán pro výrobu acetylenu a pro redukci kovů, jakož i pro výrobu kyanamidu vápenatého (ohřevem karbidu vápníku v dusíku na 1200 ° C reakce probíhá exotermicky, probíhá v kyanamidových pecích) .

Zdroje chemické energie. Vápník, stejně jako jeho slitiny s hliníkem a hořčíkem, se používají v záložních tepelných elektrických bateriích jako anoda (například prvek chromanu vápenatého). V těchto bateriích se jako katoda používá chroman vápenatý. Zvláštností takových baterií je extrémně dlouhá životnost (desítky let) ve vhodných podmínkách, schopnost pracovat za jakýchkoli podmínek (prostor, vysoké tlaky), vysoká měrná energie podle hmotnosti a objemu. Nevýhoda v krátkém trvání. Tyto baterie se používají všude tam, kde je to potřeba krátkodobý vytvářejí kolosální elektrickou energii (balistické střely, některé kosmická loď atd.).

Žáruvzdorné materiály. Oxid vápenatý, jak ve volné formě, tak jako součást keramických směsí, se používá při výrobě žáruvzdorných materiálů.

Léky. Sloučeniny vápníku jsou široce používány jako antihistaminika.

Chlorid vápenatý

Glukonát vápenatý

Glycerofosfát vápenatý

Kromě toho jsou sloučeniny vápníku zavedeny do složení přípravků pro prevenci osteoporózy, do vitamínových komplexů pro těhotné ženy a starší osoby.

Biologická role

Vápník je běžnou makroživinou v rostlinách, zvířatech a lidech. U lidí a dalších obratlovců je většina obsažena v kostře a zubech ve formě fosfátů. Z různé formy jsou složeny kostry uhličitanu vápenatého (vápna) většiny skupin bezobratlých (houby, korálové polypy, měkkýši atd.). Ionty vápníku se podílejí na procesech srážení krve a zajišťují konstantní osmotický tlak krve. Ionty vápníku také slouží jako jeden z univerzálních sekundárních poslů a regulují různé intracelulární procesy - svalové kontrakce, exocytóza, včetně sekrece hormonů a neurotransmiterů atd.? 3 mol.

Potřeba vápníku závisí na věku. Pro dospělé je požadovaná denní dávka 800 až 1 000 miligramů (mg) a pro děti od 600 do 900 mg, což je pro děti velmi důležité kvůli intenzivnímu růstu kostry. Většina vápníku vstupujícího do lidského těla s jídlem se nachází v mléčných výrobcích, zbývající vápník se nachází v mase, rybách a některých rostlinných produktech (zejména luštěniny obsahují hodně). K absorpci dochází v tlustém i tenkém střevě a usnadňuje ho kyselé prostředí, vitamín D a vitamín C, laktóza, nenasycené mastné kyseliny. Důležitá je také role hořčíku v metabolismu vápníku, při jeho nedostatku se vápník „vyplavuje“ z kostí a ukládá se v ledvinách (ledvinové kameny) a ve svalech.

Absorpci vápníku narušuje aspirin, kyselina šťavelová a estrogenové deriváty. V kombinaci s kyselinou šťavelovou vytváří vápník ve vodě nerozpustné sloučeniny, které jsou součástí ledvinových kamenů.

Vzhledem k velkému počtu procesů s tím spojených je obsah vápníku v krvi přesně regulován a při správné výživě k nedostatku nedochází. Dlouhodobá absence ve stravě může způsobit křeče, bolesti kloubů, ospalost, růstové vady a zácpu. Hlubší deficity vedou k přetrvávajícím svalovým křečím a osteoporóze. Zneužívání kávy a alkoholu může být příčinou nedostatku vápníku, protože část se vylučuje močí.

Nadměrné dávky vápníku a vitaminu D mohou způsobit hyperkalcémii, následovanou intenzivní kalcifikací kostí a tkání (postihující především močový systém). Prodloužený přebytek narušuje fungování svalových a nervových tkání, zvyšuje srážlivost krve a snižuje vstřebávání zinku kostními buňkami. Maximální denní bezpečná dávka pro dospělého je 1 500 až 1 800 miligramů.

Produkty Vápník, mg / 100 g

Sezam 783

Kopřiva 713

Sléz lesní 505

Jitrocel velký 412

Galinsoga 372

Sardinky v oleji 330

Ivy budra 289

Psí růže 257

Mandle 252

Jitrocel kopinatý. 248

Lískový ořech 226

Amarantové semeno 214

Řeřicha 214

Sušené sójové boby 201

Děti do 3 let - 600 mg.

Děti od 4 do 10 let - 800 mg.

Děti od 10 do 13 let - 1000 mg.

Teenageři od 13 do 16 let - 1200 mg.

Mladí lidé 16 a starší - 1000 mg.

Dospělí ve věku 25 až 50 let - 800 až 1200 mg.

Těhotné a kojící ženy - 1500 až 2000 mg.

Závěr

Vápník je jedním z nejhojnějších prvků na Zemi. V přírodě je toho hodně: skály a jílovité horniny se tvoří z vápenatých solí, nachází se v mořské a říční vodě, je součástí rostlinných a živočišných organismů.

Vápník obyvatele města neustále obklopuje: téměř všechny základní stavební materiály - beton, sklo, cihla, cement, vápno - obsahují tento prvek ve značném množství.

Přirozeně takové mít chemické vlastnosti, vápník nelze v přírodě nalézt ve volném stavu. Sloučeniny vápníku - přírodní i umělé - se však staly prvořadými.

Bibliografie

1. Redakční rada.: Knunyants I.L. (hlavní redaktor) Chemická encyklopedie: v 5 svazcích - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1990- T. 2.- S. 293- 671 s

2. Doronin. NA Kaltsiy, Goskhimizdat, 1962,191 s. S nemocným.

3. Dotsenko VA. -Léčba a profylaktická výživa. - Otázka. potraviny, 2001-N1-s.21-25

4. Bilezikian J. P. Metabolismus vápníku a kostí // In: K. L. Becker, ed.

www.e-ng.ru

Svět vědy

Vápník je kovový prvek hlavní podskupiny skupiny II 4. období periodické soustavy chemických prvků. Patří do rodiny kovů alkalických zemin. Vnější energetická hladina atomu vápníku obsahuje 2 spárované s-elektrony

Což je schopen při chemických interakcích energicky rozdávat. Vápník je tedy redukčním činidlem a ve svých sloučeninách má oxidační stav +2. V přírodě se vápník nachází pouze ve formě solí. Hmotnostní podíl vápníku v zemské kůře - 3,6%. Hlavním přírodním minerálem vápníku je kalcit CaCO3 a jeho odrůdy - vápenec, křída, mramor. Existují také živé organismy (například korály), jejichž páteř tvoří převážně uhličitan vápenatý. Také důležitými minerály vápníku jsou dolomit CaCO3 MgCO3, fluorit CaF2, sádra CaSO4 2h3O, apatit, živec atd. Vápník hraje důležitou roli v životě živých organismů. Hmotnostní podíl vápníku v lidském těle je 1,4-2%. Je součástí zubů, kostí, dalších tkání a orgánů, účastní se procesu srážení krve a stimuluje srdeční činnost. Aby bylo tělu poskytnuto dostatečné množství vápníku, je nutné konzumovat mléko a mléčné výrobky, zelenou zeleninu, ryby. Jednoduchá látka vápník je typický stříbrno-bílý kov. Je docela tvrdý, plastový, má hustotu 1,54 g / cm3 a teplotu tání 842? C. Chemicky je vápník velmi aktivní. Za normálních podmínek snadno interaguje s kyslíkem a vlhkostí ve vzduchu; proto je skladován v hermeticky uzavřených nádobách. Při zahřívání na vzduchu se vápník vznítí a vytvoří oxid: 2Ca + O2 = 2CaO. Vápník při zahřívání reaguje s chlorem a bromem a s fluórem i za studena. Produkty těchto reakcí jsou odpovídající halogenidy, například: Ca + Cl2 = CaCl2. Když je vápník zahříván sírou, vzniká sulfid vápenatý: Ca + S = CaS. Vápník může reagovat s jinými nekovy. Interakce s vodou vede k tvorbě špatně rozpustného hydroxidu vápenatého a uvolňování plynného vodíku: Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Kovový vápník je široce používán. Používá se jako rozkisnik při výrobě ocelí a slitin, jako redukční činidlo při výrobě některých žáruvzdorných kovů.

Vápník se získává elektrolýzou taveniny chloridu vápenatého. Vápník tedy poprvé získal v roce 1808 Humphrey Davy.

worldofscience.ru