Wapń jest rodzajem substancji chemicznej. Właściwości fizyczne wapnia

Strona główna / Wykłady I rok / Chemia ogólna i organiczna / Pytanie 23. Wapń / 2. Właściwości fizyczne i chemiczne

właściwości fizyczne. Wapń to srebrzystobiały, ciągliwy metal, który topi się w temperaturze 850°C. C i wrze w temperaturze 1482 stopni. C. Jest znacznie twardszy niż metale alkaliczne.

Właściwości chemiczne. Wapń jest aktywnym metalem. Tak więc w normalnych warunkach łatwo wchodzi w interakcję z tlenem atmosferycznym i halogenami:

2 Ca + O2 \u003d 2 CaO (tlenek wapnia);

Ca + Br2 = CaBr2 (bromek wapnia).

Z wodorem, azotem, siarką, fosforem, węglem i innymi niemetalami wapń reaguje po podgrzaniu:

Ca + H2 = CaH2 (wodorek wapnia);

3 Ca + N2 = Ca3N2 (azotek wapnia);

Ca + S = CaS (siarczek wapnia);

3 Ca + 2 P = Ca3P2 (fosforek wapnia);

Ca + 2 C \u003d CaC2 (węglik wapnia).

Wapń oddziałuje powoli z zimną wodą i bardzo energicznie z gorącą wodą:

Ca + 2 H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2.

Wapń może zabierać tlen lub halogeny z tlenków i halogenków mniej aktywnych metali, czyli ma właściwości redukujące:

5 Ca + Nb2O5 = CaO + 2 Nb;

1. Bycie na łonie natury
3. Pokwitowanie
4. Zastosowanie

www.medkurs.ru

wapń | przewodnik Pesticides.ru

Dla wielu osób wiedza o wapniu ogranicza się do tego, że pierwiastek ten jest niezbędny dla zdrowych kości i zębów. Gdzie jeszcze jest zawarta, dlaczego jest potrzebna i jak konieczna, nie każdy ma pomysł. Jednak wapń występuje w wielu znanych nam związkach, zarówno naturalnych, jak i wytworzonych przez człowieka. Kreda i wapno, stalaktyty i stalagmity w jaskiniach, starożytne skamieniałości i cement, gips i alabaster, produkty mleczne i leki przeciw osteoporozie - wszystko to i wiele więcej jest bogate w wapń.

Ten pierwiastek został po raz pierwszy uzyskany przez G. Davy'ego w 1808 roku i początkowo nie był używany zbyt aktywnie. Niemniej jednak obecnie ten metal jest piątym na świecie pod względem produkcji, a zapotrzebowanie na niego rośnie z roku na rok. Głównym obszarem zastosowania wapnia jest produkcja materiałów i mieszanek budowlanych. Jest jednak niezbędny do budowy nie tylko domów, ale także żywych komórek. W organizmie człowieka wapń jest częścią szkieletu, umożliwia skurcze mięśni, zapewnia krzepliwość krwi, reguluje aktywność wielu enzymów trawiennych i pełni inne, dość liczne funkcje. Nie mniej ważne jest to dla innych żywych obiektów: zwierząt, roślin, grzybów, a nawet bakterii. Jednocześnie zapotrzebowanie na wapń jest dość duże, co pozwala zaliczyć go do makroskładników.

Wapń (wapń), Ca jest pierwiastkiem chemicznym głównej podgrupy grupy II układu okresowego Mendelejewa. Liczba atomowa - 20. Masa atomowa - 40,08.

Wapń jest metalem ziem alkalicznych. W stanie wolnym plastyczny, raczej twardy, biały. Gęstość odnosi się do metali lekkich.

Gęstość - 1,54 g/cm3,
Temperatura topnienia - +842°C,
Temperatura wrzenia - +1495 ° C.

Wapń ma wyraźne właściwości metaliczne. We wszystkich związkach stopień utlenienia wynosi +2.

W powietrzu pokrywa się warstwą tlenku, po podgrzaniu pali się czerwonawym, jasnym płomieniem. Reaguje powoli z zimną wodą i szybko wypiera wodór z gorącej wody i tworzy wodorotlenek. W reakcji z wodorem tworzy wodorki. W temperaturze pokojowej reaguje z azotem, tworząc azotki. Łatwo łączy się również z halogenami i siarką, po podgrzaniu przywraca tlenki metali.

Wapń jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w przyrodzie. W skorupie ziemskiej jego zawartość wynosi 3% wagowych. Występuje w postaci złóż kredy, wapienia, marmuru (naturalna odmiana węglanu wapnia CaCO3). W dużych ilościach występują złoża gipsu (CaSO4 x 2h3O), fosforytu (Ca3 (PO4) 2 i różnych krzemianów zawierających wapń.

Woda

. Sole wapnia są prawie zawsze obecne w wodzie naturalnej. Spośród nich tylko gips jest w nim słabo rozpuszczalny. Przy zawartości dwutlenku węgla w wodzie węglan wapnia przechodzi do roztworu w postaci wodorowęglanu Ca(HCO3)2.

Twarda woda

. Naturalna woda z dużą ilością soli wapnia lub magnezu nazywana jest twardą.

miękka woda

. Przy niskiej zawartości tych soli lub ich braku woda nazywana jest miękką.

Gleby

. Z reguły gleby są odpowiednio zaopatrywane w wapń. A ponieważ wapń zawarty jest w większej masie w części wegetatywnej roślin, jego usuwanie wraz z plonem jest znikome.

Straty wapnia z gleby występują w wyniku jego wypłukiwania przez opady atmosferyczne. Proces ten zależy od składu granulometrycznego gleb, opadów atmosferycznych, gatunków roślin, form i dawek wapna oraz nawozów mineralnych. W zależności od tych czynników straty wapnia z warstwy ornej wynoszą od kilkudziesięciu do 200–400 kg/ha lub więcej.

Zawartość wapnia w różnych typach gleb

Gleby bielicowe zawierają 0,73% (w suchej masie gleby) wapnia.

Szary las - 0,90% wapnia.

Czarnoziemy - 1,44% wapnia.

Serozemy - 6,04% wapnia.

W roślinie wapń występuje w postaci fosforanów, siarczanów, węglanów, w postaci soli pektyn i kwasów szczawiowych. Prawie 65% wapnia w roślinach można wyekstrahować wodą. Resztę traktuje się słabym kwasem octowym i chlorowodorowym. Większość wapnia znajduje się w starzejących się komórkach.

Objawy niedoboru wapnia według:
kultura	objawy niedoboru
Objawy ogólne	Wybielanie pąka wierzchołkowego; Wybielanie młodych liści; Końce liści są wygięte; Krawędzie liści zwijają się;
Ziemniak	Górne liście słabo kwitną; Punkt wzrostu łodygi umiera; Na krawędziach liści jest jasny pasek, później ciemnieje; Krawędzie liści są skręcone;
Biała kapusta i kalafior	Na liściach młodych roślin chlorotyczne plamki (marmurkowatość) lub białe paski wzdłuż krawędzi; U starszych roślin liście zwijają się i pojawiają się na nich oparzenia; Punkt wzrostu umiera
	Końcowe płaty liści obumierają Kwiaty opadają; Na wierzchołku owocu pojawia się ciemna plama, która zwiększa się wraz ze wzrostem owocu (zgnilizna wierzchołka pomidora)
	Pąki wierzchołkowe obumierają; Krawędzie młodych liści są zawijane, podarte, a następnie obumierają; Górne części pędów obumierają; Uszkodzenie końcówek korzeni; W miąższu owocu - brązowe plamy (gorzkie wżery); Smak owoców pogarsza się; Zmniejszona zbywalność owoców

Funkcje wapnia

Oddziaływanie tego pierwiastka na rośliny jest wielostronne iz reguły pozytywne. Wapń:

Poprawia metabolizm;
Odgrywa ważną rolę w ruchu węglowodanów;
Wpływa na metamorfozy substancji azotowych;
Przyspiesza zużycie białek rezerwowych nasion podczas kiełkowania;
Odgrywa rolę w procesie fotosyntezy;
silny antagonista innych kationów, zapobiega ich nadmiernemu wnikaniu do tkanek roślinnych;
Wpływa na właściwości fizykochemiczne protoplazmy (lepkość, przepuszczalność itp.), a co za tym idzie na prawidłowy przebieg procesów biochemicznych w roślinie;
Związki wapnia z pektyną sklejają ze sobą ściany poszczególnych komórek;
Wpływa na aktywność enzymów.

Należy zauważyć, że wpływ związków wapnia (wapna) na aktywność enzymów wyraża się nie tylko w działaniu bezpośrednim, ale także poprzez poprawę właściwości fizykochemicznych gleby i jej reżimu żywieniowego. Ponadto wapnowanie gleby znacząco wpływa na procesy biosyntezy witamin.

Brak (niedobór) wapnia w roślinach

Brak wapnia wpływa przede wszystkim na rozwój systemu korzeniowego. Tworzenie się włośników zatrzymuje się na korzeniach. Zewnętrzne komórki korzenia są zniszczone.

Objaw ten objawia się zarówno brakiem wapnia, jak i brakiem równowagi w pożywce, to znaczy przewagą w niej jednowartościowych kationów sodu, potasu i wodoru.

Ponadto obecność azotu azotanowego w roztworze glebowym zwiększa przepływ wapnia do tkanek roślin, a amoniak go zmniejsza.

Oznaki niedoboru wapnia można spodziewać się, gdy zawartość wapnia jest mniejsza niż 20% pojemności wymiany kationowej gleby.

Objawy. Wizualnie niedobór wapnia stwierdza się za pomocą następujących objawów:

U korzeni roślin obserwuje się uszkodzone brązowe końcówki;
Punkt wzrostu jest zdeformowany i obumiera;
Kwiaty, jajniki i pąki opadają;
Owoce są uszkodzone przez martwicę;
Liście są chlorotyczne;
Pączek wierzchołkowy umiera, a wzrost łodygi zatrzymuje się.

Kapusta, lucerna, koniczyna są bardzo wrażliwe na obecność wapnia. Ustalono, że te same rośliny charakteryzują się również zwiększoną wrażliwością na zakwaszenie gleby.

Zatrucie wapniem mineralnym powoduje chlorozę międzyżyłkową z białawymi nekrotycznymi plamami. Mogą być kolorowe lub mieć koncentryczne pierścienie wypełnione wodą. Niektóre rośliny reagują na nadmiar wapnia poprzez wyrastanie rozet liściowych, zamieranie pędów i opadanie liści. Objawy są podobne w wyglądzie do braku żelaza i magnezu.

Źródłem uzupełniania wapnia w glebie są nawozy wapniowe. Są one podzielone na trzy grupy:

Twarde skały wapienne;
Miękkie skały wapienne;
Odpady przemysłowe o dużej zawartości wapna.

Twarde skały wapienne ze względu na zawartość CaO i MgO dzielą się na:

wapienie (55–56% CaO i do 0,9% MgO);
wapienie dolomitowe (42–55% CaO i do 9% MgO);
dolomity (32–30% CaO i 18–20% MgO).

wapienie

- podstawowe nawozy wapniowe. Zawierają 75–100% tlenków Ca i Mg w przeliczeniu na CaCO3.

Dolomityzowany wapień

. Zawiera 79-100% składnika aktywnego (s.a.) w przeliczeniu na CaCO3. Polecany jest w płodozmianach z ziemniakami, roślinami strączkowymi, lnem, roślinami okopowymi, a także na glebach silnie bielicowanych.

Margiel

. Zawiera do 25-15% CaCO3 oraz zanieczyszczenia w postaci gliny z piaskiem do 20-40%. Działa powoli. Polecany do stosowania na glebach lekkich.

Kreda

. Zawiera 90–100% CaCO3. Działanie jest szybsze niż wapienia. Jest cennym nawozem wapniowym w postaci drobno zmielonej.

wapno palone

(CaO). Zawartość CaCO3 wynosi ponad 70%. Charakteryzuje się silnym i szybko działającym środkiem wapnującym.

Wapno gaszone

(Ca(OH)2). Zawartość CaCO3 wynosi 35% lub więcej. To także silny i szybko działający nawóz wapniowy.

Mąka dolomitowa

. Zawartość CaCO3 i MgCO3 wynosi około 100%. Działa wolniej niż tufy wapienne. Zwykle stosowany tam, gdzie wymagany jest magnez.

tufy wapienne

. Zawartość CaCO3 wynosi 15–96%, zanieczyszczenia to do 25% glina i piasek, 0,1% P2O5. Działanie jest szybsze niż wapienia.

Błoto defekacyjne (wypróżnianie)

. Składa się z CaCO3 i Ca(OH)2. Zawartość wapna na CaO wynosi do 40%. Obecny jest również azot - 0,5% i P2O5 - 1-2%. To odpady z fabryk buraków cukrowych. Polecany jest do stosowania nie tylko w celu zmniejszenia zakwaszenia gleby, ale także w rejonach uprawy buraków na glebach czarnoziemów.

Cyklony pyłu łupkowego

. Suchy sproszkowany materiał. Zawartość substancji czynnej wynosi 60-70%. Odnosi się do odpadów przemysłowych.

Pył z pieców i cementowni

. Zawartość CaCO3 musi przekraczać 60%. W praktyce stosowany jest w gospodarstwach położonych w bezpośrednim sąsiedztwie cementowni.

Żużel metalurgiczny

. Używany w regionach Uralu i Syberii. Niehigroskopijny, łatwy do natrysku. Musi zawierać co najmniej 80% CaCO3, mieć wilgotność nie większą niż 2%. Ważny jest skład granulometryczny: 70% - mniej niż 0,25 mm, 90% - mniej niż 0,5 mm.

nawozy organiczne. Zawartość Ca w przeliczeniu na CaCO3 wynosi 0,32–0,40%.

Mąka fosforanowa. Zawartość wapnia wynosi 22% CaCO3.

Nawozy wapniowe służą nie tylko do zaopatrzenia gleby i roślin w wapń. Głównym celem ich stosowania jest wapnowanie gleby. Jest to metoda chemicznej regeneracji. Ma na celu zneutralizowanie nadmiernej kwasowości gleby, poprawę jej właściwości agrofizycznych, agrochemicznych i biologicznych, zaopatrzenie roślin w magnez i wapń, mobilizację i immobilizację makro i mikroelementów, stworzenie optymalnych warunków wodno-fizycznych, fizycznych i powietrznych do życia uprawianych roślin.

Efektywność wapnowania gleby

Równocześnie z zaspokojeniem zapotrzebowania roślin na wapń jako składnik pożywienia mineralnego, wapnowanie prowadzi do wielu pozytywnych zmian w glebach.

Wpływ wapnowania na właściwości niektórych gleb

Wapń sprzyja koagulacji koloidów glebowych i zapobiega ich wypłukiwaniu. Prowadzi to do łatwiejszej uprawy gleby i lepszego napowietrzenia.

W wyniku wapnowania:

piaszczyste gleby próchnicze zwiększają swoją zdolność wchłaniania wody;
na ciężkich glebach gliniastych tworzą się agregaty glebowe i grudki poprawiające przepuszczalność wody.

W szczególności kwasy organiczne są neutralizowane, a jony H są wypierane z kompleksu absorbującego. Prowadzi to do eliminacji wymiany i zmniejszenia kwasowości hydrolitycznej gleby. Jednocześnie następuje poprawa składu kationowego glebochłonnego kompleksu, co następuje w wyniku zamiany jonów wodoru i glinu na kationy wapnia i magnezu. Zwiększa to stopień nasycenia gleb zasadami i zwiększa ich pojemność.

Wpływ wapnowania na zaopatrzenie roślin w azot

Po wapnowaniu pozytywne właściwości agrochemiczne gleby i jej struktura mogą być zachowane przez kilka lat. Przyczynia się to do stworzenia sprzyjających warunków dla wzmocnienia korzystnych procesów mikrobiologicznych w celu mobilizacji składników pokarmowych. Zwiększa się aktywność amonifikatorów, nitryfikatorów, bakterii wiążących azot, które swobodnie żyją w glebie.

Wapnowanie pomaga w zwiększeniu namnażania się bakterii brodawkowych i poprawia zaopatrzenie rośliny żywicielskiej w azot. Stwierdzono, że nawozy bakteryjne tracą skuteczność na glebach kwaśnych.

Wpływ wapnowania na zaopatrzenie roślin w pierwiastki popiołu

Wapnowanie przyczynia się do zaopatrzenia roślin w pierwiastki popiołu, ponieważ zwiększa się aktywność bakterii rozkładających organiczne związki fosforu w glebie i sprzyjających przemianie fosforanów żelaza i glinu w dostępne dla roślin sole fosforanu wapnia. Wapnowanie gleb kwaśnych wzmaga procesy mikrobiologiczne i biochemiczne, co z kolei zwiększa ilość azotanów oraz przyswajalnych form fosforu i potasu.

Wpływ wapnowania na formy i dostępność makroelementów i pierwiastków śladowych

Wapnowanie zwiększa ilość wapnia, a przy użyciu mąki dolomitowej - magnezu. Jednocześnie toksyczne formy manganu i glinu stają się nierozpuszczalne i przechodzą w postać wytrąconą. Spada dostępność pierwiastków takich jak żelazo, miedź, cynk, mangan. Azot, siarka, potas, wapń, magnez, fosfor i molibden stają się coraz bardziej dostępne.

Wpływ wapnowania na działanie nawozów fizjologicznie kwaśnych

Wapnowanie zwiększa skuteczność fizjologicznie kwaśnych nawozów mineralnych, zwłaszcza amoniaku i potażu.

Pozytywne działanie nawozów fizjologicznie kwaśnych zanika bez wapna, az czasem może zmienić się w negatywne. Tak więc na stanowiskach nawożonych plony są jeszcze mniejsze niż na stanowiskach nienawożonych. Połączenie wapnowania z użyciem nawozów zwiększa ich skuteczność o 25-50%.

Wapnowanie uruchamia procesy enzymatyczne w glebie, które pośrednio decydują o jej żyzności.

Opracował: Grigorovskaya P.I.

Dodano stronę: 05.12.13 00:40

Ostatnia aktualizacja: 22.05.14 16:25

Źródła literackie:

Glinka N.L. Chemia ogólna. Podręcznik dla uniwersytetów. Wydawca: L: Chemia, 1985, s. 731

Mineev V.G. Agrochemia: Podręcznik - wydanie 2, poprawione i uzupełnione - M .: Wydawnictwo MGU, Wydawnictwo KolosS, 2004. - 720 s., L. chory: chory. – (Klasyczny podręcznik uniwersytecki).

Petrov B.A., Seliverstov N.F. Odżywianie mineralne roślin. Podręcznik dla studentów i ogrodników. Jekaterynburg, 1998. 79 s.

Encyklopedia dla dzieci. Tom 17. Chemia. / Głowa. wyd. VA Wołodin. - M.: Avanta +, 2000. - 640 s., il.

Yagodin BA, Żukow Yu.P., Kobzarenko VI. Agrochemia / pod redakcją B.A. Yagodina - M.: Kolos, 2002. - 584 s.: Muł (Podręczniki i pomoce dydaktyczne dla studentów szkół wyższych).

Obrazy (zremasterowane):

20 Ca Calcium, na licencji CC BY

Niedobór wapnia w pszenicy, firma CIMMYT, na licencji CC BY-NC-SA

www.pesticidy.ru

Wapń i jego rola dla ludzkości - Chemia

Wapń i jego rola dla ludzkości

Wstęp

Będąc w naturze

Paragon

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne

Zastosowanie związków wapnia

Rola biologiczna

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Wapń jest pierwiastkiem głównej podgrupy drugiej grupy, czwartego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 20. Jest oznaczony symbolem Ca (łac. wapń). Prosta substancja wapń (numer CAS: 7440-70-2) jest miękkim, reaktywnym, srebrzystobiałym metalem ziem alkalicznych.

Pomimo wszechobecności pierwiastka #20, nawet chemicy nie widzieli pierwiastkowego wapnia. Ale ten metal, zarówno zewnętrznie, jak iw zachowaniu, jest zupełnie inny niż metale alkaliczne, z którymi kontakt jest obarczony niebezpieczeństwem pożaru i oparzeń. Można go bezpiecznie przechowywać w powietrzu, nie zapala się od wody. Właściwości mechaniczne pierwiastkowego wapnia nie czynią go „czarną owcą” w rodzinie metali: wapń przewyższa wiele z nich pod względem wytrzymałości i twardości; można go obracać na tokarce, wciągać w drut, kuć, prasować.

A jednak pierwiastkowy wapń prawie nigdy nie jest używany jako materiał konstrukcyjny. Jest na to zbyt aktywny. Wapń łatwo reaguje z tlenem, siarką, halogenami. Nawet z azotem i wodorem w pewnych warunkach reaguje. Środowisko tlenków węgla, obojętne dla większości metali, jest agresywne dla wapnia. Spala się w atmosferze CO i CO2.

Historia i pochodzenie nazwy

Nazwa pierwiastka pochodzi od łac. calx (w dopełniaczu calcis) — „wapno”, „miękki kamień”. Zaproponował go angielski chemik Humphrey Davy, który w 1808 roku wyizolował metaliczny wapń metodą elektrolityczną. Davy poddał elektrolizie mieszaninę mokrego wapna gaszonego z tlenkiem rtęci HgO na platynowej płytce, która była anodą. Za katodę służył platynowy drut zanurzony w płynnej rtęci. W wyniku elektrolizy otrzymano amalgamat wapnia. Po wypędzeniu z niego rtęci Davy otrzymał metal zwany wapniem.

Związki wapnia – wapień, marmur, gips (a także wapno – produkt spalania wapienia) były stosowane w budownictwie już kilka tysięcy lat temu. Do końca XVIII wieku chemicy uważali wapno za proste ciało. W 1789 r. A. Lavoisier zasugerował, że wapno, magnezja, baryt, tlenek glinu i krzemionka są substancjami złożonymi.

Będąc w naturze

Ze względu na wysoką aktywność chemiczną wapnia w postaci wolnej nie występuje w przyrodzie.

Wapń stanowi 3,38% masy skorupy ziemskiej (5. miejsce pod względem obfitości po tlenie, krzemie, glinie i żelazie).

izotopy. Wapń występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny sześciu izotopów: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, wśród których najczęściej spotykany – 40Ca – stanowi 96,97%.

Spośród sześciu naturalnie występujących izotopów wapnia pięć jest stabilnych. Szósty izotop 48Ca, najcięższy z sześciu i bardzo rzadki (jego obfitość izotopów wynosi tylko 0,187%), niedawno odkryto, że ulega podwójnemu rozpadowi beta z okresem półtrwania 5,3 × 1019 lat.

w skałach i minerałach. Najwięcej wapnia jest zawarte w składzie krzemianów i glinokrzemianów różnych skał (granity, gnejsy itp.), zwłaszcza w skaleniu - anortycie Ca.

W postaci skał osadowych związki wapnia reprezentowane są przez kredę i wapienie, składające się głównie z minerału kalcytu (CaCO3). Krystaliczna forma kalcytu, marmur, jest znacznie mniej powszechna w przyrodzie.

Minerały wapniowe, takie jak kalcyt CaCO3, anhydryt CaSO4, alabaster CaSO4 0,5h3O i gips CaSO4 2h3O, fluoryt CaF2, apatyty Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 są dość rozpowszechnione. Obecność soli wapnia i magnezu w wodzie naturalnej decyduje o jej twardości.

Wapń, który energicznie migruje w skorupie ziemskiej i gromadzi się w różnych systemach geochemicznych, tworzy 385 minerałów (czwarte miejsce pod względem liczby minerałów).

Migracja w skorupie ziemskiej. W naturalnej migracji wapnia istotną rolę odgrywa „równowaga węglanowa”, związana z odwracalną reakcją oddziaływania węglanu wapnia z wodą i dwutlenkiem węgla z utworzeniem rozpuszczalnego wodorowęglanu:

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

(równowaga przesuwa się w lewo lub w prawo w zależności od stężenia dwutlenku węgla).

migracja biogeniczna. W biosferze związki wapnia znajdują się w prawie wszystkich tkankach zwierzęcych i roślinnych (patrz także poniżej). Znaczna ilość wapnia jest częścią organizmów żywych. Tak więc hydroksyapatyt Ca5 (PO4) 3OH lub inaczej 3Ca3 (PO4) 2 Ca (OH) 2 jest podstawą tkanki kostnej kręgowców, w tym ludzi; skorupy i skorupy wielu bezkręgowców, skorupy jaj itp. składają się z węglanu wapnia CaCO3.W żywych tkankach ludzi i zwierząt 1,4-2% Ca (w ułamku masowym); w organizmie człowieka o wadze 70 kg zawartość wapnia wynosi około 1,7 kg (głównie w składzie substancji międzykomórkowej tkanki kostnej).

Paragon

Wolny wapń metaliczny otrzymuje się przez elektrolizę stopu składającego się z CaCl2 (75-80%) i KCl lub z CaCl2 i CaF2, a także przez redukcję aluminotermiczną CaO w temperaturze 1170-1200 °C:

4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Właściwości fizyczne

Wapń metaliczny występuje w dwóch modyfikacjach alotropowych. Do 443 ° C, stabilna a-Ca z sześcienną siatką centrowaną na twarzy (parametr a = 0,558 nm), powyżej stabilna a-Ca z siatką centrowaną na ciele typu a-Fe (parametr a = 0,448 nm). Standardowa entalpia?H0 przejście? > ? wynosi 0,93 kJ/mol.

Właściwości chemiczne

Wapń jest typowym metalem ziem alkalicznych. Aktywność chemiczna wapnia jest wysoka, ale niższa niż wszystkich innych metali ziem alkalicznych. Łatwo reaguje z tlenem, dwutlenkiem węgla i wilgocią w powietrzu, przez co powierzchnia wapna metalicznego jest zwykle matowo szara, dlatego wapń jest zwykle przechowywany w laboratorium, podobnie jak inne metale ziem alkalicznych, w szczelnie zamkniętym słoju pod warstwą nafty lub płynnej parafiny.

W szeregu potencjałów standardowych wapń znajduje się na lewo od wodoru. Standardowy potencjał elektrody pary Ca2+/Ca0 wynosi ~2,84 V, więc wapń aktywnie reaguje z wodą, ale bez zapłonu:

Ca + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2 ^ + Q.

Z aktywnymi niemetalami (tlenem, chlorem, bromem) wapń reaguje w normalnych warunkach:

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

Po podgrzaniu w powietrzu lub tlenie wapń zapala się. Z mniej aktywnymi niemetalami (wodór, bor, węgiel, krzem, azot, fosfor i inne) wapń oddziałuje po podgrzaniu, na przykład:

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

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

3Ca + 2P = Ca3P2 (

fosforek wapnia), znane są również fosforki wapnia o składzie CaP i CaP5;

2Ca + Si = Ca2Si

(krzemek wapnia), znane są również krzemki wapnia o składzie CaSi, Ca3Si4 i CaSi2.

Przebiegowi powyższych reakcji z reguły towarzyszy wydzielanie dużej ilości ciepła (czyli reakcje te są egzotermiczne). We wszystkich związkach z niemetalami stopień utlenienia wapnia wynosi +2. Większość związków wapnia z niemetalami jest łatwo rozkładana przez wodę, na przykład:

CaH2 + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + 2H2 ^,

Ca3N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2Nh4^.

Jon Ca2+ jest bezbarwny. Po dodaniu rozpuszczalnych soli wapnia do płomienia płomień zmienia kolor na ceglasty.

Sole wapnia, takie jak chlorek CaCl2, bromek CaBr2, jodek CaI2 i azotan Ca(NO3)2 są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Fluorek CaF2, węglan CaCO3, siarczan CaSO4, ortofosforan Ca3(PO4)2, szczawian CaC2O4 i niektóre inne są nierozpuszczalne w wodzie.

Ogromne znaczenie ma fakt, że w przeciwieństwie do węglanu wapnia CaCO3, kwaśny węglan wapnia (wodorowęglan) Ca(HCO3)2 jest rozpuszczalny w wodzie. W naturze prowadzi to do następujących procesów. Kiedy zimny deszcz lub woda rzeczna, nasycona dwutlenkiem węgla, przedostanie się pod ziemię i spadnie na wapienie, obserwuje się ich rozpuszczanie:

CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (HCO3) 2.

W tych samych miejscach, w których woda nasycona wodorowęglanem wapnia wychodzi na powierzchnię ziemi i jest podgrzewana przez promienie słoneczne, zachodzi reakcja odwrotna:

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

Tak więc w przyrodzie następuje przenoszenie dużych mas substancji. W rezultacie pod ziemią mogą tworzyć się ogromne szczeliny, aw jaskiniach tworzą się piękne kamienne „sople” - stalaktyty i stalagmity.

Obecność rozpuszczonego wodorowęglanu wapnia w wodzie w dużej mierze decyduje o twardości przejściowej wody. Nazywa się to tymczasowym, ponieważ podczas gotowania wody wodorowęglan rozkłada się i wytrąca się CaCO3. Zjawisko to prowadzi na przykład do tego, że z czasem w czajniku tworzy się kamień.

Zastosowania metalicznego wapnia

Metalotermia

Czysty metaliczny wapń jest szeroko stosowany w metalotermii do otrzymywania metali rzadkich.

Stopowanie

Czysty wapń jest używany do stopu ołowiu, który jest używany do produkcji płyt akumulatorowych, bezobsługowych akumulatorów rozruchowych ołowiowo-kwasowych o niskim samorozładowaniu. Również wapń metaliczny wykorzystywany jest do produkcji wysokiej jakości babbitów wapniowych BKA.

Fuzja nuklearna

Zastosowanie związków wapnia

wodorek wapnia. Ogrzewając wapń w atmosferze wodoru otrzymuje się Cah3 (wodorek wapnia), który jest wykorzystywany w metalurgii (metalotermia) oraz do produkcji wodoru w terenie.

Materiały optyczne i laserowe Fluorek wapnia (fluoryt) jest stosowany w postaci monokryształów w optyce (obiektywy astronomiczne, soczewki, pryzmaty) oraz jako materiał laserowy. Wolframian wapnia (szelit) w postaci monokryształów znajduje zastosowanie w technice laserowej, a także jako scyntylator.

węglik wapnia. Węglik wapnia CaC2 jest szeroko stosowany do otrzymywania acetylenu i redukcji metali, a także do produkcji cyjanamidu wapnia (poprzez ogrzewanie węglika wapnia w azocie do 1200°C reakcja jest egzotermiczna, prowadzona w piecach cyjanamidowych).

Źródła prądu chemicznego. Wapń, a także jego stopy z aluminium i magnezem, są stosowane w rezerwowych termicznych bateriach elektrycznych jako anoda (na przykład pierwiastek chromianowo-wapniowy). Chromian wapnia jest stosowany w takich bateriach jak katoda. Cechą takich akumulatorów jest niezwykle długi okres trwałości (dziesiątki lat) w stanie zdatnym do użytku, możliwość pracy w każdych warunkach (przestrzeń, wysokie ciśnienia), duża energia właściwa wagowa i objętościowa. Wadą jest krótki czas trwania. Takie baterie są używane tam, gdzie konieczne jest wytworzenie kolosalnej energii elektrycznej na krótki czas (pociski balistyczne, niektóre statki kosmiczne itp.).

Materiały ogniotrwałe. Tlenek wapnia, zarówno w postaci wolnej, jak i jako składnik mieszanek ceramicznych, wykorzystywany jest do produkcji materiałów ogniotrwałych.

Leki. Związki wapnia są szeroko stosowane jako leki przeciwhistaminowe.

Chlorek wapnia

Glukonian wapnia

glicerofosforan wapnia

Ponadto związki wapnia są wprowadzane do preparatów do profilaktyki osteoporozy, do kompleksów witaminowych dla kobiet w ciąży i osób starszych.

Rola biologiczna

Wapń jest powszechnym makroskładnikiem odżywczym w roślinach, zwierzętach i ludziach. U ludzi i innych kręgowców większość znajduje się w szkielecie i zębach w postaci fosforanów. Szkielety większości grup bezkręgowców (gąbki, polipy koralowców, mięczaki itp.) składają się z różnych form węglanu wapnia (wapna). Jony wapnia biorą udział w procesach krzepnięcia krwi, a także w utrzymaniu stałego ciśnienia osmotycznego krwi. Jony wapnia służą również jako jeden z uniwersalnych przekaźników wtórnych i regulują różnorodne procesy wewnątrzkomórkowe - skurcze mięśni, egzocytozę, w tym wydzielanie hormonów i neuroprzekaźników itp. Stężenie wapnia w cytoplazmie komórek człowieka wynosi ok. 10-7 mol, w płynach międzykomórkowych ok. 10-3 mol.

Zapotrzebowanie na wapń zależy od wieku. Dla dorosłych wymagana dzienna porcja do spożycia wynosi od 800 do 1000 miligramów (mg), a dla dzieci od 600 do 900 mg, co jest bardzo ważne dla dzieci ze względu na intensywny wzrost kośćca. Większość wapnia, który dostaje się do organizmu człowieka wraz z pożywieniem, znajduje się w produktach mlecznych, pozostała część wapnia znajduje się w mięsie, rybach i niektórych pokarmach roślinnych (szczególnie bogate są rośliny strączkowe). Wchłanianie zachodzi zarówno w jelicie grubym, jak i cienkim, a sprzyja mu kwaśne środowisko, witamina D i C, laktoza i nienasycone kwasy tłuszczowe. Nie bez znaczenia jest również rola magnezu w metabolizmie wapnia, przy jego niedoborze wapń jest „wymywany” z kości i odkładany w nerkach (kamienie nerkowe) i mięśniach.

Przyswajaniu wapnia zapobiega aspiryna, kwas szczawiowy, pochodne estrogenu. Łącząc się z kwasem szczawiowym, wapń daje nierozpuszczalne w wodzie związki będące składnikami kamieni nerkowych.

Ze względu na dużą liczbę procesów związanych z wapniem zawartość wapnia we krwi jest precyzyjnie regulowana, a przy prawidłowym odżywianiu niedobory nie występują. Długotrwała nieobecność w diecie może powodować skurcze, bóle stawów, senność, wady wzrostu i zaparcia. Głębszy niedobór prowadzi do trwałych skurczów mięśni i osteoporozy. Nadużywanie kawy i alkoholu może być przyczyną niedoboru wapnia, ponieważ jego część jest wydalana z moczem.

Nadmierne dawki wapnia i witaminy D mogą powodować hiperkalcemię, a następnie intensywne zwapnienie kości i tkanek (dotyczy to głównie układu moczowego). Długotrwały nadmiar zaburza funkcjonowanie tkanki mięśniowej i nerwowej, zwiększa krzepliwość krwi i zmniejsza wchłanianie cynku przez komórki kostne. Maksymalna dzienna bezpieczna dawka dla osoby dorosłej wynosi od 1500 do 1800 miligramów.

Produkty Wapń, mg/100 g

Sezam 783

Pokrzywa 713

Las ślazowy 505

Babka duża 412

Galinsoga 372

Sardynki w oleju 330

Bluszcz Budra 289

Dzika róża dla psa 257

Migdał 252

Babka lancetowata. 248

Orzech laskowy 226

Nasiona amarantusa 214

Rukiew wodna 214

Ziarna soi suszone 201

Dzieci poniżej 3 lat - 600 mg.

Dzieci w wieku od 4 do 10 lat - 800 mg.

Dzieci w wieku od 10 do 13 lat - 1000 mg.

Młodzież w wieku od 13 do 16 lat - 1200 mg.

Młodzież 16 lat i starsza - 1000 mg.

Dorośli od 25 do 50 lat - 800 do 1200 mg.

Kobiety w ciąży i karmiące piersią - 1500 do 2000 mg.

Wniosek

Wapń jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na ziemi. Występuje go w przyrodzie bardzo dużo: pasma górskie i skały ilaste powstają z soli wapnia, występuje w wodach morskich i rzecznych, wchodzi w skład organizmów roślinnych i zwierzęcych.

Wapń stale otacza mieszkańców miasta: prawie wszystkie główne materiały budowlane - beton, szkło, cegła, cement, wapno - zawierają ten pierwiastek w znacznych ilościach.

Naturalnie, mając takie właściwości chemiczne, wapnia nie można znaleźć w naturze w stanie wolnym. Ale związki wapnia - zarówno naturalne, jak i sztuczne - stały się najważniejsze.

Bibliografia

1. Redakcja: Knunyants I. L. (redaktor naczelny) Chemical Encyclopedia: w 5 tomach - Moskwa: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 s.

2. Doronin. NA Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 stron z ilustracjami.

3. Dotsenko VA. - Żywienie lecznicze i zapobiegawcze. - Q. żywienie, 2001 - N1-s.21-25

4. Bilezikian J. P. Metabolizm wapnia i kości // W: K. L. Becker, wyd.

www.e-ng.ru

świat nauki

Wapń jest pierwiastkiem metalowym głównej podgrupy II grupy 4 okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych. Należy do rodziny metali ziem alkalicznych. Zewnętrzny poziom energetyczny atomu wapnia zawiera 2 sparowane s-elektrony

Które jest w stanie podać energetycznie podczas interakcji chemicznych. Tak więc wapń jest środkiem redukującym iw swoich związkach ma stopień utlenienia + 2. W naturze wapń występuje tylko w postaci soli. Udział masowy wapnia w skorupie ziemskiej wynosi 3,6%. Głównym naturalnym minerałem wapnia jest kalcyt CaCO3 i jego odmiany - wapień, kreda, marmur. Istnieją również organizmy żywe (na przykład koralowce), których szkielet składa się głównie z węglanu wapnia. Ważnymi minerałami wapnia są również dolomit CaCO3 MgCO3, fluoryt CaF2, gips CaSO4 · 2h3O, apatyt, skaleń itp. Wapń odgrywa ważną rolę w życiu organizmów żywych. Udział masowy wapnia w organizmie człowieka wynosi 1,4-2%. Wchodzi w skład zębów, kości, innych tkanek i narządów, bierze udział w procesie krzepnięcia krwi, stymuluje czynność serca. Aby zapewnić organizmowi wystarczającą ilość wapnia, konieczne jest spożywanie mleka i produktów mlecznych, zielonych warzyw, ryb.Prosta substancja wapń jest typowym srebrno-białym metalem. Jest dość twardy, plastyczny, ma gęstość 1,54 g/cm3 i temperaturę topnienia 842? C. Chemicznie wapń jest bardzo aktywny. W normalnych warunkach łatwo wchodzi w interakcje z tlenem i wilgocią w powietrzu, dlatego przechowuje się go w hermetycznie zamkniętych naczyniach. Po podgrzaniu w powietrzu wapń zapala się i tworzy tlenek: 2Ca + O2 = 2CaO Wapń reaguje z chlorem i bromem po podgrzaniu, a z fluorem nawet na zimno. Produktami tych reakcji są odpowiednie halogenki, na przykład: Ca + Cl2 = CaCl2.Podczas podgrzewania wapnia z siarką powstaje siarczek wapnia: Ca + S = CaS.Wapń może również reagować z innymi niemetalami.Interakcja z wodą prowadzi do powstania trudno rozpuszczalnego wodorotlenku wapnia i wydzielania gazowego wodoru: Ca + 2h3O = Ca (OH) 2 + h3. Metaliczny wapń jest szeroko stosowany. Jest stosowany jako rozkisnik w produkcji stali i stopów, jako środek redukujący do produkcji niektórych metali ogniotrwałych.

Wapń otrzymuje się przez elektrolizę stopionego chlorku wapnia. Tak więc wapń został po raz pierwszy uzyskany w 1808 roku przez Humphry'ego Davy'ego.

worldofscience.ru

Wapń znajduje się w czwartym dużym okresie, drugiej grupie, głównej podgrupie, numer seryjny pierwiastka to 20. Według układu okresowego Mendelejewa masa atomowa wapnia wynosi 40,08. Formuła najwyższego tlenku to CaO. Wapń ma łacińską nazwę wapń, więc symbolem atomu pierwiastka jest Ca.

Charakterystyka wapnia jako substancji prostej

W normalnych warunkach wapń jest srebrzystobiałym metalem. Mając wysoką aktywność chemiczną, pierwiastek jest w stanie tworzyć wiele związków różnych klas. Pierwiastek ma znaczenie w technicznych i przemysłowych syntezach chemicznych. Metal jest szeroko rozpowszechniony w skorupie ziemskiej: jego udział wynosi około 1,5%. Wapń należy do grupy metali ziem alkalicznych: po rozpuszczeniu w wodzie daje alkalia, ale w naturze występuje w postaci wielu minerałów i. Woda morska zawiera wapń w wysokim stężeniu (400 mg/l).

czysty sód

Właściwości wapnia zależą od struktury jego sieci krystalicznej. Ten element ma dwa rodzaje: sześcienny zorientowany na ścianę i skoncentrowany na objętości. Rodzaj wiązania w cząsteczce jest metaliczny.

Naturalne źródła wapnia:

apatyt;
alabaster;
gips;
kalcyt;
fluoryt;
dolomit.

Właściwości fizyczne wapnia i metody otrzymywania metalu

W normalnych warunkach wapń jest w stanie skupienia w stanie stałym. Metal topi się w temperaturze 842 ° C. Wapń jest dobrym przewodnikiem elektrycznym i cieplnym. Po podgrzaniu przechodzi najpierw w ciecz, a następnie w stan pary i traci swoje właściwości metaliczne. Metal jest bardzo miękki i można go ciąć nożem. Wrze w 1484 °C.

Pod ciśnieniem wapń traci swoje właściwości metaliczne i przewodnictwo elektryczne. Ale potem przywracane są właściwości metaliczne i pojawiają się właściwości nadprzewodnika, kilkakrotnie większe niż pozostałe w ich działaniu.

Przez długi czas nie było możliwe uzyskanie wapnia bez zanieczyszczeń: ze względu na dużą aktywność chemiczną pierwiastek ten nie występuje w przyrodzie w czystej postaci. Pierwiastek został odkryty na początku XIX wieku. Wapń jako metal został po raz pierwszy zsyntetyzowany przez brytyjskiego chemika Humphreya Davy'ego. Naukowiec odkrył cechy oddziaływania stopów stałych minerałów i soli z prądem elektrycznym. Obecnie najbardziej odpowiednią metodą otrzymywania metali pozostaje elektroliza soli wapnia (mieszaniny chlorków wapnia i potasu, mieszaniny fluorku wapnia i chlorku wapnia). Wapń jest również ekstrahowany z jego tlenku za pomocą aluminotermii, metody powszechnej w metalurgii.

Właściwości chemiczne wapnia

Wapń jest aktywnym metalem, który wchodzi w wiele interakcji. W normalnych warunkach łatwo reaguje, tworząc odpowiednie związki dwuskładnikowe: z tlenem, halogenami. Kliknij, aby dowiedzieć się więcej o związkach wapnia. Po podgrzaniu wapń reaguje z azotem, wodorem, węglem, krzemem, borem, fosforem, siarką i innymi substancjami. Na wolnym powietrzu błyskawicznie wchodzi w interakcję z tlenem i dwutlenkiem węgla, przez co pokrywa się szarym nalotem.

Reaguje gwałtownie z kwasami, czasami powodując zapłon. W solach wapń wykazuje ciekawe właściwości. Na przykład stalaktyty i stalagmity jaskiniowe to węglan wapnia, który stopniowo powstaje z wody, dwutlenku węgla i wodorowęglanu w wyniku procesów zachodzących w wodach gruntowych.

Ze względu na wysoką aktywność w stanie normalnym, wapń jest przechowywany w laboratoriach w ciemnych, zamkniętych naczyniach szklanych pod warstwą parafiny lub nafty. Jakościową reakcją na jon wapnia jest zabarwienie płomienia na bogaty ceglasty kolor.

Wapń zmienia płomień na czerwony

Metal w składzie związków można rozpoznać po nierozpuszczalnych osadach niektórych soli pierwiastka (fluorek, węglan, siarczan, krzemian, fosforan, siarczyn).

Reakcja wody z wapniem

Wapń przechowywany jest w słoiczkach pod warstwą płynu ochronnego. Aby przeprowadzić demonstrację, jak zachodzi reakcja wody i wapnia, nie można po prostu zdobyć metalu i odciąć od niego pożądanego kawałka. Metaliczny wapń w laboratorium jest łatwiejszy w użyciu w postaci wiórów.

Jeśli nie ma opiłków metalu, a w banku są tylko duże kawałki wapnia, potrzebne będą szczypce lub młotek. Gotowy kawałek wapnia o pożądanej wielkości umieszcza się w kolbie lub szklance wody. Wióry wapnia umieszcza się w naczyniu w torebce z gazy.

Wapń opada na dno i rozpoczyna się wydzielanie wodoru (najpierw w miejscu świeżego pęknięcia metalu). Stopniowo gaz jest uwalniany z powierzchni wapnia. Proces przypomina szybkie wrzenie, jednocześnie powstaje osad wodorotlenku wapnia (wapno gaszone).

gaszenie wapna

Kawałek wapnia unosi się w górę, zbierany przez bąbelki wodoru. Po około 30 sekundach wapń rozpuszcza się, a woda staje się mętnobiała z powodu tworzenia się zawiesiny wodorotlenku. Jeśli reakcję przeprowadza się nie w zlewce, ale w probówce, można zaobserwować wydzielanie się ciepła: probówka szybko się nagrzewa. Reakcja wapnia z wodą nie kończy się spektakularną eksplozją, ale oddziaływanie obu substancji przebiega gwałtownie i wygląda spektakularnie. Doświadczenie jest bezpieczne.

Jeśli worek z pozostałym wapniem zostanie wyjęty z wody i utrzymany w powietrzu, to po chwili, w wyniku trwającej reakcji, nastąpi silne nagrzanie, a pozostałość w gazie zagotuje się. Jeśli część mętnego roztworu przesączy się przez lejek do zlewki, to po przepuszczeniu przez roztwór tlenku węgla CO₂ wytrąci się osad. Nie wymaga to dwutlenku węgla - wydychane powietrze można wdmuchnąć do roztworu przez szklaną rurkę.

Ufa State Petroleum Technical University

Katedra Chemii Ogólnej i Analitycznej

Prezentacja na temat: "Pierwiastek wapnia. Właściwości, uzyskiwanie, zastosowanie "

Przygotowane przez ucznia grupy BTS-11-01 Prokaev G.L.

profesor nadzwyczajny Krasko S.A.

Wstęp

Historia i pochodzenie nazwy

Będąc w naturze

Paragon

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne

Zastosowania metalicznego wapnia

Zastosowanie związków wapnia

Rola biologiczna

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Wapń nazywany jest metalem ziem alkalicznych, zaliczany jest do pierwiastków S. Na zewnętrznym poziomie elektronicznym wapń ma dwa elektrony, więc daje związki: CaO, Ca (OH) 2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 itp. Wapń należy do typowych metali - ma duże powinowactwo do tlenu, redukuje prawie wszystkie metale z ich tlenków i tworzy dość mocną zasadę Ca(OH)2.

Pomimo wszechobecności pierwiastka #20, nawet chemicy nie widzieli pierwiastkowego wapnia. Ale ten metal, zarówno zewnętrznie, jak iw zachowaniu, wcale nie jest podobny do metali alkalicznych, z którymi kontakt jest obarczony niebezpieczeństwem pożaru i oparzeń. Można go bezpiecznie przechowywać w powietrzu, nie zapala się od wody.

Wapń pierwiastkowy prawie nigdy nie jest używany jako materiał konstrukcyjny. Jest na to zbyt aktywny. Wapń łatwo reaguje z tlenem, siarką, halogenami. Nawet z azotem i wodorem w pewnych warunkach reaguje. Środowisko tlenków węgla, obojętne dla większości metali, jest agresywne dla wapnia. Spala się w atmosferze CO i CO2.

Historia i pochodzenie nazwy

Nazwa pierwiastka pochodzi od łac. calx (w przypadku dopełniacza calcis) - „wapno”, „miękki kamień”. Zaproponował go angielski chemik Humphrey Davy, który w 1808 roku wyizolował metaliczny wapń metodą elektrolityczną. Davy poddał elektrolizie mieszaninę mokrego wapna gaszonego z tlenkiem rtęci HgO na platynowej płytce, która była anodą. Za katodę służył platynowy drut zanurzony w płynnej rtęci. W wyniku elektrolizy otrzymano amalgamat wapnia. Po wypędzeniu z niego rtęci Davy otrzymał metal zwany wapniem.

Będąc w naturze

Ze względu na wysoką aktywność chemiczną wapnia w postaci wolnej nie występuje w przyrodzie.

Wapń stanowi 3,38% masy skorupy ziemskiej (5. miejsce pod względem obfitości po tlenie, krzemie, glinie i żelazie).

izotopy. Wapń występuje w przyrodzie jako mieszanina sześciu izotopów: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca, wśród których najczęściej spotykany – 40Ca – stanowi 96,97%.

Spośród sześciu naturalnie występujących izotopów wapnia pięć jest stabilnych. Szósty izotop 48Ca, najcięższy z sześciu i dość rzadki (jego obfitość izotopów wynosi tylko 0,187%), niedawno odkryto, że ulega podwójnemu rozpadowi beta z okresem półtrwania wynoszącym 5,3 ×1019 lata.

w skałach i minerałach. Najwięcej wapnia jest zawarte w składzie krzemianów i glinokrzemianów różnych skał (granity, gnejsy itp.), zwłaszcza w skaleniu - anortycie Ca.

W postaci skał osadowych związki wapnia reprezentowane są przez kredę i wapienie, składające się głównie z minerału kalcytu (CaCO3). Krystaliczna postać kalcytu – marmur – występuje w przyrodzie znacznie rzadziej.

Minerały wapniowe takie jak kalcyt CaCO3, anhydryt CaSO4, alabaster CaSO4 0,5H2O i gips CaSO4 2H2O, fluoryt CaF2, apatyty Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3 są dość rozpowszechnione. Obecność soli wapnia i magnezu w wodzie naturalnej decyduje o jej twardości.

Wapń, który energicznie migruje w skorupie ziemskiej i gromadzi się w różnych systemach geochemicznych, tworzy 385 minerałów (czwarte miejsce pod względem liczby minerałów).

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca (HCO3) 2 ↔ Ca2+ + 2HCO3ˉ

(równowaga przesuwa się w lewo lub w prawo w zależności od stężenia dwutlenku węgla).

migracja biogeniczna. W biosferze związki wapnia znajdują się w prawie wszystkich tkankach zwierzęcych i roślinnych (patrz także poniżej). Znaczna ilość wapnia jest częścią organizmów żywych. Tak więc hydroksyapatyt Ca5(PO4)3OH lub inaczej 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2 jest podstawą tkanki kostnej kręgowców, w tym człowieka; skorupy i skorupy wielu bezkręgowców, skorupy jaj itp. składają się z węglanu wapnia CaCO3.W żywych tkankach ludzi i zwierząt 1,4-2% Ca (w ułamku masowym); w organizmie człowieka o wadze 70 kg zawartość wapnia wynosi około 1,7 kg (głównie w składzie substancji międzykomórkowej tkanki kostnej).

Paragon

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Opracowano również metodę otrzymywania wapnia na drodze termicznej dysocjacji węglika wapnia CaC2

Właściwości fizyczne

Wapń metaliczny występuje w dwóch modyfikacjach alotropowych. Odporny do 443°C α -Ca z sześcienną kratą, wyższa stabilność β-Ca z sześcienną siatką skupioną na ciele tego typu α -Fe. Standardowa entalpia ΔH0 przemiana α → β wynosi 0,93 kJ/mol.

Wapń jest metalem lekkim (d = 1,55), o srebrzystobiałej barwie. Jest twardszy i topi się w wyższej temperaturze (851°C) niż sód, który znajduje się obok niego w układzie okresowym. Dzieje się tak, ponieważ na jon wapnia w metalu przypadają dwa elektrony. Dlatego wiązanie chemiczne między jonami a gazem elektronowym jest silniejsze niż wiązanie sodu. W reakcjach chemicznych elektrony walencyjne wapnia są przenoszone na atomy innych pierwiastków. W takim przypadku powstają podwójnie naładowane jony.

Właściwości chemiczne

W szeregu potencjałów standardowych wapń znajduje się na lewo od wodoru. Standardowy potencjał elektrody pary Ca2+/Ca0 wynosi −2,84 V, więc wapń aktywnie reaguje z wodą, ale bez zapłonu:

2H2O \u003d Ca (OH) 2 + H2 + Q.

Z aktywnymi niemetalami (tlenem, chlorem, bromem) wapń reaguje w normalnych warunkach:

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

Po podgrzaniu w powietrzu lub tlenie wapń zapala się. Z mniej aktywnymi niemetalami (wodór, bor, węgiel, krzem, azot, fosfor i inne) wapń oddziałuje po podgrzaniu, na przykład:

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

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

Ca + 2P = Ca3P2 (fosforek wapnia),

znane są również fosforki wapnia o składzie CaP i CaP5;

Ca + Si = Ca2Si (krzemek wapnia),

Znane są również krzemki wapnia o składzie CaSi, Ca3Si4 i CaSi2.

CaH2 + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + 2H2, N2 + 3H2O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH3.

Jon Ca2+ jest bezbarwny. Po dodaniu rozpuszczalnych soli wapnia do płomienia płomień zmienia kolor na ceglasty.

Istotny jest fakt, że w przeciwieństwie do węglanu wapnia CaCO3, kwaśny węglan wapnia (wodorowęglan) Ca(HCO3) 2 jest rozpuszczalny w wodzie. W naturze prowadzi to do następujących procesów. Kiedy zimny deszcz lub woda rzeczna, nasycona dwutlenkiem węgla, przedostanie się pod ziemię i spadnie na wapienie, obserwuje się ich rozpuszczanie:

CaCO3 + CO2 + H2O \u003d Ca (HCO3) 2.

W tych samych miejscach, w których woda nasycona wodorowęglanem wapnia wychodzi na powierzchnię ziemi i jest podgrzewana przez promienie słoneczne, zachodzi reakcja odwrotna:

Ca (HCO3) 2 \u003d CaCO3 + CO2 + H2O.

wapń metal chemiczny fizyczny

Głównym zastosowaniem metalicznego wapnia jest jako środek redukujący w produkcji metali, zwłaszcza niklu, miedzi i stali nierdzewnej. Wapń i jego wodorki są również wykorzystywane do otrzymywania metali trudnych do odzyskania, takich jak chrom, tor i uran. Stopy wapnia z ołowiem są stosowane w akumulatorach i stopach łożyskowych. Granulki wapnia służą również do usuwania śladów powietrza z urządzeń elektropróżniowych. Rozpuszczalne sole wapnia i magnezu określają ogólną twardość wody. Jeśli są obecne w wodzie w małych ilościach, wówczas woda nazywana jest miękką. Przy dużej zawartości tych soli woda jest uważana za twardą. Twardość jest eliminowana przez gotowanie; woda jest czasami destylowana, aby całkowicie ją wyeliminować.

Metalotermia

Czysty metaliczny wapń jest szeroko stosowany w metalotermii do otrzymywania metali rzadkich.

Stopowanie

Fuzja nuklearna

Izotop 48Ca jest najbardziej wydajnym i szeroko stosowanym materiałem do produkcji superciężkich pierwiastków i odkrywania nowych pierwiastków w układzie okresowym. Na przykład w przypadku wykorzystania jonów 48Ca do produkcji superciężkich pierwiastków w akceleratorach jądra tych pierwiastków powstają setki i tysiące razy wydajniej niż przy użyciu innych „pocisków” (jonów).

Zastosowanie związków wapnia

wodorek wapnia. Ogrzewając wapń w atmosferze wodoru otrzymuje się CaH2 (wodorek wapnia), który jest wykorzystywany w metalurgii (metalotermia) oraz do produkcji wodoru w terenie.

Materiały optyczne i laserowe. Fluorek wapnia (fluoryt) jest stosowany w postaci monokryształów w optyce (obiektywy astronomiczne, soczewki, pryzmaty) oraz jako materiał laserowy. Wolframian wapnia (szelit) w postaci monokryształów znajduje zastosowanie w technice laserowej, a także jako scyntylator.

Materiały ogniotrwałe. Tlenek wapnia, zarówno w postaci wolnej, jak i jako składnik mieszanek ceramicznych, wykorzystywany jest do produkcji materiałów ogniotrwałych.

Leki. W medycynie leki Ca eliminują dolegliwości związane z niedoborem jonów Ca w organizmie (przy tężyczce, spazmofilii, krzywicy). Preparaty Ca zmniejszają nadwrażliwość na alergeny i są stosowane w leczeniu chorób alergicznych (choroba posurowicza, śpiączka itp.). Preparaty Ca zmniejszają zwiększoną przepuszczalność naczyń oraz działają przeciwzapalnie. Są stosowane w krwotocznym zapaleniu naczyń, chorobie popromiennej, procesach zapalnych (zapalenie płuc, zapalenie opłucnej itp.) I niektórych chorobach skóry. Jest przepisywany jako środek hemostatyczny, poprawiający czynność mięśnia sercowego i wzmacniający działanie preparatów naparstnicy, jako antidotum na zatrucia solami magnezu. Wraz z innymi lekami preparaty Ca stosuje się w celu stymulacji porodu. Chlorek Ca podaje się doustnie i dożylnie.

Do preparatów Ca należą również gips (CaSO4), stosowany w chirurgii do odlewów gipsowych oraz kreda (CaCO3), podawana doustnie z podwyższoną kwasowością soku żołądkowego oraz do sporządzania proszku do zębów.

Rola biologiczna

Wapń jest powszechnym makroskładnikiem odżywczym w roślinach, zwierzętach i ludziach. U ludzi i innych kręgowców większość znajduje się w szkielecie i zębach w postaci fosforanów. Szkielety większości grup bezkręgowców (gąbki, polipy koralowców, mięczaki itp.) składają się z różnych form węglanu wapnia (wapna). Jony wapnia biorą udział w procesach krzepnięcia krwi, a także w utrzymaniu stałego ciśnienia osmotycznego krwi. Jony wapnia służą również jako jeden z uniwersalnych wtórnych przekaźników i regulują różnorodne procesy wewnątrzkomórkowe - skurcz mięśni, egzocytozę, w tym wydzielanie hormonów i neuroprzekaźników itp. Stężenie wapnia w cytoplazmie komórek ludzkich wynosi około 10-7 mol, w płynach międzykomórkowych około 10-3 mol.

Większość wapnia, który dostaje się do organizmu człowieka wraz z pożywieniem, znajduje się w produktach mlecznych, pozostała część wapnia znajduje się w mięsie, rybach i niektórych pokarmach roślinnych (szczególnie bogate są rośliny strączkowe). Wchłanianie zachodzi zarówno w jelicie grubym, jak i cienkim, a sprzyja mu kwaśne środowisko, witamina D i C, laktoza i nienasycone kwasy tłuszczowe. Nie bez znaczenia jest również rola magnezu w metabolizmie wapnia, przy jego niedoborze wapń jest „wymywany” z kości i odkładany w nerkach (kamienie nerkowe) i mięśniach.

Produkty Wapń, mg/100 g

Sezam 783

Pokrzywa 713

Babka duża 412

Sardynki w oleju 330

Bluszcz Budra 289

Dzika róża dla psa 257

Migdał 252

Babka lancetowata. 248

Orzech laskowy 226

Rukiew wodna 214

Ziarna soi suszone 201

Dzieci poniżej 3 lat - 600 mg.

Dzieci od 4 do 10 lat - 800 mg.

Dzieci w wieku od 10 do 13 lat - 1000 mg.

Młodzież w wieku od 13 do 16 lat - 1200 mg.

Młodzież 16 lat i starsza - 1000 mg.

Dorośli od 25 do 50 lat - 800 do 1200 mg.

Kobiety w ciąży i karmiące piersią - 1500 do 2000 mg.

Wniosek

Wapń stale otacza mieszkańców miasta: prawie wszystkie główne materiały budowlane - beton, szkło, cegła, cement, wapno - zawierają ten pierwiastek w znacznych ilościach.

Naturalnie, mając takie właściwości chemiczne, wapnia nie można znaleźć w naturze w stanie wolnym. Ale związki wapnia - zarówno naturalne, jak i sztuczne - stały się najważniejsze.

Bibliografia

1.Redakcja: Knunyants I. L. (redaktor naczelny) Chemical Encyclopedia: w 5 tomach - Moskwa: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 293. - 671 s.

2.Doronin. NA Kaltsy, Goshimizdat, 1962. 191 stron z ilustracjami.

.Dotsenko V.A. - Żywienie lecznicze i zapobiegawcze. - Q. żywienie, 2001 - N1-s.21-25

4.Bilezikian J. P. Metabolizm wapnia i kości // W: K. L. Becker, wyd.

5.M.Kh. Karapetyants, S.I. Drakin - General and Inorganic Chemistry, 2000. 592 strony z ilustracjami.

Wapń jest pierwiastkiem głównej podgrupy drugiej grupy, czwartego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 20. Jest oznaczony symbolem Ca (łac. Wapń). Prosta substancja wapń jest miękkim, reaktywnym, srebrzystobiałym metalem ziem alkalicznych.

Wapń w środowisku

Występuje go w przyrodzie bardzo dużo: pasma górskie i skały ilaste powstają z soli wapnia, występuje w wodach morskich i rzecznych, wchodzi w skład organizmów roślinnych i zwierzęcych. Wapń stanowi 3,38% masy skorupy ziemskiej (5. miejsce pod względem obfitości po tlenie, krzemie, glinie i żelazie).

Izotopy wapnia

Wapń występuje w przyrodzie jako mieszanina sześciu izotopów: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca i 48 Ca, wśród których najczęściej spotykany – 40 Ca – stanowi 96,97%.

Zawartość wapnia w skałach i minerałach

Najwięcej wapnia jest zawarte w składzie krzemianów i glinokrzemianów różnych skał (granity, gnejsy itp.), zwłaszcza w skaleniu - anortycie Ca.

W postaci skał osadowych związki wapnia reprezentowane są przez kredę i wapienie, składające się głównie z minerału kalcytu (CaCO 3 ). Krystaliczna postać kalcytu – marmur – występuje w przyrodzie znacznie rzadziej.

Minerały wapniowe, takie jak kalcyt CaCO 3 , anhydryt CaSO 4 , alabaster CaSO 4 0,5H 2 O i gips CaSO 4 · 2H 2 O, fluoryt CaF 2 , apatyty Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl,OH), dolomit MgCO 3 CaCO 3 są dość rozpowszechnione. Obecność soli wapnia i magnezu w wodzie naturalnej decyduje o jej twardości.

Wapń, który energicznie migruje w skorupie ziemskiej i gromadzi się w różnych systemach geochemicznych, tworzy 385 minerałów (czwarte miejsce pod względem liczby minerałów).

Migracja wapnia w skorupie ziemskiej

W naturalnej migracji wapnia istotną rolę odgrywa „równowaga węglanowa”, związana z odwracalną reakcją oddziaływania węglanu wapnia z wodą i dwutlenkiem węgla z utworzeniem rozpuszczalnego wodorowęglanu:

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

(równowaga przesuwa się w lewo lub w prawo w zależności od stężenia dwutlenku węgla).

Ważną rolę odgrywa migracja biogeniczna.

Zawartość wapnia w biosferze

Związki wapnia znajdują się w prawie wszystkich tkankach zwierzęcych i roślinnych (patrz także poniżej). Znaczna ilość wapnia jest częścią organizmów żywych. A więc hydroksyapatyt Ca 5 (PO 4) 3 OH, lub w innym wpisie 3Ca 3 (PO 4) 2 Ca (OH) 2 - podstawa tkanki kostnej kręgowców, w tym człowieka; muszle i muszle wielu bezkręgowców, skorupki jaj itp. są wykonane z węglanu wapnia CaCO 3. W żywych tkankach ludzi i zwierząt 1,4-2% Ca (w ułamku masowym); w organizmie człowieka o wadze 70 kg zawartość wapnia wynosi około 1,7 kg (głównie w składzie substancji międzykomórkowej tkanki kostnej).

Przyjmowanie wapnia

Wapń został po raz pierwszy uzyskany przez Davy'ego w 1808 roku przez elektrolizę. Ale, podobnie jak inne metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych, pierwiastka nr 20 nie można uzyskać przez elektrolizę z roztworów wodnych. Wapń otrzymuje się przez elektrolizę jego stopionych soli.

Jest to złożony i energochłonny proces. Chlorek wapnia topi się w elektrolizerze z dodatkiem innych soli (są one potrzebne do obniżenia temperatury topnienia CaCl 2 ).

Stalowa katoda dotyka tylko powierzchni elektrolitu; uwolniony wapń przykleja się i zamarza na nim. W miarę uwalniania wapnia katoda jest stopniowo podnoszona i ostatecznie otrzymuje się „pręt” wapniowy o długości 50 ... 60 cm, który następnie jest usuwany, odbijany od stalowej katody i proces zaczyna się od nowa. Metodą dotykową uzyskuje się wapń silnie zanieczyszczony chlorkiem wapnia, żelazem, glinem i sodem. Jest oczyszczany przez przetapianie w atmosferze argonu.

Jeśli stalowa katoda zostanie zastąpiona katodą metalową zdolną do tworzenia stopu z wapniem, wówczas odpowiedni stop zostanie uzyskany podczas elektrolizy. W zależności od przeznaczenia może być stosowany jako stop lub czysty wapń można otrzymać przez destylację w próżni. W ten sposób uzyskuje się stopy wapnia z cynkiem, ołowiem i miedzią.

Inna metoda otrzymywania wapnia - metalotermiczna - została teoretycznie potwierdzona już w 1865 roku przez słynnego rosyjskiego chemika N.N. Beketow. Wapń jest redukowany za pomocą aluminium pod ciśnieniem zaledwie 0,01 mmHg. Temperatura procesu 1100...1200°C. Wapń otrzymuje się w ten sposób w postaci pary, która następnie ulega skropleniu.

W ostatnich latach opracowano inną metodę pozyskiwania pierwiastka. Opiera się na termicznej dysocjacji węglika wapnia: podgrzany w próżni do 1750°C, węglik rozkłada się, tworząc opary wapnia i stały grafit.

Właściwości fizyczne wapnia

Wapń metaliczny występuje w dwóch modyfikacjach alotropowych. Do 443 ° C α-Ca z sześcienną siatką centrowaną na twarzy jest stabilna (parametr a = 0,558 nm), powyżej β-Ca jest stabilna z sześcienną siatką centrowaną na ciele typu α-Fe (parametr a = 0,448 nm). Standardowa entalpia Δ H 0 przejścia α → β wynosi 0,93 kJ/mol.

Wraz ze stopniowym wzrostem ciśnienia zaczyna wykazywać właściwości półprzewodnika, nie staje się półprzewodnikiem w pełnym tego słowa znaczeniu (nie jest już też metalem). Przy dalszym wzroście ciśnienia powraca do stanu metalicznego i zaczyna wykazywać właściwości nadprzewodzące (temperatura nadprzewodnictwa jest sześciokrotnie wyższa niż rtęci i znacznie przewyższa wszystkie inne pierwiastki przewodnictwem). Unikalne zachowanie wapnia jest podobne pod wieloma względami do strontu.

Pomimo wszechobecności pierwiastka, nawet chemicy nie wszyscy widzieli pierwiastkowy wapń. Ale ten metal, zarówno zewnętrznie, jak iw zachowaniu, jest zupełnie inny niż metale alkaliczne, z którymi kontakt jest obarczony niebezpieczeństwem pożaru i oparzeń. Można go bezpiecznie przechowywać w powietrzu, nie zapala się od wody. Właściwości mechaniczne pierwiastkowego wapnia nie czynią go „czarną owcą” w rodzinie metali: wapń przewyższa wiele z nich pod względem wytrzymałości i twardości; można go obracać na tokarce, wciągać w drut, kuć, prasować.

Naturalnie, mając takie właściwości chemiczne, wapnia nie można znaleźć w naturze w stanie wolnym. Ale związki wapnia - zarówno naturalne, jak i sztuczne - stały się najważniejsze.

Właściwości chemiczne wapnia

W szeregu potencjałów standardowych wapń znajduje się na lewo od wodoru. Standardowy potencjał elektrody pary Ca 2+ / Ca 0 wynosi −2,84 V, więc wapń aktywnie reaguje z wodą, ale bez zapłonu:

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 + Q.

Z aktywnymi niemetalami (tlenem, chlorem, bromem) wapń reaguje w normalnych warunkach:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO, Ca + Br 2 \u003d CaBr 2.

Po podgrzaniu w powietrzu lub tlenie wapń zapala się. Z mniej aktywnymi niemetalami (wodór, bor, węgiel, krzem, azot, fosfor i inne) wapń oddziałuje po podgrzaniu, na przykład:

Ca + H 2 \u003d CaH 2, Ca + 6B \u003d CaB 6,

3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2, Ca + 2C \u003d CaC 2,

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (fosforek wapnia), znane są również fosforki wapnia o składzie CaP i CaP 5;

2Ca + Si \u003d Ca 2 Si (krzemek wapnia), znane są również krzemki wapnia o składzie CaSi, Ca 3 Si 4 i CaSi 2.

CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2,

Ca3N2 + 3H2O \u003d 3Ca (OH)2 + 2NH3.

Jon Ca 2+ jest bezbarwny. Po dodaniu rozpuszczalnych soli wapnia do płomienia płomień zmienia kolor na ceglasty.

Sole wapnia, takie jak chlorek CaCl 2, bromek CaBr 2, jodek CaI 2 i azotan Ca(NO 3) 2 są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Fluorek CaF 2, węglan CaCO 3, siarczan CaSO 4, ortofosforan Ca 3 (PO 4) 2, szczawian CaC 2 O 4 i niektóre inne są nierozpuszczalne w wodzie.

Ważny jest fakt, że w przeciwieństwie do węglanu wapnia CaCO 3, kwaśny węglan wapnia (wodorowęglan) Ca (HCO 3) 2 jest rozpuszczalny w wodzie. W naturze prowadzi to do następujących procesów. Kiedy zimny deszcz lub woda rzeczna, nasycona dwutlenkiem węgla, przedostanie się pod ziemię i spadnie na wapienie, obserwuje się ich rozpuszczanie:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2.

W tych samych miejscach, w których woda nasycona wodorowęglanem wapnia wychodzi na powierzchnię ziemi i jest podgrzewana przez promienie słoneczne, zachodzi reakcja odwrotna:

Ca (HCO3) 2 \u003d CaCO3 + CO2 + H2O.

Obecność rozpuszczonego wodorowęglanu wapnia w wodzie w dużej mierze decyduje o twardości przejściowej wody. Nazywa się to tymczasowym, ponieważ podczas gotowania wody wodorowęglan rozkłada się, a CaCO 3 wytrąca się. Zjawisko to prowadzi na przykład do tego, że z czasem w czajniku tworzy się kamień.

Aplikacja wapń

Do niedawna metaliczny wapń prawie nigdy nie był używany. Na przykład Stany Zjednoczone przed II wojną światową zużywały tylko 10...25 ton wapnia rocznie, Niemcy - 5...10 ton.Ale dla rozwoju nowych dziedzin techniki potrzeba wielu rzadkich i ogniotrwałych metali. Okazało się, że wapń jest dla wielu z nich bardzo wygodnym i aktywnym środkiem redukującym, a pierwiastek zaczęto wykorzystywać do produkcji toru, wanadu, cyrkonu, berylu, niobu, uranu, tantalu i innych metali ogniotrwałych. Czysty metaliczny wapń jest szeroko stosowany w metalotermii do otrzymywania metali rzadkich.

Zastosowania metalicznego wapnia

Naturalna kreda w postaci proszku wchodzi w skład kompozycji do polerowania metali. Ale nie można myć zębów naturalną kredą w proszku, ponieważ zawiera ona pozostałości muszli i muszli najmniejszych zwierząt, które mają zwiększoną twardość i niszczą szkliwo zębów.

Stosowaniewapńw syntezie jądrowej

Izotop 48 Ca jest najbardziej efektywnym i szeroko stosowanym materiałem do produkcji superciężkich pierwiastków i odkrywania nowych pierwiastków w układzie okresowym. Na przykład w przypadku wykorzystania jonów 48 Ca do produkcji superciężkich pierwiastków w akceleratorach jądra tych pierwiastków powstają setki i tysiące razy wydajniej niż przy użyciu innych „pocisków” (jonów). Radioaktywny wapń jest szeroko stosowany w biologii i medycynie jako znacznik izotopowy w badaniu procesów metabolizmu minerałów w żywym organizmie. Za jego pomocą stwierdzono, że w organizmie zachodzi ciągła wymiana jonów wapnia między osoczem, tkankami miękkimi, a nawet tkanką kostną. 45 Ca odegrał również ważną rolę w badaniu procesów metabolicznych zachodzących w glebach oraz w badaniu procesów asymilacji wapnia przez rośliny. Za pomocą tego samego izotopu udało się wykryć źródła zanieczyszczenia stali i ultraczystego żelaza związkami wapnia podczas procesu wytapiania.

Zdolność wapnia do wiązania tlenu i azotu umożliwiła wykorzystanie go do oczyszczania gazów obojętnych oraz jako getter (Getter to substancja służąca do pochłaniania gazów i tworzenia głębokiej próżni w urządzeniach elektronicznych.) w próżniowych urządzeniach radiowych.

Zastosowanie związków wapnia

Niektóre sztuczne związki wapnia stały się jeszcze bardziej znane i znane niż wapień czy gips. Tak więc budowniczowie starożytności używali wapna gaszonego Ca(OH) 2 i wapna palonego CaO.

Cement to także związek wapnia otrzymywany sztucznie. Najpierw wypala się mieszaninę gliny lub piasku z wapieniem i uzyskuje się klinkier, który następnie rozdrabnia się na drobny szary proszek. Możesz dużo mówić o cemencie (a raczej o cementach), to jest temat niezależnego artykułu.

To samo dotyczy szkła, które zazwyczaj również zawiera pierwiastek.

wodorek wapnia

Ogrzewając wapń w atmosferze wodoru otrzymuje się CaH 2 (wodorek wapnia), który jest wykorzystywany w metalurgii (metalotermia) oraz do produkcji wodoru w terenie.

Materiały optyczne i laserowe

Fluorek wapnia (fluoryt) jest stosowany w postaci monokryształów w optyce (obiektywy astronomiczne, soczewki, pryzmaty) oraz jako materiał laserowy. Wolframian wapnia (szelit) w postaci monokryształów znajduje zastosowanie w technice laserowej, a także jako scyntylator.

węglik wapnia

Węglik wapnia to substancja odkryta przypadkowo podczas testowania nowej konstrukcji pieca. Ostatnio węglik wapnia CaCl 2 był używany głównie do spawania tlenowego i cięcia metali. Podczas interakcji węglika z wodą powstaje acetylen, a spalanie acetylenu w strumieniu tlenu pozwala na uzyskanie temperatury prawie 3000°C. Ostatnio acetylen, a wraz z nim węglik, jest coraz rzadziej używany do spawania, a coraz częściej - w przemyśle chemicznym.

wapń jakoźródło prądu chemicznego

Wapń, a także jego stopy z aluminium i magnezem, są stosowane w rezerwowych termicznych bateriach elektrycznych jako anoda (na przykład pierwiastek chromianowo-wapniowy). Chromian wapnia jest stosowany w takich bateriach jak katoda. Cechą takich akumulatorów jest niezwykle długi okres trwałości (dziesiątki lat) w stanie zdatnym do użytku, możliwość pracy w każdych warunkach (przestrzeń, wysokie ciśnienia), duża energia właściwa wagowa i objętościowa. Wadą jest krótki czas trwania. Takie baterie są używane tam, gdzie konieczne jest wytworzenie kolosalnej energii elektrycznej na krótki czas (pociski balistyczne, niektóre statki kosmiczne itp.).

Materiały ogniotrwałe zwapń

Tlenek wapnia, zarówno w postaci wolnej, jak i jako składnik mieszanek ceramicznych, wykorzystywany jest do produkcji materiałów ogniotrwałych.

Leki

Związki wapnia są szeroko stosowane jako leki przeciwhistaminowe.

Chlorek wapnia
Glukonian wapnia
glicerofosforan wapnia

Ponadto związki wapnia są wprowadzane do preparatów do profilaktyki osteoporozy, do kompleksów witaminowych dla kobiet w ciąży i osób starszych.

wapnia w organizmie człowieka

Wapń jest powszechnym makroskładnikiem odżywczym w roślinach, zwierzętach i ludziach. U ludzi i innych kręgowców większość znajduje się w szkielecie i zębach w postaci fosforanów. Szkielety większości grup bezkręgowców (gąbki, polipy koralowców, mięczaki itp.) składają się z różnych form węglanu wapnia (wapna). Zapotrzebowanie na wapń zależy od wieku. Dla dorosłych wymagana dzienna porcja do spożycia wynosi od 800 do 1000 miligramów (mg), a dla dzieci od 600 do 900 mg, co jest bardzo ważne dla dzieci ze względu na intensywny wzrost kośćca. Większość wapnia, który dostaje się do organizmu człowieka wraz z pożywieniem, znajduje się w produktach mlecznych, pozostała część wapnia znajduje się w mięsie, rybach i niektórych pokarmach roślinnych (szczególnie bogate są rośliny strączkowe).

Nadmierne dawki wapnia i witaminy D mogą powodować hiperkalcemię, a następnie intensywne zwapnienie kości i tkanek (dotyczy to głównie układu moczowego). Maksymalna dzienna bezpieczna dawka dla osoby dorosłej wynosi od 1500 do 1800 miligramów.

wapń w twardej wodzie

Zespół właściwości określanych jednym słowem „twardość” nadają wodzie rozpuszczone w niej sole wapnia i magnezu. Twarda woda jest nieodpowiednia w wielu sytuacjach życiowych. Tworzy warstwę kamienia w kotłach parowych i kotłowniach, utrudnia barwienie i pranie tkanin, ale nadaje się do wyrobu mydła i emulgowania w przemyśle perfumeryjnym. Dlatego w przeszłości, gdy metody zmiękczania wody były niedoskonałe, przedsiębiorstwa tekstylne i perfumeryjne były zwykle zlokalizowane w pobliżu źródeł „miękkiej” wody.

Rozróżnij twardość tymczasową i trwałą. Tymczasową (lub węglanową) twardość nadają wodzie rozpuszczalne wodorowęglany Ca (HCO 3) 2 i Mg (HCO 3) 2. Można go wyeliminować przez proste gotowanie, w którym wodorowęglany są przekształcane w nierozpuszczalne w wodzie węglany wapnia i magnezu.

Trwałą twardość tworzą siarczany i chlorki tych samych metali. I można to wyeliminować, ale jest to znacznie trudniejsze.

Suma obu twardości daje całkowitą twardość wody. W różnych krajach jest różnie oceniany. Zwyczajowo wyraża się twardość wody jako liczbę miligramowych równoważników wapnia i magnezu w jednym litrze wody. Jeśli w litrze wody jest mniej niż 4 mEq, woda jest uważana za miękką; w miarę wzrostu ich stężenia stają się coraz bardziej sztywne, a jeśli zawartość przekracza 12 jednostek, bardzo sztywne.

Twardość wody jest zwykle określana za pomocą roztworu mydła. Taki roztwór (o określonym stężeniu) wkrapla się do odmierzonej ilości wody. Dopóki w wodzie znajdują się jony Ca 2+ lub Mg 2+, będą one przeszkadzać w tworzeniu się piany. Na podstawie kosztów roztworu mydła przed pojawieniem się piany oblicza się zawartość jonów Ca 2+ i Mg 2+.

Co ciekawe, twardość wody określano w podobny sposób jeszcze w starożytnym Rzymie. Jako odczynnik służyło tylko czerwone wino - jego substancje barwiące również tworzą osad z jonami wapnia i magnezu.

Magazynowanie wapnia

Wapń metaliczny można długo przechowywać w kawałkach o wadze od 0,5 do 60 kg. Takie kawałki są przechowywane w papierowych torebkach zamkniętych w ocynkowanych żelaznych bębnach z lutowanymi i malowanymi szwami. Szczelnie zamknięte beczki umieszczane są w drewnianych skrzyniach. Kawałki o wadze mniejszej niż 0,5 kg nie mogą być przechowywane przez długi czas - szybko zamieniają się w tlenek, wodorotlenek i węglan wapnia.

Z niego zbudowany jest szkielet kostny, ale organizm nie jest w stanie samodzielnie wyprodukować tego pierwiastka. Chodzi o wapń. Dorosłe kobiety i mężczyźni muszą otrzymywać co najmniej 800 miligramów metali ziem alkalicznych dziennie. Można go ekstrahować z płatków owsianych, orzechów laskowych, mleka, kaszy jęczmiennej, śmietany, fasoli, migdałów.

Wapń występuje w grochu, musztardzie, twarogu. To prawda, jeśli połączysz je ze słodyczami, kawą, colą i pokarmami bogatymi w kwas szczawiowy, strawność pierwiastka spada.

Środowisko żołądkowe staje się zasadowe, wapń jest wychwytywany w postaci nierozpuszczalnej i wydalany z organizmu. Kości i zęby zaczynają się łamać. Co takiego jest w pierwiastku, skoro stał się on jednym z najważniejszych dla istot żywych i czy istnieje zastosowanie tej substancji poza ich organizmami?

Właściwości chemiczne i fizyczne wapnia

W układzie okresowym pierwiastek zajmuje 20 miejsce. Znajduje się w głównej podgrupie drugiej grupy. Okres, do którego należy wapń, to 4. Oznacza to, że atom materii ma 4 poziomy elektronowe. Mają 20 elektronów, na co wskazuje liczba atomowa pierwiastka. Świadczy to również o jego szarży - +20.

wapń w organizmie, podobnie jak w naturze, jest metalem ziem alkalicznych. Oznacza to, że w czystej postaci pierwiastek jest srebrzystobiały, błyszczący i lekki. Twardość metali ziem alkalicznych jest wyższa niż metali alkalicznych.

Indeks wapnia wynosi około 3 punkty wg. Na przykład gips ma taką samą twardość. Dwudziesty element jest cięty nożem, ale znacznie trudniejszy niż którykolwiek z prostych metali alkalicznych.

Jakie jest znaczenie nazwy „ziemia alkaliczna”? Tak więc wapń i inne metale z jego grupy zostały nazwane przez alchemików. Tlenki pierwiastków nazwali ziemiami. Tlenki substancji grupy wapnia uczynić wodę alkaliczną.

Jednak rad, bar, a także pierwiastek 20. występują nie tylko w połączeniu z tlenem. W przyrodzie występuje wiele soli wapnia. Najbardziej znanym z nich jest minerał kalcyt. Węglową formą metalu jest osławiona kreda, wapień i gips. Każdy z nich jest węglan wapnia.

Dwudziesty pierwiastek ma również związki lotne. Barwią płomień na pomarańczowo-czerwono, który staje się jednym ze znaczników identyfikacji substancji.

Wszystkie metale ziem alkalicznych łatwo się palą. Aby wapń reagował z tlenem, wystarczą normalne warunki. Tylko w naturze pierwiastek nie występuje w czystej postaci, tylko w związkach.

tlenek wapnia- film, który zakrywa metal, jeśli jest w powietrzu. Powłoka jest żółtawa. Zawiera nie tylko standardowe tlenki, ale także nadtlenki, azotki. Jeśli wapń nie jest wystawiony na działanie powietrza, ale wody, wyprze z niego wodór.

W tym samym czasie osad wodorotlenek wapnia. Resztki czystego metalu unoszą się na powierzchnię, wypychane przez pęcherzyki wodoru. Ten sam schemat działa z kwasami. Na przykład z kwasem solnym wytrąca się chlorek wapnia i wydziela się wodór.

Niektóre reakcje wymagają podwyższonej temperatury. Jeśli osiągnie 842 stopnie, puszka wapnia stopić. W temperaturze 1484 w skali Celsjusza metal wrze.

roztwór wapnia, jak czysty pierwiastek, dobrze przewodzi ciepło i prąd elektryczny. Ale jeśli substancja jest bardzo gorąca, właściwości metaliczne są tracone. Oznacza to, że nie ma ich ani stopiony, ani gazowy wapń.

W ludzkim ciele pierwiastek jest reprezentowany zarówno przez stały, jak i płynny stan skupienia. Zmiękczone woda wapniowa, który jest obecny w, przenosi się łatwiej. Poza kośćmi jest tylko 1% 20. substancji.

Jednak jego transport przez tkanki odgrywa ważną rolę. Wapń we krwi reguluje skurcze mięśni, w tym mięśnia sercowego, utrzymuje prawidłowe ciśnienie krwi.

Zastosowanie wapnia

W czystej postaci metal jest używany w. Idą do sieci akumulatorów. Obecność wapnia w stopie zmniejsza samorozładowanie akumulatorów o 10-13%. Jest to szczególnie ważne w przypadku modeli stacjonarnych. Łożyska są również wykonane z mieszanki ołowiu i pierwiastka 20. Jeden ze stopów nazywa się łożyskiem.

Na zdjęciu produkty bogate w wapń.

Metal ziem alkalicznych dodaje się do stali w celu oczyszczenia stopu z zanieczyszczeń siarkowych. Redukujące właściwości wapnia są również przydatne w produkcji uranu, chromu, cezu, rubidu.

Jaki rodzaj wapnia stosowane w metalurgii żelaza? Wszystko tak samo czyste. Różnica polega na przeznaczeniu elementu. Teraz odgrywa rolę. Jest dodatkiem do stopów obniżającym temperaturę ich powstawania oraz ułatwiającym oddzielanie żużli. granulki wapnia zasypiać w urządzeniach elektroodkurzających, aby usunąć z nich ślady powietrza.

48. izotop wapnia jest poszukiwany w przedsiębiorstwach jądrowych. Produkowane są tam pierwiastki superciężkie. Surowce pozyskiwane są w akceleratorach jądrowych. Rozpraszaj je za pomocą jonów - rodzaju pocisków. Jeśli Ca48 spełni swoją rolę, wydajność syntezy wzrasta setki razy w porównaniu z użyciem jonów innych substancji.

W optyce pierwiastek 20. jest już ceniony jako związek. Fluorek i wolframian wapnia stają się soczewkami, obiektywami i pryzmatami przyrządów astronomicznych. Minerały znajdują się również w technologii laserowej.

Geolodzy nazywają fluorek wapnia fluorytem, a wolframid - scheelite. Dla przemysłu optycznego wybiera się ich monokryształy, czyli oddzielne, duże agregaty o ciągłej siatce i wyraźnym kształcie.

W medycynie przepisują również nie czysty metal, ale oparte na nim substancje. Są łatwiej wchłaniane przez organizm. Glukonian wapnia- najtańszy środek stosowany przy osteoporozie. Narkotyk " Wapń Magnez„Przepisywany młodzieży, kobietom w ciąży i osobom starszym.

Potrzebują suplementów diety, aby zapewnić zwiększone zapotrzebowanie organizmu na pierwiastek 20, aby uniknąć patologii rozwojowych. Reguluje metabolizm wapniowo-fosforowy „Wapń D3”. „D3” w nazwie produktu wskazuje na obecność w nim witaminy D. Jest rzadka, ale niezbędna do pełnego wchłonięcia wapń.

Instrukcja Do „Nycomed wapnia3” wskazuje, że lek należy do preparatów farmaceutycznych o łącznym działaniu. To samo mówi się o chlorek wapnia. Nie tylko uzupełnia niedobór 20. pierwiastka, ale także ratuje przed zatruciem, a także jest w stanie zastąpić osocze krwi. W niektórych stanach patologicznych może to być konieczne.

W aptekach lek " Wapń jest kwasem askorbinowy”. Taki duet jest przepisywany w czasie ciąży, podczas karmienia piersią. Nastolatki również potrzebują suplementu.

Ekstrakcja wapnia

wapń w żywności, minerały, związki, znane ludzkości od czasów starożytnych. W czystej postaci metal został wyizolowany dopiero w 1808 roku. Szczęście sprzyjało Humphreyowi Davy'emu. Angielski fizyk wydobył wapń przez elektrolizę stopionych soli tego pierwiastka. Ta metoda jest stosowana do dziś.

Jednak przemysłowcy częściej uciekają się do drugiej metody, odkrytej po badaniach Humphreya. Wapń jest redukowany z jego tlenku. Czasami reakcję rozpoczyna się od proszku. Oddziaływanie zachodzi w warunkach próżni w podwyższonej temperaturze. Po raz pierwszy wapń wyizolowano w ten sposób w połowie ubiegłego wieku w USA.

Cena wapnia

Jest kilku producentów metalicznego wapnia. Tak więc w Rosji Zakłady Mechaniczne Chapetsky zajmują się głównie dostawami. Znajduje się w Udmurcji. Firma zajmuje się handlem granulatem, wiórami i kawałkami metali. Cena za tonę surowców wynosi około 1500 USD.

Produkt jest również oferowany przez niektóre laboratoria chemiczne, na przykład Towarzystwo Rosyjskich Chemików. Ostatni oferuje 100-gramowy wapń. Opinie zaświadczyć, że jest to proszek pod olejem. Koszt jednego opakowania to 320 rubli.

Oprócz ofert zakupu prawdziwego wapnia, w Internecie sprzedawane są również biznesplany dotyczące jego produkcji. Za około 70 stron obliczeń teoretycznych proszą o około 200 rubli. Większość planów została sporządzona w 2015 roku, to znaczy nie straciły one jeszcze na aktualności.

Wapń jest rodzajem substancji chemicznej. Właściwości fizyczne wapnia

wapń | przewodnik Pesticides.ru

Woda

Twarda woda

miękka woda

Gleby

Zawartość wapnia w różnych typach gleb

Funkcje wapnia

Brak (niedobór) wapnia w roślinach

wapienie

Dolomityzowany wapień

Margiel

Kreda

wapno palone

Wapno gaszone

Mąka dolomitowa

tufy wapienne

Błoto defekacyjne (wypróżnianie)

Cyklony pyłu łupkowego

Pył z pieców i cementowni

Żużel metalurgiczny

Efektywność wapnowania gleby

Wpływ wapnowania na właściwości niektórych gleb

Wpływ wapnowania na zaopatrzenie roślin w azot

Wpływ wapnowania na zaopatrzenie roślin w pierwiastki popiołu

Wpływ wapnowania na formy i dostępność makroelementów i pierwiastków śladowych

Wpływ wapnowania na działanie nawozów fizjologicznie kwaśnych

Wapń i jego rola dla ludzkości - Chemia

świat nauki

Charakterystyka wapnia jako substancji prostej

Właściwości fizyczne wapnia i metody otrzymywania metalu

Właściwości chemiczne wapnia

Reakcja wody z wapniem

Jesteśmy w sieciach społecznościowych

Kategorie