Wapń


latw.e.0,42141K}}
latβ<sup>−</sup>β<sup>−</sup>4,27248Ti}}
}}
Wapń (Ca, łac. calcium) – nazwa ta pochodzi od łacińskiego rzeczownika calx – wapno, co oznacza więc "metal z wapna", pierwiastek chemiczny z grupy metali ziem alkalicznych w układzie okresowym.

Charakterystyka

Wapń to srebrzystobiały metal. Na powietrzu szybko pokrywa się warstwą tlenku CaO, musi więc być przechowywany w nafcie, podobnie jak sód i potas. Metaliczny wapń ma twardość zbliżoną do ołowiu, można kroić go nożem, jednak dodany do innych miękkich metali znacznie zwiększa ich twardość.

Potencjał standardowy układu Ca2+/Ca wynosi -2.86 V. Wapń reaguje z wodą i z rozcieńczonymi kwasami nieorganicznymi (solnym, azotowym(V), trudniej w siarkowym(VI) – słabo rozpuszczalny CaSO4) oraz organicznymi (np. octowym), przy czym reakcje z kwasami są bardziej burzliwe.

Najważniejsze związki wapnia to tlenek wapnia, nadtlenek wapnia, wodorotlenek wapnia oraz wiele soli, na przykład węglan wapnia, azotan wapnia czy węglik wapnia.

Kationy Ca2+ należą do IV grupy kationów i barwią płomień na kolor ceglastoczerwony.

Występowanie

Wapń występuje w górnych warstwach Ziemi w ilości 3,54%. Główne minerały i skały to kalcyt, aragonit, marmury, kreda, wapienie, gips, anhydryt, dolomit, fluoryt, apatyt oraz wiele krzemianów.

Izotopy stabilne wapnia to 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca.

Odkrycie

Wapń i jego związki znane były od starożytności. Antoine Lavoisier już w 1789 domyślał się, że w wapnie znajduje się jakiś pierwiastek metaliczny, ale za jego czasów nie znano metody jego wydzielenia. Dopiero Humphry Davy w 1808 r. wyizolował go w stanie czystym i udowodnił analitycznie, że jest pierwiastkiem. Davy zwilżył wapno, dodał do niego nieco tlenku rtęciowego i uformował w miseczkę, którą umieścił na blaszce platynowej, stanowiącej anodę. Miseczkę napełnił rtęcią, do której zanurzył drucik platynowy – katodę, na której wydzielił się metal. Po odparowaniu rtęci pozostał srebrzysty metal (wapń).
Nową, prostszą metodę zastosował Michael Faraday. Poddawał mianowicie elektrolizie suchy stopiony chlorek wapnia CaCl2. Na katodzie wydzielał się wprawdzie metaliczny wapń, ale ponieważ jest on lżejszy od stopionego chlorku wapniowego, wypływał na powierzchnię cieczy i spalał się.
Dopiero po usunięciu tej trudności, Robert Bunsen i Mathiessen w 1854-1855 otrzymali tą metodą pewne ilości czystego wapnia.
Stosunkowo bardzo czysty wapń otrzymał Henri Moissan w 1898 przez elektrolizę stopionego jodku wapniowego.

Nomenklatura polska

Jędrzej Śniadecki w III wydaniu Początków chemii omawiany pierwiastek nazywał "wapnianem", tak samo Ignacy Fonberg. Inni chemicy proponowali inne nazwy. Krzyżanowski pisał "wapien" i "wapień", Radwański "wapniak", Filip Walter zaś "kalcyum" i dodatkowo (1844) "kalc". Zdzitowiecki "calcium". W Projekcie warszawskim pojawia się nazwa "wapen". Ostatecznie Emilian Czyrniański nadał pierwiastkowi krótszą nazwę "wapń".

Otrzymywanie

Obecnie metaliczny wapń jest otrzymywany przeważnie ulepszoną metodą Faradaya, czyli przez elektrolizę stopionego chlorku (także fluorku) wapnia lub poprzez prażenie tlenku wapnia z glinem bez dostępu powietrza<ref>Włodzimierz Trzebiatowski Chemia nieorganiczna, wyd. VIII, s. 399, PWN, Warszawa 1978</ref>:

3CaO + 2Al → Al2O3 + 3Ca

Zastosowanie

Metaliczny wapń ma ograniczone zastosowanie jako środek zabezpieczający przed utlenieniem, np. przy produkcji miedzi, stali i niklu, z których usuwa jednocześnie siarkę. Służy też do oczyszczania i osuszania ropy, benzyny, alkoholi, gazów szlachetnych i in. Używany jest także do redukcji tlenków uranu, toru, metali ziem rzadkich i in. do postaci metalicznej.

Zastosowanie związków wapnia:

Znaczenie biologiczne

Wapń wchodzi w skład kości oraz niektórych rodzajów ścian komórkowych.

Całkowita zawartość wapnia w organizmie człowieka wynosi 1,4-1,66% masy ciała, z czego 99% występuje w postaci związanej w kościach (hydroksyapatyty), natomiast pozostała część występuje w postaci zjonizowanej w płynie śródkomórkowym oraz pozakomórkowym i pełni szereg ważnych funkcji:
Poziom wapnia w surowicy krwi zależy od:


Główne hormony wpływające na homeostazę wapnia to: parathormon, kalcytonina i 1α,25(OH)<sub>2</sub>-witamina D.

Zalecane dzienne spożycie wapnia wynosi:

Dzieci i młodzież<ref name=hetmanska></ref>
Dorośli<ref name=hetmanska/>
lub<ref></ref>

Objawy niedoboru wapnia (hipokalcemia)

Zmniejszenie stężenia wapnia w surowicy krwi nazywa się hipokalcemią. Skutkiem hipokalcemii jest:

Objawy nadmiaru wapnia (hiperkalcemia)

Może to prowadzić do powstawania kamieni nerkowych oraz obniżyć wchłanianie cynku i żelaza.

Mechanizmy homeostatyczne starają się przywrócić prawidłowy poziom wapnia w surowicy krwi przesuwając go z puli rezerwowej, a jeśli to nie wystarcza lub magazyny ulegają wyczerpaniu – z kośćca.

Wapń jest także niezbędnym składnikiem komórek roślin. Jego niedobór powodować może suchą wierzchołkową zgniliznę owoców pomidora.
Inne objawy niedoboru u roślin:

Przypisy

</ref>
  • <ref name="Aldrich-US"></ref>

    • }}