Wapń

Pierwiastek chemiczny Wapń (Ca), liczba atomowa 20, jest piątym elementem i trzecim najbardziej obficie występującym metalem w skorupie ziemskiej. Metal jest trimorficzny, twardszy niż sód, ale bardziej miękki niż aluminium. Podobnie jak beryl i aluminium, i w przeciwieństwie do metali alkalicznych, nie powoduje oparzeń skóry. Jest on mniej reaktywny chemicznie niż metale alkaliczne i niż inne metale ziem alkalicznych.

Jony wapnia rozpuszczone w wodzie tworzą osady w rurach i kotłach oraz gdy woda jest twarda, to znaczy, gdy zawiera zbyt dużo wapnia lub magnezu. Można tego uniknąć stosując zmiękczacze wody. W przemyśle, metaliczny wapń jest oddzielany od stopionego chlorku wapnia za pomocą elektrolizy. Otrzymuje się go przez traktowanie minerałów węglanowych kwasem chlorowodorowym, lub jak produkt cząstkowy procesu Solvay’a.

W kontakcie z powietrzem wapń tworzy powłokę tlenków i azotków, która chroni go przed dalszą korozją. Spala się w powietrzu w wysokiej temperaturze, wytwarzając azotek.

Produkowany w handlu metal łatwo reaguje z wodą i kwasami i wytwarza wodór, który zawiera znaczne ilości amoniaku i węglowodorów jako zanieczyszczeń.

Zastosowanie

Metal jest stosowany w stopach aluminium do łożysk, jako pomocnik w usuwaniu bizmutu z ołowiu, a także w kontrolowaniu węgla grafitowego w stopionym żelazie. Jest on również stosowany jako odtleniacz w produkcji wielu stali; jako środek redukujący w przygotowaniu metali takich jak chrom, tor, cyrkon i uran, a także jako materiał oddzielający dla gazowych mieszanin azotu i argonu. Wapń jest stopem stosowanym w produkcji stopów aluminium, berylu, miedzi, ołowiu i magnezu. Jest również stosowany w produkcji cementu i zaprawy murarskiej, które są używane w budownictwie.

Tlenek wapnia, CaO, jest produkowany przez rozkład termiczny minerałów węglowych w piecach, przy zastosowaniu procesu ciągłego. Tlenek jest stosowany w łukach świetlnych o wysokiej intensywności (światło wapienne) ze względu na jego niezwykłe właściwości spektralne oraz jako odwadniający środek przemysłowy. Przemysł metalurgiczny szeroko wykorzystuje tlenek podczas redukcji stopów żelaza.

Tlenek wapnia, Ca(OH)2, ma wiele zastosowań, w których jon hydroksylowy jest niezbędny. W procesie gaszenia wodorotlenku wapnia, objętość wydmuchiwanego wapna podwaja początkową ilość wapna palonego (CaO), co czyni go użytecznym do rozbijania skał lub drewna.

Wapno palone jest doskonałym absorbentem dla dwutlenku węgla, ponieważ wytwarza węglan, który jest bardzo nierozpuszczalny.

Krzemian wapnia, CaSi, przygotowywany w piecu elektrycznym z wapna, krzemionki i redukujących środków węglowych, jest użyteczny jako środek do odtleniania stali. Węglik wapnia, CaC2, powstaje podczas podgrzewania mieszaniny wapna i węgla w temperaturze 3000ºC w piecu elektrycznym i jest acetylanem, który w wyniku hydrolizy wytwarza acetylen. Acetylen jest podstawowym surowcem wielu ważnych związków chemicznych dla organicznej chemii przemysłowej.

Czysty węglan wapnia występuje w dwóch postaciach krystalicznych: kalcytu, o kształcie sześciokątnym, który posiada właściwości birrefreniczne, oraz aragonitu, romboedrycznego. Naturalne węglany są najobficiej występującymi minerałami wapnia. Iskra islandzka i kalcyt to w zasadzie czyste formy węglanowe, podczas gdy marmur jest nieczysty i bardziej zwarty, dlatego może być polerowany. Jest on bardzo poszukiwany jako materiał budowlany. Chociaż węglan wapnia jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie, jest on całkiem rozpuszczalny, jeśli woda zawiera rozpuszczony dwutlenek węgla, ponieważ w takich roztworach podczas rozpuszczania tworzy on wodorowęglan. Fakt ten wyjaśnia powstawanie jaskiń, gdzie złoża kamienia wapiennego były w kontakcie z kwaśnymi wodami.

Halogenki wapnia obejmują fluorek fosforowy, który jest związkiem wapnia bardziej obfite i z ważnych zastosowań w spektroskopii. Chlorek wapnia posiada, w postaci bezwodnej, duże zdolności delikatesowe, co czyni go użytecznym jako przemysłowy środek odwadniający oraz jako czynnik kontrolujący wir piaskowy na drogach. Podchloryn wapnia (proszek wybielający) jest wytwarzany w przemyśle podczas przepuszczania chloru przez roztwór wapna i był stosowany jako środek wybielający oraz jako środek do oczyszczania wody.

Odwodniony siarczan wapnia jest minerałem gipsu, stanowi większą część betonu portlandzkiego i był stosowany do zmniejszania alkaliczności gleb. W wyniku ogrzewania gipsu w wysokich temperaturach powstaje półwodny siarczan wapnia, który sprzedawany jest pod handlową nazwą stiuk paryski.

Wapń w środowisku

Wapń jest piątym pierwiastkiem i trzecim najbardziej rozpowszechnionym metalem w skorupie ziemskiej. Związki wapnia stanowią 3,64% skorupy ziemskiej. Rozmieszczenie wapnia jest bardzo szerokie; występuje on w prawie każdym obszarze lądowym na świecie. Pierwiastek ten jest niezbędny do życia roślin i zwierząt, ponieważ jest obecny w szkielecie zwierzęcia, w zębie, w skorupce jajka, w koralowcu i w wielu glebach. Woda morska zawiera 0,15% chlorku wapnia.

Wapń nie może występować samodzielnie w przyrodzie. Wapń występuje głównie w postaci wapienia, gipsu i fluorytu. Stalagmity i stalaktyty zawierają węglan wapnia.

Wapń jest zawsze obecny w każdej roślinie, ponieważ jest niezbędny do jej wzrostu. Jest zawarty w tkankach miękkich, w płynach wewnątrz tkanek oraz w strukturze szkieletu każdego zwierzęcia. Kości kręgowców zawierają wapń w postaci fluorku wapnia, węglanu wapnia i fosforanu wapnia.

Wpływ wapnia na zdrowie

Wapń jest najliczniej występującym metalem w organizmie człowieka: jest głównym składnikiem kości i kostniny oraz pełni kluczowe funkcje metaboliczne.
Wapń jest czasami nazywany wapnem. Najczęściej występuje w mleku i produktach mlecznych, ale także w warzywach, orzechach i fasoli. Jest niezbędnym składnikiem do zachowania ludzkiego szkieletu i zębów. Wspomaga również funkcje nerwów i mięśni. Spożywanie więcej niż 2,5 grama wapnia dziennie bez konieczności medycznej może prowadzić do rozwoju kamieni nerkowych oraz stwardnienia nerek i naczyń krwionośnych.
Brak wapnia jest jedną z głównych przyczyn osteoporozy. Osteoporoza jest chorobą, w której kości stają się niezwykle porowate, ulegają złamaniom i goją się powoli, występuje szczególnie u kobiet po menopauzie i często prowadzi do skrzywienia kręgosłupa z powodu zapadania się kręgów.

W przeciwieństwie do większości ludzi myśli, istnieje intensywna aktywność biologiczna wewnątrz naszych kości. Są one stale odnawiane przez nową tkankę zastępującą starą. W okresie dzieciństwa i dojrzewania więcej jest produkcji nowej tkanki niż niszczenia starej, ale w pewnym momencie, gdzieś około 30 lub 35 roku życia, proces ten ulega odwróceniu i zaczynamy tracić więcej tkanki niż jesteśmy w stanie zastąpić. U kobiet proces ten ulega przyspieszeniu po menopauzie (okres charakteryzujący się naturalnym i trwałym ustaniem miesiączkowania, występujący zwykle między 45 a 55 rokiem życia); dzieje się tak, ponieważ ich ciała przestają produkować hormon zwany estrogenem, którego jedną z funkcji jest zachowanie masy kostnej.

Dowody sugerują, że potrzebujemy dziennego spożycia 1000 miligramów wapnia w celu zachowania masy kostnej w normalnych warunkach. Dotyczy to zarówno mężczyzn, jak i kobiet w okresie przedmenopauzalnym. Zalecane dzienne spożycie wzrasta do 1500 dla kobiet w okresie menopauzy.

Głównym źródłem wapnia są produkty mleczne, ale także orzechy, niektóre zielone warzywa, takie jak szpinak i kalafior, fasola, soczewica…

Wapń współpracuje z magnezem w celu tworzenia nowej masy kostnej. Wapń powinien być przyjmowany razem z magnezem w stosunku 2:1, to znaczy, że jeśli spożywasz 1000 mg wapnia, powinieneś również spożywać 500 mg magnezu. Niektóre źródła magnezu w diecie to owoce morza, produkty pełnoziarniste, orzechy, fasola, owies pszenny, nasiona i zielone warzywa.

Inne ważne środki zapobiegające osteoporozie to:

• regularne ćwiczenia fizyczne (co najmniej trzy razy w tygodniu)
• Przyjmowanie odpowiednich ilości manganu, kwasu foliowego, witaminy B6, witaminy B12, kwasów omega 3 (wspomagają wchłanianie wapnia i stymulują wytwarzanie nowej masy kostnej) i witaminy D (wspomagają wchłanianie wapnia w jelicie cienkim).
• Nie nadużywanie cukru, tłuszczów nasyconych i białek zwierzęcych
• Nie nadużywanie alkoholu, kofeiny ani napojów gazowanych
• Nie palenie tytoniu

Inne czynniki wywołujące osteoporozę to czynnik dziedziczny i stres.

Wpływ wapnia na środowisko

Fosforek wapnia jest bardzo toksyczny dla organizmów wodnych.

Teraz sprawdź naszą stronę na temat wapnia w wodzie

Powrót do układu okresowego pierwiastków

Zalecane dzienne spożycie wapnia

.