potas – wapń – skand

. Mg
Ca
Sr

Ogólne
Nazwa, Symbol, Liczba wapń, Ca, 20
Seria metal ziem alkalicznych
Grupa, Okres, Blok 2 (IIA), 4, s
Gęstość, Twardość 1550 kg/m3, 1.75
Wygląd silvery white
Właściwości atomowe
Waga atomowa 40,078 amu
Promień atomowy (calc.) 180 (194) pm
Promień kowalencyjny 174 pm
Promień van der Waalsa promień brak informacji
konfiguracja elektronów 4s2
e-. na poziom energetyczny 2, 8, 8, 2
Stany utlenienia (tlenek) 2 (silna zasada)
Struktura kryształu Cubic face centered
Właściwości fizyczne
Stan materii stały (paramagnetyczny)
Temperatura topnienia 1115 K (1548°F)
Temperatura wrzenia 1757 K (2703°F)
Objętość molowa 26.20 ×10-6 m3/mol
Ciepło parowania 153.6 kJ/mol
Ciepło topnienia 8.54 kJ/mol
Ciśnienie pary 254 Pa w temperaturze 1112 K
Prędkość dźwięku 3810 m/s w temperaturze 293.15 K
Różne
Elektronegatywność 1.00 (skala Paulinga)
Pojemność cieplna właściwa 632 J/(kg*K)
Przewodnictwo elektryczne 29.8 106/m ohm
Przewodność cieplna 201 W/(m*K)
1. potencjał jonizacji 589.8 kJ/mol
2. potencjał jonizacji 1145.4 kJ/mol
3. potencjał jonizacji 4912.4 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy
iso NA half-.życia DM DE MeV DP
40Ca 96.941% Ca jest stabilny z 20 neutronami
41Ca {syn.} 103,000 y µ 0.421 41K
42Ca 0.647% Ca jest stabilny z 22 neutronami
43Ca 0.135% Ca jest stabilne z 23 neutronami
44Ca 2.086% Ca jest stabilne z 24 neutronami
46Ca 0.004% Ca jest stabilny z 26 neutronami
48Ca 0.187% >6×1018 y 4.272 48Ti
Użyto jednostek & STP, chyba że zaznaczono.

Wapń jest pierwiastkiem chemicznym w układzie okresowym, który ma symbol Ca i liczbę atomową 20. Wapń jest miękkim szarym metalem ziem alkalicznych, który jest używany jako środek redukujący w ekstrakcji toru, cyrkonu i uranu. Ten pierwiastek jest również piątym najbardziej obficie występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Jest niezbędny dla organizmów żywych, szczególnie w fizjologii komórki.

Właściwości godne uwagi

Wapń jest dość twardym pierwiastkiem, który jest oczyszczany przez elektrolizę z fluorku wapnia, który pali się żółto-czerwonym płomieniem i tworzy białą powłokę azotkową, gdy jest wystawiony na działanie powietrza. Reaguje z wodą wypierając wodór i tworząc wodorotlenek wapnia.

Zastosowanie

Wapń jest ważnym składnikiem zdrowej diety. Jego niewielki niedobór może wpływać na tworzenie się kości i zębów. Jego nadmiar może prowadzić do powstawania kamieni nerkowych. Do wchłaniania wapnia niezbędna jest witamina D. Produkty mleczne są doskonałym źródłem wapnia.

Więcej informacji o Ca w żywej przyrodzie, zobacz wapń w biologii.

Inne zastosowania obejmują:

  • Środek redukujący przy ekstrakcji innych metali, takich jak uran, cyrkon i tor.
  • Odtleniacz, odsiarczalnik lub odwęglalnik do różnych stopów żelaznych i nieżelaznych.
  • Środek stopowy stosowany w produkcji stopów aluminium, berylu, miedzi, ołowiu i magnezu.

Historia

(łac. calx, lime) Wapno było przygotowywane i używane przez Rzymian już w I wieku, ale wapń nie został odkryty aż do 1808 roku. Po dowiedzeniu się, że Berzelius i Pontin przygotowali amalgamat wapnia poprzez elektrolizę wapna w rtęci, Sir Humphry Davy był w stanie wyizolować nieczysty metal.

Występowanie

Wapń jest piątym najbardziej obficie występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej (tworzy więcej niż 3%) i jest niezbędną częścią liści, kości, zębów i muszli. Ze względu na jego reaktywność chemiczną z powietrzem i wodą, wapń nigdy nie występuje w przyrodzie w postaci niezwiązanej z innymi pierwiastkami, z wyjątkiem organizmów żywych, gdzie Ca2+ odgrywa kluczową rolę w fizjologii komórek. Ten metaliczny pierwiastek występuje w dużych ilościach w wapieniu, gipsie i fluorycie. Apatyt jest fluorofosforanem lub chlorofosforanem wapnia. Elektroliza stopionego chlorku wapnia (CaCl2) może być użyta do wyizolowania czystego wapnia.
Izolacja (* następuje):
katoda: Ca2+* + 2e- –> Ca
anoda: Cl-* –> ½Cl2 (gaz) + e-

Związki

Wapno niegaszone (CaO) jest używane w wielu chemicznych procesach rafineryjnych i jest wytwarzane przez ogrzewanie i ostrożne dodawanie wody do kamienia wapiennego. Kiedy CaO jest zmieszany z piaskiem, twardnieje w zaprawę i jest przekształcany w gips przez absorpcję dwutlenku węgla. Zmieszany z innymi związkami CaO stanowi ważną część cementu portlandzkiego.

Gdy woda przesiąka przez wapień lub inne rozpuszczalne skały węglanowe, częściowo rozpuszcza część skały i powoduje tworzenie się jaskiń oraz charakterystycznych stalaktytów i stalagmitów, a także tworzy twardą wodę. Inne ważne związki wapnia to azotany, siarczki, chlorki, węgliki, cyjanamidy i podchloryny.

Izotopy

Wapń ma sześć stabilnych izotopów, z których dwa występują w przyrodzie: stabilny Ca-40 i promieniotwórczy Ca-41 o okresie połowicznego rozpadu = 103 000 lat. 97% pierwiastka występuje w postaci Ca-40. Ca-40 jest jednym z produktów pochodnych rozpadu K-40, wraz z Ar-40. Podczas gdy datowanie K-Ar było szeroko stosowane w naukach geologicznych, powszechne występowanie Ca-40 w przyrodzie utrudniało jego wykorzystanie w datowaniu. Do datowania wieku K-Ca zastosowano techniki wykorzystujące spektrometrię masową i podwójne rozcieńczenie izotopu spike. W przeciwieństwie do izotopów kosmogenicznych, które są produkowane w atmosferze, Ca-41 jest produkowany przez neutronową aktywację Ca-40. Większość jego produkcji zachodzi w górnym metrze kolumny gleby, gdzie strumień neutronów kosmogenicznych jest wciąż wystarczająco silny. Ca-41 otrzymał wiele uwagi w badaniach gwiazd, ponieważ Ca-41 rozpada się do K-41, krytycznego wskaźnika anomalii w Układzie Słonecznym.