Wapń

Wyizolowany został po raz pierwszy w 1808 r. przez brytyjskiego chemika sir Humphrey'a Davy'ego metodą elektrolityczną.

Jego nazwa pochodzi od łacińskiego słowa calx (calcis) - wapno.
Wapń jest reaktywnym, srebrzystobiałym metalem. Pierwiastek ten może tworzyć trzy odmiany alotropowe. Występuje w formie mieszaniny wielu izotopów, z których aż sześć jest trwałych. Ten kowalny i ciągliwy metal ulega reakcji utleniania tlenem atmosferycznym. W suchym, zimnym powietrzu reakcja jest dość powolna, lecz po podgrzaniu, wapń reaguje dość gwałtownie. W wyższej temperaturze pierwiastek ten reaguje również z halogenkami, siarką, fosforem, wodorem i wodą, w reakcji z którą tworzy się wodorotlenek (Ca(OH)2) i wydziela wodór.
Występowanie: Nie występuje w naturze w stanie wolnym, lecz w postaci minerałów i jonu w wodach. Występuje głównie jako węglan (CaCO3) - kalcyt i siarczan wapnia (CaSO4) - gips (anhydryt). Zawartość w skorupie ziemskiej - 3,63% wagowego.
Otrzymywanie: Otrzymuje się go w dość kosztownym procesie elektrolizy stopionego chlorku wapnia (CaCl2) zmieszanego z fluorkiem wapnia (CaF2).
Wykorzystanie: Pierwiastek ten jest ważnym składnikiem organizmów żywych (zęby, kości, przesyłanie impulsów nerwowych, krew i inne). Wolny wapń wykorzystywany jest w metalurgii, gdzie pełni rolę reduktora innych metali. Używa się go do pokrywania stopów ołowiowych (nadaje im twardość), do osuszania alkoholi i jako środek odtleniający miedź i nikiel. Fluorek wapnia (CaF2) wykorzystywany jest do otrzymywania kwasu fluorowodorowego (HF) i fluoru, a także jako topnik w metalurgii oraz środek zmętniający do szkła. Higroskopijny chlorek wapnia (CaCl2) stosuje się jako substancję osuszającą oraz środek impregnujący drewno i nadający mu cechę ogniotrwałości. Tlenek wapnia (CaO), zwany popularnie wapnem palonym lub żrącym, jest jednym z ważniejszych materiałów w budownictwie. Służy do produkcji wodorotlenku wapnia (wapno gaszone, Ca(OH)2), który powstaje po dodaniu wody do wapna palonego. Wapno palone jest, obok piasku i wody, podstawowym składnikiem zaprawy wapiennej. Zaprawa taka wiąże dwutlenek węgla (CO2) z powietrza i przekształca się w węglan wapnia (CaCO3), wydzielając wodę. Wodorotlenek wapnia znajduje szerokie zastosowanie również jako tani, łatwo dostępny odczynnik zasadowy. Słabo rozpuszczalny w wodzie siarczan wapnia (CaSO4) jest używany jako gips i po uwodnieniu tworzy trwałą substancję. Niewielkie ilości siarczanu i chlorku wapnia (CaCl2) rozpuszczone w wodzie tworzą tzw. trwałą twardość wody, która w przeciwieństwie do twardości przemijającej (węglany), nie znika po przegotowaniu. Ogrzewany siarczan wapnia służy także do otrzymywania tlenku siarki (IV) (SO2). Węgla wapnia (CaCO3) jest szeroko stosowany m.in. jako źródło wapna palonego, cementu, karbidu, amoniaku, w przemyśle szklarskim i ceramicznym oraz jako materiał malarski (kreda). Azotan wapnia (Ca(NO3)2), zwany saletrą wapniową lub norweską, jest cennym składnikiem nawozów azotowych (wchodzi w skład m.in. saletrzaku (5Ca(NO3)2.NH4NO3.10H2O). Węgliku wapnia (CaC2), zwanego karbidem, używa się jest głównie jako źródła acetylenu (C2H2) w palnikach acetylenowych.

Konfiguracja elektronowa Ar 4s2
Masa atomowa 40,078
Gęstość [kg/m3] 1550 (293K)
Główny stopień utlenienia +2
Izotopy: masa - zawartość - okres półrozpadu
40Ca
42Ca
43Ca
44Ca
45Ca
46Ca
47Ca
48Ca
39,963 - 96,941% - stabilny
41,959 - 0,647% - stabilny
42,959 - 0,135% - stabilny
43,955 - 2,086% - stabilny
44,956 - 0% - 165 dni
45,954 - 0,004% - stabilny
46,954 - 0% - 4,53 godz.
47,952 - 0,187% - stabilny
Temperatura topnienia 1115K
Temperatura wrzenia 1757K
Promień atomowy [pm] 197,3
Powinowactwo elektronowe [kJ×mol-1] -186
Energia jonizacji [kJ×mol-1] 590 Ca -> Ca+
1145 Ca+ -> Ca2+
4910 Ca2+ -> Ca3+
Elektroujemność  1,00 (Pauling); 2,2 eV (absolutna)

Poprzednia Pierwiastki Następna