Wapń (Ca)

Wapń w układzie okresowym

Pierwiastek leży w czwartym okresie, czyli w czwartym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 4 powłokach. Znajduje się w 2 grupie (blok s — elektrony walencyjne zapełniają podpowłokę s). W tej samej grupie stoją: Beryl, Magnez, Stront, Bar, Rad — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Wapń jest ciałem stałym (topnieje w 842 °C, wrze w 1484 °C).

Wapń — co to za pierwiastek

Kości, zęby, muszle i cement — wszystko to jego związki.

Właściwości pierwiastka Wapń

Wapń jest srebrzystobiałym, stosunkowo miękkim metalem, który daje się kroić nożem, choć trudniej niż sód. Jak na metal jest lekki, bo jego gęstość wynosi 1,55 grama na centymetr sześcienny, mniej niż glinu. Topi się w 842 stopniach Celsjusza i wrze w 1484. Na powietrzu w kilka chwil traci połysk, pokrywając się warstewką tlenku i azotku, dlatego przechowuje się go bez dostępu wilgoci. Z wodą reaguje wyraźnie, wydzielając wodór i tworząc wodorotlenek, ale spokojniej niż sód czy potas. Ogrzany pali się jasnym płomieniem, a jony wapnia barwią płomień palnika na ceglastoczerwono, co wykorzystuje się jako prostą próbę wykrywającą. Ma dwa elektrony na ostatniej powłoce i oddaje je oba, dlatego w związkach występuje wyłącznie jako jon o ładunku dodatnim dwa. Należy przy tym do najpospolitszych pierwiastków skorupy ziemskiej.

Zastosowanie pierwiastka Wapń

Wapń w postaci metalu ma niewiele zastosowań. Służy głównie jako odtleniacz i odsiarczacz przy wytopie stali oraz jako reduktor przy otrzymywaniu innych metali z ich związków, dodaje się go też do stopów ołowiu na płyty akumulatorów. Prawdziwa kariera tego pierwiastka to jednak jego związki. Wapień, czyli węglan wapnia, jest jednym z najważniejszych surowców budowlanych: z niego wypala się wapno, produkuje cement i kruszywa. Wapno gaszone od tysiącleci wchodzi w skład zapraw murarskich, a dziś służy również do wapnowania kwaśnych gleb, uzdatniania wody i odsiarczania spalin w elektrowniach. Gips trafia na budowę jako tynk i płyta gipsowo-kartonowa, a w medycynie jako opatrunek unieruchamiający złamania. Chlorek wapnia sypie się na oblodzone drogi i stosuje jako środek osuszający. Kreda służy do pisania oraz jako biały wypełniacz farb i papieru. W żywieniu wapń jest składnikiem mleka i serów, a jego węglan bywa podstawą suplementów wspierających budowę kości i zębów.

Wapń — najważniejsze związki chemiczne

Węglan wapnia, CaCO₃, buduje wapienie, marmury, kredę, muszle i skorupki jaj, a także jest surowcem do produkcji cementu i wapna. Prażony traci dwutlenek węgla i przechodzi w tlenek wapnia, CaO, czyli wapno palone, które po zalaniu wodą burzliwie wydziela ciepło i daje wodorotlenek wapnia, Ca(OH)2, znany jako wapno gaszone. Jego roztwór, woda wapienna, mętnieje pod wpływem dwutlenku węgla i służy do wykrywania tego gazu. Uwodniony siarczan wapnia, CaSO₄ z dwiema cząsteczkami wody, to gips. Fosforan wapnia, Ca₃(PO₄)2, jest głównym mineralnym składnikiem kości i zębów oraz surowcem nawozowym. Węglik wapnia, CaC₂, czyli karbid, w reakcji z wodą wydziela acetylen.

Wapń — gdzie go spotykasz

• mleko
• kości
• wapień
• cement
• kreda

Wapń w szkole — co trzeba wiedzieć

Wapń leży w drugiej grupie układu okresowego, wśród berylowców nazywanych też metalami ziem alkalicznych, w czwartym okresie. Wartościowość ma tylko jedną, drugą, więc wzory jego związków są przewidywalne i to spore ułatwienie. Najczęstsza pomyłka to mylenie wapnia z wapnem: wapń to pierwiastek o symbolu Ca, a wapno to jego związki, palone lub gaszone. Druga pomyłka dotyczy kości, w których nie ma metalicznego wapnia, tylko fosforan wapnia. Na sprawdzianie prawie na pewno pojawi się ciąg przemian wapień, wapno palone, wapno gaszone i z powrotem wapień, a także mętnienie wody wapiennej pod wpływem dwutlenku węgla; warto przećwiczyć te równania na kartce, bo powtarzają się rok w rok. Zapamiętaj też ceglastoczerwoną barwę płomienia oraz to, że twardość wody biorą się z soli wapnia i magnezu. Wapno palone parzy skórę i oczy, więc doświadczeń z nim nie robi się w domu.

Wapń — historia odkrycia

Wapno znano na długo przed wapniem, bo zaprawy wapienne stosowano w budownictwie od tysiącleci, wypalając wapień w prostych piecach. Sam pierwiastek wydzielił dopiero w 1808 roku Humphry Davy w Londynie, korzystając z nowego wówczas narzędzia, jakim był prąd elektryczny. Poddał elektrolizie mieszaninę wilgotnego wapna gaszonego z tlenkiem rtęci, otrzymał amalgamat, a po odparowaniu rtęci został mu metaliczny wapń. Tą samą metodą w krótkim czasie wydzielił także magnez, stront i bar. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa calx, oznaczającego wapno i kamień wapienny; ten sam rdzeń słychać w nazwach kalcyt i kalcyfikacja oraz w międzynarodowej nazwie calcium, od której wziął się symbol Ca.

Wapń — skąd wzięła się nazwa

łac. calx — wapno

Wapń — izotopy

wapń-40 dominuje

Wapń — bezpieczeństwo

Tlenek wapnia (wapno palone) parzy skórę i oczy.

Ciekawostki o pierwiastku Wapń

• Twoje kości to w większości fosforan wapnia — żywy minerał.
• Zaprawa wapienna twardnieje, pochłaniając dwutlenek węgla z powietrza i zamieniając się z powrotem w węglan wapnia. Rzymskie mury stoją do dziś między innymi dlatego, że powoli wracają do postaci skały, z której powstały.
• Skorupka jajka jest niemal czystym węglanem wapnia. Zanurzone w occie jajko traci ją w ciągu doby i zostaje w miękkiej błonie, przez którą widać żółtko.
• Jony wapnia uruchamiają skurcz mięśni i biorą udział w krzepnięciu krwi. Dlatego do probówek na badanie krwi dodaje się substancje wiążące wapń, żeby próbka nie zakrzepła.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Wapń