Vlastnosti vápnika, štruktúra, získanie, použitia

On vápnik Je to alkalický kov, ktorý patrí do skupiny 2 periodickej tabuľky (SR. Schoambara). Tento kov zaberá piate miesto v hojnosti medzi prvkami prítomnými v zemskej kôre; Za železom a hliník. Je zastúpený chemickým symbolom CA a jeho atómové číslo je 20.

Vápnik predstavuje 3,64% zemskej kôry a je najhojnejším kovom v ľudskom tele, čo predstavuje 2% jej hmotnosti. Nie je slobodný v prírode; Ale je súčasťou mnohých minerálov a chemických zlúčenín.

Kovový vápnik s vysokou čistotou uložený v minerálnom oleji na jeho ochranu pred kyslíkom a vlhkosťou. Zdroj: 2 × 910 [CC By-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

Napríklad sa nachádza v mineráli Calcita, ktorý je zase súčasťou vápenca. Uhličitan vápenatý je prítomný na Zemi, ako je mramor, dolomit, vaječko, zbor, perly, stalaktity, stalagmity, ako aj v škrupinách mnohých morských zvierat alebo slimákov.

Vápnik je navyše súčasťou iných minerálov, ako je omietka, anhydrit, fluorit a apatit. Nie je prekvapujúce, že je to synonymum kostí na kultúrnej úrovni.

Ak je vápnik vystavený vzduchu, je zakrytý žltkastý povlak, produkt zmesi oxidu, dusičnanu a hydroxidu vápenatého. Čerstvo odreže povrch je však lesklý, strieborný. Je mäkký s tvrdosťou na stupnici 1,75 Mohs.

Vápnik vykonáva početné funkcie v živých bytostiach, medzi nimi je súčasťou zlúčenín, ktoré určujú štruktúru a fungovanie kostného systému; zasahuje do koagulačného vodopádu aktivujúce niekoľko koagulačných faktorov, identifikuje sa ako faktor IV.

Vápnik navyše zasahuje do kontrakcie svalov, čo umožňuje spojenie kontraktilných proteínov (aktín a myozín); a uľahčuje uvoľňovanie niektorých neurotransmiterov vrátane acetylcholínu.

Chemicky sa takmer vždy podieľa na svojich organických alebo anorganických zlúčeninách, ako je dvojivolentná CAM²⁺. Je to jeden z katiónov s najvyšším počtom koordinácie, to znamená, že môže interagovať s niekoľkými molekulami alebo iónmi súčasne.

[TOC]

História

V starovekých časoch

Vápnikové zlúčeniny, ako je vápno (CAO) alebo sadra (puzdro₄) používal na tisícročia človek, ignorovanie svojej chemickej štruktúry. Vápno ako stavebný materiál a omietka na vypracovanie sôch sa použili 7.000 rokov a.C.

V mezopotámii bola nájdená vápna rúra, ktorá bola použitá 2.500 a.C. V blízkom období bola omietka použitá počas výstavby veľkej pyramídy Gízy.

Identifikácia a izolácia

Joseph Black (1755) vysvetlil, že vápno je ľahšie ako vápencový (uhličitan vápenatý), ktorý jej spôsobuje vznik. Je to preto, že počas zahrievania stráca oxid uhličitý.

Antoine Lavoiser (1787) dospel k záveru, že vápno by malo byť oxidom neznámeho chemického prvku.

Sir Humphrey Davy (1808) presne v roku, keď objavil Boro, urobil to isté s vápnikom pomocou elektrolýzovej techniky, ktorú používali Jakar Berzelius a Magnus Martin.

Davy Izolovaný vápnik a horčík s použitím rovnakého experimentálneho návrhu.  Zmiešal som oxid vápenatý s oxidom ortuti (II) na platinovej doske, ktorý sa používa ako anóda (+), zatiaľ čo katód (-) bol čiastočne ponoreným platinovým drôtom v ortuti.

Môže vám slúžiť: chemická hybridizácia

Elektrolýza produkovala amalgam vápnika a ortuti. Na čistenie vápnika sa amalgam podrobil destilácii. Nezískal sa však žiadny čistý vápnik.

Vlastnosti

Fyzický popis

Strieborný kov, pri vystavení vzduchu premeňte na šedivú bielu farbu. V vlhkom vzduchu získava modrú šedú hmlu. Pevný alebo suchý prach. Kryštálová štruktúra sústredená v tvári.

Atómová hmotnosť

40 078 g/mol.

Bod topenia

842 ° C.

Bod varu

1.484 ° C.

Hustota

-1,55 g/cm³ pri izbovej teplote.

-1 378 g/cm³ V kvapalnom stave v bode topenia.

Fúzne teplo

8,54 kJ/mol.

Odparovanie

154,7 kJ/mol.

Molárna kalikára

25 929 J/(mol · k).

Špecifická kalorická kapacita

0,63 j/g · k

Elektronegativita

1.0 v Pauling Scale

Ionizačná energia

-Prvá ionizácia 589,8 kJ/mol

-Druhá ionizácia 1.145 kJ/mol

-Tretia ionizácia 4.912 kj/mol

-Štvrtá ionizácia 6.490,57 kJ/mol a existujú 4 ďalšie ionizačné energie.

Atómové rádio

197 hod

Kovalentný rádio

176 ± 10:00

Tepelná rozťažnosť

22,3 µm/m · K pri 20 ° C.

Tepelná vodivosť

201 w/m · k

Elektrický odpor

336 NΩ · m pri 20 ° C.

Tvrdosť

1,75 na stupnici Mohs.

Izotopy

Vápnik má 6 prírodných izotopov: ⁴⁰Ac, ⁴²Ac, ⁴³Ac, ⁴⁴Ac, ⁴⁶Ca a ⁴⁸CA a 19 rádioaktívnych syntetických izotopov. Najhojnejšie izotopy sú ⁴⁰CA (96,94%), ⁴⁴CA (2 086%) a ⁴²CA (0,647%).

Reaktivita

Vápnik reaguje spontánne s vodou, čo spôsobuje hydroxid vápenatý a vodíkový plyn. Reaguje s kyslíkom a dusíkom vzduchu a produkuje oxid vápenatý a nitrid vápenatého. Keď je frakcia spontánne spontánne vo vzduchu.

Keď sa vápnik zahrieva, reaguje s vodíkom za vzniku haluro. Reaguje tiež so všetkými halogénmi za vzniku halogenuróz. Reaguje tiež s bórom, síry, uhlíkom a fosforom.

Elektronická štruktúra a konfigurácia vápnika

Atómy vápnika viažu kovové väzby, čo prispieva svojimi dvoma elektrónmi Valencie k prílivu elektrónov. Interakcia medzi atómami CA a výslednými elektronickými pásmi sa teda končí Kubický).

Ak sa tento CCC vápnika zahrieva pri teplote okolo 450 ° C, utrpí prechod do fázy HCP (kompaktný šesťuholník, alebo Hexagonálny najbližšie zabalený). To znamená, že štruktúra sa stáva hustá.

Atóm vápnika má nasledujúcu elektronickú konfiguráciu:

[Ar] 4s²

Čo by vysvetlilo, že dva valenčné elektróny pre tento kov pochádzajú z ich vonkajšieho orbitálu 4S. Keď ich stratí, vytvorí sa dvojročná katión²⁺, Izolektronický až vznešený argónový plyn; Toto je AR aj CA²⁺ Majú rovnaký počet elektrónov.

Sú to 4 s vápnikovými orbitálmi, ktoré sa kombinujú na vytvorenie pásma Valencia z týchto kryštálov. Rovnakým spôsobom sa to stáva pri prázdnych orbitáloch 4p.

Môže vám slúžiť: hydrid hliníka (ALH3): štruktúra, vlastnosti, použitia

Získanie

Vápnik sa komerčne vyrába elektrolýzou roztaveného chloridu vápenatého. V elektródach sa vyskytujú nasledujúce reakcie:

V anóde: 2CL^- (L) => cl₂ g) +2e^-

Vápnik je uložený ako kov v katóde pri zachytávaní elektrónov iónového vápnika.

V katóde: CA²⁺ (L) +2 e^-    => CA (s)

V malom rozsahu sa môže vyskytnúť vápnik znížením oxidu vápenatého s hliníkom alebo chloridom vápenatého s kovovým sodíkom.

6 Cao +2 Al => 3 Ca +Ca₃Do₂Ani₆

Kacl₂      +      2 na => Ca +NaCl

Žiadosti

Elementárny vápnik

Vápnik sa používa ako prísada pri výrobe sklenených žiaroviek, čím sa pridáva do žiarovky počas jej počiatočnej fázy vypracovania. Pridá sa tiež do konca, aby sa spojil s plynmi, ktoré zostávajú vo vnútri žiarovky.

Používa sa ako dezintegrátor pri výrobe kovov, ako je meď a oceľ. Vápnik a zliatina cesium sa používa v peddeloch na generovanie iskier. Vápnik je redukčný činidlo, ale má aj deoxidáciu a odkladacie aplikácie.

Vápnik sa používa pri príprave kovov, ako je chróm, tón, obklopený uránom a ďalšie z ich oxidov. Používa sa ako zliatinové činidlo pre hliník, meď, olovo, horčík a ďalšie základné kovy; a ako deoxidant pre niektoré zliatiny s vysokou teplotou.

Vápnik v zliatine s olovom (0,04%) slúži ako kryt telefónnych káblov. Používa sa v zliatine s horčíkom v ortopedických implantátoch na predĺženie jeho trvania.

Uhličitan vápenatý

Je to naplnivý materiál v keramike, skle, plastoch a obrazoch, ako aj suroviny na výrobu vápna. Syntetický uhličitan s vysokou čistotou sa používa v medicíne ako doplnok výživy antacid a vápnika. Používa sa tiež ako potravinárska prísada.

Oxid vápenatý

Oxid vápenatý sa používa v stavebníctve, ktorý sa používa vo frisado stien. Pripojí sa aj k betónu. V devätnástom storočí sa spálili bloky oxidu vápenatého, aby sa osvetlili štádiá intenzívnym bielym svetlom.

Vápno (opäť oxid vápenatý) sa používa na odstránenie nežiaducich komponentov z ocele, ako je oxid kremíka (SIO₂) Prítomné v materiáli železa. Reakčným produktom je kremičitan vápenatý (Casio₃) nazývané „SCORA“.

Vápno sa kombinuje s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého; Táto zložená flocula a klesá nečistotami smerom k spodnej časti nádrží.

Interiér komínov je pokrytý vápnom na odstránenie emanácií z tovární. Napríklad zachytenie oxidu siričitého (tak₂), ktorý prispieva k kyslému dažďu a transformuje ho na sírnut vápenatého (puzdro₃).

Chlorid vápenatý

Chlorid vápenatý sa používa na kontrolu ľadu na cestách; Kondicionér pre paradajky prítomné v konzervách; Vývoj automobilových orgánov a nákladných automobilov.

Môže vám slúžiť: sekundárny alkohol: Čo je, štruktúra, vlastnosti, použitia

Sírany vápena

Bežne sa prezentuje ako prípad₄· 2h₂Alebo (omietka), ktorá sa používa ako pôdny kondicionér. Na výrobu dlaždíc, dosiek a stuh sa používa kalcinovaná omietka. Používa sa tiež na imobilizáciu zlomenín kostí.

Fosfáty vápenatého

Fosfáty vápenatého sú v rôznych formách v prírode a používajú sa ako hnojivá. Kyslá vápniková soľ (CAH₂Po₄) Sa používa ako hnojivo a plastový stabilizátor. Fosfát vápenatý je súčasťou kostného tkaniva, najmä ako hydroxyapatit.

Ostatné vápnikové zlúčeniny

Existuje veľa vápnikových zlúčenín s rôznymi aplikáciami. Napríklad karbid vápenatý sa používa pri získavaní acetylénu, ktorý sa používa vo zváranej popárok. Alginát vápenatého sa používa ako zahusťujúce činidlo v potravinárskych výrobkoch, ako je zmrzlina.

Chlórnan vápenatý sa používa ako bielenie, dezodorant, fungicíd a algicídne činidlo.

Permanganát vápnika je vrtuľová tekutina pre raketu. Používa sa tiež ako čistenie vody a pri výrobe textilu.

Biologická funkcia

Vápnik plní početné funkcie v živých bytostiach:

-Zasahuje do koagulačného vodopádu, ako je napríklad faktor IV.

-Je potrebné na aktiváciu niekoľkých koagulačných faktorov vrátane trombínu.

-V kostrovom svalovom vápniku uvoľňuje inhibičný účinok proteínového systému na kontrakciu svalov, čo umožňuje tvorbu aktínových miliozínových mostov, čo spôsobuje kontrakciu.

-Stabilizujte iónové kanály excitačných buniek. V hypokalciémii sa aktivujú sodné kanály, ktoré produkujú vstup sodíka do buniek, môže sa generovať trvalá kontrakcia (tetánia), ktorá môže byť smrteľná.

-Vápnik navyše uprednostňuje uvoľňovanie neurotransmiterového acetylcholínu v presynaptických termináloch.

Riziká a preventívne opatrenia

Reagujte exotermicky vodou. Preto môže raz spôsobiť vážne zranenia v ústach, pažeráku alebo žalúdku.

Týmto rizikovým pracovníkom sú pracovníci vystavení v lokalitách, kde sa vyskytuje vápnikový prvok alebo v prípade, že sa podávajú aplikácie kovu. Preventívne opatrenia majú chrániť masky, ktoré sa vyhýbajú primeranému prachu, odevu a ventilácii.

Hyperkalciémia je mimoriadne nebezpečná a môže byť spôsobená hlavne nadmernou sekréciou paratyroidného hormónu alebo prehnaným príjmom vitamínu D. Nadmerný príjem vápnika, napríklad väčší ako 2,5 g/deň, je zriedka príčinou hyperkalciémie.

Prebytok vápnika sa hromadí v obličkách, ktoré spôsobujú výpočty obličiek a nefrózu obličiek. Okrem toho akumulácia vápnika v stenách krvných ciev modifikuje jeho elasticitu, ktorá by mohla byť príčinou hypertenzie, spomalenie prietoku krvi a trombózy.

Základným preventívnym opatreniam je zahrnutie medzi laboratórnymi vyšetreniami vápnika, keď pozoruje lekára v symptomatologických charakteristikách pacienta, vďaka ktorým je hyperkalciémia podozrivá a iniciuje správnu liečbu.

Odkazy

1. W. Trup. (1921). Kryštalická štruktúra vápnika. doi.org/10.1103/Physrev.17.42
2. Wikipedia. (2019). Vápnik. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Adameg, Inc. (2019). Vápnik. Vysvetlila chémia. Získané z: ChemistryExplaed.com
4.  Timothe P. Hanusa. (11. januára 2019). Vápnik. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
5. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Vápnik. Databáza pubchem. CID = 5460341. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
6. Prepojenia. (2019). Vápnik: Základy. Získané z: PEEOPLEMENTY.com