Wapń

Wapń Ca, calcium

Pierwiastek chemiczny należący do grupy II A w układzie okresowym, liczba atomowa 20, masa atomowa 40,1. Znanych jest 20 izotopów wapnia, w tym 6 trwałych. W przyrodzie występuje w minerałach: wapieniu, marmurze, kalcycie, kredach (kreda jeziorna, kreda pisząca), aragonicie, szpacie islandzkim, dolomicie, gipsie, anhydrycie, fluorycie, fosforytach, apatytach, glinokrzemianach. Minerały te są bardzo rozpowszechnione w Polsce, np. kalcyt spotyka się w Kieleckiem, w okolicach Bytomia i Rybnika, na Dolnym Śląsku itd., gips - w Kieleckiem i na Dolnym Śląsku, marmur - na Dolnym Śląsku, fluoryt - na Dolnym Śląsku. Rzadziej występują w Polsce apatyt i fosforyt. Wapń występuje również w wodach mineralnych, tkankach roślinnych i zwierzęcych. W organizmie człowieka, w postaci Ca3(PO4)2Ca(OH)2, stanowi główny składnik mineralny kości. W tkankach miękkich reguluje metabolizm i funkcje fizjologiczne - jony wapnia są regulatorem skurczu mięśni.

Metaliczny wapń wydziela się elektrolitycznie ze stopionego chlorku lub przez redukcję tlenku glinem w próżni. Jest srebrzystobiałym, miękkim metalem, o gęstości 1,54 g/cm3 i temperaturze topnienia 842C. W związkach chemicznych występuje na +2 stopniu utlenienia. Bardzo aktywny chemicznie - w temperaturze pokojowej ulega działaniu fluoru (CaF2) oraz kwasów: solnego, azotowego, siarkowego, fluorowodorowego (powstają sole zawierające jon Ca2+). Na gorąco wchodzi w reakcje z tlenem (CaO), chlorem (CaCl2), wodą (silnie zasadowy Ca(OH)2), siarką. Bardzo silnie ogrzany łączy się z wodorem (CaH2), węglem (CaC2) i azotem (Ca3N2). Sole wapnia barwią płomień na ceglastoczerwono.

Konfiguracja elektronowa:

20Ca 1s2 2s2p6 3s2p6 4s2

Atom wapnia ma 4 powłoki elektro-nowe mimo, iż trzecia z nich nie jest w pełni obsadzona. Orbital 4s ma wyż-szy poziom energetyczny niż orbital 3p, ale niższy niż orbital 3d. Zatem trze-cia powłoka początkowo może być obsadzana tylko częściowo przez 8 elek-tronów - 3s2 i 3p6. Następne elektrony nie mogą uzupełniać trzeciej powłoki zapełniając podpowłokę 3d, dopóki nie zostanie obsadzona niższa energe-tycznie podpowłoka 4s.

Do ważniejszych związków wapnia należą poza wymienionymi: azotan wapnia Ca(NO3)2, siarczan wapnia CaSO4, fosforan wapnia Ca3(PO4)2. Stanowi on składnik stopów łożyskowych, dodatek wapnia zwiększa ich twardość, nawozów, materiałów budowlanych i ceramicznych. Metaliczny wapń służy jako reduktor przy otrzymywaniu innych metali. Szerokie zastosowanie mają związki wapnia (azotan wapnia, wodorotlenek wapnia, wapno palone, gips, kreda, wapienie, cyjanamidek wapnia, karbid, hydrolit, azotniak, chlorek bielący).