Vápník patří mezi kovy alkalických zemin. Je to velmi lehký, reaktivní kov. Vlastnostmi je podobný alkalickým kovům, za laboratorní teploty reaguje s kyslíkem i vodou.
| Atomové číslo | 20 | Počet stabilních izotopů | 5 |
| Atomová hmotnost | 40,078 | Elektronová konfigurace | [Ar] 4s2 |
| Teplota tání [°C] | 842 | Teplota varu [°C] | 1484 |
| Elektronegativita | 1,00 | Hustota [kg.m-3] | 1550 |
Vápník je pátým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře a po křemíku a železu je třetím nejrozšířenějším kovem. Vzhledem k jeho reaktivitě ho v přírodě nalézáme pouze ve formě vápenatých sloučenin. Nejrozšířenějším minerálem je vápenec, CaCO3, který pokrývá velkou část zemského povrchu. Vápenec vzniká biochemicky, živými organismy nebo biomechanicky – nahromaděním skořápek mrtvých organismů. Dalším důležitým minerálem je křída, což je pórovitý uhličitan vápenatý. Síran vápenatý tvoří několik minerálů: anhydrit – bezvodý síran, bassanit (hemihydrát) a sádrovec (dihydrát).
Kovový vápník se vyrábí v poměrně malém množství, hlavní metodou je elektrolýza taveniny chloridy vápenatého (CaCl2).
Izotopy vápníku
Vápník má pět stabilních izotopů, izotopy 40Ca a 46Ca jsou sice nestabilní, ale mají velmi dlouhý poločas rozpadu.
| Nukleonové číslo | Zastoupení v přírodě [%] | Poločas rozpadu |
|---|---|---|
| 40 | 96,941 | stabilní (5,9×1021 let) |
| 41 | stopové | 9,94×104 let |
| 42 | 0,647 | stabilní |
| 43 | 0,135 | stabilní |
| 44 | 2,086 | stabilní |
| 46 | 0,004 | stabilní (8,8×1022 let) |
| 48 | 0,187 | >6,4×1019 let |
41Ca
Izotop 41Ca je přítomen ve všech živých organismech obsahujících vápník.[5] Vzniká v nich působením kosmického záření:
$$^{40}_{20}\textrm{Ca}\ +\ ^{1}_{0}\textrm{n}\ \rightarrow\ ^{41}_{20}\textrm{Ca}\ +\ \gamma$$
Poměr 41Ca/Ca je zhruba 2,0 . 10-14. Toho lze využít k datování kosterních nálezů, ale jen pokud byly uloženy dostatečně hluboko v zemi, aby byly odstíněny od kosmického záření a nedocházelo v nich k tvorbě dalších jader 41Ca.
Využití
Velké množství vápníku, ve formě vápence (CaCO3) nebo páleného vápna (CaO), se využívá jako struskotvorná látka při výrobě oceli, slouží ke snižování obsahu síry a kyslíku v surovém železe.
Vápenec se využívá i při výrobě papíru, tady je ale nutné použít srážený vápenec, který se vyrábí reakcí hašeného vápna s oxidem uhličitým:
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3
Chemické vlastnosti
Chemické vlastnosti vápníku jsou podobné stronciu a baryu. Reaguje s vodou a kyselinami za vývoje vodíku, podobně jako alkalické kovy poskytuje s kapalným amoniakem modrý roztok, obsahující solvatovaný elektron. Za vyšší teploty reaguje s kyslíkem, dusíkem, sírou i halogeny za vzniku odpovídajících binárních sloučenin.
NMR
Má jeden NMR aktivní izotop, 43Ca, který patří mezi středně citlivé jádra, bohužel jeho zastoupení v přírodním vápníku je mizivé. Standardem je roztok CaCl2 v D2O. V současné době se toto jádro využívá hlavně pro měření NMR v pevném stavu.
| 43Ca | |
|---|---|
| Spin | 7/2 |
| Zastoupení v přírodě [%] | 0,135 |
| Rozsah chemických posunů | 70 ppm, -35 až 35 ppm |
| Citlivost vzhledem k 1H | 0,00642 |
| Rezonanční frekvence v poli 1 T | 2,8688 |
Chemické posuny
| Látka | Posun [ppm] | Látka | Posun [ppm] |
|---|---|---|---|
| Ca vázaný k dusíku | 35-15 | Ca2+ | 30 – 0 |
| CaCl2 v D2O | 0 | Ca vázaný ke kyslíku | -20-(-35) |
Odkazy
- Vápník na české wikipedii
- Vápník na anglické wikipedii
- Calcium NMR
- Calcium-43 NMR references
- HÁLA, Jiří. Radioaktivní izotopy. Tišnov: Sursum, 2013. ISBN 978-80-7323-248-1.
Navigace
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| H | He | ||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| Cs | Ba | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | Ac | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
| Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu |
| Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |