Vápník

Vápník(chemická značkaCa,latinskycalcium) je nejvýznamnějšíprvekz řadykovůalkalických zemin, lehký, velmi reaktivní kov. Autorem jeho českého a slovenského názvu jeJan Svatopluk Presl.
Poměrně měkký, lehký, reaktivní kov, který se svými vlastnostmi více podobá vlastnostemalkalických kovůnež vlastnostem předcházejícímu členu –hořčíku. V kapalném amoniaku se rozpouští za vzniku tmavě modrého roztoku. Vápník patří k lepším vodičům elektrického proudu a tepla. Není tolik reaktivní jakoalkalické kovy, ale je lepší ho uchovávat podpetrolejem. Soli vápníku barví plamen cihlově červeně.
Vápník je velmi reaktivní a v přírodě vytváří pouze vápenaté sloučeniny Ca. Vápník reaguje za pokojové teploty skyslíkemivodou. Při zahřátí se snadno slučuje sdusíkemnanitrid vápenatýCa3N2a svodíkemnahydrid vápenatýCaH2a i s velkým množstvím prvků tvoří za vyšších teplot sloučeniny.
Vápenaté sloučeniny jsou lidstvu známy již od starověku – pálenímvápencenebomramoruse získávalo a dodnes získává pálené vápno nebolioxid vápenatýCaO, jeho reakcí s vodou vzniká hašené vápno nebolihydroxid vápenatý, který se používal a dodnes používá k přípravěmalty. Malta se ve starověku také vyráběla ze sádry nebolisádrovceči chemicky dihydrátu síranu vápenatého CaSO4·2H2O.
Zatímco vItáliise běžně používala malta zvápence, vEgyptěse běžně používala malta zesádrovce– není tedy divu, že staré egyptsképyramidya hrobky mají omítky z této malty. Výrobu malty z vápence popisuje již spisovatelDioskoridos(původem z Malé Asie) v 1. století našeho letopočtu. Název vápníku / Calcia je odvozen od slova vápno,latinskycalx.
Později se stalo běžné označovatoxid vápenatýjako vápenatou zeminu a časem se označení zemina přeneslo i na ostatní oxidykovů alkalických zeminakovů vzácných zemin(kovy vzácných zemin jsou prvky III.B skupiny).
Vápník poprvé připravil sirHumphry Davyroku1808elektrolýzouvápenatéhoamalgámu, který si připravil elektrolýzou slabě zvlhčenéhohydroxidu vápenatéhoza použitírtuťovékatody.
Díky své velké reaktivitě se vápník v přírodě vyskytuje pouze ve sloučeninách. Ve všech má mocenství Ca.
Jakobiogenní prvekje jedním ze základních stavebních kamenů buněk všech živých organizmů na této planetě.
Zemská kůraje z velké části tvořena horninami, ve kterých vápník tvoří velmi podstatnou složku. Podle posledních dostupných údajů tvoří vápník 3,4 – 4,2 % zemské kůry a je tedy pátým nejzastoupenějším prvkem a třetím nejzastoupenějšímkovem, řadí se zaželezoa předhořčík. V mořské vodě je jeho koncentrace pouze 0,4 g Ca/l a ve vesmíru připadá na jeden atom vápníku přibližně půl milionu atomůvodíku.
Nejběžnější horninou na bázi vápníku jevápenec,uhličitan vápenatýCaCO3tvořenýminerálemkalcitemneboaragonitemstejného chemického složení. Tato hornina se nachází prakticky ve všech lokalitách biologického původu a pochází ze schránek obyvatelů pravěkých (především druhohorních) moří.Českopatří ve světě mezi státy s nejbohatším výskytem hornin vápencového typu, známá je například lokalita mezi Prahou aBerounemneboMoravský kras.
Speciální typ představujekřída, téměř čistý měkký pórovitý vápenec s typicky zářivě bílou barvou, nacházející se například na pobřeží kanáluLa Manchenebo na Rujáně. Její největší ložiska vznikla ve stejnojmenném geologickém období v pravěkých mořích vysrážením uhličitanu vápenatého na usazených vápenatých skořápkách prvoků. Nejznámějším využitím je plavením přírodní křídy vyrobená psací křída, důvěrně známá ze školního prostředí.
Nejvíce ceněnou odrůdou vápence jemramornebotravertin, používaný především k dekorativním účelům – obklady budov, sochy. Významná naleziště jsou na Apeninském poloostrově (carrarský mramor), ale i v České republice (slivenecký mramor). Jedná se o přeměněnou horninu vzniklou z vápence rekrystalizovaného vysokým tlakem a teplotou. Výsledná barva je závislá na příměsích a pigmentu v původní hornině. Příměsi, které se v původní hornině vyskytovaly ve vrstvách nebo v žílách, se metamorfózou přetvářejí v charakteristickou mramorovou kresbu. Ta jej činí méně pevným, proto se mramor s kresbou obvykle nepoužívá pro sochy.
Vzájemné chemické přechody mezi uhličitanem a hydrogenuhličitanem vápenatým Ca(HCO3)2jsou příčinou vznikukrasových jevů. Princip těchto procesů spočívá v tom, že hydrogenuhličitan vápenatý je vodě více rozpustný než uhličitan vápenatý. Pokud se roztok Ca(HCO3)2v podzemní vodě dostane do kontaktu s atmosférickým oxidem uhličitým CO2, dojde ke vzniku málo rozpustného uhličitanu, který se usadí na místě svého vzniku. Tyto přírodní úkazy se vyskytují v jeskynních systémech po celém světě a pomalý růst stalaktitů, stalagmitů a stalagnátů je geologickou obdobou růstu a vývoje živých organizmů v přírodě.
Další minerály
Ročně se vyrobí okolo 1000 tun vápníku.
Ca(OH)2+ CO2→ CaCO3+ H2O
Hydroxid vápenatý Ca(OH)2– hašené vápno – se využívá také v lékařství pro jeho dezinfekční účinky a k bělení chlévů nebo venkovních omítek. Dále se s ním můžeme setkat na sklech skleníků, přičemž po zatvrdnutí (vznik uhličitanu vápenatého; viz výše) brání přímému slunečnímu záření na rostliny.
CaCO3→ CaO +CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2
Větší část vápenatých solí se ve vodě rozpouští, ale část se rozpouští hůře nebo vůbec, všechny soli mají bílou barvu (nebo jsou bezbarvé), pokud není anion soli barevný (manganistany,chromany). Vápenaté soli jsou lépe rozpustné než soli hořečnaté. Vápenaté soli vytváří snadnopodvojné solia dnes ikomplexy, které ale nejsou pro vápník a i dalšíkovy alkalických zemintypické.
Mezi organické sloučeniny vápníku patří zejména vápenatésoli organických kyselin, napříkladšťavelan vápenatý, který se nachází v listechrebarboryspolu skyselinou šťavelovoua způsobuje jejich jedovatost, a vápenatéalkoholáty. K dalším vápenatým sloučeninám patří organickékomplexy. Zcela zvláštní skupinu organických vápenatých sloučenin tvoříorganokovové sloučeniny.
Vápník patří mezi biogenní prvky, které jsou nezbytné pro všechny živé organismy. V tělech obratlovců je základní součástíkostíazubů, nachází se ale i vesvalech, krvi a dalších tělesných tkáních.
Tvrdéschránky— škeble a mušle rozmanitých tvarů a velikostí chránící těla různých mořských i sladkovodníchplžůamlžůjsou tvořeny z velké části především sloučeninami vápníku.
Mohutnékorálovéútesy, které po staletí vytvářejí mořštípolypiz třídykorálnatců, jsou zbytky vápenitých koster těchto uhynulých živočichů. V naší přírodě se nejčastěji setkáme s hlemýždi, které jejich vápenitá ulita chrání před predátory.
Vápník je nejhojněji se vyskytujícím minerálem v lidském těle. Hraje zcela nezastupitelnou roli pro zachování zdraví našichkostí. V lidské potravě představuje vápník velmi podstatnou složku. Mimo jiné napomáhá také správné funkci srdce, svalů a nervové soustavy a přispívá ke srážení krve. 99 % veškerého vápníku přítomného v lidském těle je obsaženo v kostech a zubech, zbývající 1 %, se nachází v krvi a měkkých tkáních. Protože je vápník nezbytný pro zdravý vývin a růstkostíazubů, je důležité, aby se pravidelně vyskytoval především v jídelníčku dětí a mládeže. Důležitý přitom není pouze dostatek samotného vápníku, ale ivitaminu D, který pomáhá při ukládání vápníku do kostní hmoty. Distribuci a využití vápníku řídí některé hormony štítné žlázy a příštítných tělísek. Pro využití vápníků je důležitý i prvekhořčík. Nedostatek některého z těchto faktorů je příčinou onemocněníkřiviceneboli rachitidy. Nedostatek vápníku, resp. vitamínu D v dětství je podezřelý jako jeden z možných faktorů vyvolávající později roztroušenou sklerózu. U starších lidí a u lidí s nedostatkem pohybu či nedostatečným příjmem vápníku dochází k úbytku vápníku z kostní hmoty, což se projevuje jakoosteoporóza(řídnutí kostí). Kosti jsou křehké, snadno se lámou a zlomeniny se naopak obtížně a velmi zdlouhavě hojí. Na základě výzkumu prováděného ve Spojených státech se zjistilo, že přibližně 34 miliónů Američanů trpí sníženou hustotou kostní hmoty a u 10 miliónů již propukla osteoporóza. Mezi pacienty trpícími osteoporózou přitom najdeme z 80 % ženy a z 20 % muže. Zlomenina zaviněná řídnutím kostí se někdy v životě objeví u poloviny všech žen a čtvrtiny všech mužů starších 50 let.
Uvádí se, že denní dávka vápníku by měla činit 800 – 1000 mg denně,u kojících žen ještě asi o 500 mg více. Nejvýznamnější a nejlépe vstřebatelný zdroj vápníku v lidské potravě představujemlékoa mléčné výrobky.Některé studie, zvláště proveganských institucí a vědců toto tvrzení označuje za uměle udržovaný mýtus. Poukazuje na to, že vápník v kravském mléce obsažený má velice špatnou vstřebatelnosta dále se vyskytují studie které tvrdí, že při trávení kravského mléka je naopak spotřebováván vápník z vlastních tělesných zásob. Nicméně žádná z těchto studií nebyla dostatečně ověřena. Naopak bylo prokázáno, že obsah vápníku v kravském mléce je více než 1g v litru a je velmi dobře vstřebatelné. Jeho dobrá vstřebatelnost je dána příznivým poměrem obsahu vápníku a fosforu v mléce (1:0,8).Větší obsah vápníku mají už jen další mléčné výrobky jako sýry a bílé jogurty, dále fazole a mák.
Vápník je přítomen ve většině listové zeleniny (např.brokoliciazelí, ale ne ve špenátu), semenech (zejménamákuasezamu), obohacenémrostlinném mléku(např.sojovémneboovesném),ořeších,ovesnýchvločkách a řaděminerálních vod. Ovšem v zelenině je vápník (i některé jiné prvky) často vázán jako nerozpustný fytát či šťavelan. Také vláknina omezuje jeho využití. Je třeba si uvědomit, že lidská strava má být celkově vyvážená a spolu s přísunem důležitého množství vápníku musí obsahovat i dostatek ostatních minerálních složek (např.hořčíkučifosforu).