Úvod
Vápník, chemická značka Ca, je pro život nezbytný prvek. Jeho protonové číslo je 20 a řadí se mezi kovy alkalických zemin. V čisté formě je to stříbřitě bílý a poměrně měkký kov, který na vzduchu rychle ztrácí lesk kvůli oxidaci. V přírodě se volně nevyskytuje, je vždy vázán ve sloučeninách. Najdeme ho hojně v minerálech jako vápenec, sádrovec či kazivec a je základní stavební složkou kostí, zubů a skořápek. Průmyslově se získává elektrolýzou taveniny chloridu vápenatého, který se vyrábí z vápence.
Vlastnosti
Vápník, s chemickou značkou Ca a protonovým číslem 20, je stříbřitě bílý, relativně měkký kov patřící do skupiny kovů alkalických zemin. Na vzduchu rychle ztrácí lesk, neboť se pokrývá ochrannou vrstvou šedobílého oxidu a nitridu. Jako velmi reaktivní prvek bouřlivě reaguje s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého a uvolnění vodíku, stejně tak ochotně reaguje s kyselinami. Ve všech svých sloučeninách se vyskytuje výhradně v oxidačním stavu +2 a tvoří stabilní kationty Ca²⁺. Jeho typickým znakem je intenzivní oranžovo-červené zbarvení plamene, což nachází uplatnění v pyrotechnice a analytické chemii.
Vznik názvu
Původ názvu vápníku je odvozen z latinského slova „calx“, které v překladu znamená vápno nebo vápenec. Tuto sloučeninu znali již staří Římané a používali ji ve stavebnictví. Název pro nově objevený prvek z této látky pak logicky vycházel ze svého nejznámějšího zdroje.
Objev
Ačkoliv sloučeniny vápníku, jako je vápenec či sádra, využívaly civilizace již od starověku, samotný prvek zůstával dlouho neobjeven. Již Římané připravovali pálením vápence maltu, kterou nazývali „calx“, z čehož byl později odvozen název prvku. O izolaci čistého kovového vápníku se neúspěšně pokoušelo mnoho alchymistů a chemiků. Průlom nastal až v roce 1808, kdy britský chemik a fyzik Sir Humphry Davy, průkopník v oblasti elektrochemie, použil novou metodu elektrolýzy. Podrobil elektrolýze mírně zvlhčený hydroxid vápenatý s oxidem rtuťnatým, čímž získal vápenatý amalgám, ze kterého následně oddestiloval rtuť.
Výskyt v přírodě
Vápník je pátým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře, ale kvůli své vysoké reaktivitě se nikdy nenachází v ryzí, elementární formě. Vyskytuje se výhradně ve formě sloučenin, které tvoří celé horniny a minerály. Mezi nejdůležitější patří uhličitan vápenatý (vápenec, mramor, křída), síran vápenatý (sádrovec, anhydrit), fluorid vápenatý (kazivec) a fosforečnany (apatit). Je také biogenním prvkem, nezbytným pro stavbu kostí, zubů a schránek živočichů. Průmyslová výroba čistého vápníku probíhá elektrolýzou taveniny chloridu vápenatého (CaCl₂), často s přídavkem jiných solí pro snížení vysoké teploty tání.
Využití
Vápník je pro život nepostradatelný, tvoří základ kostí a zubů obratlovců a je klíčovou složkou schránek měkkýšů či krunýřů korýšů. Rostliny ho využívají pro stavbu buněčných stěn a správnou funkci enzymů. Člověk vápník masivně využívá ve stavebnictví jako základ pro výrobu cementu, vápna, malty a sádry. V metalurgii slouží jako silné redukční činidlo při výrobě jiných kovů, například uranu a thoria z jejich sloučenin. Používá se také jako deoxidační a odsiřovací činidlo v různých slitinách. Díky své hojnosti v zemské kůře ve formě vápence či mramoru je snadno dostupný.
Sloučeniny
V přírodě se vápník nejčastěji vyskytuje jako uhličitan vápenatý (CaCO₃), tvořící obrovské masivy vápence, křídy a mramoru, ale také schránky mořských živočichů a kostry korálů. Dalšími významnými přírodními sloučeninami jsou sádrovec (dihydrát síranu vápenatého) a fluorit (fluorid vápenatý). Člověk průmyslově vyrábí oxid vápenatý, známý jako pálené vápno, tepelným rozkladem vápence. Jeho reakcí s vodou vzniká hydroxid vápenatý neboli hašené vápno, základ tradiční malty. Dále se vyrábí například chlorid vápenatý pro zimní údržbu silnic nebo karbid vápenatý pro výrobu acetylenu.
Zajímavosti
Vápník je pátým nejhojnějším prvkem v zemské kůře a třetím nejhojnějším kovem po hliníku a železe. V lidském těle je nejzastoupenějším minerálem, tvoří přibližně 1,5 % tělesné hmotnosti, přičemž 99 % je uloženo v kostech a zubech. Zbývající procento je však životně důležité pro srážení krve, svalové kontrakce a přenos nervových vzruchů. Ionty vápníku jsou hlavní příčinou takzvané tvrdosti vody, což vede k tvorbě vodního kamene v potrubí a spotřebičích. Při zahřívání barví plamen do charakteristické cihlově červené barvy.
