Le calcium est un métal alcalino-terreux et est connu depuis la préhistoire. Il a été découvert en 1787 par Antoine Lavoisier et a été isolé sous forme pure en 1808. Le calcium est un nutriment important pour le corps humain.

Découverte et histoire

L’histoire du calcium remonte à 7000 avant JC, lorsque le calcium sous forme de chaux était utilisé comme plâtre pour la fabrication de statues et comme matériau de construction. Le nom de calcium est dérivé du mot « calx » qui signifie chaux en latin. Une autre forme de calcium, le sulfate de calcium, appelé gypse, a été utilisée dans la construction de la grande pyramide égyptienne de Gizeh. Plus tard, en 1787, Antoine Lavoisier a considéré la chaux comme un oxyde d’un nouvel élément chimique. Le calcium a été isolé pour la première fois par Sir Humphry Davy en 1808 en Angleterre. Il a électrolysé un mélange de chaux et d’oxyde mercurique. Quelques autres scientifiques, Magnus Pontin et Jöns Jacob Berzelius produisent également un amalgame de calcium après avoir effectué une électrolyse sur un mélange de chaux et d’oxyde mercurique.

Calcium

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Occurrence

Le calcium est très réactif et ne se présente pas sous forme libre. Il est présent dans la croûte terrestre sous forme de carbonate, sulfate, fluorure, silicate et borate. Le carbonate de calcium est présent dans le marbre, la craie, le calcaire et la calcite. Le sulfate de calcium (CaSO4) est présent dans l’anhydrite et le gypse, le fluorure de calcium dans le spath fluor ou la fluorine (CaF2) et le phosphate de calcium dans l’apatite. Le calcium est également présent dans de nombreux silicates et alumino-silicates. Presque toutes les eaux naturelles, y compris l’eau de mer, contiennent du carbonate de calcium ou du sulfate de calcium, ou les deux. De nombreux organismes concentrent des composés de calcium dans leur coquille ou leur squelette. Par exemple, le carbonate de calcium se forme dans la coquille des huîtres et dans le squelette des coraux.

Caractéristiques physiques

Ses propriétés physiques et chimiques sont les plus similaires à celles du strontium et du baryum. Il est le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre et le troisième métal le plus abondant, après le fer et l’aluminium. Le numéro atomique du calcium est 20, et son poids atomique est 40,078. La densité du calcium est de 1,55 gramme par centimètre cube. Son point de fusion est de 842 °C et son point d’ébullition est de 1494 °C. Le calcium est plus dur que le plomb mais peut être coupé au couteau avec effort. Le calcium est un moins bon conducteur d’électricité que le cuivre ou l’aluminium (en volume), mais il est un meilleur conducteur en masse en raison de sa très faible densité. Il réagit avec l’oxygène atmosphérique, ce qui rend son utilisation défavorable dans la plupart des applications, mais son utilisation est envisagée telle dans l’espace.

Caractéristiques chimiques

La chimie du calcium est similaire à celle d’un métal alcalino-terreux lourd. Le métal réagit lentement avec l’oxygène, la vapeur d’eau et l’azote de l’air pour former un revêtement jaune de l’oxyde, de l’hydroxyde et du nitrure. Il brûle dans l’air ou l’oxygène pur pour former l’oxyde et réagit rapidement avec l’eau chaude pour produire de l’hydrogène gazeux et de l’hydroxyde de calcium. En chauffant, le calcium réagit avec l’hydrogène, les halogènes, le bore, le soufre, le carbone et le phosphore. Bien qu’il soit comparable au sodium en tant qu’agent réducteur, le calcium est plus cher et moins réactif que ce dernier. Cependant, dans de nombreuses applications de désoxydation, de réduction et de dégazage, le calcium est préféré en raison de sa faible volatilité et est utilisé pour préparer le chrome, le thorium, l’uranium, le zirconium et d’autres métaux à partir de leurs oxydes. Le calcium métallique se dissout directement dans l’ammoniac liquide pour donner une solution bleu foncé. En raison de la grande taille de l’ion Ca2+, les nombres de coordination élevés sont courants.

Utilisations et signification

• Le carbonate de calcium est pris comme un antiacide est efficace pour traiter l’indigestion.
• Donner du gluconate de calcium par voie intraveineuse (par IV) peut inverser l’hyperkaliémie, une condition dans laquelle il y a trop de potassium dans le sang.
• La prise de calcium par la bouche est efficace pour traiter et prévenir l’hypocalcémie. Il est également administré par voie intraveineuse (par IV) pour traiter les niveaux très bas de calcium dans le corps.
• La prise de carbonate de calcium ou d’acétate de calcium par voie orale est efficace pour contrôler les niveaux élevés de phosphate dans le sang, qui sont présents chez les personnes souffrant d’insuffisance rénale.
• La prise de calcium par voie orale est efficace pour prévenir la perte osseuse et traiter l’ostéoporose.
• Le calcium est un cofacteur pour de nombreuses enzymes, ce qui en fait un composant vital du système biologique.
• Le calcium affecte le muscle lisse qui entoure les vaisseaux sanguins et le fait se détendre. Il existe divers canaux ioniques dans la membrane des cellules vivantes qui sont contrôlés par le niveau de calcium dans le corps.
• Il est important de noter que le calcium n’est pas facilement absorbé sans la présence de la vitamine D.

Isotopes

Il existe six isotopes naturels du calcium, notamment ; Ca-40 est le plus abondant (97 pour cent de l’abondance naturelle), Ca-44 (2 pour cent de l’abondance naturelle) ; Ca-42 (0.6 pour cent de l’abondance naturelle) ; Ca-48 est le plus stable (0,2 pour cent de l’abondance naturelle) ; Ca-43 (0,1 pour cent de l’abondance naturelle) ; Ca-46 (0,004 pour cent de l’abondance naturelle). C’est le premier élément à avoir une faible densité et à posséder six isotopes naturels.