A kalcium egy lúgos földfém és már az őskor óta ismert. Antoine Lavoisier fedezte fel 1787-ben, és 1808-ban izolálták tiszta formában. A kalcium fontos tápanyag az emberi szervezet számára.

Felfedezés és történelem

A kalcium története i. e. 7000-ig nyúlik vissza, amikor a kalciumot mész formájában szobrok készítéséhez használták vakolatként és építőanyagként. A kalcium elnevezés a “calx” szóból származik, amely latinul a meszet jelenti. A kalcium egy másik formáját, a kalcium-szulfátot, amelyet gipsznek neveznek, a gízai nagy egyiptomi piramis építésénél használták. Később, 1787-ben Antoine Lavoisier a meszet egy új kémiai elem oxidjának tekintette. A kalciumot először Sir Humphry Davy izolálta 1808-ban Angliában. Mész és higany-oxid keverékét elektrolízissel oldotta meg. Néhány más tudós, Magnus Pontin és Jöns Jacob Berzelius szintén kalcium-amalgámot állított elő, miután mész és higany-oxid keverékén elektrolízist végzett.

Kalcium

.

Előfordulása

A kalcium nagyon reaktív és szabad formában nem fordul elő. A földkéregben karbonát, szulfát, fluorid, szilikát és borát formájában fordul elő. A kalcium-karbonát a márványban, krétában, mészkőben és kalcitban fordul elő. A kalcium-szulfát (CaSO4) az anhidritben és a gipszben, a kalcium-fluorid a folypátban vagy fluoritban (CaF2), a kalcium-foszfát pedig az apatitban fordul elő. A kalcium számos szilikátban és alumínium-szilikátban is előfordul. Szinte minden természetes víz, beleértve a tengervizet is, tartalmaz kalcium-karbonátot és kalcium-szulfátot vagy mindkettőt. Sok élőlény kalciumvegyületeket koncentrál a héjában vagy a vázában. A kalcium-karbonát például az osztrigák héjában és a korallok csontvázában képződik.

Fizikai jellemzők

Fizikai és kémiai tulajdonságai leginkább a stronciumhoz és a báriumhoz hasonlítanak. Az ötödik leggyakoribb elem a földkéregben és a harmadik leggyakoribb fém a vas és az alumínium után. A kalcium atomi száma 20, atomsúlya 40,078. A kalcium sűrűsége 1,55 gramm köbcentiméterenként. Olvadáspontja 842 °C, forráspontja 1494 °C. A kalcium keményebb, mint az ólom, de késsel erőlködéssel vágható. A kalcium az elektromosságot rosszabbul vezeti, mint a réz vagy az alumínium (térfogat szerint), de nagyon kis sűrűsége miatt tömeg szerint jobb vezető. A légköri oxigénnel reakcióba lép, ami a legtöbb alkalmazásban kedvezőtlenné teszi a felhasználását, de az űrben való felhasználását fontolgatják.

Kémiai jellemzők

A kalcium kémiai tulajdonságai a nehéz alkáliföldfémekhez hasonlóak. A fém lassan reagál a levegő oxigénjével, vízgőzével és nitrogénjével, és az oxid, hidroxid és nitrid sárga bevonatot képez. Levegőn vagy tiszta oxigénnel égve oxidot képez, meleg vízzel pedig gyorsan reagál hidrogéngáz és kalcium-hidroxid keletkezésével. Melegítéskor a kalcium hidrogénnel, halogénekkel, bórral, kénnel, szénnel és foszforral reagál. Bár redukálószerként összehasonlítható a nátriummal, a kalcium drágább és kevésbé reaktív, mint az utóbbi. Számos dezoxidáló, redukáló és gázmentesítő alkalmazásban azonban a kalciumot előnyben részesítik alacsonyabb illékonysága miatt, és króm, tórium, urán, cirkónium és más fémek oxidjaikból történő előállítására használják. A kalciumfém közvetlenül oldódik folyékony ammóniában, és sötétkék oldatot ad. A Ca2+ ion nagy mérete miatt gyakoriak a magas koordinációs számok.

Használat és jelentősége

• A kalcium-karbonátot savlekötőként szedve hatásos az emésztési zavarok kezelésére.
• A kalcium-glükonát intravénás (vénás) adása visszafordíthatja a hiperkalémiát, azt az állapotot, amikor túl sok kálium van a vérben.
• A kalcium szájon át történő szedése hatékony a hipokalcémia kezelésére és megelőzésére. Intravénásan (vénásan) is adható a szervezet nagyon alacsony kalciumszintjének kezelésére.
• A kalcium-karbonát vagy kalcium-acetát szájon át történő szedése hatékony a vér magas foszfátszintjének szabályozására, amely a veseelégtelenségben szenvedőknél fordul elő.
• A kalcium szájon át történő szedése hatékony a csontvesztés megelőzésére és a csontritkulás kezelésére.
• A kalcium számos enzim kofaktora, ami a biológiai rendszer létfontosságú összetevőjévé teszi.
• A kalcium hatással van az ereket körülvevő simaizomzatra, és ellazítja azt. Az élő sejtek membránjában különböző ioncsatornák vannak, amelyeket a szervezetben lévő kalcium szintje szabályoz.
• Fontos megjegyezni, hogy a kalcium nem szívódik fel könnyen a D-vitamin jelenléte nélkül.

Izotópok

A kalciumnak hat természetes izotópja van, köztük; Ca-40 a leggyakoribb (a természetes gyakoriság 97 százaléka), Ca-44 (a természetes gyakoriság 2 százaléka); Ca-42 (0.a természetes gyakoriság 6 százaléka); Ca-48 a legstabilabb (a természetes gyakoriság 0,2 százaléka); Ca-43 (a természetes gyakoriság 0,1 százaléka); Ca-46 (a természetes gyakoriság 0,004 százaléka). Ez az első olyan elem, amelynek alacsony a sűrűsége és hat természetes izotópja van.