Calcio, Ca, numero atomico 20
Storia, presenza, estrazione, utilizzo e prezzi del calcio
Il calcio (calcio germanizzato scritto) è un elemento chimico con l'elemento simbolo Ca e il numero atomico 20. Nella tavola periodica è nel secondo gruppo principale, o 2. Gruppo IUPAC e quindi appartiene ai metalli delle terre alcaline. L'ortografia del calcio corrisponde allo standard IUPAC ed è considerato tecnico.
Il calcio elementare è un metallo bianco argenteo lucido. In termini di frazione di massa (ppmw), è il quinto elemento più abbondante dopo ossigeno, silicio, alluminio e ferro. A causa della sua forte reattività, si verifica solo chimicamente come componente dei minerali. Questi includono z. Come calcite, aragonite e dolomite in calcare, marmo e gesso e gesso (solfato di calcio). L'idrossiapatite (fosfato di calcio) è un componente essenziale di ossa e denti.
Storia
Il nome "Calcio" deriva dal latino calx. Così i romani chiamavano calce, calcare, gesso e malta di calce (Baukalk).
Il calcio elementare ha vinto Humphry Davy 1808 per la prima volta facendo evaporare il mercurio dall'amalgama di calcio elettrolitico.
Presenza
Nell'ambiente, il calcio si presenta solo in forma legata. Un'eccezione è probabilmente una varietà di fluorite ("stinkspat") nel cui reticolo cristallino probabilmente il calcio colloidale era formato da radiazioni radioattive naturali. Minerali contenenti calcio come calcite e gesso sono presenti in grandi quantità (ad esempio, nelle Alpi ci sono caratteristiche legate alle montagne di calcare - Alpi calcaree settentrionali e Alpi calcaree meridionali).
I composti del calcio sono solubili in acqua, per cui la solubilità del calcio nelle acque sotterranee è essenzialmente determinata dall'eccesso di acido carbonico (saturazione della calce). Pertanto, la questione di quale composto di calcio sia stabile nelle acque sotterranee dipende essenzialmente dal pH delle acque sotterranee. La calcite (Ca [CO3]) e il gesso (Ca [SO4] · 2H2O) predominano come composto di calcio a valori di pH medio-alcalini. A basso pH, il calcio si presenta come Ca2 + (alternato Ca ++).
Il principale processo di entrata del calcio nelle acque sotterranee è l'erosione delle rocce calcaree come il calcare.
Come componente essenziale della materia vivente, il calcio è coinvolto nella costruzione di foglie, ossa, denti e conchiglie. Oltre a K + e Na + Ca2 + svolge un ruolo importante nella trasmissione di stimoli nelle cellule nervose e muscolari. Ma gli ioni di calcio svolgono anche un ruolo importante nella trasduzione del segnale in altre cellule.
Proprietà
Il calcio è più morbido del piombo, ma non può essere tagliato con un coltello. Nell'aria inizia rapidamente. Reagisce violentemente con l'acqua per formare idrossido di calcio e idrogeno. Nell'aria brucia a ossido di calcio e - leggermente - nitruro di calcio. Il calcio finemente distribuito è autoinfiammabile (piroforico).
Il calcio appartiene ai metalli delle terre alcaline. Esiste nei composti chimici quasi esclusivamente nel numero di ossidazione + 2.
Herstellung
Il metallo viene prodotto sotto vuoto riducendo la calce bruciata (ossido di calcio) con polvere di alluminio a 1200 ° C. Sebbene l'alluminio abbia una reattività ed entalpia inferiori rispetto al calcio, quindi l'equilibrio della reazione
Sebbene questo processo sia quasi interamente sul lato sinistro di questa equazione, questo processo di fabbricazione funziona perché il calcio risultante evapora costantemente a questa temperatura e quindi scompare dall'equilibrio. La purificazione viene effettuata per distillazione del calcio.
Utilizzare
Il calcio metallico funge da agente riducente nella metallurgia per la produzione di metalli come torio, vanadio, zirconio, ittrio e altri metalli delle terre rare, come agente riducente nella produzione di acciaio e alluminio, come additivo legante in alluminio, berillio, rame, piombo e leghe di magnesio e come materiale di partenza per la produzione di idruro di calcio.
L'uso tecnico del calcio è principalmente in forma legata.
Il calcare (principalmente carbonato di calcio, CaCO3) e dolomite (CaMg (CO3) 2) sono due delle materie prime più importanti nell'industria di oggi:
Agente antiaderente nella produzione di acciaio. Il consumo è di 0,5 tonnellate di calcare per tonnellata di acciaio
Materiale di partenza per la produzione di calce rapida
Gesso come riempitivo per materie plastiche, ad esempio PVC. L'obiettivo è migliorare la rigidità e la resistenza agli urti e ridurre il restringimento. La conduttività termica anche notevolmente aumentata consente corse più elevate durante l'estrusione.
Il carbonato di calcio a grana fine funge da riempitivo di carta di alta qualità senza legno
La calce o dolomite finemente macinata viene utilizzata come calce da fertilizzante in agricoltura e silvicoltura o come calce da foraggio negli allevamenti.
Il solfato di calcio (gesso) viene utilizzato come materiale da costruzione.
Il carburo di calcio viene utilizzato come materia prima per le sintesi chimiche e per la produzione di fertilizzanti calcio-cianamidici e, in passato, per la sintesi di acetilene (ethyne), quindi il carburo di calcio è più correttamente chiamato acetilide di calcio.
Il cloruro di calcio è altamente igroscopico. Viene quindi utilizzato come agente essiccante, sale antigelo e nel calcestruzzo come acceleratore di presa.
prova
Oltre alla colorazione fiamma rosso-arancio di cationi di calcio, calcio, stronzio e bario vengono rilevati con acido solforico o soluzione di solfato di ammonio. Questa reazione di rilevazione produce precipitati bianchi insolubili in acido. Anche con anioni carbonato, ossalato e dicromato, possono essere prodotti precipitati di vari gradi di solubilità. La loro indagine più dettagliata consente quindi di distinguere i cationi di metalli alcalino terrosi (vedi sotto separazione dei cationi e gruppo carbonato di ammonio).
Nell'analisi di routine (chimica clinica, chimica ambientale, chimica dell'acqua), il calcio viene quantificato fino al livello di traccia mediante fotometria a fiamma. Il limite di quantificazione è 100 μg / l. In concentrazioni più elevate, è anche possibile la titolazione con EDTA contro Eriochrome Black T. Per la determinazione gravimetrica del calcio, viene precipitato con ossalato e calcinato a 600 ° C per ottenere la forma di pesatura del carbonato di calcio.
preanalytics
La concentrazione di calcio è determinata nella diagnostica di laboratorio di routine nel sangue e nelle urine. Il calcio è un parametro importante nella diagnosi del metabolismo osseo e del calcio. Come campione di sangue, è possibile utilizzare sia il siero che il plasma eparinizzato; Di conseguenza, la concentrazione di calcio nel sangue viene definita brevemente come calcio sierico o calcio nel plasma. Nel plasma si deve notare che non viene utilizzato anticoagulante legante il calcio (come citrato o EDTA). Una stasi della vena troppo lunga prima della raccolta del sangue può portare a valori erroneamente elevati.
Analytik
Il calcio è legato nel sangue allo 50% come ioni Ca2 +, allo 35% alle proteine (albumina, globuline) e allo 15% complessato (bicarbonato, lattato, citrato, fosfato). Il livello sierico di calcio varia entro limiti stretti per un calcio totale normale da 2,2 a 2,6 mmol / L (da 9 a 10,5 mg / dL) e un calcio ionizzato normale da 1,1 a 1,4 mmol / L (da 4,5 a 5,6 mg / dL). Gli effetti biologici del calcio sono determinati dalla disponibilità di ioni di calcio liberi, motivo per cui il calcio ionizzato è cruciale.
La concentrazione totale di calcio (calcio totale) nel sangue dipende dalla concentrazione di albumina e deve essere corretta di conseguenza. In alternativa, la concentrazione di calcio ionizzato viene misurata direttamente. Il calcio totale nel siero è determinato mediante spettrometria di assorbimento o spettrometria di emissione atomica di fiamma. Le proprietà fisiche del calcio sono sfruttate.
Il calcio ionizzato è determinato con elettrodi ionoselettivi.
Interpretazione
La concentrazione di calcio è estremamente controllata nel corpo. Un aumento della concentrazione di calcio si chiama ipercalcemia, una riduzione della concentrazione di calcio si chiama ipocalcemia. Cause e sintomi specifici possono essere trovati lì.
I valori esatti dipendono dal metodo di misurazione, motivo per cui il valore di riferimento fornito dal laboratorio è decisivo. Nei bambini, i valori sono leggermente più alti rispetto agli adulti.
Funzioni nell'organismo umano
Il calcio è un elemento quantitativo (definizione: elemento con più di 50 mg per kg di peso corporeo) e quindi non appartiene agli oligoelementi. Con uno stock corporeo compreso tra 1 e 1,1 kg, il calcio è il minerale più abbondante nell'organismo umano. 99% del calcio corporeo è legato alle ossa (oltre allo 90%) e ai denti - il composto idrossiapatite ricco di calcio (Ca5 (PO4) 3 (OH)) conferisce loro stabilità e compattezza. Allo stesso tempo, le ossa servono come deposito per il calcio - in caso di carenza di calcio, una parte di essa può essere rilasciata dalle ossa e resa disponibile per altre attività. La decalcificazione ossea, l'osteoporosi, si verifica principalmente negli anziani. Un aumento dell'assunzione di calcio di circa 1 g / die contribuisce alla prevenzione dell'osteoporosi (terapia DVO di base).
All'interno delle cellule, il calcio svolge un ruolo chiave nell'eccitazione dei muscoli e dei nervi, nel metabolismo del glicogeno, nella divisione cellulare e nell'attivazione di alcuni enzimi e ormoni. Come dimostrato da Setsuro Ebashi per la prima volta, solo l'afflusso di ioni calcio nelle cellule muscolari porta a una contrazione della muscolatura. Al di fuori delle cellule, il calcio è coinvolto nella coagulazione del sangue e nel mantenimento delle membrane cellulari. Il siero del sangue deve essere sempre ad una concentrazione da 2,1 a 2,6 mmol / l calcio, con circa 1 a 1,5 mmol / l in forma ionizzata. È regolato dagli ormoni calcitriolo, calcitonina e ormone paratiroideo. Solo lo 0,1% del calcio presente nel corpo si trova nello spazio extracellulare, di cui 30 a 55% sono legati alle proteine, da 5 a 15% sono sotto forma di complessi (ad es. Bicarbonato di calcio, citrato di calcio, solfato di calcio, fosfato di calcio o lattato di calcio). Solo circa il 50% di calcio extracellulare è presente in forma di ionizzazione libera e quindi in forma biologicamente attiva. I sintomi dell'ipocalcemia si verificano solo in assenza di questo contenuto di calcio ionizzato.
Registrazione
Non tutto il calcio, che viene assorbito dal cibo, viene assorbito nello stomaco. Gli esseri umani assorbono circa il 30% del calcio nella dieta, ma questa percentuale varia con la dieta. Altri fattori influenzano anche l'assorbimento del calcio. L'efficienza dell'assorbimento diminuisce con l'aumentare dell'assunzione di calcio. Nei neonati e nei bambini in crescita, il tasso di assorbimento è fino al 60%, poiché richiedono molto calcio per la formazione ossea. Il tasso di assorbimento scende da 15 a 20% negli adulti, con una domanda crescente di donne in gravidanza.
I gruppi a rischio per l'assunzione inadeguata di calcio sono giovani donne, donne in gravidanza, donne che allattano e anziani.
Il prerequisito per il calcio che deve essere assorbito dall'organismo in grandi quantità è un adeguato apporto di vitamina D3. L'apporto simultaneo di acido ossalico e acido fitico e i loro sali (ossalati, fitati) riduce l'assorbimento del calcio. Il calcio viene escreto attraverso le urine, per cui tra l'altro un elevato apporto di proteine, sale da tavola, caffè o alcool aumenta l'escrezione di calcio.
Il profilo specifico degli aminoacidi, in particolare degli aminoacidi contenenti zolfo, determina l'effetto calciuretico (escrezione di calcio attraverso la promozione dei reni) delle proteine alimentari. I solfati formati nel metabolismo da tali aminoacidi aumentano l'acidità delle urine, il che si traduce in una maggiore quantità di calcio che viene secreta nelle urine. Gli aminoacidi contenenti zolfo si trovano sia negli alimenti di origine animale che nelle piante alimentari, ad esempio i cereali.
fonti di calcio
Livelli di calcio approssimativi in mg per 100 g cibo (contenuto di consumo):
- Seme
- Papavero: 2500 mg
- Semi di canapa: da 144 a 954 mg
- Sesamo: 800 mg
- Mandorle, nocciole e amaranto: da 200 a 250 mg
- Noci del Brasile: 170 mg
- Soia cotta: 70 mg
- Farina d'avena e semi di girasole: 50 mg
- prodotti lattiero-caseari
- formaggio
- Formaggio a pasta dura: da 1100 mg a 1300 mg
- Formaggio a fette: da 500 mg a 1100 mg
- Formaggio a pasta molle: da 300 mg a 500 mg
- Latte, yogurt e kefir: da 100 mg a 150 mg
- Siero di latte: da 70 mg a 100 mg
- vegetale
- Ortiche: 360 mg
- Cavolo, prezzemolo: da 200 mg a 250 mg
- Crescione, dente di leone e rucola: da 150 mg a 200 mg
- Cavolo cinese, finocchio, broccoli, rafano: da 100 mg a 150 mg
- Sedano sbiancante: 80 mg
- Barbabietole: 20 mg
- frutta
- Fichi secchi: 250 mg
- Banane: 8 mg
- Pane integrale: 50 mg
- Acqua minerale: da 2 mg a> 50 mg
Rischi per la salute
Contrariamente alla salute dei reni, un paziente in dialisi non può espellere l'eccesso di calcio attraverso l'urina e l'osso di solito non assorbe il calcio offerto. Quindi c'è il rischio che il calcio si depositi nei vasi e nei tessuti molli. Il carbonato di calcio, usato come legante del fosfato, può contribuire alla calcificazione cardiovascolare. Uno studio di due anni di 2004 ha mostrato una correlazione coerente tra l'assunzione di carbonato di calcio e l'arteriosclerosi progressiva nei pazienti in emodialisi.
Nell'anno 2010 Bolland ha pubblicato, tra gli altri, sul British Medical Journal una meta-analisi, che afferma che i preparati di calcio senza colecalciferolo (vitamina D3) aumentano il rischio di infarto fino al 30%. Questo effetto dovrebbe manifestarsi dose-dipendente da una supplementazione giornaliera di 500 mg di calcio senza vitamina D3. Ictus e decessi sono aumentati anche nel gruppo degli integratori di calcio. Questo lavoro è stato criticato per la sua metodologia. Nei dati presentati da Bolland et al., La Drug Commission dell'Associazione medica tedesca non ha riconosciuto prove sufficienti di un aumentato rischio di infarto dall'uso di integratori di calcio. In una dichiarazione, la Commissione ha anche sottolineato che il solo uso di calcio nella meta-analisi per la correzione di un disturbo metabolico osteoporotico senza somministrazione aggiuntiva di vitamina D3 non è raccomandato nelle attuali linee guida tedesche. D'altra parte, i benefici della sostituzione combinata di calcio e vitamina D3 per la prevenzione delle fratture sono limitati e dipendono da fattori come l'assunzione di calcio nella dieta, le concentrazioni sieriche di vitamina D, l'età, l'assistenza domiciliare e il rischio iniziale di fratture. Non ci sono dati significativi che dimostrano che l'integrazione di calcio è benefica nelle persone in normali cure con calcio e vitamina D3. D'altra parte, si potrebbero dimostrare effetti negativi come un aumento del rischio di calcoli renali. Pertanto, gli integratori di calcio non possono essere generalmente raccomandati. Al contrario, sarebbe necessario identificare i gruppi a rischio che potrebbero trarre beneficio da calcio aggiuntivo. L'assunzione totale di calcio (dieta più integratore) dovrebbe essere compresa tra 1000 e 1500 mg, secondo la Commissione.
Anche gli studi dell'anno 2013 indicano un aumento della mortalità attraverso una sostituzione eccessiva di calcio. Uno studio svedese mostra che le donne che sono state inutilmente sostituite con calcio, nonostante abbiano ricevuto abbastanza calcio nella dieta, hanno avuto un aumento della mortalità. Negli uomini, un altro studio ha riscontrato un aumentato rischio di sostituzione cardiovascolare del calcio.
Due studi prospettici di coorte hanno dimostrato che il consumo di dosi di calcio> 2000 mg al giorno è associato ad un aumentato rischio di cancro alla prostata. Altri due studi prospettici di coorte non hanno trovato alcuna associazione per dosi di calcio di 1330 e 1840 mg al giorno. Si sospetta una produzione carente di vitamina D3 come sfondo dell'aumento del rischio. Un'elevata assunzione di calcio riduce la produzione di colecalciferolo del corpo e studi preclinici hanno dimostrato diversi effetti potenzialmente benefici della vitamina sul cancro alla prostata. Non è chiaro in che misura il consumo di calcio in relazione al consumo di grassi (da latte e latticini) contribuisca al rischio.
Connessioni
- apatite
- Carbonato di calcio, calcare, marmo
- Ossido di calcio, calce viva
- Idrossido di calcio, calce spenta
- Solfato di calcio, anidrite, gesso, bassanite
- fluoruro di calcio
- Calciumchlorid
- calcio
- ioduro di calcio
- carburo di calcio
- nitrato di calcio
- fosfato di calcio
- silicato di calcio
- acetato di calcio
- citrato di calcio
- gluconato di calcio
- lattato di calcio
- calcio lattato gluconato
- propionato di calcio
- Calciumdinatriumethylendiamintetraacetat
- bromato di calcio
Prezzi, grafici e corsi storici
