Calciu (element chimic)

iso	N / A	TD	DM	DE	DP
⁴⁰ aprox	96,941%	Ca este stabil cu 20 de neutroni
⁴¹ aprox	sintetic	103 000 de ani	ε	0,421	⁴¹ K
⁴² aprox	0.647%	Ca este stabil cu 22 de neutroni
⁴³ aprox	0,135%	Ca este stabil cu 23 de neutroni
⁴⁴ Aprox	2,086%	Ca este stabil cu 24 de neutroni
⁴⁶ aprox	0,004%	Ca este stabil cu 26 de neutroni
⁴⁸ aprox	0,187%	4,2 × 10 ¹⁹ ani	ββ ^-	4.272	⁴⁸ Ti

iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timp de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Calciul este elementul chimic cu numărul atomic 20 și simbolul său este Ca. Este un metal alcalin pământos moale, gri, utilizat ca agent de reducere în exploatarea torului , uraniului și zirconiului ; atunci când este expus la aer, formează un strat de oxid întunecat. Proprietățile sale fizice și chimice sunt similare cu cele mai grele, stronțiul și bariul . Este al cincilea cel mai abundent element din scoarța terestră și al treilea cel mai abundent metal, după fier și aluminiu . Cel mai comun compus de calciu găsit pe Pământ este carbonatul de calciu , găsit în calcar și fosile datând din viața marină ancestrală; gips , anhidrit , fluorit și apatit sunt, de asemenea, surse de calciu.

Numele derivă din calxul latin , „var”, care înseamnă obținut prin încălzirea calcarului . Compușii săi sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri, deși chimia lor a fost necunoscută până în secolul al XVII-lea . A fost izolat pentru prima dată de Humphrey Davy în 1808, prin electroliza oxidului său. Deși metalul pur nu poate avea multe aplicații datorită reactivității sale ridicate, este adesea utilizat în cantități mici ca componentă a aliajelor de oțel, în timp ce unele aliaje de plumb și calciu sunt uneori folosite la fabricarea bateriilor auto. Pe de altă parte, compușii de calciu sunt foarte răspândiți în multe sectoare: de exemplu, sunt utilizați în industria alimentară, în industria farmaceutică, în fabrica de hârtie ca înălbitori, în ciment, în producția de săpunuri și ca izolatori electrici.

Calciul este al cincilea cel mai abundent element din corpul uman și cel mai abundent metal. Ionii de calciu joacă un rol vital în fiziologia și biochimia organismului și a celulei ca electroliți . Acestea joacă un rol important în căile de transducție a semnalului , unde acționează ca un al doilea mesager , în eliberarea neurotransmițătorilor din neuroni , în contracția tuturor tipurilor de celule musculare și în fertilizare . Multe enzime necesită ioni de calciu ca cofactor . Ionii de calciu din afara celulelor sunt, de asemenea, importanți în menținerea diferenței de potențial între membranele celulare excitabile, precum și formarea corectă a oaselor.

fundal

Primele utilizări ale calciului sau ale derivaților săi datează din 2500 î.Hr., când în Mesopotamia era folosit ca var pentru prelucrarea unor statuete reprezentând divinități. În ciuda acestui fapt, varul a fost folosit și de comunitățile primitive. Varul (din latinescul calx, calcis însemnând var ) a devenit apoi cunoscut și folosit de romani încă din secolul I. ^[1] Cu toate acestea, calciul ca element nu a fost descoperit decât în 1808 . ^[1] După ce a aflat că suedezul Berzelius și Pontin au pregătit amalgam de calciu prin electrolizarea varului în mercur , Humphry Davy a reușit să izoleze metalul pur. ^[1] Difuzarea pe scară largă a calciului pur a avut loc numai în prima jumătate a secolului al XX-lea.

Izotopi

Calciul are șase izotopi stabili , dintre care doi se găsesc în natură: ⁴⁰ Ca (97%, stabil) și ⁴¹ Ca (3%, radioactiv cu un timp de înjumătățire de 103.000 de ani). ⁴⁰ Ca, împreună cu ⁴⁰ Ar , este unul dintre produsele decăderii de ⁴⁰ K. În timp ce datarea K-Ar este frecvent utilizată în geologie , abundența mare de Ca împiedică utilizarea a ⁴⁰ Ca pentru datarea rocilor; cu toate acestea, au fost dezvoltate tehnici de datare K-Ca bazate pe spectrometre de masă capabile să rezolve vârful de diluție izotopic dublu. Spre deosebire de ceilalți izotopi cosmogeni produși în atmosfera superioară, ⁴¹ Ca este produsă de activarea neutronică a ⁴⁰ Ca: cea mai mare parte a producției de ⁴¹ Ca are loc în primul metru de grosime a solului, unde fluxul de neutroni cosmici este încă destul de intens. ⁴¹ Ca a fost studiat cu atenție în astrofizică , deoarece se descompune în ⁴¹ K, un indicator important al anomaliilor din sistemul solar .

Abundență și disponibilitate

Calciul este al cincilea cel mai abundent element din scoarța terestră (din care constituie 3%) ^[1] și este o parte esențială a frunzelor, oaselor, dinților și cojilor. ^[1] Datorită reactivității sale chimice cu apa, calciul pur nu se găsește în natură, cu excepția unor organisme vii în care ionul Ca ²⁺ joacă un rol cheie în fiziologia celulară. Acest element metalic se găsește în cantități mari în calcar , gips și fluorit , toate roci din care este o componentă fundamentală. Apatitul este fluorofosfat de calciu sau clorofosfat. Electroliza de topitură de clorură de calciu _(CaCl2) pot fi utilizate pentru obținerea de calciu metalic pur conform următoarelor reacții:

catod : Ca ²⁺ + 2 și ^- → Ca

anod : Cl ^- → ½ Cl ₂ ( gaz ) + și ^-

Metode de preparare

Se obține prin electroliză din fluorură de calciu .

Caracteristici

În testul cu flacără , calciul arde cu o flacără galben-portocalie. ^[1] Când este expus la aer, acesta este acoperit cu un strat alb de nitrură de calciu . ^[1] Reacționează cu apa prin deplasarea hidrogenului și formarea hidroxidului de calciu .

Compuși

Oxidul de calciu (CaO), numit și var viu , este utilizat în multe procese de rafinare chimică și se obține prin coacerea calcarului . Căldura se disociază carbonatul de calciu , care formează calcar _(CaCO3) în oxid de calciu (CaO) și dioxid de carbon _(CO2).

Oxidul de calciu are multiple utilizări, atât ca în procesele de rafinare chimică (de exemplu în producția de oțel, în extracția aurului și nichelului din mineral) sau în construcția de drumuri și căi ferate pentru stabilizarea terenurilor și transformat în calciu hidroxid (Ca (OH) ₂ , cunoscut și sub numele de „var hidratat”), prin adăugarea de apă la oxidul de calciu. Varul hidratat poate avea atât o utilizare chimică, de exemplu în stațiile de epurare a apelor uzate, cât și o utilizare în construcții ca tencuială, de obicei amestecată cu nisip și, în unele cazuri, și ciment (mortare uscate sau premixuri pentru construcții).

Carbonatul de calciu joacă un rol fundamental în formarea stalactitelor și stalagmitelor , ^[1] care se formează atunci când apa curge prin calcar sau alte roci carbonatate, dizolvând o mică parte din ele. Carbonatul de calciu este, de asemenea, una dintre substanțele responsabile de așa-numita „ duritate a apei ”. ^[1]

Alți compuși de calciu importanți sunt: azotat de calciu, sulfat de calciu , clorură de calciu , carbură de calciu , cianamidă de calciu , hipoclorit de calciu , hidrogen fosfat de calciu și tioglicolat de calciu trihidrat .

Aplicații

Dietă

Calciul este o componentă importantă a unei diete echilibrate. Lipsa de calciu încetinește formarea și creșterea oaselor și a dinților și provoacă slăbirea acestora: dimpotrivă, la persoanele cu boli de rinichi, un exces de calciu din dietă duce la formarea de pietre la rinichi . ^[2] Aproximativ un kilogram de calciu este prezent în corpul nostru, din care 99% este fixat în oase, iar restul circulă liber în sânge.

Vitamina D este necesară organismului pentru a absorbi calciul din alimente.

Capacitatea inimii de a dezvolta tensiune pe baza numărului de interacțiuni actin-miozină (numite contractilitate) depinde de concentrația de calciu Ca ²⁺ ionilor în sânge și miocardice fibre.

Cristalele de carbonat de calciu de formă romboedrale sunt în special absorbite de organism și fiind într-o astfel de formă în corali, sunt extrase din industrii pentru producerea suplimentelor alimentare în mod normal din depozite de origine fosilă de corali . ^[3]

Alte utilizări ale calciului

Agent de reducere în exploatarea torului , uraniului și zirconiului . ^[1]
Ca dezoxidant, desulphurizer sau de- combustibil pentru diverse feroase aliaje și neferoase. ^[1]
Ca agent de legare în producția multor aliaje de aluminiu , beriliu , cupru , plumb și magneziu . ^[1]
Este un element constitutiv al cimentului Portland ^[1] și al mortarelor utilizate în construcții.
Ca îngrășământ pentru anumite tipuri de plante, cum ar fi ardeii din specia Capsicum chinense .
Ca o componentă a aliajelor pentru producerea plăcilor de baterii plumb-acid .

Rolul calciului în organismele biologice

Calciul este luat în principal din dietă, dar este absorbit doar parțial de intestin (aproximativ 30%), în timp ce restul este eliminat în fecale. Un rol important îl joacă PTH ( hormonul paratiroidian ) care la nivelul tubilor renali permite reabsorbția ionilor de Ca și la nivel osos favorizează eliberarea de Ca de către osteoclasti și, de asemenea, favorizează activarea Vitaminei D care permite o mai mare absorbție în intestin . Enzima fosfatază este o glicoproteină care hidrolizează monoesterii fosforici. Se găsește în osteoblaste și este necesar pentru mineralizarea calciului, care prin fosfatază se leagă de osteocalcină, principala proteină a țesutului osos, produsă de osteoblaste. În cazul osteoporozei, există un exces de eliberare de calciu din schelet datorită efectului osteoclastelor comparativ cu cel depus în țesutul osos nou format de osteoblaste, deseori asociat și cu o absorbție intestinală insuficientă a calciului. La plante, reglează închiderea stomatelor acționând asupra canalelor K. Calciul este al patrulea factor de coagulare a sângelui .

Reglarea nivelului de calciu intracelular

Acțiunea unor medicamente și a numeroaselor evenimente fiziologice (eliberarea neurotransmițătorului în sinapse ; contracția musculară etc.) se dezvoltă prin modificarea directă sau indirectă a concentrațiilor intracelulare de calciu (Ca ²⁺ ). Într-o celulă în repaus, cea mai mare parte a Ca ²⁺ este sechestrată în organite, în principal în reticulul endoplasmatic și mitocondrii , iar calciul intracelular este menținut la concentrații foarte scăzute, aproximativ ^10-7 mol / l. Concentrația de Ca2 ⁺ extracelular este de aproximativ 2,4 mmol / l. Această diversitate de concentrații creează un gradient puternic care favorizează intrarea de Ca ²⁺ în celule. Concentrația intracelulară de calciu este menținută scăzută de activitatea mecanismelor de transport active care extrudă Ca ²⁺ prin membrana celulară și o pompează în reticulul endoplasmatic și de permeabilitatea normală scăzută a Ca ²⁺ a membranei plasmatice și a ER. Reglarea calciului intracelular implică trei mecanisme principale:

controlul intrării Ca ²⁺
controlul extrudării Ca ²⁺
Schimb de Ca ²⁺ între citosol și siturile de acumulare intracelulară

Deoarece cantități excesive de calciu intracelular activează o cascadă enzimatică care distruge citoscheletul ducând la moartea celulei, concentrațiile ridicate de calciu sunt tamponate imediat de celulă prin sinteza substanțelor chelatoare (cum ar fi EDTA ).

Mecanisme care reglează intrarea calciului

Există trei căi principale utilizate de Ca ²⁺ pentru a pătrunde în celule prin membrana plasmatică :

canale de calciu cu tensiune
canale de calciu operate de liganzi
canale de calciu operate de calciu acumulat (SOC)

Canalele de calciu activate de tensiune

Canalele de calciu activate prin tensiune permit intrarea unei cantități semnificative de Ca ²⁺ în celule după depolarizarea membranei. Aceste canale activate de tensiune sunt extrem de selective pentru Ca ²⁺ și nu permit trecerea Na ⁺ sau K ⁺ ; în celulele excitabile sunt de asemenea omniprezente și permit ca Ca ²⁺ să intre în celulă atunci când este depolarizată ca în cazul potențialului de acțiune . Dintre canalele de Ca dependente de tensiune sunt identificate canalele LVA ( activare de joasă tensiune ) care sunt activate la tensiuni negative (în jur −50 mV ) și dau naștere unui curent tranzitor de intensitate redusă, fiind astfel definit ca canale de calciu de tip T: „din engleză Tiny and Transient”. Există alte canale dependente de tensiune, care se activează la potențiale mai pozitive (de la -30 mV la valori mai pozitive) și, prin urmare, sunt definite ca HVA ( activare de înaltă tensiune ). Acestea din urmă dau naștere la curenți mari și de durată de câteva sute de milisecunde, fiind numiți și canale de Ca de tip L „mari și lungi”.

În afară de un grup istoric de „blocanți ai canalelor de calciu” (verapamil, diltiazem), există puține medicamente utilizate clinic capabile să influențeze direct aceste canale; multe medicamente acționează indirect asupra lor prin interacțiunea altor canale de calciu care sunt activate la potențiale mai pozitive (de la -30 mV în sus) și receptorii cuplați cu proteina G.

Canalele activate de liganzi

Majoritatea canalelor cationice activate de liganzi și sensibile la neurotransmițătorii excitatori sunt relativ neselective, permițând trecerea atât a Ca ^{2+, cât} și a altor cationi . Cel mai important dintre acestea este N-metil-D-aspartat (NMDA) de tip glutamat de receptor al cărui canal este deosebit de permeabilă la ^{Ca2 +} și reprezintă cel mai important mecanism pentru absorbția ^{Ca2 +} prin postsynaptic neuroni. In nervos central , sistem . Activarea acestui receptor poate determina o intrare atât de rapidă de Ca ²⁺ să conducă la moartea celulară, în principal prin activarea proteazelor dependente de calciu, dar și prin activarea apoptozei . Acest mecanism, numit excitotoxicitate , este probabil implicat în diferite boli neurodegenerative .

Canalele de calciu reglate prin acumulare

SOCs sunt canale în membrana celulară , care se deschid pentru a permite Ca ²⁺ să intre când ²⁺ depozitele ER Ca au fost epuizate. Similar canalelor ER și SR, aceste canale pot amplifica creșterea citosolică a Ca ²⁺ , care inițial rezultă din eliberarea din depozite.

Mecanisme de extrudare a calciului

Extrudarea calciului prin membrana plasmatică sau acumularea acestuia în reticulul endoplasmatic este mediată de transportul activ și depinde de activitatea unei ^ATPaze dependente de Ca ²⁺ asemănătoare cu Na ⁺ -K ⁺ ATPaza care pompează Na ⁺ din celulă prin schimbarea acesteia cu K ⁺

Calciul este extrudat din celulă și prin schimbul cu Na ⁺ prin schimbul Na ⁺ - Ca ²⁺ . Schimbătorul transferă 3 Na ⁺ spre interior pentru un Ca ^{2+ de ieșire} și, prin urmare, produce un curent net de hiperpolarizare atunci când Ca ²⁺ este extrudat.

Mecanisme de eliberare a calciului

Există două tipuri principale de canale de calciu în membranele ER și SR, care joacă un rol important în controlul eliberării de Ca ²⁺ din aceste locuri de stocare.

Receptorul inozitol trifosfat (IP ₃ R) . Acest receptor este activat de IP ₃ , un al doilea mesager produs prin interacțiunea diferiților liganzi cu receptorii lor cuplați cu proteina G. IP ₃ R constituie principalul mecanism prin care receptorii cuplați la proteina G produc o creștere intracelulară a calciului.
Receptorul ryanodinei (RyR) joacă un rol deosebit de important în mușchiul scheletic, unde RyR -urile reticulului sarcoplasmatic sunt cuplate la receptorii dihidropiridinici aflați în tubulii T. Această cuplare are ca rezultat o eliberare de Ca ^{2+ în} urma potențialului de acțiune. fibra musculara.

Atât IP ₃ R, cât și RyR sunt sensibile la Ca ²⁺ și deschid creșteri mai rapide ale calciului intracelular. Acest fenomen sugerează că eliberarea de Ca ²⁺ tinde să fie un fenomen regenerativ, întrucât o creștere inițială a Ca ²⁺ promovează eliberarea unui alt Ca ²⁺ din SR.

Sensibilitatea RyR la Ca ²⁺ este crescută de cofeină .

Precauții

Simboluri de pericol chimic
Pericol
fraze H	261 -EUH014
Expresii R.	R 15
sfat P	223 - 232 - 501 - 402 + 404 ^[4] ^[5]
Fraze S.	S 2-8-24 / 25-43
Produsele chimice trebuie manipulat cu precauție
Avertizări

Calciul sub formă de pulbere este inflamabil.

Un aport cantitativ foarte mare de săruri de calciu poate provoca hipercalcemie și / sau hipercalciurie . Hipercalcemia (excesul de calciu din sânge) poate provoca tulburări ale ritmului cardiac și simptome neurologice. Hipercalciuria (excesul de calciu în urină) poate provoca precipitarea sărurilor de calciu (oxalat sau fosfat de calciu) în parenchimul renal sau formarea de pietre în căile excretoare. De aici și posibilitatea insuficienței renale și / sau a colicilor renale .

Notă

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ( EN ) Thermopedia, "Calciu"
^ Alimente și oase , pe lios.it. Adus la 28 ianuarie 2015 (arhivat din original la 12 august 2015) .
^ Prospect colecalcic, Clinica Humana
^ Eliminați în conformitate cu legile în vigoare.
^ Cartea de fotbal , pe IFA-GESTIS . Adus la 12 iunie 2021 (arhivat din original la 16 octombrie 2019) .

Bibliografie

Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikicitată conține citate din sau despre fotbal
Wikționarul conține dicționarul lema « fotbal »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre fotbal

linkuri externe

Fotbal , pe Treccani.it - Enciclopedii on-line , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Fotbal / Fotbal (altă versiune) , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
( EN ) Fotbal , pe WebElements.com .
( EN ) Fotbal , pe EnvironmentalChemistry.com .

Controlul autorității	Thesaurus BNCF 8953 · LCCN (RO) sh85018768 · GND (DE) 4069806-3 · BNF (FR) cb11976285h (data) · BNE (ES) XX531346 (data) · NDL (RO, JA) 00565069

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei

[thermo-1] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ( EN ) Thermopedia, "Calciu"

[2] Alimente și oase , pe lios.it. Adus la 28 ianuarie 2015 (arhivat din original la 12 august 2015) .

[3] Prospect colecalcic, Clinica Humana

[4] Eliminați în conformitate cu legile în vigoare.

[5] Cartea de fotbal , pe IFA-GESTIS . Adus la 12 iunie 2021 (arhivat din original la 16 octombrie 2019) .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

V · D · M Coagularea sângelui
Factori de coagulare	Fibrinogen Fibrină (I) Protrombină Trombină (II) Factor de țesut (III) Calciu (IV) Proaccelerină (V) Accelerină (VI) Proconvertină (VII) Factor antihemofilic A (VIII) Factor de Crăciun (IX) Factor Stuart-Prower (X) PTA (XI) Factorul Hageman (XII) Fibrinaza (XIII) HMWK vWF
Inhibitori	Antitrombina · Proteina C · Proteina S · Proteina Z · Heparina · TFPI
Fibrinoliza	Plasmin · tPA / Urokinază · PAI-1 / 2 · α2-AP · TAFI