Kalsium

Kemiallinen alkuaine kalsium (Ca), jonka järjestysluku on 20, on viides alkuaine ja kolmanneksi yleisin metalli maankuoressa. Metalli on trimorfinen, kovempi kuin natrium, mutta pehmeämpi kuin alumiini. A samoin kuin beryllium ja alumiini, ja toisin kuin emäksiset metallit, se ei aiheuta ihon palamista. Se on kemiallisesti vähemmän reaktiivinen kuin emäksiset metallit ja kuin muut maa-alkalimetallit.

Veteen liuenneet kalsiumionit muodostavat saostumia putkissa ja kattiloissa sekä silloin, kun vesi on kovaa eli kun se sisältää liikaa kalsiumia tai magnesiumia. Tämä voidaan välttää vedenpehmentimillä. Teollisuudessa sulasta kalsiumkloridista erotetaan metallinen kalsium elektrolyysillä. Sitä saadaan käsittelemällä karbonatisoituneita mineraaleja kloorivetyhapolla tai kuten karbonaattien Solvay-prosessin alituote.

Kosketuksessa ilman kanssa kalsium kehittää oksidi- ja nitridipinnoitteen, joka suojaa sitä edelleen korroosiolta. Se palaa ilmassa korkeassa lämpötilassa tuottaen nitridiä.

Kaupallisesti tuotettu metalli reagoi helposti veden ja happojen kanssa ja siitä syntyy vetyä, joka sisältää epäpuhtauksina huomattavia määriä ammoniakkia ja hiilivetyjä.

Sovellukset

Metallia käytetään laakereissa käytettävien alumiiniseosten valmistuksessa, apuna lyijyn irrottamisessa lyijyn sisältämästä vismutista sekä grafiittihiilen hallitsemisessa sulatetun raudan sisällä. Sitä käytetään myös hapenpoistoaineena monien terästen valmistuksessa, pelkistysaineena kromin, toriumin, zirkoniumin ja uraanin kaltaisten metallien valmistuksessa sekä kaasumaisten typpi- ja argonseosten erotusaineena. Kalsiumia käytetään seosaineena alumiini-, beryllium-, kupari-, lyijy- ja magnesiumseosten valmistuksessa. Sitä käytetään myös rakennuksissa käytettävien sementtien ja laastin valmistuksessa.

Kalsiumoksidia, CaO:ta, valmistetaan hiiltyneiden mineraalien termisellä hajoamisella uuneissa jatkuvatoimista petiprosessia soveltaen. Oksidia käytetään korkean intensiteetin valokaarissa (kalkkivalo) sen epätavallisten spektriominaisuuksien vuoksi ja dehydratoivana teollisena aineena. Metallurgiateollisuus käyttää oksidia laajalti rautaseosten pelkistyksessä.

Kalsiumoksidilla, Ca(OH)2, on monia sovelluksia, joissa hydroksyyli-ionia tarvitaan. Kalsiumhydroksidin sammutusprosessissa puhalletun kalkin määrä kuluu kaksinkertaiseksi alkuperäiseen pikakalkin (CaO) määrään verrattuna, mikä tekee siitä hyödyllisen kivien tai puun hajottamisessa.

Pikakalkki on erinomainen hiilidioksidin absorboiva aine, koska se tuottaa karbonaattia, joka on hyvin liukenematonta.

Kalsiumsilikaatti, CaSi, joka valmistetaan sähköuunissa kalkista, piidioksidista ja pelkistävistä hiilihydraateista, on käyttökelpoinen teräksen hapettamisaine. Kalsiumkarbidia, CaC2, saadaan kuumentamalla kalkin ja hiilen seosta 3000ºC:ssa sähköuunissa, ja se on asetylaatti, joka hydrolyysin avulla tuottaa asetyleeniä. Asetyleeni on monien orgaanisen teollisuuskemian kannalta tärkeiden kemikaalien perusaine.

Puhdas kalsiumkarbonaatti esiintyy kahdessa kiteisessä muodossa: kalsiittina, joka on kuusikulmaisen muotoinen ja jolla on birrefringenttiominaisuuksia, ja aragoniittina, joka on rhomboedrinen. Luonnonkarbonaatit ovat kalsiumin runsaimpia mineraaleja. Islanninpilari ja kalsiitti ovat pääasiassa puhtaita karbonaattimuotoja, kun taas marmori on epäpuhdasta ja paljon tiiviimpää, minkä vuoksi sitä voidaan kiillottaa. Se on hyvin kysytty rakennusmateriaali. Vaikka kalsiumkarbonaatti liukenee hyvin vähän veteen, se liukenee melko hyvin, jos vesi sisältää liuennutta hiilidioksidia, sillä näissä liuoksissa se muodostaa liuetessaan bikarbonaattia. Tämä seikka selittää luolien muodostumisen, joissa kalkkikiviesiintymät ovat olleet kosketuksissa happamien vesien kanssa.

Kalsiumhalogeeniyhdisteisiin kuuluu fosforifluoridi, joka on kalsiumyhdisteistä runsaampi ja jolla on tärkeitä käyttökohteita spektroskopiassa. Kalsiumkloridilla on anhydrisessä muodossaan suuri deliquenssikapasiteetti, minkä vuoksi se on käyttökelpoinen teollisuuden vedenpoistoaineena ja teiden hiekkapyörteiden ohjaustekijänä. Kalsiumhypokloriitti (valkaisujauhe) syntyy teollisuudessa, kun klooria johdetaan kalkkiliuoksen läpi, ja sitä on käytetty valkaisuaineena ja vedenpuhdistusaineena.

Dehydratoitu kalsiumsulfaatti on mineraalikipsi, se muodostaa suuremman osan portlandbetonista, ja sitä on käytetty vähentämään maaperän emäksisyyttä. Kipsin kuumentaminen korkeissa lämpötiloissa tuottaa kalsiumsulfaattihemihydraattia, jota myydään kauppanimellä Parisian stucco.

Kalsium ympäristössä

Kalsium on viides alkuaine ja kolmanneksi runsain metalli maankuoressa. Kalsiumyhdisteiden osuus maankuoresta on 3,64 %. Kalsiumin levinneisyys on hyvin laaja; sitä esiintyy lähes kaikilla maapallon maa-alueilla. Tämä alkuaine on välttämätön kasvien ja eläinten elämälle, sillä sitä on eläinten luustossa, hampaassa, munan kuoressa, korallissa ja monissa maaperässä. Merivesi sisältää 0,15 % kalsiumkloridia.

Kalsiumia ei löydy luonnosta yksinään. Kalsiumia esiintyy lähinnä kalkkikivenä, kipsinä ja fluoriittina. Tippukivet ja tippukivit sisältävät kalsiumkarbonaattia.

Kalsiumia on aina jokaisessa kasvissa, sillä se on välttämätöntä sen kasvulle. Sitä on pehmytkudoksissa, kudosten sisällä olevissa nesteissä ja jokaisen eläimen luuston rakenteessa. Selkärankaisten luut sisältävät kalsiumia kalsiumfluoridina, kalsiumkarbonaattina ja kalsiumfosfaattina.

Kalsiumin terveysvaikutukset

Kalsium on ihmiskehon runsain metalli: se on luiden ja verkkojen pääkomponentti ja sillä on keskeisiä aineenvaihdunnallisia funktioita.
Kalsiumista käytetään joskus nimitystä kalkki. Sitä on eniten maidossa ja maitotuotteissa, mutta myös vihanneksissa, pähkinöissä ja pavuissa. Se on olennainen osa ihmisen luuston ja hampaiden säilymistä. Se tukee myös hermojen ja lihasten toimintaa. Yli 2,5 gramman kalsiumin käyttö päivässä ilman lääketieteellistä tarvetta voi johtaa munuaiskivien kehittymiseen sekä munuaisten ja verisuonten skleroosiin.
Kalsiumin puute on yksi osteoporoosin tärkeimmistä syistä. Osteoporoosi on sairaus, jossa luut muuttuvat erittäin huokoisiksi, ovat alttiita murtumaan ja paranevat hitaasti. Sitä esiintyy erityisesti naisilla vaihdevuosien jälkeen ja se johtaa usein selkärangan käyristymiseen nikamien romahtamisesta.

Toisin kuin useimmat ihmiset luulevat, luustomme sisällä on voimakasta biologista toimintaa. Ne uudistuvat jatkuvasti, kun uusi kudos korvaa vanhan. Lapsuuden ja nuoruuden aikana uutta kudosta syntyy enemmän kuin vanhaa tuhoutuu, mutta jossain vaiheessa, jossain 30 tai 35 ikävuoden tienoilla, prosessi kääntyy päinvastaiseksi ja alamme menettää enemmän kudosta kuin mitä voimme korvata. Naisilla prosessi kiihtyy vaihdevuosien jälkeen (kuukautisten luonnollinen ja pysyvä loppuminen, joka tapahtuu yleensä 45-55 vuoden iässä); tämä johtuu siitä, että heidän elimistönsä lakkaa tuottamasta estrogeeniksi kutsuttua hormonia, jonka yhtenä tehtävänä on säilyttää luumassa.

Todisteet viittaavat siihen, että tarvitsemme päivittäin 1000 milligrammaa kalsiumia, jotta luumassa säilyy normaalioloissa. Tämä koskee sekä miestä että ennen vaihdevuosia olevia naisia. Suositeltava päivittäinen saanti nousee 1 500:aan vaihdevuosi-ikäiselle naiselle.

Kalsiumin tärkeimmät lähteet ovat maitotuotteet, mutta myös pähkinät, jotkut vihreät vihannekset, kuten pinaatti ja kukkakaali, pavut, linssit…

Kalsium toimii yhdessä magnesiumin kanssa uuden luumassan luomiseksi. Kalsiumia tulisi ottaa yhdessä magnesiumin kanssa suhteessa 2:1, eli jos nautit 1000 mg kalsiumia, sinun tulisi nauttia myös 500 mg magnesiumia. Joitakin magnesiumin lähteitä ruokavaliossa ovat merenelävät, täysjyvävilja, pähkinät, pavut, vehnäkaura, siemenet ja vihreät vihannekset.

Muut tärkeät toimenpiteet osteoporoosin ehkäisemiseksi ovat:

• Säännöllinen liikunta (vähintään kolme kertaa viikossa)
• Riittävä määrä mangaania, foolihappoa, B6-vitamiinia, B6-vitamiinia, B12-vitamiinia, omega-3-vitamiinia (auttaa kalsiumin imeytymistä ja stimuloi uuden luumassan tuotantoa) ja D-vitamiinia (auttaa kalsiumin imeytymistä ohutsuolessa).
• Ei väärinkäytetä sokeria, tyydyttyneitä rasvoja ja eläinproteiineja
• Ei väärinkäytetä alkoholia, kofeiinia eikä kaasumaisia juomia
• Ei tupakoida

Muut osteoporoosin aiheuttajat ovat perintötekijä ja stressi.

Kalsiumin ympäristövaikutukset

Kalsiumfosfidi on erittäin myrkyllistä vesieliöille.

Katso nyt sivu kalsiumia vedessä

Takaisin alkuaineiden jaksolliseen järjestelmään

Suositeltu kalsiumin päivittäinen saanti

.