Calcium

L’élément chimique Calcium (Ca), numéro atomique 20, est le cinquième élément et le troisième métal le plus abondant dans la croûte terrestre. Ce métal est trimorphe, plus dur que le sodium, mais plus mou que l’aluminium. Tout comme le béryllium et l’aluminium, et contrairement aux métaux alcalins, il ne provoque pas de brûlures de la peau. Il est moins réactif chimiquement que les métaux alcalins et que les autres métaux alcalino-terreux.

Les ions calcium dissous dans l’eau forment des dépôts dans les tuyaux et les chaudières et lorsque l’eau est dure, c’est-à-dire lorsqu’elle contient trop de calcium ou de magnésium. Ce phénomène peut être évité grâce aux adoucisseurs d’eau. Dans l’industrie, le calcium métallique est séparé du chlorure de calcium fondu par électrolyse. Celui-ci est obtenu par traitement des minéraux carbonatés avec de l’acide chlorhydrique, ou comme un sous-produit du procédé Solvay des carbonates.

Au contact de l’air, le calcium développe un revêtement d’oxyde et de nitrure, qui le protège de toute corrosion ultérieure. Il brûle à l’air à une température élevée pour produire du nitrure.

Le métal produit commercialement réagit facilement avec l’eau et les acides et il produit de l’hydrogène qui contient des quantités remarquables d’ammoniac et d’hydrocarbures comme impuretés.

Applications

Le métal est utilisé dans les alliages d’aluminium pour les roulements, comme auxiliaire dans l’élimination du bismuth du plomb, ainsi que pour contrôler le carbone graphitique dans le fer fondu. Il est également utilisé comme désoxydant dans la fabrication de nombreux aciers, comme agent réducteur dans la préparation de métaux tels que le chrome, le thorium, le zirconium et l’uranium, et comme matériau de séparation pour les mélanges gazeux d’azote et d’argon. Le calcium est un alliage utilisé dans la production d’alliages d’aluminium, de béryllium, de cuivre, de plomb et de magnésium. Il est également utilisé dans la fabrication de ciments et de mortiers qui sont utilisés dans les constructions.

L’oxyde de calcium, CaO, est produit par décomposition thermique de minéraux carbonatés dans des fours, en appliquant un procédé à lit continu. L’oxyde est utilisé dans les arcs lumineux à haute intensité (lime light) pour ses caractéristiques spectrales inhabituelles et comme agent industriel déshydratant. L’industrie métallurgique utilise largement l’oxyde pendant la réduction des alliages ferreux.

L’oxyde de calcium, Ca(OH)2, a de nombreuses applications dans lesquelles l’ion hydroxyle est nécessaire. Dans le processus de trempe de l’hydroxyde de calcium, le volume de chaux soufflée se dépense pour doubler la quantité initiale de chaux vive (CaO), fait qui la rend utile pour briser les roches ou le bois.

La chaux vive est un excellent absorbant pour le dioxyde de carbone, car elle produit du carbonate, qui est très insoluble.

Le silicate de calcium, CaSi, préparé dans un four électrique à partir de chaux, de silice et d’agents carbonatés réducteurs, est utile comme agent désoxydant de l’acier. Le carbure de calcium, CaC2, est produit en chauffant un mélange de chaux et de carbone à 3000ºC dans un four électrique et c’est un acétate qui produit de l’acétylène par hydrolyse. L’acétylène est le matériau de base d’un grand nombre de produits chimiques importants pour la chimie industrielle organique.

Le carbonate de calcium pur se présente sous deux formes cristallines : la calcite, de forme hexagonale, qui possède des propriétés biréfringentes, et l’aragonite, rhomboédrique. Les carbonates naturels sont les minéraux calciques les plus abondants. L’aragonite et la calcite sont essentiellement des formes pures de carbonate, tandis que le marbre est impur et beaucoup plus compact, raison pour laquelle il peut être poli. Il est très demandé comme matériau de construction. Bien que le carbonate de calcium soit très peu soluble dans l’eau, il l’est assez si l’eau contient du dioxyde de carbone dissous, car dans ces solutions il forme du bicarbonate en se dissolvant. Ce fait explique la formation des grottes, où les dépôts de pierre à chaux ont été en contact avec des eaux acides.

Les halogénures de calcium comprennent le fluorure phosphorescent, qui est le composé du calcium le plus abondant et dont les applications en spectroscopie sont importantes. Le chlorure de calcium possède, sous la forme anhydre, une grande capacité de déliquescence, ce qui le rend utile comme agent déshydratant industriel et comme facteur de contrôle des tourbillons de sable dans les routes. L’hypochlorite de calcium (poudre blanchissante) est produit dans l’industrie en faisant passer du chlore à travers une solution de chaux, et a été utilisé comme agent blanchissant et comme purificateur d’eau.

Le sulfate de calcium déshydraté est le gypse minéral, constitue la plus grande partie du béton Portland, et a été utilisé pour réduire l’alcalinité des sols. Le chauffage du gypse à haute température produit un sulfate de calcium hémihydraté, qui est vendu sous le nom commercial de stuc parisien.

Le calcium dans l’environnement

Le calcium est le cinquième élément et le troisième métal le plus abondant dans la croûte terrestre. Les composés du calcium représentent 3,64% de la croûte terrestre. La répartition du calcium est très large, on le trouve dans presque toutes les zones terrestres du monde. Cet élément est essentiel à la vie des plantes et des animaux, car il est présent dans le squelette de l’animal, dans la dent, dans la coquille de l’œuf, dans le corail et dans de nombreux sols. L’eau de mer contient 0,15% de chlorure de calcium.

Le calcium ne se trouve pas seul dans la nature. Le calcium se trouve surtout sous forme de calcaire, de gypse et de fluorine. Les stalagmites et les stalactites contiennent du carbonate de calcium.

Le calcium est toujours présent dans chaque plante, car il est indispensable à sa croissance. Il est contenu dans les tissus mous, dans les fluides à l’intérieur des tissus et dans la structure du squelette de chaque animal. Les os des vertébrés contiennent du calcium sous forme de fluorure de calcium, de carbonate de calcium et de phosphate de calcium.

Effets du calcium sur la santé

Le calcium est le métal le plus abondant dans le corps humain : c’est le principal constituant des os et des betteraves et il a des fonctions métaboliques clés.
Le calcium est parfois appelé chaux. On le trouve le plus souvent dans le lait et les produits laitiers, mais aussi dans les légumes, les noix et les haricots. C’est un composant essentiel pour la préservation du squelette humain et des dents. Elle contribue également aux fonctions des nerfs et des muscles. La consommation de plus de 2,5 grammes de calcium par jour sans nécessité médicale peut entraîner l’apparition de calculs rénaux et la sclérose des reins et des vaisseaux sanguins.
Un manque de calcium est l’une des principales causes de l’ostéoporose. L’ostéoporose est une maladie dans laquelle les os deviennent extrêmement poreux, sont sujets à des fractures et guérissent lentement, se produisant surtout chez les femmes après la ménopause et conduisant souvent à une courbure de la colonne vertébrale par effondrement vertébral.

Contrairement à ce que la plupart des gens pensent, il y a une activité biologique intense à l’intérieur de nos os. Ils sont renouvelés en permanence par de nouveaux tissus qui remplacent les anciens. Pendant l’enfance et l’adolescence, il y a plus de production de nouveaux tissus que de destruction des anciens, mais à un moment donné, quelque part vers les 30 ou 35 ans, le processus s’inverse et nous commençons à perdre plus de tissus que ce que nous pouvons remplacer. Chez les femmes, le processus s’accélère après la ménopause (période marquée par l’arrêt naturel et définitif des menstruations, survenant généralement entre 45 et 55 ans) ; cela est dû au fait que leur corps cesse de produire l’hormone appelée œstrogène, dont l’une des fonctions est de préserver la masse osseuse.

Les preuves suggèrent que nous avons besoin d’un apport quotidien de 1 000 milligrammes de calcium afin de préserver la masse osseuse dans des conditions normales. Ceci aussi bien chez l’homme que chez la femme pré-ménopausée. L’apport journalier recommandé passe à 1 500 pour la femme ménopausée.

Les principales sources de calcium sont les produits laitiers, mais aussi les noix, certains légumes verts comme les épinards et le chou-fleur, les haricots, les lentilles…

Le calcium travaille conjointement avec le magnésium pour créer une nouvelle masse osseuse. Le calcium doit être pris avec le magnésium dans un rapport de 2:1, c’est-à-dire que si vous ingérez 1000 mg de calcium, vous devez également ingérer 500 mg de magnésium. Certaines sources de magnésium dans l’alimentation sont les fruits de mer, les céréales complètes, les noix, les haricots, l’avoine de blé, les graines et les légumes verts.

Les autres mesures importantes pour prévenir l’ostéoporose sont :

• Faire de l’exercice régulier (au moins trois fois par semaine)
• Prendre des quantités adéquates de manganèse, d’acide folique, de vitamine B6, de vitamine B12, d’oméga 3 (il facilite l’absorption du calcium et stimule la production de nouvelles masses osseuses) et de vitamine D (il facilite l’absorption du calcium dans l’intestin grêle).
• Ne pas abuser de sucre, de graisses saturées et de protéines animales
• Ne pas abuser d’alcool, de caféine, ni de boissons gazeuses
• Ne pas fumer

Les autres facteurs déclenchants de l’ostéoporose sont le facteur héréditaire et le stress.

Effets environnementaux du calcium

Le phosphure de calcium est très toxique pour les organismes aquatiques.

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Apport quotidien recommandé en calcium

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